RU2089348C1

RU2089348C1 - Method of production of granules from aluminum and its alloys

Info

Publication number: RU2089348C1
Application number: RU93026229A
Authority: RU
Inventors: В.В. Беляев; И.В. Волков; В.Г. Гопиенко; Б.П. Назаров; А.И. Паленко; В.Г. Уваров; В.П. Черепанов
Original assignee: Акционерное общество открытого типа Всероссийский алюминиево-магниевый институт
Priority date: 1993-05-07
Filing date: 1993-05-07
Publication date: 1997-09-10

Abstract

FIELD: powder metallurgy, particular, production of granules from aluminum and its alloys. SUBSTANCE: melt of aluminum or its alloys is poured through opening of vessel into cooling liquid. In so doing, height of melt in vessel is maintained not in excess of

, and height of drop falling is, at least,

Description

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению гранул из алюминия и его сплавов. The invention relates to powder metallurgy, in particular to the production of granules from aluminum and its alloys.

Известны способы получения гранул из алюминия и его сплавов методом свободного литья через перфорированное дно грануляционной чаши в воду или другую охлаждающую жидкость [1,2]
Недостатком этих способов является неоднородность формы гранул. Получаемые гранулы могут иметь форму от дискообразной до близкой к сферической.Known methods for producing granules from aluminum and its alloys by free casting through the perforated bottom of a granulation bowl into water or other coolant [1,2]
The disadvantage of these methods is the heterogeneity of the shape of the granules. The resulting granules can be in the form from disk-shaped to close to spherical.

Технология литья гранул приведена в Технологических рекомендациях ВИЛСа [3] и выбрана за прототип. The pellet casting technology is given in the VILS Technological Recommendations [3] and is selected as a prototype.

Недостатком прототипа является то, что гранулы, получаемые этим методом, имеют неправильную форму, выход товарных фракций 6-15 мм сравнительно низок (70-80%) из-за большого количества слипшихся, неформированных гранул и гранул размерами менее 6 мм. The disadvantage of the prototype is that the granules obtained by this method have an irregular shape, the yield of product fractions of 6-15 mm is relatively low (70-80%) due to the large number of sticky, unformed granules and granules with sizes less than 6 mm.

Техническим результатом изобретения является снижение доли деформированных и слипшихся гранул, т.е. повышение качества гранул и выхода годного продукта. Технический результат достигается тем, что в способе получения гранул высоту расплава в сосуде поддерживают не более 700/d^2,3, а высоту полета капли выдерживают не менее 800/d², при этом расстояние между соседними истекающими каплями поддерживают в пределах (5-10)d, где d диаметр отверстия истекания расплава.The technical result of the invention is to reduce the proportion of deformed and adhered granules, i.e. improving the quality of the granules and the yield of the product. The technical result is achieved by the fact that in the method of producing granules, the melt height in the vessel is supported by no more than 700 / d ^2.3 , and the flight height of the droplets is maintained at least 800 / d ² , while the distance between adjacent flowing drops is maintained within (5-10 ) d, where d is the diameter of the melt flow hole.

Сущность изобретения заключается в том, что высота расплава в грануляционном сосуде определяет скорость его истечения, то есть с одной стороны производительность процесса, а с другой переход от капельного к струйному истечению расплава. С увеличением высоты расплава и диаметра отверстий возрастает возможность перехода к струйному истечению расплава. При этом нарушаются условия, обеспечивающие сфероидизацию гранул. Экспериментально установлено, что критическая скорость истечения, при которой происходит переход от стадии каплеобразования к струйному истечению расплава, достигается при высоте расплава h, определяемой уравнением

В связи с тем, что гранулы, получаемые в струйном истечении, имеют вид отрезков струй, процесс необходимо вести при

Для отверстий в чаше 1, 2, 3, 4 и 5 мм граничный уровень расплава составляет 700, 140, 56, 29 и 17 мм соответственно. Нижняя граница допустимого уровня расплава 10 мм и определяется необходимой производительностью процесса гранулирования и возможностью зашлаковывания отверстий чаши.The essence of the invention lies in the fact that the height of the melt in the granulation vessel determines the rate of its outflow, that is, on the one hand, the productivity of the process, and on the other, the transition from drip to jet outflow of the melt. With an increase in the height of the melt and the diameter of the holes, the possibility of transition to a jet outflow of the melt increases. In this case, the conditions ensuring spheroidization of the granules are violated. It has been experimentally established that the critical flow rate at which the transition from the dropping stage to the jet flow of the melt takes place is achieved at a melt height h defined by the equation

Due to the fact that the granules obtained in the jet expiration have the form of segments of jets, the process must be carried out at

For holes in the

bowl

1, 2, 3, 4, and 5 mm, the boundary level of the melt is 700, 140, 56, 29, and 17 mm, respectively. The lower limit of the permissible melt level is 10 mm and is determined by the required productivity of the granulation process and the possibility of slagging of the bowl openings.

Высота полета капли до поверхности воды также определяет форму гранул. При значительном расстоянии до поверхности воды возрастает кинетическая энергия падающей капли и при соударении с водой она расплющивается, приобретая форму диска. The height of the drop to the surface of the water also determines the shape of the granules. With a considerable distance to the surface of the water, the kinetic energy of the falling drop increases, and when it collides with water, it becomes flattened, becoming a disk.

Необходимое расстояние от дна грануляционной чаши до поверхности воды (высота полета) определяется размерами капли и минимальной степенью кристаллизации, при которой оболочка капли не расплющится при соударении с водой. The required distance from the bottom of the granulation bowl to the surface of the water (flight altitude) is determined by the size of the droplet and the minimum degree of crystallization at which the droplet shell does not flatten upon impact with water.

Опытными работами было установлено, что минимальная степень кристаллизации, при которой обеспечивается сохранение формы капли, составляет 0,3, при этом расстояние до воды (H) должно быть не менее

Степень деформации капли зависит от относительной скорости движения капли относительно газа, наличия оксидной пленки и от величины поверхностного натяжения воды, которое уменьшается с увеличением ее нагрева. В то же время перегрев воды выше 80^oC способствует парообразованию. Пар, поднимаясь, достигает отверстий грануляционной чаши и ухудшает процесс литья, поэтому оптимальную температуру воды необходимо поддерживать в интервале 30-80^oC.It was established by experimental work that the minimum degree of crystallization at which the droplet shape is maintained is 0.3, while the distance to water (H) must be at least

The degree of deformation of the droplet depends on the relative velocity of the droplet relative to the gas, the presence of an oxide film and the surface tension of water, which decreases with increasing heating. At the same time, overheating of water above 80 ^o C promotes vaporization. Steam, rising, reaches the openings of the granulation bowl and impairs the casting process, therefore, the optimum water temperature must be maintained in the range of 30-80 ^o C.

Уменьшение расстояния между соседними истекающими каплями, т.е. отверстиями сосуда, ниже 5 d приводит к соударению и слипанию гранул, что резко снижает выход годного продукта, увеличение этого расстояния более 10 d снижает резко производительность установки. Reducing the distance between adjacent flowing drops, i.e. vessel openings, below 5 d leads to collision and adhesion of granules, which dramatically reduces the yield of the product, an increase in this distance of more than 10 d dramatically reduces the performance of the installation.

Определено, что установленные высота расплава, расстояние до воды, диаметр отверстий в чаше и температура воды взаимосвязаны в таком соотношении, что истечение расплава происходит в одном и том же капельном режиме, обеспечивающем максимальный выход округлых гранул. It was determined that the established melt height, distance to water, the diameter of the holes in the bowl and the water temperature are interrelated in such a ratio that the melt flows in the same drip mode, providing the maximum yield of rounded granules.

В таблице приведены примеры осуществления процесса гранулирования расплава алюминия марки А5, перегретого до 780^oC из грануляционного стакана с перфорированным дном и диаметром отверстий 2 мм.The table shows examples of the implementation of the process of granulation of molten aluminum grade A5, superheated to 780 ^o C from a granulation cup with a perforated bottom and a hole diameter of 2 mm

Примеры осуществления гранулирования через чашу с отверстиями диаметром 2 мм. Examples of granulation through a bowl with holes with a diameter of 2 mm

Как видно из данных таблицы, соблюдение режимов литья в соответствии с предложенными параметрами увеличивает выход годного продукта в 3-5 раз.

As can be seen from the table, compliance with the casting regimes in accordance with the proposed parameters increases the yield of the product by 3-5 times.

Claims

A method of producing granules from aluminum and its alloys, comprising casting the melt through the openings of the vessel into the coolant, characterized in that the height of the melt in the vessel is supported by no more than 700 / d ^2.3 , and the flight height of the droplets is maintained at least 800 d ² , while the distance between adjacent flowing droplets is maintained within (5 10) d, where d is the diameter of the melt flow opening, mm.