СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКИ Российский патент 2009 года по МПК C21C7/00 G01N5/04 

Настоящее изобретение относится к черной металлургии, а именно к внепечной обработке порошкообразными реагентами. Патентуемый способ используется при контроле технологического процесса изготовления порошковой проволоки и предназначен для определения содержания компонентов в наполнителе порошковой проволоки феррокальций 60/40 и феррокальций 70/30, представляющего собой механическую смесь железного порошка или стальной дроби и кальция, металлического гранулированного.

Известен способ спектрального анализа порошковых проб, заключающийся в том, что берут навески исследуемой пробы и эталонные пробы, а для элементного и фазового анализа используют эмиссионный спектральный метод с введением порошковой пробы в дуговой разряд путем просыпки-вдувания (патент РФ №2129267, G01N 21/67). Данный способ основан на исследовании химических и физических свойств веществ и требует наличия энергоемкой аппаратуры и вычислительной техники.

Известен также способ определения состава двухкомпонентных порошковых проб с различной проводимостью компонентов с помощью электрических средств, который используют для контроля состава порошковых шихт (патент РФ №2273846, G01N 27/02). Процентный состав компонентов определяют по калибровочной кривой зависимости электропроводности смеси порошков.

Известен способ количественного спектрального анализа многокомпонентных веществ (патент РФ №2076310, G01N 21/67), наиболее близкий по технической сущности к заявляемому способу, и который принят в качестве прототипа.

Способ применяют при контроле химического состава металлургического сырья, сложнолегированных сталей, сплавов, шлаков и других многокомпонентных веществ. Способ предусматривает изготовление образцов анализируемого вещества, регистрацию аналитических сигналов анализируемых и градуировочных образцов, сравнение зарегистрированных сигналов и определение на ЭВМ концентрации элементов в анализируемых образцах.

Существенными недостатками известного способа являются:

- сложность его аппаратной реализации. Способ требует дорогостоящего вычислительного и испытательного электротехнического оборудования и сложного программного обеспечения;

- а также значительная трудоемкостью операций изготовления и измерения аналитических сигналов исследуемых и градуировочных образцов.

Анализ массива патентной документации и научно-технической информации позволяет констатировать отсутствие известных технических решений, обеспечивающих возможность определения количественного содержания компонентов в наполнителе порошковой проволоки, что подтверждает оригинальность и новизну патентуемой разработки.

Настоящее изобретение решает задачу разработки экономичного и простого по своей технологической, аппаратной и измерительной реализации способа определения содержания компонентов в наполнителе порошковой проволоки феррокальций 60/40 и феррокальций 70/30, представляющего собой механическую смесь железного порошка или стальной дроби и кальция металлического гранулированного.

Решение поставленной технической задачи достигается за счет обеспечения взаимодействия металлического кальция, входящего в состав наполнителя, с водой с образованием гидроокиси кальция (гашение). Согласно изобретению гидроокись кальция находится в воде в виде взвеси, а железосодержащая составляющая остается в неизменном виде на дне. Жидкость сливают, а осадок железного порошка или дроби промывают с применением декантации, высушивают, взвешивают, выполняют комплекс измерений и осуществляют обработку результатов измерений.

Технический результат патентуемого изобретения заключается:

- в достижении высокой точности определения содержания компонентов в наполнителе порошковой проволоки феррокальций 60/40 и феррокальций 70/30, что позволяет получить объективную информацию о действительном содержании компонентов в наполнителе и осуществлять адекватную корректировку состава наполнителя и режимов технологического процесса изготовления порошковой проволоки;

- в обеспечении оптимального химического состава порошковой проволоки за счет точного «попадания» в заданные пределы процентного содержания компонентов в наполнителе;

- до минимума снизить отсортировку порошковой проволоки из-за несоответствия ее состава регламентированному содержанию компонентов.

Сущность патентуемого изобретения поясняется конкретным примером технологической реализации способа определения содержания компонентов в наполнителе порошковой проволоки, который осуществляют следующим образом.

Определение содержания железосодержащей составляющей в наполнителе.

Настоящий способ основан на взаимодействии металлического кальция, входящего в состав наполнителя, с водой с образованием гидроокиси кальция. В результате взаимодействия гидроокись кальция находится в воде в виде взвеси, при этом железосодержащая составляющая остается в неизменном виде на дне. Жидкость сливают, осадок железного порошка или дроби промывают с применением декантации, высушивают и взвешивают. Интервал определяемых концентраций 40-89%.

Для проведения измерений используют следующее оборудование:

- весы лабораторные типа ВЛКТ-500 4 класса точности;

- шкаф сушильный с терморегулятором, обеспечивающий температуру нагрева 100-110°С;

- стаканы термостойкие вместимостью 600-1000 см³ типа В-1-600 (1000) ТХС по ГОСТ 25336-82.

Пробы порошкового наполнителя (a₁, а₂, а₃), отобранные от трех образцов порошковой проволоки длиной 20 см с интервалом 1 м, взвешивают с точностью до 0,01 г и высыпают в три сухих термостойких стакана. Стаканы помещают в вытяжной шкаф, в каждый стакан осторожно (реакция идет с большим выделением тепла) приливают по 15-25 см³ воды.

По окончании бурной реакции приливают еще порцию воды и так повторяют до тех пор, пока основная масса наполнителя не погасится. Для завершения реакции доливают воды до 400 см³ и умеренно нагревают стаканы, периодически помешивая содержимое стеклянной палочкой, в течение 2-3 часов.

Следует отметить, что для простой механической смеси железного порошка и кальция гранулированного 2-3 часа достаточно для завершения реакции образования гидроокиси кальция. Практика свидетельствует, что в процессе изготовления порошковой проволоки при обжатии мелкие частицы железного порошка или дроби могут вдавиться в гранулы кальция, что затрудняет процесс гашения кальция, поэтому при наличии непогасившихся гранул кальция продолжают нагревание и перемешивание до полного гашения.

По завершении реакции образования гидроокиси кальция проводят декантацию, т.е. осторожно сливают жидкость, следя, чтобы железосодержащая составляющая оставалась на дне, доливают еще воды, перемешивают, большую часть жидкости сливают.

Эту операцию повторяют до тех пор, пока на дне стакана останется только железосодержащая составляющая. Полученный осадок промывают 2-3 раза дистиллированной водой, также сливают воду, затем стакан с осадком помещают в сушильный шкаф и высушивают при температуре 100-110°С до постоянной м ассы (~1 час). Осадок охлаждают в эксикаторе и взвешивают-b₁, b₂, b₃.

Содержимое железосодержащей составляющей в наполнителе (X₁, %) вычисляют по формуле

где a₁, а₂, а₃ - масса наполнителя, взятого для анализа, г;

b₁, b₂, b₃ - масса железосодержащей составляющей, г.

Для определения равномерности распределения составляющих наполнителя по длине бунта можно вычислять содержимое железосодержащей составляющей в каждой из трех проб отдельно:

X_1i=b_1i/a_li

Определение содержания кальция в наполнителе

Интервал определяемых концентраций 20-60%.

Содержимое кальция металлического в наполнителе (Х₂, %) вычисляют по разности 100% и содержания железосодержащей составляющей, определенной по приведенной выше формуле: Х₂=100-X₁, после чего осуществляют корректировку состава наполнителя до соответствия заданным пределам содержания компонентов.

Массовую долю кальция в кальции металлическом гранулированном (Х₃, %) вычисляют с учетом данных сертификата:

где- Х_серт - массовая доля кальция в соответствующей парии кальция металлического гранулированного согласно сертификата, %.

Патентуемый способ был успешно опробован на ОАО «Северсталь-метиз». Опытная апробация подтвердила, что разработанный способ определения содержания компонентов в наполнителе порошковой проволоки:

- отличается высокой технологичностью, легко реализуется на доступном стандартном оборудовании без использования сложной и дорогостоящей измерительной, электротехнической и лабораторной техники;

- обеспечивает высокую точность измерения содержания компонентов в наполнителе порошковой проволоки феррокальций 60/40 (ФК 60/40) и ферокальций 70/30 (ФК 70/30);

- позволяет существенно повысить качество порошковой проволоки и снизить ее отсортировку из-за нарушения регламентированного процентного содержания компонентов в наполнителе.

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при контроле технологического процесса изготовления порошковой проволоки и предназначено для определения содержания компонентов в наполнителе порошковой проволоки феррокальций 60/40 и феррокальций 70/30. В способе обеспечивают взаимодействие металлического кальция, входящего в состав наполнителя, с водой с образованием гидроокиси кальция. Гидроокись кальция находится в воде в виде взвеси, а железосодержащая составляющая остается в неизменном виде на дне. Жидкость сливают, а осадок железного порошка промывают с применением декантации, высушивают, взвешивают, выполняют комплекс измерений и осуществляют обработку результатов измерений. Изобретение позволяет достичь высокой точности определения содержания компонентов в наполнителе порошковой проволоки, что позволяет получить объективную информацию о действительном содержании компонентов в наполнителе и осуществлять корректировку состава наполнителя и режимов технологического процесса изготовления порошковой проволоки, а также снизить отсортировку порошковой проволоки из-за несоответствия ее состава регламентированному содержанию компонентов. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ контроля процесса изготовления порошковой проволоки, содержащей феррокальций, включающий определение количественного содержания компонентов в наполнителе порошковой проволоки, представляющего собой механическую смесь железосодержащей составляющей и кальция металлического гранулированного, при этом для определения содержания железосодержащей составляющей берут пробы порошкового наполнителя, взвешивают, высыпают в термостойкую емкость, помещают в вытяжной шкаф, наливают воду, по окончании реакции приливают новую порцию воды, так повторяют до тех пор, пока основная масса наполнителя не погасится, для завершения реакции образования гидроокиси кальция доливают воды, нагревают термическую емкость и осуществляют периодическое перемешивание содержимого емкости в течение 2-3 ч, при наличии непогасившихся гранул кальция продолжают нагревание и перемешивание до полного гашения, по завершении реакции образования гидроокиси кальция проводят декантацию, доливают еще воды, перемешивают, большую часть жидкости сливают, эту операцию повторяют до тех пор, пока на дне стакана останется только железосодержащая составляющая, полученный осадок промывают, сливают воду, стакан с осадком помещают в сушильный шкаф и высушивают при температуре 100-110°С, осадок охлаждают и взвешивают, содержимое железосодержащей составляющей в наполнителе (X₁, %), вычисляют по формуле:

где a₁, а₂, а₃ - масса наполнителя, взятого для анализа, г;
b₁, b₂, b₃ - масса железосодержащей составляющей, г,
а содержание кальция металлического в наполнителе (Х₂, %) вычисляют по разности 100% и содержания железосодержащей составляющей, определенной по приведенной выше формуле: X₂=100-X₁, после чего осуществляют корректировку состава наполнителя до достижения заданных пределов процентного содержания компонентов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что массовую долю кальция в кальции металлическом гранулированном (Х₃, %) вычисляют с учетом его содержания в соответствующей партии металлического гранулированного кальция:

где Х_серт - массовая доля кальция в соответствующей партии металлического гранулированного кальция, %.