RU2315119C2 - Method of briquetting titanium-containing charge materials - Google Patents
Method of briquetting titanium-containing charge materials Download PDFInfo
- Publication number
- RU2315119C2 RU2315119C2 RU2006100748/02A RU2006100748A RU2315119C2 RU 2315119 C2 RU2315119 C2 RU 2315119C2 RU 2006100748/02 A RU2006100748/02 A RU 2006100748/02A RU 2006100748 A RU2006100748 A RU 2006100748A RU 2315119 C2 RU2315119 C2 RU 2315119C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- container
- radial
- charge materials
- briquetting
- titanium
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 16
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 10
- 239000010936 titanium Substances 0.000 title claims description 9
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 title claims description 9
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 10
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000004484 Briquette Substances 0.000 description 13
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 7
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 229910000883 Ti6Al4V Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000007885 magnetic separation Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000009870 titanium metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000009966 trimming Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Basic Packing Technique (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к способу брикетирования вторичных некомпактных материалов в виде стружки, листовой обрези и кусковых отходов из титановых сплавов. Изобретение может найти применение в производстве первичных и вторичных титановых сплавов, а также в черной металлургии при легировании и раскислении сталей.The invention relates to the field of non-ferrous metallurgy, in particular to a method for briquetting secondary non-compact materials in the form of chips, sheet trimmings and lump waste from titanium alloys. The invention can find application in the production of primary and secondary titanium alloys, as well as in ferrous metallurgy during alloying and deoxidation of steels.
Проблема брикетирования шихтовых материалов особенно актуальна для титановых сплавов. При производстве изделий из титановых сплавов образуется особенно много стружки и кусковых отходов, а их вес часто превышает вес готовых изделий. Отходы немагнитные и обладают меньшей плотностью, чем стальные, что затрудняет транспортировку и не позволяет полностью использовать грузоподъемность транспортных средств. Существующие промышленные технологии позволяют ограниченно использовать некомпактированные титановые отходы, например в составе прессованного электрода первого переплава, и их доля не превышает 55%. Компактирование значительно расширяет сферу их применения и делает технологически востребованными.The problem of briquetting charge materials is especially relevant for titanium alloys. In the manufacture of products from titanium alloys, a lot of chips and lumpy waste are generated, and their weight often exceeds the weight of the finished products. The waste is non-magnetic and has a lower density than steel, which complicates transportation and does not allow full use of the carrying capacity of vehicles. Existing industrial technologies allow limited use of uncompacted titanium waste, for example, in the composition of the pressed electrode of the first remelting, and their share does not exceed 55%. Compacting significantly expands the scope of their application and makes it technologically relevant.
Известен способ изготовления деформированных заготовок в виде расходуемых электродов из кусковых отходов титановых сплавов (Патент РФ № 2114925, МПК С22В 9/20, Дата публ. 1998.06.07), заключающийся в том, что отходы укладывают в капсулу с торцевыми крышками (темплетами), которую загружают в соответствующий по конфигурации контейнер, затем прикладывают осевое усилие к торцевым крышкам при одновременном пропускании через них и слой отходов электрического тока для обеспечения диффузионной сварки в зоне контакта кусковых отходов между собой.A known method of manufacturing deformed blanks in the form of consumable electrodes from lumpy waste of titanium alloys (RF Patent No. 2114925, IPC
К недостаткам прототипа следует отнести сложность и высокую стоимость изготовления капсул из материалов, аналогичных брикетам, значительную энергоемкость процесса, а также низкую плотность получаемых заготовок, не превышающую 60% от плотности основного металла.The disadvantages of the prototype include the complexity and high cost of manufacturing capsules from materials similar to briquettes, a significant energy intensity of the process, as well as the low density of the resulting blanks, not exceeding 60% of the density of the base metal.
Известны способы получения брикетов из титановой стружки с применением связующих материалов (Авторское свидетельство СССР № 653135, Патент США № 3414408 и др.). Недостаток - загрязнение титана материалом связки, исключающее применение таких брикетов в металлургии титана.Known methods for producing briquettes from titanium shavings using binders (USSR Author's Certificate No. 653135, US Patent No. 3414408 and others). The disadvantage is that titanium is contaminated with binder material, which excludes the use of such briquettes in titanium metallurgy.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ переработки титановой стружки, включающий ее измельчение, очистку и прессование на глухой матрице - прототип (Оборудование для переработки легковесного стального лома. Морозов С.И. - М.: Металлургия, 1983 г., стр.143-147).The closest in technical essence and the achieved result is a method of processing titanium shavings, including its grinding, cleaning and pressing on a blank matrix - a prototype (Equipment for processing lightweight steel scrap. Morozov SI - M .: Metallurgy, 1983, p. .143-147).
Недостаток известного способа заключается в неравномерной плотности получаемого брикета как по сечению, так и по высоте и, как следствие, низкой прочности брикета. Это затрудняет дальнейшее использование таких брикетов.The disadvantage of this method is the uneven density of the resulting briquette both in cross section and in height and, as a consequence, the low strength of the briquette. This complicates the further use of such briquettes.
Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является равномерное повышение прочности и плотности по всему объему получаемых брикетов.The problem to which this invention is directed is the uniform increase in strength and density throughout the volume of the resulting briquettes.
Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом способе брикетирования титаносодержащих шихтовых материалов, включающем засыпку шихты в контейнер и прессование брикетов осевым сжатием, шихтовые материалы предварительно компактируются радиальным или радиально-аксиальным сжатием за счет уменьшения площади поперечного сечения контейнера в 2,0-2,5 раза.The problem is solved in that in the proposed method for briquetting titanium-containing charge materials, including filling the charge into the container and pressing the briquettes by axial compression, the charge materials are pre-compacted by radial or radial-axial compression by reducing the container cross-sectional area of 2.0-2.5 times.
Площадь поперечного сечения контейнера можно уменьшать последовательно в двух перпендикулярных друг другу направлениях.The cross-sectional area of the container can be reduced sequentially in two directions perpendicular to each other.
Также возможно уменьшение площади поперечного сечения контейнера одновременно в двух перпендикулярных друг другу направлениях.It is also possible to reduce the cross-sectional area of the container simultaneously in two directions perpendicular to each other.
Известно, что относительная плотность брикета зависит от давления прессования, а величина давления прессования пропорциональна физическим характеристикам материала, вовлекаемого в шихту. Известно также, что титановые сплавы независимо от их типа и геометрических размеров склонны к контактному схватыванию (повышенной адгезии как между собой, так и с другими металлами). Из-за прилипания титановой шихты к поверхности матрицы в процессе предварительного брикетирования усилия прессования в шихтовом материале снижаются в направлении неподвижной шайбы на 30-40%, вследствие этого плотность и прочность брикета по длине уменьшается. При предварительном радиальном сжатии происходит перемещение частиц шихты относительно друг друга, их разогрев в результате трения и схватывания (сваривания) между собой. На наружной боковой поверхности образуется достаточно прочный и плотный наружный слой, снижающий трение между шихтовыми материалами и стенкой контейнера при осевом прессовании, что способствует выравниванию усилия прессования по всей длине прессуемого брикета, который в результате этого приобретает равнопрочность. Радиально-аксиальное перемещение частиц шихты усиливает этот эффект.It is known that the relative density of the briquette depends on the compaction pressure, and the magnitude of the compaction pressure is proportional to the physical characteristics of the material involved in the charge. It is also known that titanium alloys, regardless of their type and geometric dimensions, are prone to contact setting (increased adhesion both between themselves and with other metals). Due to the adhesion of the titanium charge to the surface of the matrix during the preliminary briquetting, the pressing forces in the charge material decrease in the direction of the stationary washer by 30-40%, as a result, the density and strength of the briquette along the length decreases. With preliminary radial compression, the particles of the mixture move relative to each other, they are heated as a result of friction and setting (welding) between themselves. A sufficiently strong and dense outer layer is formed on the outer side surface, which reduces friction between the charge materials and the container wall during axial pressing, which helps to equalize the pressing force along the entire length of the pressed briquette, which as a result acquires equal strength. Radial-axial movement of the particles of the mixture enhances this effect.
Средняя плотность шихтовых материалов, в зависимости от количества и типа стружки, составляет 0,3÷0,8 г/см3. Для обеспечения плотности 4,0÷4,1 г/см3 при компактировании по известным способам брикетирования необходимы специальные длинноходовые прессы с длиной хода, превышающей высоту брикета в 5÷10 раз (с учетом загрузочного пространства), при этом по длине хода пресс-штемпеля усилие прессования непрерывно возрастает. Так, для брикета высотой 80 мм ход пресс-штемпеля должен быть 560÷800 мм.The average density of the charge materials, depending on the quantity and type of chips, is 0.3 ÷ 0.8 g / cm 3 . To ensure a density of 4.0 ÷ 4.1 g / cm 3 when compacting according to known briquetting methods, special long-stroke presses with a stroke length exceeding the briquette height of 5 ÷ 10 times (taking into account the loading space) are required, while the press stroke length The stamping force is continuously increasing. So, for a briquette with a height of 80 mm, the stroke of the stamp must be 560 ÷ 800 mm.
При засыпке шихтовых материалов в длинную матрицу происходит разделение шихтовых материалов по фракциям, что приводит к расслоению брикета при его извлечении из матрицы. Засыпка шихтовых материалов и их предварительное компактирование в пространстве большего поперечного сечения не менее чем в 2 раза минимизирует расслоение шихтовых материалов по фракциям и обеспечивает равномерную прочность брикета по высоте. Увеличение площади поперечного сечения контейнера более чем в 2,5 раза существенно увеличивает габариты контейнера и всего брикетирующего пресса.When filling charge materials into a long matrix, charge materials are divided into fractions, which leads to the separation of the briquette when it is removed from the matrix. Filling of charge materials and their preliminary compaction in a space of a larger cross-section not less than 2 times minimizes the separation of charge materials into fractions and ensures uniform briquette strength in height. An increase in the cross-sectional area of the container by more than 2.5 times significantly increases the dimensions of the container and the entire briquetting press.
Способ проиллюстрирован чертежами.The method is illustrated by drawings.
На фиг.1 представлен вид сверху инструментальной наладки после загрузки шихтовых материалов, где 1 - контейнер с радиальными пазами, в котором размещены 2 и 3 пресс-шайбы радиального обжатия и шихтовые материалы 4.Figure 1 shows a top view of the tool setup after loading the charge materials, where 1 is a container with radial grooves, which contains 2 and 3 radial compression washers and charge materials 4.
На фиг.2 - то же после компактирования радиальным обжатием шихтовые материалы 5.Figure 2 - the same after compaction by radial compression of the
На фиг.3 - то же после компактирования радиально-аксиальным обжатием, где 6, 7 - пресс-шайбы радиально-аксиального обжатия (прессования).Figure 3 is the same after compaction with radial axial compression, where 6, 7 are the press washers of radial axial compression (pressing).
На фиг.4 - сечение А-А инструментальной наладки после окончания процесса брикетирования осевым сжатием, где 1 - контейнер, 2 - пресс-шайба радиального обжатия, 8 - загрузочная воронка с радиальными окнами 9, 10 - верхний пуансон осевого обжатия,11 - нижний пуансон осевого обжатия и выталкивания , 12 - брикет.Figure 4 - section aa of the tool setup after the end of the briquetting process by axial compression, where 1 is the container, 2 is the radial compression washer, 8 is the loading funnel with
Способ брикетирования реализуется следующим образом: перед загрузкой подготовленной порции шихтовых материалов загрузочная воронка 8 поворачивается до совпадения радиальных окон 9 с радиальными пазами контейнера 1, после засыпки шихтовых материалов в свободное пространство контейнера (в радиальные пазы и осевую полость) загрузочная воронка поворачивается вокруг своей оси и закрывает радиальные пазы контейнера, затем осуществляется радиальное обжатие шихтовых материалов пресс-шайбами 2 и 3, окончательное компактирование брикета осевым обжатием пуансонами 10 и 11, затем возврат радиальных пресс-шайб 2 и 3 в исходное положение, поворот загрузочной воронки 8 и выталкивание брикета 11 ходом верхнего или нижнего пуасона.The briquetting method is implemented as follows: before loading the prepared portion of the charge materials, the
Пример конкретного выполнения предлагаемого способаAn example of a specific implementation of the proposed method
Брикетирование шихтовых материалов производили на гидравлическом многоплунжерном прессе усилием 2000 тс для безоблойной штамповки. Шихта состояла из 50% стружки титанового сплава марки Ti6Al4V, кусковых отходов, лигатуры, 35% титановой губки. Подготовка стружки производилась по известному способу и включала в себя операции дробления, обезжиривания, гравитационной и магнитной сепарации. Шихтовые материалы перемещались и подавались в зону брикетирования. Перед загрузкой подготовленной порции шихтовых материалов загрузочная воронка поворачивается до совпадения радиальных окон с радиальными пазами контейнера. После засыпки шихтовых материалов в свободное пространство контейнера (в радиальные пазы и осевую полость) загрузочная воронка поворачивается вокруг своей оси и закрывает радиальные пазы контейнера, в дальнейшем осуществляется радиально-аксиальное обжатие шихтовых материалов пресс-шайбами с повышением плотности до 2,1-2,2 г/см3, затем окончательное компактирование брикета осевым обжатием пуансонами с увеличением плотности до 4,0-4,1 г/см3 и возврат радиальных пресс-шайб в исходное положение, поворот загрузочной воронки и выталкивание брикета ходом нижнего пуансона.Briquetting of charge materials was carried out on a hydraulic multi-plunger press with a force of 2000 ton-force for seamless stamping. The mixture consisted of 50% shavings of a titanium alloy of the Ti6Al4V brand, lumpy waste, ligatures, 35% of a titanium sponge. Chip preparation was carried out by a known method and included the operations of crushing, degreasing, gravity and magnetic separation. The charge materials were moved and fed into the briquetting zone. Before loading the prepared portion of the charge materials, the loading funnel rotates until the radial windows coincide with the radial grooves of the container. After filling the charge materials into the free space of the container (in the radial grooves and the axial cavity), the loading funnel rotates around its axis and closes the radial grooves of the container, then radially axially compresses the charge materials with press washers with an increase in density to 2.1-2, 2 g / cm 3, then the final compaction of the preform axial swaging dies to increase the density to 4.0-4.1 g / cm 3 and a return radial press washers to their original position, rotation of the hopper and the ejection brie ETA stroke of the lower punch.
Размеры брикетов были выбраны исходя из усилия пресса и удельного давления прессования. Вес полученных брикетов составил от 5,6 кг до 6,0 кг. Высота брикета 80-85 мм, диаметр - 150 мм. Осыпаемость брикета не превышала 1,5%.The sizes of the briquettes were selected based on the press force and the specific pressing pressure. The weight of the obtained briquettes ranged from 5.6 kg to 6.0 kg. The briquette height is 80-85 mm, diameter - 150 mm. Flakability of the briquette did not exceed 1.5%.
Увеличение прочности брикетов значительно улучшает условия вовлечения стружки в шихту, в частности при выплавке титана и его сплавов.An increase in the strength of briquettes significantly improves the conditions for the involvement of chips in the mixture, in particular during the smelting of titanium and its alloys.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006100748/02A RU2315119C2 (en) | 2006-01-10 | 2006-01-10 | Method of briquetting titanium-containing charge materials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006100748/02A RU2315119C2 (en) | 2006-01-10 | 2006-01-10 | Method of briquetting titanium-containing charge materials |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006100748A RU2006100748A (en) | 2007-07-20 |
| RU2315119C2 true RU2315119C2 (en) | 2008-01-20 |
Family
ID=38430848
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006100748/02A RU2315119C2 (en) | 2006-01-10 | 2006-01-10 | Method of briquetting titanium-containing charge materials |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2315119C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2510684C1 (en) * | 2012-11-01 | 2014-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" | Method for obtaining briquette to obtain titanium- and zirconium-containing cast iron |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1443823A (en) * | 1973-03-28 | 1976-07-28 | Atomic Energy Authority Uk | Manufacture of compact bodies from particulate material |
| SU1344513A1 (en) * | 1986-03-31 | 1987-10-15 | Предприятие П/Я А-1450 | Method and apparatus for compacting articles from pulverulent materials |
| RU2102187C1 (en) * | 1995-10-04 | 1998-01-20 | Самарский государственный технический университет | Method for manufacture of articles from exothermic powder mixtures |
| RU2102186C1 (en) * | 1995-10-09 | 1998-01-20 | Научно-производственное государственное предприятие "Синтез" при Донском государственном техническом университете | Method for manufacture of filtering tubular members from powder materials and device for its embodiment |
| RU2114925C1 (en) * | 1997-04-15 | 1998-07-10 | Московский государственный технологический университет им.К.Э.Циалковского | Method for manufacture of consumable electrodes from lumpy metal wastes |
-
2006
- 2006-01-10 RU RU2006100748/02A patent/RU2315119C2/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1443823A (en) * | 1973-03-28 | 1976-07-28 | Atomic Energy Authority Uk | Manufacture of compact bodies from particulate material |
| SU1344513A1 (en) * | 1986-03-31 | 1987-10-15 | Предприятие П/Я А-1450 | Method and apparatus for compacting articles from pulverulent materials |
| RU2102187C1 (en) * | 1995-10-04 | 1998-01-20 | Самарский государственный технический университет | Method for manufacture of articles from exothermic powder mixtures |
| RU2102186C1 (en) * | 1995-10-09 | 1998-01-20 | Научно-производственное государственное предприятие "Синтез" при Донском государственном техническом университете | Method for manufacture of filtering tubular members from powder materials and device for its embodiment |
| RU2114925C1 (en) * | 1997-04-15 | 1998-07-10 | Московский государственный технологический университет им.К.Э.Циалковского | Method for manufacture of consumable electrodes from lumpy metal wastes |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2510684C1 (en) * | 2012-11-01 | 2014-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" | Method for obtaining briquette to obtain titanium- and zirconium-containing cast iron |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006100748A (en) | 2007-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20170066054A1 (en) | Powdered metal compacting | |
| EP2842664A1 (en) | Device for high-density molding and method for high-density molding of mixed powder, and high-density three-layer-structured powder compact | |
| US3665585A (en) | Composite heavy-duty mechanism element and method of making the same | |
| Huppmann et al. | Powder forging | |
| EP0014975B1 (en) | Process for manufacturing compressed bodies from metal powder | |
| RU2315119C2 (en) | Method of briquetting titanium-containing charge materials | |
| WO2008044564A1 (en) | High-strength process material, method of producing the same and production apparatus therefor | |
| US2319373A (en) | Method of making metal articles | |
| US20070269334A1 (en) | Multiple part compaction | |
| US7981192B2 (en) | Method and device for producing binderless briquettes and briquettes comprising metal chips and metal dusts | |
| RU2289634C1 (en) | Charge materials briquetting method | |
| RU2307179C2 (en) | Charge material briquetting method | |
| RU2291030C1 (en) | Consumable electrode semi-continuous pressing method and die for perfoming the same | |
| RU2020772C1 (en) | Consumable electrode of vacuum electric-arc furnace | |
| Fischmeister | Powder compaction: fundamentals and recent developments | |
| RU2836113C1 (en) | Method of producing bars from metal powder by hot extrusion | |
| US4174933A (en) | Forming an extruded bar out of metal chips | |
| RU2527547C2 (en) | Production of unrestrictedly long bar from distilled calcium | |
| RU2011473C1 (en) | Method of producing composite powder materials with ceramic additives | |
| RU2030253C1 (en) | Method of semicontinuous pressing of the consumable electrode | |
| RU2279351C1 (en) | Method of production of the dolomite briquettes and the press mold for its realization (versions) | |
| RU2048274C1 (en) | Method for manufacture of combined consumable electrode for vacuum arc melting | |
| Barkov et al. | Device for one-and two-sided molding of refractory metal powders into electric-arc melting electrode workpieces | |
| RU2775243C2 (en) | Method for producing article by hot isostatic pressing of carbide steels from chip waste of metal-cutting manufacture | |
| SU1726128A1 (en) | Method of powder compaction into shapes |