Спосіб диспергування струменя рідкого металу

Реферат: UA 80680 U UA 80680 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до порошкової металургії, зокрема до способів одержання металевих порошків, гранул, у тому числі з металів, які створюють окисну плівку, і може бути використана в металургії, машинобудуванні (при використанні способу для одержання кульок для шарикопідшипників), хімії, нафтохімії та інше. Відомий спосіб виготовлення гранул при застосуванні вимушеного капілярного розпаду струменя (Монодиспергирование веществ: принципы и применения / Е.В. Аметистов, В.В. Блаженков, А.К. Городов и др.; Под ред. В.А. Григорьева. - М.: Энергоатомиздат, 1991.-336 с.). Спосіб полягає в тому, що на поверхні струменя збуджують капілярні коливання. Капілярна нестійкість приводить до розпаду струменя на краплі. Недоліком способу є те, що капілярній розпад чутливий до коефіцієнта поверхневого натягнення, яке дуже змінюється при окислені поверхні рідкого металу. Це призводить до того, що диспергування необхідно проводити в інертному газі, що підвищує собівартість отриманих гранул. Ще одним недоліком є також залежність від коефіцієнта поверхневого натягнення розміру отримуваних гранул. Відомий спосіб виготовлення гранул (Рудой А.П., Петров С.В. Спосіб електродугового розпилу металів. Патент України № 1180, МПК (2006) B22F 9/14 (2007.01) В05В 7/16), який полягає в електродуговому розпилу металів, і включає подачу одного з електродів, що витрачається, співвісно, а другого - під гострим кутом до осі потоку, збудженні електричної дуги, при цьому регулювання параметрів електричної дуги проводять в два етапи, на першому встановлюють співвідношення швидкостей бічного і осьового електродів, рівне одиниці, а на другому - збільшують дане співвідношення до моменту мінімізації амплітуди коливань напруги дуги, при цьому співвідношення приростів швидкостей подачі електродів і амплітуди коливань напруги вибирають в межах 3-15. Недоліком є неконтрольований відрив крапель металу, що призводить до значного розкиду отримуваних гранул по розмірах. Як прототип вибраний спосіб отримання гранул з розплаву метала і пристрій для його здійснення (Procede d'obtention de granules a partir du metal fondu et dispositif pour sa mise en oeuvre, Патент Франції FR2505672(A1). МПК: B01J2/02; 22F9/14). Спосіб полягає в тому, що на вільний струмінь розплавленого металу діють магнітним полем і електричним струмом таким чином, що створювані електромагнітні сили діють на розплавлений метал з такою частотою, яка забезпечує створення однорідних по формі і розмірах гранул. Основний недолік способу в тому, що він може бути реалізований тільки в інертній атмосфері (аргон, азот, гелій і ін.), тому на повітрі метал миттєво покривається оксидною плівкою, яка легко пригнічує малоамплітудні коливання поверхні струменів і робить їх розпад на краплі неможливим. Тому реалізація даного способу вимагає створення герметичної камери, відкачування з неї повітря, заповнення інертним газом і проведення постійного контролю за станом інертної атмосфери, яку після кожної технологічної операції необхідно коригувати. При цьому виникають певні складнощі з охолодженням інертного газу і видаленням отриманих гранул з герметичної камери. Таким чином, необхідність створення герметичної камери знижує ефективність даного способу. Задачею корисної моделі є диспергування струменя металу з високим коефіцієнтом корисної дії і заданим розподілом отримуваних гранул по розмірах, зменшення впливу коефіцієнта поверхневого натягнення (окислення металу) на диспергування, уникнення застосування герметичних об'ємів і інертних газів. Поставлена задача вирішуються способом диспергування струменя рідкого металу дією на нього магнітного поля і електричного струму з частотою збудження капілярного розпаду струменя, згідно з корисною моделлю, між електродами і струменем рідкого металу ініціюють електричну дугу, за допомогою чого здійснюють пропускання імпульсного електричного струму через невелику ділянку струменя, котра перетискається тиском пінч-ефекту, який відділяє потрібну частину струменя для утворення заданого розміру отримуваних у результаті диспергування гранул. Здійснюється спосіб наступним чином. На кресленні відображена схема здійснення способу. Між металевими електродами 1 і струменем рідкого металу 2 утворюють електричну дугу 3. При цьому максимальну силу струму дуги та її тривалість підбирають так, щоб електромагнітні сили пінч-ефекту 4 гарантовано перетискували струмінь у потрібному місці. Управляють величиною струму за допомогою електронного ключа 5, який вмикає джерело струму 6. Електронним ключем може служити транзистор 7. Транзистор перемикають імпульсним генератором 8, наприклад Г5-56. Джерелом струму 6 може служити, зокрема, блок живлення типу ВС-24. При необхідності використовують високовольтний підпал дуги. Об'єм гранули металу V визначають з формули V=SU/N, 1 UA 80680 U 5 10 15 20 25 30 де: S - площа перерізу струменя; U - швидкість струменя; N - частота запалювання дуги. Між часом горіння дуги (проходження струму) t і періодом генерації (запалювання дуги) 1/N виконують співвідношення t≤1/N. Час перетиснення струменя поверхневим тиском оцінюють як 3 1/2 t~(ρ·d /ς) , де ρ - щільність рідини струменя; d - характерний розмір (діаметр струменя); ς - коефіцієнт поверхневого натягу (Монодиспергирование вещества: принципы и применение / Е.В. Аметистов, В.В. Блаженков, А.К. Городов и др.; Под ред. В.А. Григорьева. - М.: Энергоатомиздат, 1991.-336 с.). Тиск в струмені, який викликається пінч-ефектом, розраховують по формулі 2 Рc=В /8π, де: В - індукція поля. На відрізку струменя рідкого металу з електричним струмом B=2 μμ0I/d, де μ - магнітна проникність навколишнього струмінь середовища (для газу (μ1), μ0 -7 магнітна постійна (4π·10 Гн/м); I - величина струму. За аналоги з тиском, що викликається поверхневим натягом, ςе, визначають тиском електромагнітним Ре=2ςe/d, звідки 3 1/2 t~[ρ·d /(ς+Рed/2)] . Наведені формули визначають необхідні і достатні зв'язки між параметрами диспергування. Корисна модель дозволяє диспергувати струмінь металу і високим коефіцієнтом корисної дії з заданим розподілом отримуваних гранул по розмірах, незалежно від величини коефіцієнта поверхневого натягнення і окислення металу, уникнути застосування герметичних об'ємів і інертних газів. Можливість здійснення корисної моделі, що заявляється, показано наступним прикладом. Приклад. Як рідкий метал, що диспергувався, було використано олово. Діаметр отвору, через який продавлювалося олово, становив 300 мкм. Швидкість струменя була близько 1 м/с. Методом вимушеного капілярного розпаду через окислювання струмінь не диспергувався. При подачі імпульсів струму за допомогою двох мідних електродів виникaло диспергування. Величина струму була 10 А, час дії - 5 мкс, частота варіювалась від 500 Гц до 1000 Гц. У результаті отримали (після остигання крапeль рідкого металу у повітрі) гранули олова діаметром від 1 мм до 0,81 мм. Таким чином, показано, що пропонована корисна модель дозволяє диспергувати струмінь рідкого металу з окисною плівкою, а крім того, частоту диспергування можна варіювати. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 Спосіб диспергування струменя рідкого металу, який полягає в дії на струмінь магнітного поля і електричного струму з частотою збудження капілярного розпаду струменя, який відрізняється тим, що між електродами і струменем рідкого металу ініціюють електричну дугу, за допомогою чого здійснюють пропускання імпульсного електричного струму через невелику ділянку струменя, котра переривається тиском пінч-ефекту, який відділяє потрібну частину струменя для утворення заданого розміру отримуваних у результаті диспергування гранул. 2 UA 80680 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3