Способ подготовки шихты с непрерывным спектром размеров частиц для получения изделий методом экструзионного прессования пластичных масс

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5000580/26 (22) 28.08.91 (46) 30.10.93 Бю(1 Na 39-40 (71) Государственный научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита (72) Касперский В.Г„Лукина Э.Ю„Трапезников ДА;

Торопов АИ„Березин АВ. (73) Государственный научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита (54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ШИХТЫ С НЕПРЕРЫВНЫМ СПЕКТРОМ РАЗМЕРОВ ЧАСТИЦ

ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ МЕТОДОМ ЭКСТРУЗИОННОГО ПРЕССОВАНИЯ ПЛАСТИЧНЫХ

МАСС (в) RU (и) 20018 78 С1 (51) 5 С01В31 02 (57) Изобретение относится к производству конструкционных графитовых материалов на ооюве твердого наполнителя методом экструзии которые используются в качестве оснастки при непрерывной разливке металлов, изготовлении ниппелей тиглей, в производстве пластических масс и других отраслях техники. Для аихты с непрерывным спектром размеров частиц определяют средний размер частиц а шихты, подготовленной для прессования изделий, подбирают шихту в зависимости от диаметра выходного отверстия (0) экструдера в соответствии с выражением а/О К где К вЂ” постоянная для данного экструдера определяемая опытным путем. 1

2001878

Изобретение относится к производству конструкционных материалов на основе твердого наполнителя, в частности изделий из графитоньfx материалов. применяемых в качестве оснастки при непрерывной разливке метал»он, изготовлении ниппелей, тиглей, и может быпгь использовано в производстве пластических масс.

В химической технологии широко применчется способ экструзионного прессования для получения изделий из различных материалов, н TOM числе в производстве конструкционных графитов из пластичных коксопеконых композиций. Распространенность способа экструзии связана — в первую очередь с ныспкой производительностью и нсзмпх:Iiocif»o полу гения иэделий большой длины. Однако, высокие касательные напряжения, нозника ощие при экструзии массы, вызывают образование в изделиях дефектов типа полостей и сднигоных трещин.

Целью изобретения является оптимизация фракционного состава шихты наполнителя и предотвращение возникновения дефектов н изделиях н процессе экструзии.

Как показывает опыт произнодстна коксопеконых заготовок методом экструзии, сушестненнуlo роль в образовании этого типа дефектон ill.рвет диаметр заготовки {или отверстие экструдера) и фракционный состав твердых коксо,ых частиц н шихте.

Прн,..лнгэегc» способ подготонки шихты с непрерывным спектром размерон частиц для получения изделий методом экструзионного прессов IHI ..-., н котором н отличие от прототип» дапол пительно определяют средний размер частиц шихты, подготовленной д»я прессования изделия, подбирают шихту, yif„- ело г,op»fo yio выражению а/О =" Е. где» -- средний размер частиц в шихте; D -- диаметр ныходного отнарстия экструдорн; К вЂ” Ilocтоян ная 4llsi QaH I loro 3KcT USÄ O P 3, О П "j t. . sf Ð " Л Ьг л Опытным путем, Среди и рз.=мер астиц определяется по форму»е н =- fн1(с3)О л

О где (- ) — функция распределения част .ц по размерам.

Значение постОянной К заниси От прО филя экструдера и различно для разных экструдерон, но д»я конкрг.тного зкструдера с раз»и,ными сменными кассетами, определяющими диаме1р ныходного Отнерс 1 ил, постоянно, Пред»а, :;мьlй критерий подбора сосТВна шихт 1 ocllol ан на двух положениях, изнестilUõ ..з иf.c». .;jffààíèé реологии те ioi;èÿ

55 суспензий. Первое состоит в том, что касательные напряжения, действующие при экструзии массы, зависят от диаметра выходного отверстия экструдера. В первом приближении эту зависимость можно положить линейной, т,е т = т(D) = А D.

Второе в соответствии с известными данными о дисперсных системах заключается в том, что предел текучести твердообразных дисперсных систем, отождествленных с телом Бингама, пропорционален размеру частиц дисперсной фазы, т.е, тоВ . а, где

 — постоянная; a — размер частиц, Для полидисперсной системы это записано в виде

<о В а, Таким образом, отнеся предел текучести дисперсной системы к действующим касательным напряжениям в экструдере, можно видеть, что величина t>lта/О должна быть постоянной при изменении а и D, если ставится условие предотвращения проскальзывания слоев. Другими словами — К, D т.е, предел текучести массы должен быть больше или равен действующим напряжением при экструзии. Поскольку необходим определенный запас надежности, то ясно, что величина К не равна отношению предела текучести к действующим напряжениям, а несколько больше.

Разработанный критерий оптимизации фракционного состава был опробован при изготовлении заготовки конструкционных графитов на Московском электродном заводе, Результаты представлены в таблице l.

В таблице 1 предстанлены значения величины отношения среднего диаметра частиц к диамегру заготовок. Можно ныдеть, что при значениях а/О < 0,98 в заготовках возникают дефекты. Таким образом, для экструдера, используемого для изготовления переч <сп знных в таблице заготовок материалов, предлагаемый критерий запишется н ниде "/D 1 10 . Для большей наглядности результаты таблицы представлены на графике на чертеже.

Заштриконанная полоса является границей дефектных и бездефектных заготовок. Заметим, что точка. отображающая заготовки материала примера 7, (см.таблицу), лежит существенно выше допустимой границы и поэтому содержит больше чем это необходил " астиц крупных фракций.

Таким образом, достигаемый положительный эффект заключается в том, что разработанный способ подготовки шихты позволят без существенных материальных

2001878 ленни гранулометрического состава гарантирует отсутствие дефектов в заготовках при возможных колебаниях фракционного состава сортовых бункеров, поскольку кри5 терий выбирается с определенным запасом надежности, затрат при производстве заготовок определить с помощью количественного критерия состав шихты, требуемый для получения бездефектных заготовок при разработке новых марок графитов, усовершенствовать состав промышленно выпускаемых марок графитов в части приближения к критериальной границе и. следовательно, повышения однородности структуры. Кроме того, соблюдение критерия при состав(56) Чалых Е.М. Технология углеграфитовых материалов. М.: Металлургия, 1963, с.140—

10 144.

Примеры при апробации критерия оптимизации шихты на заготовках конструкционных графитов

Состояние иэделий

Со е жание ак ий, D,мм

Тип графита

Пример

ЬЬМ а,мм

С,Б-1,2 мм

1,22.3 глм — 10

-0,09 мм

Без дефектов

То же

Тре:цины

То же

ФФ

46,7

49

43,8

Без дефектов

То же

33,4

24,8

23,8

19

10,3

16,2

15,9

16,2

Ф о рм ула изобретен и я

СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ШИХТЫ С НЕПРЕРЫВНЫМ СПЕКТРОМ РАЗМЕРОВ

ЧАСТИЦ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ

МЕТОДОМ ЭКСТРУЗИОННОГО ПРЕССО.ВАНИЯ ПЛАСТИЧНЫХ МАСС,отличающи йся тем, что, с целью оптимизации фракционного состава и предотвращения возникОП

Oll

Ofl

МГГП

МГГП

ГМЗ

ГМЗ

ГМЗ

ГМЗ

500

0,300

0.268

0,204

0,098

0.087

0,110

0,302

0,478

0.489

1.00

1,03

0.91

0,44

0,39

1,10

1,34

1,06

0,98 ноаения дефектов в изделиях, дополнительно определяет средний размер частиц шихты, подготовленной к прессованию, и для прессования используют шихту, удовлетворяющую выражению

à K „где а - средний размер частиц в шихге, D - диаметр выходного отверстия экструдера. К - постоянная экструдера.

2001878

° — Беэдефемитмам жующем/л и

)C — зомтодмис деренмоии

Составитель М.Ерова

Редактор М,Стрельникова Техред М.Моргентал Корректор М,Куль

Тираж Подписное

НПО" Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-36, Раушская наб., 4/5

Заказ 3152

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101