Способ брикетирования металлической стружки
Владельцы патента RU 2267543:
ОАО Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение (ВСМПО) (RU)
Изобретение относится к области металлургии, в частности к переработке металлической стружки, и может быть использовано при изготовлении брикетов из стружки титана и его сплавов. Способ брикетирования металлической стружки, включающий дробление стружки до получения двух фракций элементов стружки различных длин, их смешивание, мойку, сушку и уплотнение в пресс-форме. При брикетировании стружки титана и его сплавов длины элементов стружки выбирают равными 10-30 мм и 50-90 мм и смешивают их в весовом соотношении 1:1-3:1 соответственно. Сушку проводят при температуре 105-110°С, а уплотнение осуществляют в пресс-форме, нагретой до температуры 180-300°С. Изобретение позволит получить брикеты из титановой стружки необходимой прочности, стабильного качества и равномерной плотности по сечению. 1 табл.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к переработке металлической стружки, и может быть использовано при изготовлении брикетов из стружки титана и его сплавов.
Известен способ брикетирования металлической стружки, заключающийся в том, что стружку дробят до получения элементов стружки двух фракций длиной 30-40 мм и 70-80 мм, их смешивают в весовом соотношении 1:1-1:4, проводят мойку в горячем водном растворе лабомида и сушку горячим воздухом, после чего уплотняют в брикеты (авт. свид. СССР №1734948, кл. B 22 F 3/02, публ. 1992 г., бюл. №19).
Практика показала, что полученные данным способом брикеты имеют нестабильное качество, обусловленное произвольным выбором температуры сушки. Кроме того, выбранные длины элементов стружки и их весовое соотношение не обеспечивают необходимую сцепляемость, в частности при изготовлении брикетов из титана и его сплавов, стружка которых обладает высокой механической прочностью.
Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является способ брикетирования металлической стружки, включающий ее дробление до получения двух фракций элементов стружки различных длин, их смешивание, мойку, сушку и уплотнение в пресс-форме, при этом сушку проводят при температуре 180-220°С (патент РФ №2146719, кл. С 22 В 1/248, публ. 20.03.2000. Бюл. №8) - прототип.
Недостатком известного способа является то, что смешивание элементов стружки в приведенном в прототипе весовом соотношении не обеспечивает необходимую прочность изготавливаемых брикетов диаметром более 200 мм из стружки титана и титановых сплавов, а предварительная сушка стружки при температуре 180-220°С увеличивает газонасыщение поверхности стружки титана и его сплавов, что недопустимо.
Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является получение брикетов из титановой стружки необходимой прочности, стабильного качества и равномерной плотности по сечению.
Поставленная задача решается тем, что в способе брикетирования металлической стружки, включающем дробление стружки до получения двух фракций элементов стружки различных длин, их смешивание, мойку, сушку и уплотнение в пресс-форму согласно изобретению при брикетировании стружки титана и его сплавов длины элементов стружки выбирают равными 10-30 мм и 50-90 мм, смешивают их в весовом соотношении 1:1-3:1 соответственно, сушку проводят при температуре 105-110°С, а уплотнение осуществляют в пресс-форме, нагретой до температуры 180-300°С.
При подготовке к брикетированию стружки титана и его сплавов с поверхности стружки должны быть удалены не только СОЖ и грязь, но и продукты окисления (пленки окислов), которые образуются на поверхности стружки в процессе резания на заданный размер. Для этого титановую стружку подвергают кратковременному травлению («осветлению») в водных растворах минеральных кислот, при этом одновременно происходит и обезжиривание.
Последующая сушка такой стружки при температуре 180-220°С (по прототипу) может привести к повторному газонасыщению и окислению.
Для полного удаления влаги достаточно нагреть стружку до температуры немного выше температуры кипения воды - до 105-110°С.
Уплотнение стружки в пресс-форме, нагретой до 180-300°С, позволяет снизить коэффициент трения стружки о стенку пресс-формы и обеспечивает получение равномерно плотного по сечению брикета.
При температуре пресс-формы менее 180°С резко увеличивается сила трения стружки о стенки инструмента - брикеты имеют надрывы, а при температуре выше 300°С прочность брикетов не изменяется и они имеют стабильное качество, поэтому нагрев выше 300°С нецелесообразен. Оптимальный температурный диапазон нагрева пресс-формы 180-300°С.
Пример осуществления способа брикетирования.
Стружку титанового сплава Gr5 дробили до получения двух фракций стружки длиной 10-30 мм и 50-90 мм, смешивали в весовом соотношении 1:1, промывали этот состав в растворе 20% H2SO4+1,5% HF при температуре 60°С, затем в горячей воде при температуре 90°С, после чего состав высушили горячим воздухом при температуре 110°С и произвели операцию уплотнения подготовленного состава стружки в брикеты диаметром 270 мм, высотой 160 мм методом порционного прессования в проходную коническую пресс-форму, нагретую до 300°С на горизонтальном гидравлическом прессе усилием 5000 тс. Удельное давление прессования - 6,5 т/см2.
Аналогично были изготовлены брикеты из составов стружки, взятых в других весовых соотношениях по параметрам, приведенным в предлагаемом способе, а также по способу-прототиту.
Результаты испытаний приведены в таблице, где показано влияние выбора длин элементов стружки двух фракций и их соотношения, а также температуры пресс-формы на прочностные показатели брикетов.
| Таблица 1 | ||||||||
| Длина элементов стружки, мм | Весовое соотношение, % | Осыпаемость стружки, % | ||||||
| Температура пресс-формы, °С | ||||||||
| 180 | 200 | 220 | 260 | 280 | 300 | |||
| 10-30 50-90 | 50 (1:1) 50 | 4,2 | 3,5 | 3,0 | 2,0 | 1,5 | 1,5 | |
| 20-30 50-70 | 67 (2:1) 33 | 4,0 | 3,2 | 2,3 | 1,2 | 1,0 | 1,0 | |
| 20-30 60-80 | 75 (3:1) 25 | 3,3 | 2,8 | 2,5 | 1,35 | 1,2 | 1,2 | |
| прототип | 15-25 50-60 | 50 (1:1) 50 | 4,7 | 4,0 | 3,0 | - | - | - |
| 15-25 50-60 | 67 (2:1) 33 | 8,5 | 7,0 | 6,0 | - | - | - | |
| 15-25 50-60 | 75 (3:1) 25 | 10,0 | 8,0 | 7,2 | - | - | - |
Из таблицы видно, что выбранные длины элементов стружки двух фракций и их соотношение, а также температура прессования обеспечивают низкий процент осыпаемости, что приводит к повышению и стабильности качества брикетов, а также равномерной плотности по сечению брикета. Брикеты, изготовленные по параметрам способа-прототипа, имели высокий процент осыпаемости и неравномерную плотность и прочность.
Способ брикетирования металлической стружки, включающий дробление стружки до получения двух фракций элементов стружки различных длин, их смешивание, мойку, сушку и уплотнение в пресс-форме, отличающийся тем, что при брикетировании стружки титана и его сплавов длины элементов стружки выбирают равными 10-30 мм и 50-90 мм, смешивают их в весовом соотношении 1:1-3:1 соответственно, сушку проводят при температуре 105÷110°С, а уплотнение осуществляют в пресс-форме, нагретой до температуры 180÷300°С.
