RU2625922C1 - Реактор для получения самораспространяющимся высокотемпературным синтезом тугоплавких неорганических соединений - Google Patents
Реактор для получения самораспространяющимся высокотемпературным синтезом тугоплавких неорганических соединений Download PDFInfo
- Publication number
- RU2625922C1 RU2625922C1 RU2016102958A RU2016102958A RU2625922C1 RU 2625922 C1 RU2625922 C1 RU 2625922C1 RU 2016102958 A RU2016102958 A RU 2016102958A RU 2016102958 A RU2016102958 A RU 2016102958A RU 2625922 C1 RU2625922 C1 RU 2625922C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reactor
- chamber
- frame
- fungal
- closures
- Prior art date
Links
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims description 13
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 title claims description 11
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 title claims description 5
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 title claims description 5
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title 1
- 230000002538 fungal effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 claims description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 11
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 4
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000003999 initiator Substances 0.000 abstract 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 2
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 150000004770 chalcogenides Chemical class 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910001120 nichrome Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002843 nonmetals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013022 venting Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/23—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces involving a self-propagating high-temperature synthesis or reaction sintering step
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
Abstract
Изобретение относится к реакторам для получения самораспространяющимся высокотемпературным синтезом тугоплавких неорганических соединений. Реактор содержит корпус в виде трубы с водяной рубашкой охлаждения и грибковыми затворами, закрывающими трубу с образованием камеры для размещения порошковой экзотермической реакционной смеси, инициирующее устройство, размещенное в упомянутой камере, и станину, выполненную в виде двух квадратных опорных плит, связанных между собой четырьмя колоннами. Корпус закреплен двумя кронштейнами на станине с возможностью поворота относительно вертикальной оси в его рабочее положение вдоль оси станины посредством привода для обеспечения загрузки порошковой экзотермической реакционной смеси в камеру. Грибковые затворы выполнены прижатыми к опорным плитам станины и оснащены запирающими устройствами с приводами. Обеспечивается увеличение ресурса и эффективности работы реактора за счет снятия осевых нагрузок на его корпус. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к установкам (устройствам) реакторам для проведения самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, далее реактор СВС.
Известно устройство (реактор СВС) для синтеза халькогенидов, содержащее корпус с водяной рубашкой, в котором выполнена цилиндрическая камера, торцевые крышки, закрывающие камеру, инициирующее приспособление, закрепленное в одной из крышек по оси корпуса, при этом устройство снабжено коаксиально размещенным в камере цилиндром - выполняющим роль реакционной камеры, установленными в цилиндре с возможностью перемещения вдоль его оси вкладышами с выполненными в них кольцевыми проточками и экранами, закрепленными на внутренних поверхностях вкладышей, а во вкладыше, расположенном напротив инициирующего приспособления, выполнена коническая полость (SU 874165, B01J 19/08, 26.10.1981). Дополнительно устройство снабжено центрирующими кольцами, помещенными между цилиндром и внутренней поверхностью корпуса. Цилиндр и экраны выполнены из фольги молибдена или вольфрама, а вкладыши выполнены из керамики или графита.
Известное устройство позволяет повысить однородность конечного продукта за счет уплотнения исходной смеси вкладышами. Основным недостатком устройства является малый ресурс реактора, из-за частого выхода из строя резиновых кольцевых прокладок, особенно при использовании высокоэнергетических смесей.
Известны устройства (реактора СВС) для синтеза карбида титана SU 1834845 A3, С01В 31/30, 15.08.1993 и RU 2038296, С01В 31/30, 27.06.1995, общими признаками которых является наличие корпуса реактора, системы водоохлаждения, крышки реактора с патрубками, вакуумными прокладками, системой инициирования, сброса газов, оболочки из графитовой ткани для размещения в ней экзотермической смеси титана и графита. Устройства не безопасны в работе, требуют частой замены вакуумных прокладок и имеют недостаточно высокий ресурс работы.
В статье «СВС-абразивы: производство, свойства, применение», авторов А.Г. Мержанова, И.П. Боровинской, В.К. Прокудиной и др., опубликованной в журнале «Наука – производству», 1998, №8(10), с. 4-5, представлена схема реактора для получения самораспространяющимся высокотемпературным синтезом тугоплавких неорганических соединений, содержащего корпус в виде трубы с водяной рубашкой охлаждения и грибковыми затворами, закрывающими трубу с образованием камеры для размещения порошковой экзотермической реакционной смеси, и инициирующее устройство, размещенное в одной из частей реакционной смеси. В качестве исходных компонентов могут быть использованы любые экзотермические смеси порошков, например металла и неметалла, металлов, оксидов и металлов и пр.
Недостатком устройства являются большие осевые нагрузки на корпус реактора, что приводит к выходу его из строя, а также не достаточно высокие производительность и ресурс работы. Такие же недостатки характерны и для других указанных аналогов.
Наиболее близким аналогом выбран реактор СВС из указанной статьи.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение ресурса и эффективности работы реактора за счет снятия осевых нагрузок на корпус реактора, а также повышение производительности реактора и безопасности его эксплуатации.
Технический результат достигается тем, что реактор для получения самораспространяющимся высокотемпературным синтезом тугоплавких неорганических соединений содержит корпус в виде трубы с водяной рубашкой охлаждения и грибковыми затворами, закрывающими трубу с образованием камеры для размещения порошковой экзотермической реакционной смеси, и инициирующее устройство, размещенное в упомянутой камере, согласно изобретению он содержит станину, выполненную в виде двух квадратных опорных плит, связанных между собой четырьмя колоннами, при этом корпус закреплен двумя кронштейнами на станине с возможностью поворота относительно вертикальной оси в его рабочее положение вдоль оси станины посредством привода для обеспечения загрузки порошковой экзотермической реакционной смеси в камеру, причем грибковые затворы выполнены прижатыми к опорным плитам станины и оснащены запирающими устройствами с приводами.
На чертеже представлена схема заявляемого реактора в продольном разрезе (общий вид), где 1 корпус реактора из толстостенной трубы; 2 рубашка охлаждения; 3 внутренний объем камеры для размещения реакционной смеси; 4 грибковые затворы с приводами 10; 5 инициирующее устройство, установленное в реакционной смеси; 6 запирающие устройства с приводами 9; 7 квадратные опорные плиты, связанные между собой четырьмя колоннами 8; 11 кронштейны для крепления корпуса реактора к станине; 12 привод поворота корпуса реактора.
Стрелками показано направление газа.
Работа реактора СВС.
В исходном положении корпус реактора повернут относительно вертикальной оси на угол до 90 градусов к оси станины, грибковые затворы прижаты к опорным плитам станины, запирающие устройства подняты вверх.
Для проведения синтеза СВС во внутренний объем камеры корпуса реактора загружают реакционную экзотермическую смесь исходных реагентов в контейнере, размещают в смеси инициирующее устройство в виде спирали. В зависимости от температуры, развиваемой при синтезе, контейнер может быть выполнен из графита, огнеупорного материала, тугоплавкого металла или стали. При температурах (не выше 1400°С) наиболее экономичными являются стальные лодочки.
Инициирующая спираль может быть изготовлена из вольфрамовой, молибденовой или нихромовой проволоки диаметром до 1,0 мм. Локально инициирование процесса СВС осуществляют с пульта управления подачей кратковременного (до 5 с) электрического тока при напряжении до 80 В и тока до 100 ампер на инициирующую спираль, касающуюся исходной смеси.
После этого корпус реактора поворачивают при помощи привода поворота в рабочее положение - вдоль оси станины. Во внутрь корпуса реактора вводят грибковые затворы при помощи приводов и герметично закрывают камеру посредством колец уплотнения, при этом получается герметичная камера с исходной смесью.
Запирающие устройства, имеющие круглое сечение с "U"-образным вырезом, при помощи приводов опускают вниз и запирают грибковые затворы внутри корпуса реактора.
После этого реактор готов к работе.
Во внутрь корпуса реактора, через каналы в грибковых затворах при необходимости создают вакуум, проток газа или избыточное давление газа (инертного или реагирующего - азота) и производят инициирование процесса СВС при охлаждении корпуса.
После завершения процесса, который длится несколько секунд, проводят выравнивание давления в корпусе реактора с атмосферным, запирающие устройства поднимают вверх, грибковые затворы выходят из корпуса реактора с помощью соответствующих приводов, затем корпус поворачивают в исходное положение для выгрузки контейнера с полученным продуктом.
Реактор СВС используется для получения тугоплавких неорганических соединений путем инициирования смеси порошков металлов и/или неметаллов в инертной или реагирующей атмосфере с давлением до 250 атм.
Более подробно о возможностях СВС представлено в монографии «Химия синтеза сжиганием» под редакцией профессора М. Коидзуми, Москва, «Мир», 1998; в учебном пособии «Физико-химические и технологические основы самораспространяющегося высокотемпературного синтеза», авторов Е.А. Левашова, А.С. Рогачева и др., Москва, ЗАО «Издательство БИНОМ», 1999 и др.
Заявляемый реактор представляет собой единую конструкцию, все составляющие части которого взаимно связаны между собой, обладает повышенной прочностью и эффективностью за счет снятия осевых нагрузок на корпус реактора. Срок работы реактора повышается на порядок относительно известных аналогов, снижается металлоемкость за счет уменьшения толщины стенок реактора не менее чем на 30%.
Кроме того, корпус реактора после износа легко заменяется на новый.
Процесс проведения СВС может быть легко автоматизирован.
Claims (1)
- Реактор для получения самораспространяющимся высокотемпературным синтезом тугоплавких неорганических соединений, содержащий корпус в виде трубы с водяной рубашкой охлаждения и грибковыми затворами, закрывающими трубу с образованием камеры для размещения порошковой экзотермической реакционной смеси, и инициирующее устройство, размещенное в упомянутой камере, отличающийся тем, что он содержит станину, выполненную в виде двух квадратных опорных плит, связанных между собой четырьмя колоннами, при этом корпус закреплен двумя кронштейнами на станине с возможностью поворота относительно вертикальной оси в его рабочее положение вдоль оси станины посредством привода для обеспечения загрузки порошковой экзотермической реакционной смеси в камеру, причем грибковые затворы выполнены прижатыми к опорным плитам станины и оснащены запирающими устройствами с приводами.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016102958A RU2625922C1 (ru) | 2016-01-29 | 2016-01-29 | Реактор для получения самораспространяющимся высокотемпературным синтезом тугоплавких неорганических соединений |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016102958A RU2625922C1 (ru) | 2016-01-29 | 2016-01-29 | Реактор для получения самораспространяющимся высокотемпературным синтезом тугоплавких неорганических соединений |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2625922C1 true RU2625922C1 (ru) | 2017-07-19 |
Family
ID=59495381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016102958A RU2625922C1 (ru) | 2016-01-29 | 2016-01-29 | Реактор для получения самораспространяющимся высокотемпературным синтезом тугоплавких неорганических соединений |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2625922C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2840950C1 (ru) * | 2024-09-10 | 2025-05-30 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" | Реактор для сочетания металлотермии и самораспространяющегося высокотемпературного синтеза |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU874165A1 (ru) * | 1979-10-30 | 1981-10-23 | Отделение ордена Ленина института химической физики АН СССР | Устройство дл синтеза халькогенидов |
| US5376330A (en) * | 1993-07-21 | 1994-12-27 | Shu-En; Hsu | Process and apparatus for the preparation of hydrogen storage alloys |
| RU2091312C1 (ru) * | 1996-03-05 | 1997-09-27 | Государственный научный центр РФ - Центральный научно-исследовательский институт химии и механики | Способ получения тугоплавких неорганических соединений и устройство для его осуществления |
| WO1998040525A1 (de) * | 1997-03-10 | 1998-09-17 | Widia Gmbh | Hartmetall- oder cermet-sinterkörper und verfahren zu dessen herstellung |
| CN102321821B (zh) * | 2006-12-28 | 2013-07-10 | 住金物产株式会社 | 硅合金、其合金粉末、其制造装置、制造方法以及其合金烧结体 |
| UA91287U (ru) * | 2014-02-11 | 2014-06-25 | Луцький Національний Технічний Університет | Реактор для проведения самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (свс-процесса) |
-
2016
- 2016-01-29 RU RU2016102958A patent/RU2625922C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU874165A1 (ru) * | 1979-10-30 | 1981-10-23 | Отделение ордена Ленина института химической физики АН СССР | Устройство дл синтеза халькогенидов |
| US5376330A (en) * | 1993-07-21 | 1994-12-27 | Shu-En; Hsu | Process and apparatus for the preparation of hydrogen storage alloys |
| RU2091312C1 (ru) * | 1996-03-05 | 1997-09-27 | Государственный научный центр РФ - Центральный научно-исследовательский институт химии и механики | Способ получения тугоплавких неорганических соединений и устройство для его осуществления |
| WO1998040525A1 (de) * | 1997-03-10 | 1998-09-17 | Widia Gmbh | Hartmetall- oder cermet-sinterkörper und verfahren zu dessen herstellung |
| CN102321821B (zh) * | 2006-12-28 | 2013-07-10 | 住金物产株式会社 | 硅合金、其合金粉末、其制造装置、制造方法以及其合金烧结体 |
| UA91287U (ru) * | 2014-02-11 | 2014-06-25 | Луцький Національний Технічний Університет | Реактор для проведения самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (свс-процесса) |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| МЕРЖАНОВ А.Г. и др. СВС-абразивы: производство, свойства, применение. Наука производству. НТП Вираж-Центр, N 8(10), 1998, с.4-5. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2840950C1 (ru) * | 2024-09-10 | 2025-05-30 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" | Реактор для сочетания металлотермии и самораспространяющегося высокотемпературного синтеза |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Cavaliere et al. | Spark plasma sintering: process fundamentals | |
| KR101557174B1 (ko) | 무감각화된 금속 분말 또는 합금 분말 및 이의 생산을 위한 방법 및 반응 용기 | |
| US8597587B2 (en) | Method and installation for the manufacture of carbon nanotubes | |
| US20100147210A1 (en) | high pressure apparatus and method for nitride crystal growth | |
| AU779608B2 (en) | Isostat for the treatment of materials in liquid | |
| CN109750356B (zh) | 用于在超临界流体中生长材料的装置和材料的生长方法 | |
| JP5902189B2 (ja) | 電解装置 | |
| RU2625922C1 (ru) | Реактор для получения самораспространяющимся высокотемпературным синтезом тугоплавких неорганических соединений | |
| Prakasam et al. | Ultrahigh pressure SPS (HP-SPS) as new syntheses and exploration tool in materials science | |
| EP3553191A1 (en) | Processes for producing low nitrogen metallic chromium and chromium-containing alloys | |
| RU2396498C1 (ru) | Устройство для высокотемпературной обработки углеродистых материалов (электрокальцинатор) | |
| US20250270093A1 (en) | System and method for supercritical fluid-facilitated exfoliation and extraction | |
| US8343449B1 (en) | Device and method for producing a tubular refractory metal compound structure | |
| US3365751A (en) | High temperature high pressure apparatus | |
| RU2844323C1 (ru) | Реактор для получения тугоплавких неорганических соединений и композиционных материалов на их основе | |
| RU2038296C1 (ru) | Способ получения карбида титана и устройство для его осуществления | |
| RU2747197C1 (ru) | Способ получения безвольфрамовых твердосплавных порошков из отходов сплава марки КНТ-16 в спирте этиловом | |
| KR101777207B1 (ko) | 염화 지르코늄의 환원장치 및 환원방법 | |
| JP3683572B2 (ja) | Ｃｖｄ用反応容器 | |
| IL22391A (en) | Process for manufacturing elongated rods | |
| RU2763431C1 (ru) | Способ получения безвольфрамовых твердосплавных порошковых материалов в воде дистилированной | |
| US12371759B2 (en) | Metal recycling system for in-space manufacturing | |
| JP6678434B2 (ja) | 放電プラズマ焼結装置および連続型放電プラズマ焼結装置 | |
| Andreiev | Effect of the rate of cooling tungsten heavy alloys of the W–Ni–Fe type from the sintering temperature on the formation of their physico-mechanical properties | |
| RU2687423C1 (ru) | Способ получения порошка на основе карбида титана |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200130 |