Изобретение относится к тем областям цветной металлургии, в которых производится переработка в металлические сплавы содержащих титан, а также и других, входящих в состав синтезированных с применением таких технологий конечных продуктов, элементов, присутствующих в виде соответствующих соединений в составе применяемых при проведении процесса обработки сырьевых материалов, а также к устройствам, обеспечивающим возможность проведения указанных выше методов.
На настоящий момент времени известно техническое решение, при осуществлении которого многокомпонентный титановый сплав, содержащий в своем составе в том числе и указанные выше элементы - железо, кремний, в процессе проведения своего изготовления происходит через целый ряд дополнительных операций, включающих предварительную подготовку используемой для получения этого конечного готового продукта шихты и, кроме того, еще и формирование самого, необходимого для получения этого сплава, расходного электрода.
В последующем, при получении этого титанового сплава, производится совместная переплавка ранее изготовленного электрода и предварительно полученной сырьевой шихты в вакуумной дуговой нагревательной печи.
Используемая для осуществления отмеченного здесь такого известного способа в процессе проведения формирования многокомпонентного сплава шихта готовится из титановых отходов (см. патент RU №2425164 «Вторичный титановый сплав и способ его изготовления», C22C 14/00, опубликовано 27.02.2011 г.).
Таким образом, при применении указанного выше известного технического аналога, в конечном итоге, и удается произвести синтез содержащих титан сплавов, имеющих стабильные и строго регламентированные, полученные при обработке, прокатные свойства.
Однако этому известному решению, в силу наличия перечисленных ранее особенностей его выполнения, обязательно будут сопутствовать следующие существенные недостатки, а именно, и прежде всего, наличие необходимости проведения операции по переплавке расходного электрода и исходной шихты в вакуумной дуговой печи неизбежно приводит к довольно заметному дополнительному увеличению затрат применяемой при осуществлении процесса изготовления титанового сплава, необходимой для этого электрической энергии.
Это оказывает отрицательное влияние на все технико-экономические показатели, характеризующие степень эффективности применяемого при проведении обработки исходного сырьевого продукта процесса, в случае использования указанного выше известного технического решения непосредственно в условиях действующего промышленного производства.
Кроме того, при осуществлении этой известной технологии, не удается обеспечить формирование необходимого набора из объективно действующих на обрабатываемый материал технологических условий, наличие которого бы обеспечивало получение из него готового конечного продукта, в виде обладающего заданной конфигурацией объемного структурного образования, например имеющего очертания кольцевого столбчатого монокристалла, состоящего из входящих в его состав отдельных, необходимых для проведения его синтеза металлов, размещенных в теле последнего в строго заданном технологией изготовления соотношении.
Наличие действия данного обстоятельства, в свою очередь, не позволяет резко повысить качественные характеристики формируемого с применением этой, известной им технологии, такой вновь полученной металлической структуры, по отношению к аналогичным сплавам, но синтезируемых с использованием других, известных на настоящий момент времени, методов их изготовления.
В другом, тоже известном способе получения сплава на основе титана, содержащего в своем составе в числе прочих элементы железо и кремний, для повышения его качественных технических показателей формируемого с его применением готового конечного продукта, используют следующие необходимые дополнительные технологические приемы.
Использование последних, в конечном итоге, и позволяет повысить физико-механические характеристики вырабатываемого с помощью этой известной технологии титанового сплава.
Во-первых, изготовление этого содержащего указанные выше элементы и титан конечного продукта производится в запаянных кварцевых ампулах. На завершающих стадиях процесса обработки необходимый для дальнейшего использования в условиях промышленного производства материал, представляющий собой «пластичную ленту», изготавливают с применением так называемого метода «спинингования» расплава в воздухе.
Указанная выше операция осуществления на «ободе» вращающегося вокруг своей оси симметрии диска, нижняя часть которого была размещена в объеме ванны, заполненной жидким расплавом.
Температура используемого при проведении формирования пластичной ленты, состоящей из отмеченных ранее элементов, металлического расплава составляет от 820 до 920°С.
Полученный с применением этого известного технического решения - далее прототипа, титановый сплав, может быть использован в качестве конструкционного износостойкого материала и для нанесения коррозионно-стойких покрытий (см. патент RU №2077601 «Титано-циркониевый сплав», С22С 14/00, дата публикации 20.04.1997 г.).
В ходе проведения обработки исходного сырьевого материала, при осуществлении указанного выше известного способа, используют, как минимум, два технологических перехода. Как видно из представленного в описании известного изобретения-прототипа, сначала производят перевод исходного сырьевого материала в расплавленное состояние, а уже после этого, вращая вокруг собственной продольной оси симметрии круглый диск, формируют на его наружной боковой поверхности пластичную узкую металлическую ленту.
Применение всех перечисленных выше и вновь представленных в составе этой известной технологии технических существенных признаков и обеспечивает некоторое повышение физико-механических показателей изготавливаемого в соответствии с этим методом готового продукта, полученного при проведении переработки исходного сырьевого материала.
Так, например, использование всех перечисленных выше технологических приемов и позволяет провести формирование этого многокомпонентного титанового сплава, таким образом, чтобы полученный готовый конечный продукт обладал, так сказать, «повышенной активностью» при выполнении пайки.
Однако, как и в разобранном здесь ранее другом известном техническом решении, при выполнении и этого способа получения многокомпонентного сплава на основе титана, содержащего в числе входящих в его состав основных компонентов элементы железо и кремний, выявляется целый ряд характерных для всех этих известных методов недостатков, неизбежно выявляемых в процессе осуществления их выполнения. То есть проведение обработки сырья при помощи этой известной технологии-прототипа, применяемой для получения указанного выше титанового сплава, выявляется необходимость выполнения предварительного «переплава» используемого исходного материала, что резко увеличивает уровень необходимых для удовлетворения соответствующих производственных потребностей, затрат электрической энергии.
Ввиду же наличия указанных выше специфических особенностей осуществления этого известного способа, таких, например, как необходимость выполнения последнего с применением высокотемпературного расплава, содержащего входящие в состав получаемого таким образом готового конечного продукта и составляющего такой титановый сплав исходные элементы, используемое при осуществлении обработки сырья оборудование, а также обслуживающие его функционирование вспомогательные технологические системы, отличаются высокой степенью сложности, а следовательно, и значительной своей финансовой стоимостью.
Кроме того, эта известная технология-прототип к тому же еще и обладает ярко бросающейся прямо в глаза нерациональностью организации своей, используемой в процессе ее проведения и присущей только ей собственной технической структуры.
Так, например, проведение осаждения получаемого сплава в виде узкой ленты, налипающей прямо на наружную боковую поверхность вращающегося в ванне, содержащей расплав исходных компонентов, технологического диска, связано с обязательным влиянием на ход выполнения этой операции целого набора из негативно действующих внешних физических факторов, неизбежно оказывающего самое неблагоприятное влияние на ход его осуществления (колебания температуры, воздействие на активированные слои металла присутствующего в составе воздушной атмосферы окислителя, возможность накопления в составе исходного расплава внешних посторонних примесей-загрязнителей и т.д.).
Однако использование и всего перечисленного выше набора из применяемых при выполнении этого известного способа, то есть всех его характерных и перечисленных выше существенных технических признаков, наличие постоянного влияния которого собственно и мешает возможности осуществления его широкого промышленного применения, в конечном итоге, так и не обеспечивает достижение поставленной и необходимой конечной цели.
А именно получение готового конечного продукта, обладающего достаточно высокими собственными физико-механическими характеристиками.
То есть при применении и этого известного технического решения-прототипа все-таки так и не удается получить титановый сплав, включающий в свой состав перечисленные ранее компоненты (Ti; Fe; Si) и который бы отличался достаточно высокими показателями собственной температуры плавления, соответствующей химической стойкостью и обладал к тому же необходимыми свойствами, позволяющими проводить без каких-либо особых затруднений его дальнейшую механическую обработку.
Целью предлагаемого изобретения является формирование при проведении предложенного способа получения сплава на основе титана, железа, хрома, кремния, комплекса необходимых условий, наличие действия которых позволило бы производить синтез из применяемого исходного рудного сырья при проведении его переработки, металлического образования, включающего в свой состав элементы - титан, железо, хром, кремний и сформированного в виде кольцевого столбчатого монокристалла, которое к тому же еще и должно обладать высокими качественными физико-механическими показателями, жаростойкостью, и, кроме того, снижение степени конструктивной сложности используемого при проведении предложенной технологии обработки устройства.
Достижение указанной выше цели обеспечивается за счет наличия действия при выполнении предложенного способа следующего набора существенных технических признаков.
Первое, что необходимо отметить, так это то, что предложенный способ включает в процессе осуществления своего выполнения размещение предварительно сформированной и содержащей соединения титана, хрома и кремния, железа исходной сырьевой смеси, во внутреннем объеме применяемого ее переработки устройства. В указанном выше устройстве после окончания операции загрузки исходного сырья производят и генерацию физических полей, которые накладываются на все зоны в его полости, содержащие размещенную в них перерабатываемую сырьевую массу. С помощью этих физических полей и выполняется процесс восстановления составляющих сплав компонентов из содержащего применяемые исходные их соединения рудного материала.
Использование этих же обрабатывающих физических полей, в конечном итоге, обеспечивает и соединение входящих в состав используемой при обработке сырьевой смеси отдельных элементов в целостную монолитную металлическую структуру - сплав.
Во-вторых, следует также еще и отметить, что в процессе осуществления предложенного способа обязательно выполняется и перемешивание составляющих исходный объем сырьевого материала и входящих в последний его слоев при проведении его обработки. При этом производится и накопление готового конечного продукта в области устройства, расположенной в зоне воздействия применяемых при переработке сырья, указанных выше физических полей. По завершении процесса обработки осуществляется еще и выгрузка готового монолитного образования из полости используемого устройства.
В качестве же содержащего соединения титана, железа, кремния исходного сырья при выполнении предложенной технологии используют полученную введением в заранее заданный объем воды с последующим распределением в нем смеси, состоящей из частиц титановой, железной и оксидов кремния, руды, водяную суспензию. Дисперсность входящих в состав последней указанных выше твердых компонентов находится в пределах 0,001-0,008 мм, а их количество в объеме этой водяной суспензии соответствует значению 40-70%.
Применяемые для получения указанной выше сырьевой смеси исходные, рудные породы образуют последнюю при их содержании в ее составе 0,1-50,0%; для титановой, 0,1-15%; для железной и оксида кремния - соответственно, остальное, до 100%.
Сам же получаемый по завершении процесса обработки сплав формируется в виде кольцевого столбчатого монокристалла, состоящего в основном из перечисленных выше элементов Ti; Fe; Cr; Si.
В качестве же воздействующих на сырьевые продукты физических полей применяются «трапецеидальные» магнитные, напряженность которых составляет 1×105÷1,5×105 А/м, а частота колебаний соответствует значению 30-50 ед. подаваемых на силовые обмотки обрабатывающих генераторов электрических импульсов, в течение одного часа, и формируемые этими физическими полями «обрабатывающие» скопления, состоящие из принадлежащих им силовых линий, повторяют конфигурацию, максимально приближенную к очертанию пространственного образования, полученного вращением вытянутого в длину прямоугольника, совершающего повороты относительно собственной продольной оси симметрии.
При этом сам процесс формирования готового конечного продукта в виде кольцевого столбчатого монокристалла осуществляется на расположенном прямо к центру используемой для размещения исходного сырья передвижной рабочей камеры металлическом распорном стержне, выполняющем роль «затравки». На его боковой наружной поверхности на самом первом этапе проведения обработки сначала образуется кольцевой слой, представленный получаемыми при обработке шлаковыми отходами. Затем на такого рода «подложке» синтезируется и сам необходимый готовый конечный продукт.
Как уже указывалось ранее, формирование последнего осуществляется в виде кольцевого столбчатого монокристалла, в состав которого входят перечисленные выше компоненты, т.е. титан, железо, хром, кремний.
При осуществлении переработки с применением предложенного метода ее выполнения используемое сырье предварительно загружают в герметично изолированную от остального объема корпуса устройства рабочую камеру.
Последняя при ее выполнении к тому же совершает возвратно-поступательное перемещение по полости корпуса, с использованием направлений «туда-обратно», а также еще и осуществляет угловые повороты относительно собственной продольной оси симметрии.
Указанные выше угловые повороты составляющие эту камеру элементы сначала выполняют по круговой траектории, очертание которой совпадает с передвижением часовой стрелки по циферблату - на первоначальном прямом отрезке выполняемого ею перемещения, и в противоположном направлении, соответственно, на завершающем цикл обработки, обратном.
Сама же расстановка областей формирования «трапецеидальных» магнитных полей произведена с использованием трех, или кратного этому числу другого количества спиралеобразных установочных цилиндрических линий. Последние «опоясывают» наружную поверхность корпуса устройства, в полости которого и совершает возвратно-поступательное перемещение рабочая камера с загруженной в нее массой перерабатываемого сырьевого материала.
Кроме всего указанного выше, при осуществлении предложенной технологии, зоны формирования технологических «трапецеидальных» магнитных полей, которые непрерывно передвигающаяся в полости корпуса устройства его рабочая камера периодически пересекает, удалены друг от друга на одно и то же одинаковое монтажное расстояние, а само количество областей, в которых осуществляется генерация последних, составляет значение от девяти до восемнадцати единиц, приходящееся на каждую используемую для их размещения спиралевидную опоясывающую корпус устройства траекторию.
Процесс же восстановления входящих в многокомпонентный сплав элементов осуществляется за счет проведения подачи к составляющим перерабатываемый объем сырья его слоям атмосферного воздуха.
В качестве же обеспечивающего выполнение этого действия элемента используют углерод, присутствующий в составе содержащих этот компонент газов, образующих, в свою очередь, сами струи продуваемого через рабочую камеру указанного выше продукта.
Перемешивание объема применяемого для получения сплава сырьевого материала выполняется в процессе осуществления его перемещения во внутреннем объеме подвижной рабочей камеры, которая совершает «винтовое» возвратно-поступательное передвижение по направлению от заднего корпуса устройства, к его передней части, а затем наоборот. Указанная выше операция производится за счет дробления и переноса из одной области объема полости рабочей камеры в другую составляющих перерабатываемую массу отдельных ее микропорций, протекающего под воздействием ударов, создаваемых перекрещивающимися струями подаваемого к последним сжатого воздуха. Поступление же этого продукта к указанным выше зонам осуществляется под избыточным давлением, значение которого соответствует величине 0,4÷6,0 кгс/см2.
Сами же такого рода «вонзающиеся» в составляющие массу сырья слои материала струйные потоки формируются в специально предусмотренных для осуществления этого действия обдувочных элементах - соплах. Последние тоже равномерно закреплены на трех установочных спиральных линиях, которые проложены между соответствующими витками кривых, используемых для размещения магнитных генераторов.
Сами же обдувочные элементы, обеспечивающие подачу под давлением состоящих из указанного выше продукта и направленные непосредственно к объему исходного сырья такого рода «скрещивающихся» потоков, имеют как тангенциальные, так и радиальные углы наклона в 30-45° по отношению к той поверхности, на которой этот обрабатываемый материал в данный момент времени и расположен.
Загрузка же используемого для осуществления переработки исходного сырья, а также выгрузка готового столбчатого кольцевого монокристалла по окончании процесса обработки осуществляется в отдельном, предназначенном для выполнения указанных выше технологических переходов, съемном колпаке - отсеке, присоединенном к неподвижному основному корпусу устройства.
Само же устройство, предназначенное для осуществления способа получения сплава на основе титана, железа, хрома и кремния из водяной суспензии, частиц содержащей соединения этих элементов руды, включает в себя корпус, состоящий из двух частей. Одна из частей этого корпуса является съемной и выполнена в виде накидного съемного колпака, стыкуемого с неподвижной основной цилиндрической обечайкой-корпусом. Стыковка осуществляется при помощи кольцевых плоских соединительных фланцев, и при этом длина неподвижного элемента указанного выше сборного узла составляет 80-85% от всего соответствующего значения габарита последнего. Остаток его длины приходится на съемную его деталь - накидной колпак. Кроме того, в полости неподвижной части корпуса устройства устанавливается передвижная рабочая камера, кинематически связанная при помощи прикрепленного к составляющим последнюю деталям ходового валика, с внешним приводом передачи движения, наличие которого, в конечном итоге, и позволяет производить ее возвратно-поступательное перемещение по внутренней полости этого сборного корпуса устройства, по направлению туда-обратно, с одновременно выполняемым вращением ее конструктивных элементов относительно собственной продольной оси симметрии.
Направление такого вращения меняется на противоположное в момент времени, когда производится возврат передвижной рабочей камеры из достигнутого ею конечного занимаемого этим узлом положения, в первоначальное исходное.
Сама же эта рабочая камера формируется левой и правой «поршнеобразными» ограничительными щеками, закрепляемыми на ходовом валике. Между указанными выше деталями составной рабочей камеры монтируется распорный стержень - затравка, используемый для осаждения на его боковой наружной поверхности получаемого в ней готового конечного продукта.
При этом передвигаемые внутри полости сборного корпуса устройства щеки рабочей камеры выполняют в ней функции сдвоенного поршня и имеют герметизирующие уплотнения на своей наружной боковой поверхности.
Следует еще отметить, что сквозь стенки неподвижной части корпуса пропущены фокусирующие магнитные насадки, а также и обдувочные сопла для формирования поступающих во внутренний объем этой составляющей сборного узла устройства, струй сжатого воздуха, а также соответственно и скоплений генерируемых фокусирующими насадками магнитных контуров силовых линий, имеющих конфигурацию вытянутых вдоль прямой линии радиальных «круглых» лучей-«бревен».
Расстановка как тех, так и других конструктивных элементов этого устройства произведена на опоясывающих его корпус цилиндрических спиральных линиях.
Количество же такого рода установочных кривых, используемых для закрепления каждой такой детали, составляет три, или любое другое число, кратное этому значению, их единиц. Число же размещенных на каждой из указанных криволинейных траектории магнитных контуров, в состав которых и входят фокусирующие насадки, составляет величину от девяти до восемнадцати штук.
Равномерно же расставленные на аналогичных по форме и с использованием того же самого их количества спиралях, расположенных, в свою очередь, между витками применяемых для размещения магнитных контуров криволинейных установочных линий, обдувочные сопла имеют как радиальные, так и тангенциальные углы наклона в 30-40° по отношению поверхности корпуса, на которой они смонтированы.
Сами же рабочие элементы обрабатывающих магнитных генераторов выполнены в виде состыкованных между собой пластин из магнитопроводящего материала, с формированием в процессе осуществления их монтажа Ф-образного магнитного контура.
В объеме же составляющих этот сборный узел отдельных деталей размещены по три электрические обмотки катушки - как в левой, так и в правой половинах контура.
Общее число таких обмоток-катушек, размещенных в каждом контуре, таким образом, равно шести. Отмеченные выше электрические элементы магнитного контура выполняют в нем функции соленоидов.
Каждая такая обмотка-катушка соединена с соответствующей «псевдофазой» внешнего источника подачи электрического питания. Поступление же вырабатываемых этим внешним источником питания наборов электрических импульсов, каждый из которых имеет форму «равнобедренной трапеции», производится на отдельные соленоиды с угловым смещением составляющих эти пакеты сигналов относительно таких же, но подводимых к соседним обмоткам - катушкам, а также к генераторам, размещенным на рядом расположенных установочных спиралях.
Величина указанного выше углового смещения составляет значение в 120°. В нижней же горизонтальной поперечной перекладине каждого сообразного магнитного генератора, то есть имеющуюся в нем для этого выемку, запрессовывается хвостовик цилиндрической фокусирующей насадки, противоположный конец которой заходит в выполненное в установочной втулке, пропущенной сквозь стенки неподвижной части корпуса, монтажное отверстие. Указанная выше насадка имеет еще и сформированную на своей нижней торцевой части фокусирующую магнитные силовые линии полость в виде впадины с конфигурацией пространственного гиперболоида вращения.
Полученные же в местах прохода сквозь стенки корпуса установочных втулок с фокусирующими магнитными насадками, а также еще и обдувочных сопел, «криволинейные выемки» на внутренней боковой поверхности его полости снабжены «выглаживающими» шайбами. Последние изготовлены либо из запрессованного в объем этих выемок магнитопроводящего порошка - в случае размещения там магнитных фокусирующих насадок, или в виде разрезных лепестковых мембран из эластичной резины, расположенных около выходных отверстий обдувочных сопел.
Дополнительно ко всему вышеперечисленному, в левой и правой половинах неподвижного корпуса смонтированы выпускные патрубки для вывода в наружную атмосферу накапливаемых в рабочей камере избыточных объемов газа, снабженные редукционными клапанами. Срабатывание этих элементов осуществляется в случае, когда величина давления образующихся в объеме передвижной рабочей камеры летучих соединений превышает его значение, заданное технологией обработки.
Опять же следует отметить, что в местах пересечения тела этих патрубков с боковой внутренней поверхностью неподвижного корпуса смонтированы пластиковые перфорированные выглаживающие шайбы, обеспечивающие беспрепятственное протекание процесса скольжения в этих зонах входящих в состав рабочей камеры правой и левой ее щек-поршней, а также и вывод через имеющиеся в указанных выше деталях сквозные отверстия перфорации излишков заполняющих ее газовых объемов.
Также надо указать еще и на то, что в верхней части съемного колпака устройства располагается загрузочный бункер, внутренний объем которого через имеющийся в зоне его установки сквозной люк, выполненный в этой же части корпуса устройства, сообщается с полостью размещенной под ним передвижной рабочей камеры, занимающей в момент проведения ее заполнения исходное «стартовое» положение перед началом осуществления цикла обработки.
Исходя из всех изложенных выше особенностей выполнения предлагаемого способа, а также еще учитывая специфику применения всего набора указанных ранее существенных конструктивных «отличительных» признаков в составе используемого для осуществления этой технологии устройства, можно прийти к итоговому заключению, что их наличие и позволяет коренным образом изменить характер протекания процесса формирования многокомпонентного жаростойкого сплава на основе титана, железа, хрома и кремния, при проведении переработки исходных сырьевых материалов.
В связи с наличием факта действия изложенных выше обстоятельств, указанная ранее технология начинает приобретать следующие, присущие только ей характерные отличия. Во-первых, к числу последних обязательно следует отнести то, что самая начальная стадия осуществления предлагаемого способа включает в себя этап так называемого «ультратонкого помола» кусков исходных руд, содержащих соединения титана, железа и кремния.
При его проведении используются любые известные в промышленном производстве методы дробления кускового материала, например, выполняемые при помощи обычных шаровых мельниц. При применении для достижения этой цели указанного выше устройства куски исходной сырьевой массы, используемой в предложенном технологическом процессе, растирались с помощью последнего до получения из них частиц руды, имеющих габаритные размеры в диапазоне от 0,001 до 0,008 мм.
Осуществление указанной выше операции по проведению «размола» крупных комков породы и обеспечивает в дальнейшем возможность формирования из полученной таким образом «пудры», состоящей из этих мелких рудных частиц, содержащих, в свою очередь, соединения титана, железа, хрома и кремния своего рода «сухого остатка», целиком составленного из указанных выше твердых сырьевых компонентов.
Применяемый при выполнении процесса обработки многокомпонентный «сухой остаток» включает в себя 0,1-50% титановой руды, 0,1-15% железной, и оксид кремния («кварцит») - остальное, до 100%.
Указанные выше рудные составляющие такой исходной смеси непосредственно перед осуществлением операции дробления используемого в ее составе рудного комкового материала проходят, соответственно, через этап предварительной дозировки, по окончании проведения которого и гарантируется дальнейшее поступление необходимых для выполнения обработки исходных материалов в заранее заданном определенном взаимном соотношении, обеспечивающем сохранение их технологического процентного содержания в объеме используемого при ее осуществлении сырья. Сам этот технологический переход, то есть эта предварительная дозировка осуществляется чаще всего при помощи взвешивания входящих в сырьевую смесь рудных составляющих (то есть соответственно титановой, железной и кремниевой породы).
Из полученной проведением «ультратонкого помола» такой своего рода «пудры», состоящей из мелких частиц перечисленных ранее рудных пород, и производится формирование используемой для проведения переработки исходных сырьевых материалов в многокомпонентный сплав, жидкой, однородной, не расслаивающейся на отдельные составляющие в течение достаточно длительного промежутка времени, грязеобразной массы - то есть изготавливается сама водяная суспензия.
Для того же, чтобы синтезировать последнюю, потребуется только произвести добавление к полученному таким образом «порошкообразному» объему, состоящему из мелких частиц всех указанных ранее рудных составляющих, необходимого количества воды (30-60% от суммарной массы этого твердого материала). После выполнения такого действия полученная таким образом двухкомпонентная субстанция (смесь твердых частиц плюс вода) тщательно перемешивается.
Для выполнения этого технологического перехода может использоваться любое, предназначенное для осуществления поставленной выше цели, промышленное оборудование, например обыкновенная лопастная механическая мешалка. Сформированная по окончании его проведения однородная «грязеообразная» порция объема водяной суспензии, состоящая из этих двух перечисленных выше компонентов - твердого и жидкого, помещается затем в полость загрузочного бункера 2, входящего в состав съемной части корпуса, применяемого при проведении процесса обработки самого этого устройства. Из полости загрузочного бункера 2 водяная суспензия через имеющийся в съемном колпаке 4 сквозной проем-люк «В» (см. фиг.1) «самотеком» поступает во внутреннее пространство передвижной рабочей камеры, размещенное прямо под загрузочным бункером и сформированное ограничивающими его с правой и с левой сторон щеками - поршнями 3, входящими в состав такого, указанного выше, узла. По завершении операции полного вывода всей ранее заполнявшей объем загрузочного бункера 2 сырьевой массы 1 в указанную выше полость передвижной рабочей камеры производится выполнение следующих действий.
Сразу же и одновременно подключаются к внешним источникам питания, осуществляющим формирование и подачу пакетов из «трапециевидных» электрических импульсов, все входящие в состав Ф-образных магнитных генераторов 11 их обмотки-катушки 13.
Ходовой валик 8 приводится в движение и заставляет перемещаться составляющие рабочую камеру конструктивные элементы по направлению из исходного первоначального положения к самой передней «правой» части неподвижной половины сборного корпуса 6 устройства. Одновременно с выполнением указанного выше поступательного движения со скоростью 40-60 мин детали рабочей камеры осуществляют еще и дополнительные угловые повороты относительно собственной продольной оси симметрии (2-4 об/мин). Кроме того, к внешней, подающей воздух под избыточным давлением магистрали (0,4-6 кгс/см2) подсоединяются размещенные на спиралях «Д», проходящих между соответствующими витками установочных кривых «Г» линий с закрепленными на них генераторами 11, обдувочные сопла 10.
Таким образом, начиная цикл обработки, рабочая камера с попавшим между формирующими ее «поршнеобразными» щеками 3 обрабатываемым сырьевым материалом 1 выдвигается «влево» из полости накидного съемного колпака 4 и переходит после совершения этого действия непосредственно во внутренний объем неподвижного корпуса 6 (см. фиг.1). По мере увеличения значения глубины проникновения передвижной рабочей камеры непосредственно в указанную выше полость этого сборного узла помещенный в последнюю сырьевой материал 1 подвергается постоянно усиливающемуся силовому воздействию, осуществляемому как «вонзающимися» в составляющие его массу слои исходного продукта «перекрещивающимися» между собой струями выпускаемого из сопел 10 сжатого воздуха, так и со стороны генерируемых фокусирующими насадками 14 магнитных «лучевых» цилиндрических потоков «К» (см. фиг.3). В связи же с тем, что все указанные выше конструктивные элементы размещены на опоясывающих наружную боковую поверхность корпуса 6 спиралях «Г» и «Д» (3 ед. + 3 ед.), то внутренняя полость с «черепашьей» скоростью ползущей вдоль корпуса 6 устройства рабочей камеры с помещенным туда перерабатываемым в многокомпонентный сплав сырьевым материалом 1 при выполнении своего перемещения неминуемо попадает в зону влияния всех этих перечисленных выше силовых энергетических формирований.
Указанные выше пространственные технологические системы, состоящие из образующих последние отдельных «физических» элементов, имеют одну и ту же строго сохраняемую собственную конфигурацию, определенным образом ориентированную относительно линии траектории, которую прокладывает рабочая камера при осуществлении своего поступательного «винтового» движения по внутренней поверхности сборного корпуса устройства. То есть, с учетом факта наличия действия указанных выше обстоятельств, можно с большой долей уверенности предполагать следующее: по истечении некоторого, достаточно незначительного промежутка времени, в пространстве, разделяющем левую и правую «поршнеобразные» щеки 3 этого сборного узла, начинает действовать целый набор факторов, формируемых при помощи всех перечисленных выше и используемых в составе конструкции предложенного устройства силовых спиралевидных образований.
Во-первых, на покрывающую ее днище массу перерабатываемого сырья 1 в момент выполнения рабочей камерой такого поступательного перемещения от первоначально занимаемой последней позиции к переднему «правому» концу корпуса 6 обрушивается целая серия направленных под разными пространственными углами «скрещивающихся воздушных ударов».
Такого рода характер протекания воздействия со стороны формируемых струйными соплами 10 воздушных потоков объясняется, прежде всего, выбранной схемой проведении их монтажа на корпусе 6 (то есть их размещением вдоль опоясывающей корпус устройства спиральной линии «Д» и под «наклонными» углами наклона к поверхности корпуса, на которой они и закрепляются).
Испытывая на себе постоянно осуществляемое силовое воздействие со стороны последних, покоящаяся в самой нижней части рабочей камеры компактная «кучка» исходного сырья, в буквальном смысле этого слова «разметается» на отдельные, мелкие, ранее составляющие ее микрообъемы. Эти полученные из исходного материала новые «микроскопические» сырьевые фрагменты подхватываются сформированным между соответствующими поверхностями правой и левой щек 3 своеобразным вихревым «торнадо» «Е» и начинают после этого выполнять принудительно заданную его воздействием циркуляцию в создающих такой спиралевидный поток и генерируемых с помощью сопел 10, составляющих это газовое образование и входящих в него, отдельных его струях.
Следует помнить еще и о том, что вследствие продолжающегося и непрерывно осуществляемого нанесения отмеченных ранее «серий», как бы представленных такого рода проводимыми в указанных выше зонах «воздушными атаками», сорванные с места своего первоначального «базирования» и разнесенные по всем составляющим объем рабочей камеры ее отдельным областям мельчайшие порции исходного материала 1 неминуемо преобразуются в аэрозольные пузырьки, сформированные из мелких воздушных газовых образований, а также и пленки покрывающей их снаружи жидкости, а еще и налипших прямо на ее поверхность микроскопических частиц рудной породы.
Как уже было отмечено выше, практически весь полученный указанным ранее образом объем такого рода аэрозольной пены продолжает осуществлять непрерывно протекающую между ограничивающими полость передвижной рабочей камеры щеками 3 и направленную вдоль заданной вихревым потоком «Е» спиральной кривой линии - траектории, как «вынужденную», циркуляцию.
Отмеченный ранее характер переноса составляющих это «аэрозольное» облако слоев охраняется на протяжении всего периода времени, в течение которого и производится перемещение рабочей камеры в корпусе 6 устройства по направлению «туда-обратно».
В процессе выполнения этой принудительно и искусственно обеспечиваемой циркуляции ранее полученной в полости передвижной рабочей камеры «вспененной массы» из «аэрозольных пузырьков» размещенные на них микрочастицы рудной породы в обязательном порядке «наталкиваются» на пронизывающие «насквозь» объем полости корпуса 6, а следовательно, и составляющие разделительное пространство между щеками 3 рабочей камеры области прямолинейные цилиндрические и радиально направленные вращающиеся скопления «К», принадлежащие создаваемым в устройстве «трапецеидальным» магнитным полям.
Наличие постоянного действия этого обстоятельства в процессе проведения обработки сырьевого материала опять же снова приводит к неизбежному появлению целого ряда новых, воздействующих и преобразующих структуру рудных составляющих исходного продукта физических факторов.
По сути дела, каждый отдельно взятый такого рода «технологический» аэрозольный пузырек, в процессе совершения собственного сложного пространственного перемещения по криволинейной трехкоординатной траектории, как бы «продирается» через выставленный ему навстречу «частокол», состоящий опять же из расставленных по пространственной спирали отдельных формирующих его «бревен» - то есть скоплений, расположенных радиально в самой полости устройства и растянутых непосредственно в составляющих ее зонах, к тому же обладающих конфигурацией прямолинейных цилиндрических, вращающихся вокруг своей оси симметрии структурных образований, состоящих из сжатых в «плотный пучок» магнитных силовых линий.
Кроме всего прочего, «высота» этих выставленных прямо на пути выполняемого такой «аэрозольной пены» перемещения и как бы являющихся своего рода ему преградой сразу трех сооруженных вдоль траектории выполняемого ею движения «частоколов» (магнитные генераторы 11 закреплены на трех опоясывающих корпус 6 установных спиралях «Г»), еще к тому же и непрерывно изменяет свою собственную величину.
То есть каждое входящее в такого рода «ограждение» «силовое» бревно поочередно то увеличивает свою длину, то снова сбрасывает этот параметр практически до самого нуля и при всем этом оно еще и проворачивается вокруг собственной продольной оси.
Указанное выше явление имеет место вследствие того, что посылаемые на создающие обрабатывающие магнитные поля соленоиды 13 наборы электрических импульсов имеют «трапециевидную» форму (см. фиг.5 - псевдофазы а, б, в), и подаются с угловым смещением относительно друг друга.
К тому же составляющие воздвигнутые на пути перемещения отдельных аэрозольных пузырьков такого рода «ограждения» единичные бревна имеют еще и монтажные смещения относительно аналогичных, но используемых в соседних, расположенных рядом с этим, таких же точно «частоколов» (подаваемые на соленоиды 13 импульсы еще и сдвинуты в каждый посылаемой к соленоидам псевдофазе а, б, в на угол 120° - см. фиг.5).
Прямолинейность очертаний формируемых фокусирующими насадками 14 скоплений (цилиндрических бревен) генерируемых контурами 11 магнитных линий обеспечивается использованием в составе этого конструктивного элемента так называемых концентрирующих последние выемок «М», выполненных в виде углубления, имеющего форму пространственного гиперболоида вращения (см. фиг.3).
Исходя из всего изложенного выше можно прийти к итоговому выводу, что «продирающиеся» через воздвигнутый прямо на траектории их перемещения своего рода «трехполосный» технологический комплекс, состоящий из указанных выше магнитных ограждений, отдельные элементы которых к тому же еще и периодически меняют свою высоту и вращаются вокруг своей оси, микроскопические частицы обрабатываемого сырья неизбежно проходят при этом через «сплошной ливень» наносимых прямо по ним с применением всего возможного набора пространственных направлений их воздействия, а также непрерывно изменяющих собственную величину, генерируемых составляющими эти «частоколы» бревнами, мощных силовых ударов.
Под влиянием последних входящие в состав «нацепленных» на пленочное покрытие аэрозольных пузырьков микроскопических твердых частиц исходной рудной породы, молекулы их исходных соединений, содержащие образующий вырабатываемый монокристалл металл, раздрабливаются на отдельные «фрагментарные» составляющие. При этом разрываются все виды ранее соединявших образующие их элементы валентных связей - как ионных, так и ковалентных.
Полученные из «сырьевых» молекул отдельные, ранее составлявшие их атомы под влиянием указанного выше мощного непрерывно выполняемого внешнего энергетического воздействия перестраивают свою первоначальную структуру - имеющиеся у них электроны переходят с низлежащих орбит относительно их ядра на более высокие, изменяются их спиновые моменты. В итоге всего этого, в конечном завершающем варианте процесса проведения указанных выше преобразований, размещенные непосредственно в зоне обработки и полученные указанным выше образом атомы - «обломки» преобразуются в заряженные положительно или отрицательно частицы - то есть в ионы. Но применяемый при проведении обработки такой технологический комплекс, «скомпонованный» из «вибрирующих пик» своего рода отбойных молотков (в роли этого инструмента выступают генерируемые магнитными контурами 11 и посылаемые через насадки 14 силовые потоки), «ломает», а также превращает в набор «активированных фрагментов» не только соединения содержащегося в твердых сырьевых частицах и перерабатываемых в конечный продукт составных элементов, но и «разрывает» находящиеся в этой же зоне газовые молекулы, содержащие элемент - восстановитель, то есть углерод. Последний, как было уже отмечено раньше, входит в состав обязательно присутствующих в атмосферном воздухе и образующих его газов (CO2; CH4).
Появление синтезированного указанным выше образом иона углерода, то есть вещества, обладающего ярко выраженными свойствами компонента - восстановителя, в непосредственной близости от активированных с применением мощных магнитных потоков и полученных ранее «осколочных» фрагментов, содержащих заряженные частицы металла и кремния, и обеспечивает соединение высвобожденного при «разрушении» исходных молекул-соединений атомов кислорода, которые мгновенно формируют прочные валентные связи с указанным выше элементом восстановителем, и, в конечном итоге, удаляются из области проведения обработки, превращаясь в новое летучее газовое соединение. Сформированные таким образом объемы газа покидают полость рабочей камеры в моменты времени, когда она перемещается через зоны установки выпускных патрубков 18 (фиг.1), снабженных редукционными клапанами 19. При срабатывании последних, настроенных на определенное и заранее заданное технологическое избыточное давление, накопившиеся в полости рабочей камеры порции уже ненужных летучих соединений отправляются через верхний конец выпускного патрубка 18 непосредственно в окружающее применяемое устройство, наружную атмосферу.
Сами эти вновь возникшие таким образом компоненты вырабатываемого сплава формируются непосредственно из входящих в состав руды и восстановленных из присутствующих там соединений необходимых для этого элементов и создают в области обработки в самый начальный период ее выполнения пока еще микроскопические центры кристаллизации, преимущественно синтезируемые из полученного таким образом уже готового конечного продукта.
Под воздействием же непрерывно циркулирующего в полости рабочей камеры и искусственно сформированного там вихревого потока такие «микрокристаллики» на этой, так сказать, «стартовой» стадии обработки перемещаются в ней пока что только по направлению от левой ее щеки 3 к правой, а затем наоборот, как бы осуществляя при этом своего рода процесс «свободного плавания» в составляющих его вращающихся спиральных струях.
Следует обязательно обратить дополнительное внимание на то, что при проведении более подробного рассмотрения процесса формирования этих, еще без каких-либо особых помех «парящих» в принадлежащих этому «торнадо» и составляющих его слоях, металлических зерен - зародышей будущего сплава также и на наличие действия одного существенного обстоятельства, облегчающего проведение процедуры, как бы обеспечивающей само их появление на «белый свет».
Разносимые созданным там спиралеобразным ураганом отдельные пузырьки аэрозольной пены, содержащие на себе микрочастицы применяемых при обработке рудных пород, перемещаясь в объеме передвижной рабочей камеры с использованием сложного набора криволинейных пространственных траекторий, многократно меняют свое позиционирование относительно собственных трехкоординатных осей симметрии. При этом такие «пенные образования» еще и постоянно смещаются как бы «то туда», «то сюда», в разные стороны от направления специально осуществляемого в зоне проведения восстановления компонентов сплава и непрерывного создаваемого в самом устройстве, необходимого для выполнения указанной выше операции, технологического силового воздействия, формируемого в той же самой области обработки, где все эти пузырьки в данный момент времени сами и находятся.
Образно говоря, каждая отдельная такого рода перерабатываемая сырьевая частица в момент нанесения «мощного» силового обрабатывающего удара подставляет под него то один свой «бок», то другой и, непрерывно вращаясь при этом, обеспечивает повод под него всех составляющих ее собственный объем и образующих его микрослоев исходного материала.
За счет действия указанного выше фактора, генерируемые в устройстве обрабатывающие магнитные потоки приобретают наиболее оптимальные условия для осуществления свободного доступа ко всем, составляющим эти твердые микрочастицы структурным образованиям, и тем самым обеспечивается возможность для протекания с максимально возможной скоростью операции переработки входящих в последние исходных соединений, в необходимый готовый конечный продукт.
Отмеченное же ранее такого рода свободное воздушное «планирование» вновь возникших зародышей из многокомпонентного сплава в вихреобразных струйных потоках продолжается до тех пор, пока по каким-либо объективно проявляющим себя причинам масса последних не станет настолько значительной, что действующая на них сила гравитации не начнет значительно превышать созданную вихревым образованием аэродинамическую подъемную.
Такого рода «разрастание» мелких крупинок сплава в более «крупные гранулы» становится возможным в силу влияния сразу же двух, обеспечивающих неизбежную реализацию на практике этого фактора, одновременно действующих процессов.
В соответствии с первым из указанных выше «летящая» в толще аэрозольного облака крупинка многокомпонентного сплава неминуемо нацепляет на свою наружную поверхность окружающие ее со всех сторон другие, более мелкие твердые «рудные» частицы, соответствующим образом размещенные в этот момент времени, на самых малогабаритных рядом расположенных аэрозольных пузырьках. Последние, наталкиваясь на летящее на них «прямо в лоб» с высокой скоростью твердое «громадное» кристаллическое зерно, попросту схлопываются, выбрасывая при этом на его тело ранее нацепленные на поверхность этого воздушного пузырька и переносимые им до этого рудные микрочастицы. В результате свершения целого ряда таких многочисленных столкновений наружная поверхность «парящего» в воздушном потоке кристаллического зародыша приобретает своего рода «шубу», состоящую из микропорции рассеянной вокруг него на других и соседних аэрозольных пузырьках, а в результате осуществления указанного выше действия «прилипшей» непосредственно к нему, рудной породы. В связи же с тем, что продолжает протекать и сам процесс его передвижения в охватывающих «зародыш» со всех сторон вихревых воздушных потоках, последний всем своим телом многократно и периодически пересекает созданную радиально расположенными вдоль применяемых в устройстве установочных спиралей и сформированную в его полости пронизывающими ее скоплениями магнитных силовых линий генерируемых там физических полей, своего рода обрабатывающую и развешенную в объеме самой рабочей камеры «цилиндрическую вибрирующую бахрому».
Указанные выше процессы проведения преобразования содержащихся в налипших на теле кристаллического зародыша слоях рудной породы, состоящей из соединений, входящих в состав сплава компонентов, продолжают выполняться и там в соответствии с уже разобранной выше технологической схемой. Вследствие этого «обволакивающая» тело переносимого вихревыми потоками «зернышка» полученного ранее элемента «шуба», в конечном итоге, превращается в полноценное металлическое покрытие, равномерно распределенное по всей наружной поверхности последнего. Расположенные непосредственно под самым основанием этой сформированной из сырьевой «шубы» металлической пленки и прилегающие к ней «наружные» слои кристаллического зародыша в этом случае выполняют функцию подложки - затравки, на которой и осуществляется сам процесс ее выращивании. В конечном итоге, «пролетающий» по полости передвижной рабочей камеры кристаллик сплава, вследствие всего этого, существенно увеличивает свои первоначальные габаритные размеры, а следовательно, и объем, и собственную массу.
Одновременно с отмеченной выше схемой осуществления выращивания более крупных металлических кристаллов из всякой образовавшейся ранее в зоне обработки «зародышевой» мелочи действует и еще один, второй, механизм проведения синтеза аналогичных крупногабаритных структурных образований. Последний осуществляется следующим образом. При выполнении сложных пространственных перемещений в ограниченном полостью передвижной рабочей камеры пространстве мелкими, только что вновь возникшими там кристаллическими зернышками из сплава неизбежно возникают ситуации, когда эти микроскопические металлические «крупинки» непосредственно сталкиваются друг с другом. Так как в зоне совершения такого рода «взаимных наездов», как правило, размещены скопления магнитных силовых линий, собранные в «плотный» цилиндрический пучок, то есть там всегда присутствует своего рода «обрабатывающая бахрома», создаваемая входящими в состав устройства магнитными контурами 11 и фокусирующими насадками 14, то «натолкнувшиеся» друг на друга мелкие металлические зародыши, в итоге этого, склеиваются под воздействием указанных выше силовых «инструментов» между собой, образуя в результате новую составную структуру. Вполне понятно, что она имеет большие линейные размеры, относительно тех, что имели исходные, составляющие ее отдельные образования.
На практике указанные выше механизмы формирования крупногабаритных гранулоподобных структур из появившейся в области проведения обработки сырьевого материала всякой присутствующей там металлической мелочи протекают совместно и одновременно, что и обеспечивает преобразование появившихся в ней мелких кристаллических зернышек в своего рода крупноразмерные куски полученного таким образом сплава.
Так как указанные выше «объединенные» образования уже не в состоянии вследствие серьезного увеличения собственного веса, продолжать процесс своего «плавания» в струях созданного в полости передвижной рабочей камеры вихревого воздушного потока, то последние под действием сил гравитации «камнем» падают вертикально вниз, и достигают самого крайнего нижнего горизонтального уровня своего возможного последующего размещения в корпусе устройства. На наружной же боковой поверхности стержня - затравки 7, установленного прямо вдоль продольной оси симметрии устройства, к этому моменту времени успевает сформироваться кольцевой слой «Ж» (см. фиг.2), состоящий из образующихся в процессе проведения прямого восстановления металла из его рудных соединений «липких» шлаковых отходов. Последние, как правило, состоят на 80-85% из полученного и накопленного в этой зоне объема входящих в указанные выше «хвосты» шлака, т.е. так называемых ферроалюмотитаносиликатов.
Этот обволакивающий наружную поверхность стержня - затравки 7 промежуточный слой «Ж» появляется там, прежде всего, в силу того, что в центральной зоне рабочей камеры на помещенные в нее частицы практически не действуют аэродинамические силы, создающиеся преимущественно «периферийными» струями проносящегося в ней вихревого воздушного потока «Е». То есть этот стержень - затравка 7 помещен как бы в самый «глаз бури», где всегда «царит» полный «штиль». Обладающие же хорошей «клеящей» способностью мелкие частицы синтезируемых в рабочей камере шлаковых отходов под воздействием создающихся в ее полости и направленных от ее периферии к центру воздушных потоков (от зоны высокого давления в области максимального разряжения), практически всегда осуществляют в ней собственное, радиально направленное перемещение, которое, в конечном итоге, собирает их вместе и заставляет «слипаться» в опоясывающий стержень - затравку 7 кольцевой слой «Ж» (см. фиг.2). Последний имеет достаточно «рыхлую» структуру и в последующем легко разъединяется на составные части при извлечении из корпуса устройства готового конечного продукта, имеющего форму кольцевого столбчатого монокристалла «И» (см. фиг.2).
Аналогичные процессы имеют место и при проведении получения в устройстве самого многокомпонентного сплава, содержащего Ti; Fe; Cr; Si. To есть часть сильно «разросшихся» кристаллических зародышей синтезируемого металла падает вертикально вниз, попадая при этом прямо на наружную поверхность размещенного по центру камеры и образовавшегося уже там раньше кольцевого слоя из шлаковых отходов «Ж», и застревает на контактирующей с ними его плоскости, создавая при этом как бы «вторичные зоны» протекания дальнейшей кристаллизации нового структурного образования. Вновь переместившиеся туда же крупицы синтезируемого готового конечного продукта начинают использовать эти ранее попавшие в указанную выше область куски металла в качестве опорной подложки - основания, обеспечивающей возможности протекания их дальнейшего роста и, в конечном итоге, формирование за счет «слияния» всех этих отдельных его «зернышек» в целостный монолит, «выращиваемый» там в виде столбчатого кольцевого монокристалла, состоящего преимущественно из перечисленных ранее элементов (Ti; Fe; Cr; Si).
Несколько иная картина наблюдается в случае, когда крупицы сплава, увеличившие собственную первоначальную массу, в силу действия какого-либо комплекса негативных на то факторов, пролетают «мимо цели» - то есть падают вниз, минуя при этом центральный стержень - затравку 7, и в итоге проваливаются в самую нижнюю область неподвижного корпуса 6.
Попав на самое его «днище», они могут либо свалиться прямо на лепестки разрезной выглаживающей шайбы 17 (см. фиг.4), закрывавшую выходное отверстие сопла 10, или на поверхность своего рода промежутка, разделяющего такие распределенные по боковой наружной поверхности сборного узла 6, входящие в его состав обдувочные элементы 10.
В первом варианте «бьющая» под достаточно высоким напором струя сжатого воздуха, отгибающая радиальные лепестки выглаживающей шайбы 17 в сторону (см. фиг.4), тут же подбрасывает угодившее в эту зону «зернышко» металла под наклонным углом по направлению к той плоскости, на которой оно и лежало, а также еще и вверх.
В итоге выполнения указанного выше собственного перемещения, направление которого задается имеющимися тангенциальными и радиальными углами наклона у установленных на опоясывающей спирали «Д» обдувочных сопел 10, и попавшая под «сильный» удар воздушной струи металлическая крупица будет либо выброшена в центральную область рабочей камеры и в итоге этого опять же окажется приклеенной к разрастающемуся монокристаллу «И», или вступит в непосредственный контакт с поверхностью ограничивающей полость перемещающейся рабочей камеры с одной из ее сторон, щеки-поршня 3. При таком соударении «зернышко сплава» совершает рикошет и опять же либо «отскакивает» от плоскости этого элемента устройства, и перемещается к «ядру» рабочей камеры, заполненному разрастающимся металлическим монокристаллом «И», или снова попадает в нижнюю область корпуса 6. В этом случае цикл передвижения металлической крупицы повторяется точно таким же образом. Попавшие же на «разделительный перешеек» между установленными в корпусе устройства соплами 10 «зернышки металла» рано или поздно выталкиваются с места своего первоначального базирования поверхностью непрерывно и поступательно перемещающейся щеки-поршня 3 рабочей камеры, которая, к тому же еще и «прокручивается» вокруг собственной продольной оси симметрии.
Таким образом, и эта часть накопленных на «днище» корпуса 6 металлических крупиц оказывается «задвинутой» на участки его поверхности, через которые пропускаются струи поступающего в объем рабочей камеры сжатого воздуха.
Очутившись в этих зонах поверхности корпуса 6, и это скопление «зернышек» полученного в рабочей камере сплава, пройдет через весь разобранный ранее цикл, состоящий из «рикошетов» и «отскоков», который, в конечном итоге, в силу действия обыкновенных законов статистической вероятности, заставит последние занять зафиксированное прямо в толще выращиваемого монокристалла «И» необходимое конечное положение.
Указанные выше процессы формирования кольцевого столбчатого монокристалла «И» на стержне-затравке 7 (см. фиг.1) продолжаются на протяжении всего промежутка времени, в течение которого и производится перемещение рабочей камеры, по направлению «туда - обратно» соответствующий габарит которой в связи с изложенным выше и составляет 15-20% от значения этого параметра, определяющего общую длину используемого для ее передвижения устройства. Исходя из необходимости создания оптимальных условий для завершения процесса обработки произведен и выбор величины скорости проведения ее продольной подачи (40-60 мм/мин). Угловые повороты последней вокруг собственной продольной оси симметрии рабочая камера совершает с незначительной скоростью - всего лишь 2-4 об/минуту.
Вращающийся при выполнении реверса в другую сторону (обратный отрезок осуществляемого камерой пути перемещения) стержень - затравка 7 как бы «накручивает» на свою наружную поверхность формирующиеся вокруг нее слои металла, увеличивая тем самым степень равномерности распределения их получаемых в этих зонах собственных толщин по всей длине тела самого образующего в рабочей камере монокристалла «И».
Итак, достигнув своего крайнего конечного переднего «правого» положения, и получив соответствующие команды от применяемого в составе устройства блока внешнего питания и управления, рабочая камера начинает перемещаться в обратную сторону, то есть начинает передвигаться уже к самой задней «левой» части корпуса устройства 6 до тех пор, пока она снова не займет то же самое исходное положение в полости съемного колпака 4, в котором она и находилась на самом начальном этапе выполнения процесса обработки. В процессе осуществления этой части цикла такого рода «обратного движения» этого рабочего узла устройства, который выполняется с той же самой скоростью, что и прямое, в нем продолжают проводиться процессы «окончательного завершения» формирования получаемого столбчатого кольцевого монокристалла, состоящего из синтезируемого в камере многокомпонентного сплава Ti; Fe; Cr; Si. To есть, по сути дела, производится «финишная» доводка его конфигурации и состава до требуемых технологией обработки окончательных кондиций.
Переместившись в крайнее левое положение и заняв опять свою исходную позицию, по завершении выполнения указанного выше действия, рабочая камера устройства заканчивает тем самым весь цикл осуществления процесса переработки исходного сырья в необходимый конечный продукт. Соответственно, на этом этапе отключаются: привод, обеспечивающий выполнение возвратно-поступательного и вращательного перемещения рабочей камеры, обесточиваются соленоиды 13 магнитных генераторов 11, а сопла 10 отсоединяются от внешней, подающей сжатый воздух магистрали. При этом от задней части корпуса 6 за счет освобождения прижатых друг к другу фланцев 9 открепляется съемный накидной колпак 4.
После этого развинчивается притягивающаяся поршнеобразную щеку 3 к опорным плечикам стержня затравки 7 гайка 9 и щека 3 снимается с соответствующего конца ходового валика 8 (см. фиг.1). Полученный обработкой монокристалл «И» благодаря наличию промежуточного рыхлого слоя шлаковых отходов «Ж» легко сталкивается с наружной поверхностью стержня-затравки 7 и отправляется для использования его по прямому назначению. Цикл проведения обработки можно считать на этом законченным.
Сами процессы прямого восстановления составляющих многокомпонентный сплав элементов из их рудных соединений, в момент выполнения на них воздействия со стороны искусственно созданных мощных магнитных потоков, осуществляются в соответствии со следующими схемами проведения преобразования исходных компонентов.
CO2→C+4+2O-2; Н2О→2H++О-2;
CH4→C+4+4H++8е;
TiO2→Ti+4+2O-2;
С+4+2O-2→CO2;
SiO2→Si+4+2O-2;
Cr2O3→2Cr+3+3O-2;
Fe3O4→Fe2O3+FeO;
Fe2O3→2Fe+3+3О-2;
FeO→Fe+2+O-2;
Ti+4+Fe+3+Cr+3+Si+4+14е→Ti0×Fe0×Cr0×Si0;
H++H++2e→H2;
2H++O-2→H2O;
Fe2O3+TiO2+Al2O3+SiO2→Fe2O3×TiO2×Al2O3×SiO2
где е - электрон; или единичный заряд с отрицательным значением собственной валентности, полученный в процессе осуществления ионизации входящих в сырьевые соединения и образующих их атомов.
Таким образом, проводя рассмотрение выполняемого в соответствии с указанными выше схемами проведения синтеза составляющих сплав металлов и неметаллов из их соединений, можно прийти к выводу, что непосредственно в зоне проведения обработки при осуществлении предложенного способа непрерывно протекают как прямые, так и обратные молекулярные преобразования находящихся там сырьевых компонентов со смещением складывающегося в ней химического равновесия в сторону формирования в этой области столбчатой монокристаллической структуры - сплава, состоящего из титана, железа, хрома и кремния, а также и отходящих в окружающую используемое устройство наружную атмосферу, выделяемых в процессе выполнения комплекса этих реакций микрообъемов указанных выше летучих газообразных продуктов (СО2; H2O; Н2).
Таким образом, проведенное ранее их рассмотрение позволяет утверждать, что полученный из углеродосодержащих молекул, входящих в состав атмосферы и включающих в себя этот компонент (СО2; CH4) газов, в ходе осуществления наносимых по ним «магнитных ударов», элемент углерод С+4 в итоге и отнимает у соответствующих соединений титана, железа, хрома, кремния высвобожденный при распаде этих компонентов атомарный кислород, плотно прикрепляясь при этом к последнему. Кроме прямых, как уже и сообщалось раньше, в зоне проведения обработки протекают и обратные реакции, в ходе выполнения которых формируются объемы летучих газов, имеющих в условиях этого мощного и непрерывно выполняемого «полевого» энергетического воздействия минимум своей внутренней энергии (Н2О; CO2; Н2 и т.д.).
В силу наличия влияния всего указанного выше комплекса условий полученный таким образом многокомпонентный сплав представляет собой устойчивый, по отношению к воздействию всех этих внешних, искусственно созданных силовых факторов кольцевой столбчатый монокристалл, обладающий одной и той же, заранее заданной пространственной конфигурацией, составляющие которого не переходят в соединение с другими, находящимися рядом с ним активными компонентами в условиях этого интенсивно проводимого стороннего энергетического воздействия.
К характерным особенностям проведения кристаллизации составляющих его основных элементов следует, прежде всего, отнести то, что само формирование этих входящих в него компонентов четко задано таким основным параметром технологического процесса проведения обработки, как величина напряженности формируемых в зоне осуществления преобразования исходных металлических и неметаллических соединений в конечный продукт, генерируемых там «трапецеидальных» магнитных полей, а также и состав рецептуры, применяемой при выполнении его исходной сырьевой смеси.
В конечном же итоге, т.е. в общем и целом, следует считать, что указанные ранее специфические особенности, присущие выполняемой указанным выше образом технологии обработки, как бы позволяют имитировать условия проведения так называемой «зоной плавки». То есть осуществление процесса выращивания многокомпонентного кристалла в постоянно перемещающейся в полости корпуса рабочей камеры с совершением ею угловых поворотов вокруг собственной продольной оси симметрии подача «трапецеидальных» импульсов, имеющих угловые смещения относительно друг друга и в соседних, осуществляющих подвод составленных их них пакетов псевдофазах, в конечном итоге, и обеспечивает «окончательное» формирование получаемой в устройстве кристаллической структуры в виде столбчатого кольцевого монолитного образования, состоящего исключительно из перечисленных ранее элементов.
Другие же вещества-загрязнители, также присутствующие в составе имеющихся в исходной сырьевой смеси в качестве неизбежных примесей, в «обязательном порядке» окажутся преобразованными в новые кристаллические образования, в последующем из которых и синтезируются появляющиеся по завершении процесса обработки мелкодисперсные сыпучие шлаковые отходы. Последние представляют собой зерна желто-коричневого цвета с фиолетовым оттенком, с габаритными размерами от 0,1 до 0,6 мм. Состав этих «хвостов» в большей своей части представлен ферротитаноалюмосиликатами (80-85% от их получаемой суммарной массы - Fe2O3×TiO2×Al2O3×SiO2). Указанное выше вещество может быть использовано после проведения дополнительного размола и затворения водой, для формирования изделий, состоящих из изоляционной, тугоплавкой керамики.
В роли исходного сырья для выполнения предлагаемого способа могут выступать различные концентраты рудных пород, в состав которых в качестве одного из составляющих последних компонентов входят соединения титана, железа, хрома и кремния. Переработка их может осуществляться без привлечения каких-либо дополнительных операций для проведения их предварительной доочистки.
Обработка сырьевой исходной суспензии, осуществляемая в соответствии с предложенной технологией, производится при напряженности «трапециевидных» магнитных полей, замеряемой непосредственно в полости используемой рабочей камеры, составляющей величину 1,1×105÷1,5×105 А/м. Частота колебаний этих применяемых для переработки исходных рудных материалов силовых образований находится в пределах от 30 до 50 единиц, пропускаемых через соленоиды обрабатывающих магнитных контуров трапецеидальных импульсов в течение одного часа.
При выполнении предложенного способа проведения обработки сырья, т.е. при получении сплавов из титана, железа, хрома и кремния из исходного рудного материала использовалась смонтированная на трех опоясывающих наружную боковую поверхность корпуса устройства технологическая магнитная система, в свою очередь, состоящая из Ф-образных магнитных контуров, в нижней части которых имелись «пропущенные» сквозь стенки этого сборного узла устройства фокусирующие насадки, размещенные, в свою очередь, в установочных втулках. Количество такого рода магнитных генераторов, закрепленных на каждой проходящей по корпусу устройства установочной спирали, составляло величину, равную от девяти до восемнадцати единиц.
Обрабатывающие сырье Ф-образные магнитные контура на поверхности корпуса устройства монтировались таким образом, чтобы имеющаяся в них фокусирующая насадка, расположенная в монтажной полости установочной втулки, проходила сквозь стенки корпуса как бы в радиальном направлении относительно продольной оси симметрии этого сборного узла (то есть под углом 90° к установочной спиральной линии).
Углы, под которыми осуществлялось закрепление обдувочных сопел О, составляли значение, равное 30-45° (как для тангенциальных, так и радиальных) относительно той поверхности корпуса, на которой они и были смонтированы. Установка этих сопел 10 проводилась точно таким же образом, как и обрабатывающих магнитных контуров 11, то есть тоже с применением трех установочных спиралей. Во входящей непосредственно в состав съемного накидного колпака 4 загрузочный бункер 2 перед началом осуществления процесса получения многокомпонентного сплава Ti; Fe; Cr; Si загружалось 60 литров исходной сырьевой массы. Последняя представляла из себя полученную при проведении размешивания мелких, имеющих консистенцию пудры, частиц титановой, железной и содержащей кремний пород в заданном объеме воды двухкомпонентную грязеобразную водяную суспензию. Применяемые в составе этого исходного сырьевого продукта твердые его компоненты, образующие в нем так называемый «сухой остаток», были получены из ближайших обогатительных фабрик, где осуществлялось изготовление концентратов из разрабатываемых неподалеку от них карьерных рудных пород, в целях дальнейшего использования полученного продукта для удовлетворения соответствующих нужд действующего металлургического производства.
Перед началом приготовления сырьевой водяной суспензии выполнялась операция по разбивке составляющих указанные выше рудные концентраты кусков на мелкодисперсные частицы, проводимая с помощью обычной шаровой мельницы. Перед дроблением кусков породы осуществлялось дозирование входящих в состав «сухого остатка» используемой сырьевой смеси рудных концентратов, обеспечивающее формирование последней с заданным технологией содержанием составляющих ее исходных компонентов (сплава Ti; Fe; Cr; Si).
Получаемые при проведении «ультратонкого помола» частицы исходного сырья имели габаритные размеры в диапазоне от 0,001 до 0,008 мм. Время обработки указанного выше объема сырья с применением такого рода «трехспиральной» магнитной системы, содержащей в своем составе сообразные обрабатывающие магнитные контуры с радиальными фокусирующими насадками, и при использовании указанного ранее диапазона значений напряженности магнитного поля, составляло в среднем 35-45 минут. Выход готового металлического монокристалла в расчете на применение для его получения 60 литров сырьевой водяной суспензии достигал величины от 17,4 кг до 20,1 кг (29-33,5%) от значения общего применяемого при обработке ее объема. Эти показатели достаточно близко подходят к теоретически возможному пределу, определяющему общее количество вырабатываемого из исходной массы сырьевого материала металлического многокомпонентного сплава, при указанном ниже процентном содержании соединений титана, железа, хрома и кремния, в используемых при осуществлении процесса обработки и включающих в себя этот компонент применяемых рудных пород.
Предложенный способ получения указанного выше сплава выполняется при комнатных температурах (17-27°С), а обработка исходного сырья производится под действием струй сжатого воздуха, подаваемых в зоны осуществления структурных преобразований, под избыточным давлением 0,4÷6,0 кгс/см2.
Назначенные для проведения переработки исходных сырьевых материалов технологические режимы - напряженность трапецеидальных магнитных полей, частота колебаний, создающих эти поля импульсов тока, время осуществления обработки, величина избыточного давления в объемах подаваемого к сырьевому материалу сжатого воздуха (и т.п., и т.д.), назначены исходя из соображений формирования наиболее оптимальных условий для ускоренного протекания заданных технологией получения многокомпонентного сплава структурных преобразований во входящих в состав руды соединений металлов и кремния в сам этот необходимый конечный продукт, то есть кристаллическое образование, содержащее в своем составе Ti; Fe; Cr; Si.
Процентное содержание в смеси «сухого остатка, сформированного из твердых частиц, применяемых для получения сплава исходных рудных пород, в составе используемой в процессе обработки водяной суспензии, назначено исходя из наличия действия следующих факторов.
При концентрации такого рода составляющего ее компонента в последней меньшей, чем 40%, применяемый сырьевой материал автоматически превращается в «бедный», что отрицательно сказывается на показателях эффективности процесса проведения переработки сырья, так как существенно уменьшается выход необходимого готового конечного продукта. При увеличении же его содержания выше значения в 70% перерабатываемая сырьевая масса резко снижает показатели, определяющие степень ее пластичности. Это, в конечном итоге, существенно затрудняет выполнение процесса перемещения ее из объема загрузочного бункера в полость передвижной рабочей камеры, а также и последующий перенос составляющих массу сырья микропорций этого материала по размещенным в ней зонам осуществления генерации обрабатывающих магнитных полей.
Размеры частиц, применяемых для получения водяной суспензии рудных пород, габариты которых определены значением в 0,001÷0,008 мм, определены исходя из необходимости проведения формирования с их применением «устойчивой» пластичной грязеобразной сырьевой массы.
Последняя не должна расслаиваться на отдельные составляющие ее компоненты за необходимый для полного завершения процесса обработки временной промежуток.
Для выполнения процесса получения сплава на основе титана, железа, хрома, кремния, осуществляемого с применением предложенного способа, использовалась смесь, состоящая из рудных концентратов, содержащих как соединения титана, так и железа, и хрома и кремния (соответственно - ильменит, магнитный «железняк» и «кварцит»).
Применяемые в качестве основных исходных компонентов для получения необходимого сырьевого материала рудные породы содержали в своем составе:
I. Титановый концентрат «ильменит»:
1. TiO2 - 49%;
2. Fe2O3 - 22%;
3. FeO - 19%;
4. Cr2O3 - 3,6%;
5. Al2O3 - 2%;
6. СаО - 0,2%;
7. MgO - 0,07%;
8. SiO2 - остальное, до 100%;
II. Магнетитовый концентрат:
1. Fe3O4 - 75%;
2. Fe2CO3 (шпатовый железняк) - 12,6%;
3. FeO3 - 6,5%;
4. Cr2O3 - 3,2%;
5. Al2O3 - 1,1%;
6. СаО - 0,3%;
7. MgO - 0,06%;
8. SiO2 - остальное, до 100%;
III. Песок (кварцит)
1. SiO2 - 97,8%;
2. Остальные примеси, встречающиеся в земной коре (Al2O3; СаО; MgO; Fe2CO3 и т.д.).
Перед измельчением указанных выше пород производилось их предварительное дозирование, обеспечивающее доведение содержания последних в используемом для приготовления вязкой водной суспензии так называемом «сухом остатке» в следующих количествах:
- титановая порода - 0,1-50%;
- железная руда - 0,1-15%;
- песок (кварцит) - остальное, до 100%.
При проведении всех указанных ниже экспериментов по получению сплава на основе титана, железа, хрома и кремния с применением для достижения этой цели предложенного способа использовалось однотипное сырье, содержащее перечисленные ранее компоненты, в том числе и соединения титана; железа; хрома и кремния, имеющее один и тот же ранее здесь отмеченный состав и соотношение последних.
Перед началом приготовления загружаемой в перерабатывающее устройство водяной суспензии осуществлялось измельчение кусков применяемых в ней исходных рудных составляющих с помощью шаровой мельницы, с получением из этих кусковых материалов, входивших в эти крупногабаритные образования частиц, дисперсность которых соответствовала значению 0,001-0,008 мм.
Образующийся по завершению процесса обработки готовый конечный продукт представлял собой столбчатый кольцевой монокристалл, состоящий из указанных выше компонентов, а из входящих в состав используемой руды примесей - загрязнителей формировались хвосты - мелкозернистые шлаковые отходы. Размолотые на мелкие частицы, то есть до состояния «пудры», содержащие соединения титана, железа, хрома и кремния исходные рудные породы затем заливались заранее заданным технологией обработки объемом воды и перемешивались в ней до получения из всех этих указанных выше сырьевых продуктов однородной, вязкой пластичной грязеобразной суспензии.
После изготовления последней производилась загрузка сформированной при осуществлении этой операции массы грязеобразной субстанции непосредственно в загрузочный бункер самого используемого для получения многокомпонентного сплава устройства.
Далее процесс выполнения предлагаемого способа иллюстрируется при помощи ряда приводимых ниже примеров.
Пример 1. В загрузочный бункер 2, имеющий объем 60 л, помещалась водяная суспензия, содержащая сырьевую смесь, в состав которой входили титановая, железная и кремниевая руда. Соотношение всех этих, входящих в состав водяной суспензии и перечисленных ранее компонентов, составляло:
1. Титановая руда («ильменит») - 64,9%;
2. Железная порода («магнетит») - 0,1%;
3. Песок («кварцит») - остальное, до 100%. Содержание самого этого «сухого остатка» в объеме используемой при проведении обработки водяной суспензии составило значение, равное 40% (24 кг). Остальная масса загрузки была представлена водой - 60% (36 литров).
После завершения операции загрузки исходного перерабатываемого материала 1 и окончания выполнения операции освобождения от него внутренней полости бункера 2, откуда грязеобразная водяная суспензия через сквозной люк «В» самотеком поступала непосредственно прямо в пространство передвижной рабочей камеры, одновременно включались:
- внешний привод устройства, обеспечивающий возвратно-поступательное передвижение ходового валика 8, а также кинематически связанной с ним самой рабочей камеры, с одновременным выполнением ею угловых поворотов вокруг собственной продольной оси симметрии;
- подсоединялись все обмотки-катушки 13, входящие в состав магнитных контуров 11 к электронному блоку, присутствующему в составе схемы внешнего источника электрического снабжения, наличие которого обеспечивало подвод к указанным выше элементам пакетов импульсов, каждый из которых имел форму в виде «трапеции»;
- через все обдувочные сопла 10, размещенные на корпусе 6 устройства, начинала осуществляться подача струй сжатого воздуха.
Поступление его к указанным выше обдувочным элементам 10 из внешней подающей магистрали в этом примере производилось под избыточным давлением 0,4 кгс/см2. Напряженность генерируемых в полости рабочей камеры и имеющих форму своего рода спиралевидной «цилиндрической» «бахромы» «трапецеидальных» магнитных полей соответствовала величине 1,1×105 А/м.
Частота поступления импульсов, имеющих конфигурацию «равнобедренной трапеции», на обмотки-катушки 13 генераторов 11 составляла 50 единиц в течение одного часа.
Передвижная рабочая камера перемещалась из зоны проведения загрузки к переднему «правому» концу корпуса 6 устройства, а затем обратно в исходное «левое» положение со скоростью 40 мм/мин. При этом она совершала обороты вокруг собственной продольной оси симметрии. Количество последних составляло величину, равную 4 об/мин. При выполнении перехода от «прямого перемещения» рабочей камеры к «обратному» производился реверс направления вращения составляющих ее конструктивных элементов, которое менялось на противоположное.
Время всего цикла обработки исходного сырьевого материала 1, в общем итоге, составило величину, равную 35 минутам (0,58 часа).
Перемещающаяся как бы «туда-обратно» вместе с передвижной рабочей камерой сырьевая масса 1 под воздействием осуществляемого в устройстве магнитного облучения, формируемого генераторами 11 и фокусирующими насадками 14, по завершении процесса обработки была преобразована в столбчатый кольцевой монокристалл «И». Последний осаждался прямо на слое шлаковых отходов «Ж», покрывающем боковую поверхность распорного стержня-затравки 7, и целиком состоял из перечисленных ранее компонентов - Ti; Fe; Cr; Si, содержание последних в этом, изготовленном указанным выше образом, готовом конечном продукте имело следующее значение:
1. Ti - 63,9%;
2. Fe - 2,0%;
3. Cr - 0,6%;
4. Si - остальное, до 100%.
Цветовой оттенок полученного монокристалла был светло-серым. Масса полученного таким образом готового конечного продукта соответствовала значению 12,1 кг. Вес сформированных обработкой мелкозернистых шлаковых отходов составлял величину 15,6 кг. Остальной остаток массы исходного сырьевого материала был затрачен на формирование летучих газовых соединений, которые были выброшены из полости устройства в наружную атмосферу.
Удельная объемная плотность указанного выше конечного продукта соответствовала величине - 5,2 г/см3;
- температура плавления - 7610°С;
- твердость HRC - 66 ед.;
- удельное объемное электрическое сопротивление ρ - 43 Н⋅Ом⋅м;
- удельная теплоемкость - 0,243 Дж/Гк;
- предел прочности на сжатие σв - 0,69 ГПа;
- изгиб σи - 0,64 ГПа;
- модуль сдвига - 89,5 ГПа;
- модуль Юнга - 23,3 ГПа.
Пример 2. Обработка исходного сырья осуществлялась в соответствии с той же схемой, что была указана и в примере 1.
Исходная сырьевая смесь содержала «сухой остаток», в состав которого входили перечисленные ниже основные рудные породы:
1. Титановый концентрат («ильменит») - 50%.
2. Железная порода («магнетит») - 15%.
3. Песок («кварцит») - остальное, до 100%.
Количество отмеченного ранее так называемого «сухого остатка», определенное относительно всего объема используемой при проведении обработки водяной суспензии, составляло величину 70% (42 кг). Остальной объем исходного продукта составила вода - 30% или 18 литров. Подача воздуха к обрабатываемому сырью осуществлялась под избыточным давлением, равным 6,0 кгс/см2. Перемещение рабочей камеры с загруженным в нее исходным материалом производилась со скоростью 60 мм/мин, а угловое вращение входящих в ее состав конструктивных элементов выполнялось при значении этого параметра, соответствующему 2 об/минуту.
Напряженность генерируемых в объеме рабочей камеры и образующих там спиралевидную цилиндрическую магнитную бахрому - «частокол» физических полей соответствовало величине 1,5×105 А/м. Количество пропускаемых через обмотки катушки 13 магнитных генераторов 11 трапецеидальных электрических импульсов равнялось значению 30 единиц в течение одного часа.
Время проведения обработки в этих условиях соответствовало продолжительности периода, равной 39 минутам (0,65 часа). Вес полученного по завершению этого процесса столбчатого кольцевого монокристалла, состоящего из элементов - Ti; Fe; Cr; Si, составил 22,2 кг.
Изготовленный с указанными выше режимами выполнения процесса обработки готовый конечный продукт содержал в своем составе следующие компоненты:
1. Ti - 56%;
2. Fe - 19%;
3. Cr - 3%;
4. Si - остальное, до 100%.
Оставшееся количество неиспользованного сырьевого материала было израсходовано для получения мелкозернистых шлаковых отходов - 14,2 кг и отправленных в наружную атмосферу объемов летучих газовых соединений.
Удельная объемная плотность этого сформированного при проведении обработки конечного монокристаллического продукта соответствует величине - 6,2 г/см3;
- температура его плавления Тпл составляет - 7820°С;
- удельное объемное электрическое сопротивление - ρ - 45 Н⋅Ом⋅м;
- поверхностная твердость HRC - 70 ед.
Прочностные его показатели, а также удельная теплопроводность повторяют соответствующие данные, приводимые в примере 1. Цветовой оттенок кристалла можно характеризовать как «серый».
Пример 3. Обработка полученной из частиц исходных руд пород сырьевой суспензии осуществлялась в соответствии с той же схемой, что была уже указана в примерах 1,2.
Используемый при проведении обработки так называемый «сухой остаток» включал в свой состав следующие компоненты:
1. Титановая порода («ильменит») - 0,1%.
2. Железный концентрат («магнетит») - 15%.
3. Песок («кварцит») - остальное, до 100%.
Содержание последнего в объеме применяемой при получении готового конечного продукта исходной водной суспензии составило величину в 60% от всего ее используемого количества или 36 кг. Остальной объем сырьевой суспензии был представлен водой - 40% (24 литра).
Подача сжатого воздуха через обдувочные сопла 10 выполнялась под избыточным давлением 4 кгс/см2.
Продольное перемещение рабочей камеры вдоль корпуса устройства осуществлялось при величине проведения ее подачи, равной 50 мм/мин. Угловая скорость вращения составляющих ее элементов была равна значению 2,8 об/мин.
Напряженность генерируемых в объеме рабочей камеры обрабатывающих магнитных полей составляла величину, равную 1,3×105 А/м. Количество подавляемых на обмотки-катушки 13 трапецеидальных импульсов, подводимых от внешнего источника питания, было равным 40 единицам, подводимым к обмоткам генераторов в течение часа. Время обработки соответствовало величине в 45 минут (0,75 часа).
В итоге выполнения процесса переработки исходного сырья на стержне-затравке 7 был сформирован столбчатый кольцевой монокристалл, целиком состоящий из указанных выше элементов Fe; Cr; Si. Вес полученного кристалла составил величину в 17,8 кг.
Содержание перечисленных выше компонентов в его объеме составляло следующее значение:
1. Fe - 72%;
2. Cr - 0,4%;
3. Si - остальное, до 100%.
Остальная масса использованного для получения готового конечного продукта сырья была затрачена на формирование мелкодисперсных шлаковых отходов 11,4 кг, а также отправленных во внешнюю атмосферу летучих газовых соединений.
Удельная объемная плотность этого материала была равна 6,8 г/см3;
Температура плавления Тпл составила - 4620°С;
Удельное объемное электрическое сопротивление соответствовало значению - ρ - 58 Н⋅Ом⋅м;
Поверхностная твердость составляла HRC - 64 ед.
Удельная теплоемкость - 0,2 Дж/Гк;
Пределы прочности:
Сжатие σв - 0,5 ГПа;
Изгиб σи - 0,5 ГПа;
Модуль сдвига - 64 ГПа;
Модуль Юнга - 150 ГПа.
Цветовой оттенок полученного сплава соответствует определению - «темно-серый».
Проведенные испытания по определению показателей «химической стойкости» в условиях осуществления стороннего внешнего агрессивного воздействия на полученные в ходе выполнения процесса синтеза кольцевых многокомпонентных столбчатых образований, изготовленных в соответствии с технологической схемой, приведенной в примерах 1; 2, показали следующее.
Сформированные таким образом, состоящие из отмеченного ранее сплава, эти «кольцевые» образования не изменяют своего внешнего вида при выдержке в разбавленных водой Н2О в соотношении 1:3 растворах концентрированных сильных неорганических кислот (серной, соляной, азотной, плавиковой). Та же самая картина наблюдается и при погружении последних, т.е. состоящих из этого сплава образцов, нагретых до температуры ≤350°С, в водные растворы щелочей (КОН; NaOH), с содержанием в них перечисленных выше компонентов - 300 г/литр.
Образец, полученный в соответствии со схемой, указанной в примере 3, в отличие от отмеченных ранее, вступает в реакцию с водными растворами сильных неорганических кислот.
Под воздействием водного раствора щелочи на поверхности указанного выше кольцевого столбчатого монокристалла практически мгновенно формируется плотная защитная корка, наличие которой как бы полностью блокирует дальнейшее проведение процессе его растворения, т.е. микрообъемов сплава, расположенных в наружных слоях тела испытуемого таким образом образца.
Изготовленный в соответствии со всеми технологическими схемами, приводимыми в примерах 1, 2, 3, многокомпонентный сплав имеет хорошую механическую обрабатываемость.
Незапланированное «включение» в состав кристаллической решетки полученного сплава атомов хрома протекает в силу наличия соединений-примесей этого элемента в составе применяемых при изготовлении готового конечного продукта исходных рудных пород.
Как показывают отмеченные ранее в примерах 1, 2, 3 данные, «самопроизвольно» и «спонтанно» протекающее увеличение величины его процентного содержания (0,4-3,0%) как бы «напрямую» связано с повышением показателей «жаростойкости» «синтезируемого» таким образом сплава (Тпл 4620°С, 7610°С; 7820°С).
Из всех представленных выше примеров наглядно видно, что формирование достаточно широкой номенклатуры сплавов на основе титана, железа, хрома и кремния, синтезируемых в виде столбчатых кольцевых цилиндрических образований, включающих в свой собственный состав как бы набор, представленный четырьмя основными входящих в последние элементами (Ti; Fe; Cr; Si), может осуществляться с применением широко распространенных и давно используемых для удовлетворения соответствующих нужд действующего металлургического производства рудных концентратов, без проведения для этого каких-либо дополнительных операций по их доочистке или соответствующей доработки.
В дальнейшем, в представленных ниже материалах излагаются конструктивные принципы, в соответствии с которыми выполняется само используемое для осуществления этого способа устройство. Наличие последних, в свою очередь, и обеспечивает получение в процессе применения этого агрегата необходимого положительного эффекта.
На представленных чертежах изображено устройство для осуществления предложенного способа получения сплавов на основе титана, железа, хрома и кремния.
На фиг.1 - продольный разрез - схема устройства с установленными на его корпусе основными, обеспечивающими проведение обработку сырья функциональными, обслуживающими указанный выше процесс, узлами.
На фиг.2 - поперечный разрез корпуса устройства по А-А, проходящий непосредственно через его рабочую камеру с формирующимся в ней столбчатым кольцевым образованием, состоящим из Ti; Fe; Cr; Si.
На фиг.3 - изображение узла 1 (см. фиг.2), на котором в увеличенном масштабе приводится вариант проведения установки Ф-образного силового магнитного контура 11 на корпусе 6 используемого при обработке устройства.
На фиг.4 - узел II (см. фиг.2), с изображением закрепленного на корпусе 6 устройства обдувочного сопла 10, осуществляющего подачу в полость последнего струй сжатого воздуха.
На фиг.5 - представлена схема проведения подачи «трапецеидальных» импульсов тока, посылаемых на каждую из входящих в состав магнитного контура 11 обмоток - катушек 13, выполняющих в этих магнитных генераторах функции соленоидов.
На всех этих фигурах, в свою очередь, обозначены:
Поз. 1 - исходная сырьевая субстанция, с применением которой и производится получение необходимого конечного продукта - многокомпонентного сплава.
Поз. 2 - загрузочный бункер, в полость которого перерабатываемая исходная масса, содержащая в своем составе частицы используемой руды, помещается перед началом выполнения процесса обработки.
Поз. 3 - правая и левая «щека» подвижного «сдвоенного» поршня, образующие полость рабочей камеры, в объеме которой и протекает восстановление составляющего сплав металлов из исходных рудных соединений.
Поз. 4 - съемный накидной колпак, в полости которого производится загрузка рабочей камеры перерабатываемым сырьевым материалом, а также после осуществления его демонтажа, и выгрузка готовых продуктов после завершения процесса обработки.
Поз. 5 - комплект плоских кольцевых соединительных фланцев с быстроразъемным резьбовым крепежом, с помощью которых осуществляется стыковка съемного колпака 4 с корпусом 6 устройства, а также его демонтаж после окончания процесса переработки исходного сырьевого материала.
Поз. 6 - корпус устройства - его неподвижная часть, на наружной поверхности которого закреплены все обслуживающие проведение процесса обработки силовые узлы, а в его полости проводится винтовое возвратно-поступательное перемещение подвижной рабочей камеры. Объем же внутреннего пространства в последней формируется между правой и левой поршнеобразными щеками 3.
Поз. 7 - распорный стержень - затравка, на котором осуществляется осаждение получаемых в объеме подвижной рабочей камеры продуктов переработки исходного сырья, а также с его помощью производится жесткое закрепление левой и правой щек 3, входящих в состав поступательно перемещающегося в полости корпуса 6 указанного выше сборного узла.
Поз. 8 - прикрепленный к левой щеке рабочей камеры ходовой валик, использование которого позволяет осуществлять возвратно-поступательное движение последней непосредственно в полости корпуса 6, а также еще и выполнять в ней угловые повороты вокруг собственной продольной оси симметрии.
Поз. 9 - крепежная гайка, насаженная на резьбовой хвостовик - болт, имеющийся на самом конце стержня - затравки 7, при вывертывании которой создаются условия для проведения свободного съема правой поршнеобразной щеки 3 рабочей камеры, и тем самым обеспечивается свободный доступ к полученным в ней конечным продуктам проведения обработки.
Поз. 10 - обдувочное сопло, закрепленное на наружной поверхности корпуса 6, и проходящее насквозь через его стенки, и установленное там с соблюдением заданных технологических параметров углов своего наклона - тангенциального β° и радиального α°, значение которых соответствует величине 30-45°.
Поз. 11 - Ф-образные силовые магнитные контура, обеспечивающие при подключении их к внешнему источнику подачи трапецеидальных импульсов, формирование в своих рабочих элементах 12 магнитных потоков, поступающих, в свою очередь, к телу фокусирующей насадки 14.
Поз. 12 - рабочие элементы, изготовленные в виде пластин, при взаимной стыковке которых формируется тело Ф-образного магнитного генератора 11.
Поз. 13 - обмотки - катушки, смонтированные прямо в объеме тела рабочих элементов 12 и выполняющие там функции создающих индивидуальные магнитные поля соленоидов.
Поз. 14 - запрессованная непосредственно в имеющееся в теле магнитного контура 11 монтажное технологическое отверстие фокусирующая насадка, с помощью которой формируются направленные прямо во внутренний объем корпуса 6 «вытянутые» в длину цилиндрические скопления магнитных силовых линий - лучей «К».
Поз. 15 - установочная полая втулка, жестко закрепленная непосредственно на наружной поверхности корпуса 6, внутренняя полость которой сообщается с объемом последнего, а в верхней ее части выполнена резьбовая нарезка. С помощью ее производителя соединение внутренней поверхности установочной втулки с предусмотренной для осуществления монтажа в этой же области наружной концевой резьбовой части самой фокусирующей цилиндрической насадки 14.
Поз. 16 - криволинейная шайба - вкладыш, обеспечивающая заполнение объема полученной при установке Ф-образного магнитного контура 11 выемки, непосредственно примыкающей к внутренней боковой поверхности полости корпуса 6, и позволяющая исключить появление на границах этой впадины выступающих острых кромок (то есть она «заглаживает» эту «выемку» при закреплении указанной выше шайбы «заподлицо» с плоскостью внутренней полости этого корпуса 6). Криволинейная шайба 16 изготовлена из впрессованной в последнюю массы из мелкой крошки магнитопроводящего металла (например, включающей в свой состав опилки кобальта или чугунной стружки).
Поз. 17 - почти такая же, как и указанная выше в предыдущем случае, «выглаживающая» шайба, монтаж которой тоже выполняется в криволинейной выемке, формируемой при проведении установки проходящего через стенки корпуса 6 тела обдувочного сопла 10. Материалом для изготовления такого рода «выравнивающего» элемента может служить любой достаточно «скользкий» пластик - например эластичная листовая резина. Эта шайба к тому же имеет расходящиеся от самого ее центра к периферии разрезные «лепестки», которые отгибаются вниз от собственного центрального ядра - основания, в момент прохождения через полость обдувочного сопла 10 потока посылаемого туда сжатого воздуха.
Поз. 18 - патрубок для осуществления вывода из внутренней полости рабочей камеры устройства вновь возникших там в процессе проведения восстановления металлов и неметаллов порций летучих газовых соединений, а также накопленных там избыточных объемов поступившего в нее сжатого воздуха.
Поз. 19 - редукционные клапаны, открытие которых осуществляется в моменты времени, когда избыточное давление в рабочей камере начинает превышать пределы, заданные технологией проведения обработки.
Поз. 20 - передняя торцевая стенка перекрывающая полость неподвижной части сборного корпуса 6, с выполненным в центре ее отверстием для прохода перемещающегося в нем тела ходового валика 8.
В свою очередь, на представленных изображениях фиг.1-5 - буквами обозначены:
«а», «б», «в» - фиг.5, отдельные псевдофазы, участвующие в проведении процесса электрического питания и адресно направляемые на обмотки - катушки 13 магнитных контуров 11 и, в свою очередь, состоящие из расставленных в определенном порядке и образующих их наборов «трапецеидальных» импульсов тока.
В - отверстие - люк, соединяющее полость загрузочного бункера 2 с внутренним объемом рабочей камеры, сформированной левой и правой «щеками» 3.
Г - установочные цилиндрические спиральные линии, проложенные по наружной боковой поверхности корпуса 6, на которых расставлены осуществляющие обработку магнитные контуры 11.
Д - такого же рода спиральные кривые, применяемые для закрепления обдувочных сопел 10, подающих к сырью струи сжатого воздуха.
Е - сформированное во внутренней поверхности корпуса 6, а также в объеме передвижной рабочей камеры вихреобразное струйное воздушное газовое устойчивое образование - «торнадо».
И - получаемый на наружной поверхности стержня 7 столбчатый кольцевой монокристалл, состоящий из многокомпонентного сплава.
Ж - формирующийся на плоскости этого же стержня 7 рыхлый слой, полученный из образующихся в ходе переработки рудного сырья «липких» шлаковых отходов.
К - формируемые в виде прямолинейных цилиндрических образований скопления генерируемых магнитными контурами 11 силовых линий, принадлежащие, в свою очередь, создающимся с применением фокусирующих насадок 14 силовым обрабатывающим физическим полям.
М - выполненная на нижнем торце насадки 14 полость - впадина, с конфигурацией, максимально совпадающей с очертаниями пространственного гиперболоида вращения и предназначенная для генерации скоплений магнитных силовых линий, форма которых практически полностью дублирует соответствующую, имеющуюся у полученного вращением вокруг собственной продольной оси симметрии вытянутого в длину прямоугольника пространственного образования (т.е. имитирует очертания фигуры, выполненной в виде отрезка круглого объемного цилиндра).
α° - радиальные углы наклона (30-45°), с применением которых производится закрепление обдувочных сопел 10 на поверхности корпуса 6.
β° - соответственно тангенциальные углы наклона (30-45°) этих же элементов 10, определяемые относительно боковой наружной поверхности того же самого сборного узла 6 устройства, на которой они и размещаются.
t1t2 - отрезки по оси абсцисс (см. фиг.5), задающие относительное угловое смещение составляющих «псевдофазы» а; б; в отдельных их импульсов.
Исходя из всего изложенного ранее следует обязательно провести необходимые дополнительные разъяснения, касающиеся конструктивных особенностей исполнения предложенного для выполнения переработки исходного сырья самого этого аппарата.
Как наглядно из представленных в заявке чертежей, получение кольцевых столбчатых монокристаллов «И», состоящих исключительно из многокомпонентного сплава, включающего в свой состав титан, железо, хром и кремний, протекает непосредственно в полости передвижной рабочей камеры, формируемой принадлежащими ей правой и левой щеками 3.
Общая ее длина составляет 1/5 относительно величины этого же габарита, определяющего соответствующий аналогичный параметр всей предложенной конструкции. Закрепление поршнеобразных щек 3 в этом указанном выше узле производится путем «нанизывания» их на ходовой валик. В процессе проведения их монтажа в «штатное» постоянное положение отмеченные здесь ранее конструктивные элементы пропускаются вдоль боковой наружной поверхности этой детали и доходят до упорных торцевых заплечиков стержня - затравки 7. При достижении указанного здесь конечного положения они окончательно фиксируются в нем резьбовыми гайками 9 (см. фиг.1). Накручивание этих крепежных элементов 9 производится по резьбе, выполненной на соответствующих участках поверхности ходового валика 8 (на чертеже не показано). Кроме того, на наружной боковой поверхности поршнеобразных щек 3, образующих рабочую камеру с выращиваемым в ее объеме кристаллическим образованием, устанавливаются пластиковые уплотнительные элементы, обеспечивающие изоляцию ее объема от окружающей ее внешней среды (на чертеже уплотнения не показаны). По завершению процесса обработки рабочая камера попадает, в конечном итоге, опять в полость съемного колпака 4, занимая там фиксированное крайнее положение.
Съемный колпак 4 после окончания размещения в нем указанной выше рабочей камеры и полной остановки применяемых в устройстве приводов движения, а также всех обслуживающих его работу систем, отсоединяется от неподвижной части корпуса 6. Такого рода разборка агрегата проводится за счет высвобождения стяжных плоских кольцевых фланцев 5, осуществляемого при помощи ослабления и перемещения в исходную позицию используемого в составе узла быстроразъемного крепежа (на чертеже не показан). После осуществления съема колпака 4 выполнялось освобождение гайки 9, с помощью которой осуществлялась фиксация правой щеки 3. Последняя, в свою очередь, без каких-либо на то особых трудностей, по завершении всех перечисленных выше переходов, снимается с соответствующего конца валика 8, тем самым открывая свободный доступ к размещенному на стержне-затравке 7 кольцевому столбчатому монокристаллу «И». Это металлическое образование без особо заметных на то усилий может быть передвинуто вправо, а затем и полностью извлечено из объема этого применяемого для его получения аппарата.
Ходовой валик 8, обеспечивающий «винтовое» передвижение рабочей камеры в процессе проведения обработки исходной сырьевой смеси, присоединен к соответствующему внешнему приводу, наличие которого позволяет проводить необходимые изменения ее углового позиционирования, а также и поступательное перемещение составляющих последнюю конструктивных элементов по полости корпуса 6, по направлению «туда-обратно». То есть сначала к переднему «правому» концу корпуса 6, а затем от него к самой задней «левой» части этого устройства.
Для монтажа обрабатывающих магнитных контуров 11 используется набор кривых линий, состоящий из трех установочных спиралей «Г». Обдувочные сопла 10, аналогичным образом, закрепляются также на соответствующих трех криволинейных траекториях «Д», проложенных между витками, составляющими установочные линии «Г».
Для предотвращения преждевременного выхода из строя смонтированных на наружной боковой поверхности левой и правой щек 3 пластиковых герметизирующих уплотнений, в местах стыковки применяемых в устройстве силовых узлов 10 и 11 со стенками корпуса 6, дополнительно применяется следующий технический прием.
В зоне формирования криволинейной впадины, получающейся при пересечении указанных выше элементов 10 и 11 этой конструкции с боковой внутренней поверхностью полости неподвижной части корпуса 6, размещаются дополнительные «выглаживающие» шайбы 16 и 17.
Их обращенная в объем полости корпуса 6 поверхность имеет очертания, полностью копирующие конфигурацию криволинейной цилиндрической внутренней боковой поверхности этого сборного узла. То есть в местах проведения своей собственной установки они своей массой как бы «герметично» перекрывают полученные при их прохождении монтажные отверстия, расположенные на соответствующей поверхности полости корпуса, и сформированные там своего рода режущие «кромки», и образуют при этом там как бы «заплатку», обеспечивающую полное совпадение и «выравнивание» между собой прилегающих друг к другу «соседних» плоскостей (как бы стыкуя их «заподлицо»).
При этом шайба 16 выполняется из запрессованного в указанную выше криволинейную выемку мелкодисперсного металлического порошка, обладающего низким значением величины своего удельного магнитного сопротивления (изготовленного, например, из мелких частиц кобальта).
«Выглаживающая» шайба 17 для того, чтобы обеспечить прохождение формируемых в соплах 10 струй сжатого воздуха, выполнена в виде отходящих от центрального отверстия эластичных резиновых лепестков, которые раскрываются в момент подачи указанного выше продукта и закрываются обратно под воздействием «нажимающей» на них боковой наружной поверхности, проходящей вдоль полости корпуса и имеющей «герметизирующие» уплотнения щеки 3. Наиболее удачным материалом для изготовления указанного выше конструктивного элемента будет являться эластичная резина.
Аналогичным образом оформляются области стыковки отводящих газы патрубков 18 с внутренней полостью корпуса 6. В зоне появления таких же точно криволинейных выемок в процессе осуществления монтажа последних опять же размещаются выглаживающие пластиковые шайбы, но в этом конкретном варианте своего конструктивного исполнения они будут снабжены сквозными отверстиями перфорации, достаточно крупными для выпуска микрообъемов летучих газовых соединений, но в то же время чересчур «мелких» для выполнения прохода через них твердых частиц обрабатываемых в рабочей камере рудных пород (на чертеже указанный выше узел не приводится).
Установка обдувочных сопел 10 проводится, как уже и было отмечено, на трех спиральных цилиндрических линиях «Д» с формированием в местах их закрепления тангенциальных β° и радиальных α° углов наклона к наружной поверхности корпуса 6. Значение указанных выше углов составляет 30-45°.
Монтаж магнитных Ф-образных контуров 11 производится точно также с использованием проложенных по наружной поверхности корпуса 6 трех цилиндрических спиральных линий «Г». Количество размещенных на каждой из этих трех криволинейных траекторий «Г» такого рода силовых узлов составляет величину от девяти до восемнадцати единиц.
Закрепление Ф-образных генераторов осуществляется при помощи установочных втулок 15, монтажная внутренняя полость которых в верхней части снабжена резьбой (на чертеже не показана). Втулки 15 проходят насквозь через стенки корпуса 6, формируя угол, равный 90°, относительно его наружной «выпуклой» поверхности.
Сам сборный узел 11, состоящий из Ф-образного магнитного контура и запрессованной в его нижнюю часть фокусирующей насадки 14, тоже имеет фиксирующую установочную крепежную резьбу, выполненную на наружной боковой поверхности указанного выше элемента 14. В момент проведения окончательного закрепления последней на теле корпуса 6 она ввинчивается во втулку 15, занимая заданное конструкцией устройства необходимо конечное положение (сопрягаемые резьбы на чертеже не показаны).
Имеющаяся в самой нижней части фокусирующей насадки 14, на ее торце, полостная выемка «М» обеспечивает формирование физического поля с сильно вытянутыми в длину составляющими его магнитными, «радиально-лучевыми» линиями «К», создающими в полости корпуса своего рода «обрабатывающую спиральную цилиндрическую бахрому».
Каждая из входящих в состав Ф-образного контура обмоток - катушек 13 подключается к своей «псевдофазе» (или «а»; или «б»; или «в» - см. фиг.5), подаваемых к ним от внешнего источника электрического питания, обеспечивающего подачу последних через соответствующий имеющийся в нем электронный контур, формирующий наборы пакетов трапецеидальных импульсов электрического тока. Каждый составляющий этот наборный пакет отдельный импульс имеет соответствующие смещения - отрезки t1; t2, отмеченные на фиг.5, относительно таких же, генерируемых в соседних «псевдофазах» (на чертеже источник внешнего питания не показан). Установка корпуса устройства со всеми размещенными на нем сборочными узлами на самом технологическом основании проведена с помощью системы, состоящей из обыкновенных монтажных стоек (на чертеже эти элементы не показаны).
Для фиксации в заданном технологией обработки положении, а также для выполнения последующего отсоединения колпака 4 используется быстроразъемная система крепежа (на чертеже не показана).
Центральное отверстие в передней торцевой крышке - заглушке 20, через которое проходит приводной валик 8, имеет установленные на своей внутренней боковой поверхности герметизирующие уплотнения (на чертеже не показаны). Их наличие обеспечивает изоляцию внутренней полости неподвижной части сборного корпуса 6 от наружной атмосферы, а в то же время не препятствует выполнению соответствующих перемещений как поступательного, так и вращательного, используемого в составе устройства своего рода «тягового» элемента, то есть указанного выше ходового валика 8.
Работа предложенного устройства при выполнении процесса обработки исходного рудного сырья протекает следующим образом.
После завершения операции по заполнению исходным сырьевым материалом 1 полости загрузочного бункера 2, закрепленного в верхней части съемного накидного колпака 4, а также и по окончании процесса его опорожнения, осуществляемого через сквозной люк «В» (см. фиг.1), которое обеспечивается самопроизвольным вытеканием заполняющей его вязкой водяной суспензии, последняя в дальнейшем поступает оттуда непосредственно в объем передвижной рабочей камеры, сформированный между составляющими ее правой и левой щеками 3. После выполнения всего этого включается внешний привод перемещения ходового валика 8 (на чертеже внешний привод не показан). Одновременно с началом осуществления конструктивными элементами, входящими в состав передвижной рабочей камеры, поступательного и вращательного перемещений подсоединяются к источнику внешнего питания все электрические обмотки - катушки 13, являющиеся основной составной частью Ф-образных магнитных контуров 11, размещенных, в свою очередь, на трех опоясывающих наружную поверхность корпуса 6 цилиндрических спиралях «Г». Обдувочные сопла 10, таким же образом смонтированные на поверхности неподвижной части сборного узла 6, на подобных вышеуказанным, и тоже с использованием того же самого числа применяемых их единиц, криволинейных линиях «Д», в этот же самый момент времени подсоединяются к внешней, подающей сжатый воздух под избыточным давлением, питающей магистрали (на чертеже не показана).
Таким образом, имеющая жесткую кинематическую связь с ходовым валиком 8, рабочая камера с помещенным в ее полость перерабатываемым сырьевым материалом 1, выдвигается из внутреннего объема съемного накидного колпака 4, покидая при этом зону осуществления загрузки, и начинает выполнять процесс поступательного и вращательного перемещения во внутренней полости неподвижной части корпуса 6, в которую она оказывается, в конечном итоге, и «задвинута». Очертание пути перемещения подхваченного поршнеобразными щеками 3 рабочей камеры перерабатываемого сырьевого материала 1, находящегося в полости указанного выше конструктивного узла, движущегося от зоны проведения загрузки сырья, к переднему концу корпуса 6, полностью дублирует конфигурацию этой, формирующейся в процессе выполнения такого рода его передвижения вдоль внутренней поверхности корпуса 6, пространственной криволинейной траектории.
Последняя, в силу наличия у составляющих рабочую камеру элементов, факта действия на них сразу же двух видов движения, как поступательного, так и вращательного, в конечном итоге, представляет собой отрезок сильно вытянутой в длину многовитковой винтовой цилиндрической спирали. Так как передвинутая таким образом в новое положение рабочая камера неизбежно открывает доступ к своему внутреннему объему струям сжатого воздуха, формируемым установленными на наружной поверхности корпуса 6 обдувочными соплами 10, которые имеют как радиальные α°, так и тангенциальные углы наклона β°, то на расположенную на самом дне рабочей камеры «наливную массу» сырьевого материала 1 обрушивается целый град своего рода «воздушных ударов», генерируемых в зоне размещения последнего «скрещивающимися» под пространственными углами потоками этого продукта.
Наличие такого рода особенностей «поведения» в зоне обработки создаваемых в полости рабочей камеры указанных выше газовых «течений» и обеспечивается обязательным влиянием на указанный выше процесс отмеченных ранее специфических факторов конструктивного исполнения применяемых в составе устройства силовых элементов (то есть монтаж обдувочных сопел 10 вдоль опоясывающих наружную поверхность неподвижной части корпуса 6 спиральных линий «Д», наличие у них радиальных α° и тангенциальных β° углов наклона - см. фиг.1, фиг.2, фиг.4).
Под воздействием непрерывно осуществляемого и указанного выше интенсивного силового воздействия объем этой «наливной массы» перерабатываемого сырья 1 разделяется на мелкие, ранее составляющие его «микропорции», которые «растаскиваются» во все стороны формируемым при помощи тех же самых струй воздуха вихревым потоком «Е» (торнадо). Попадая под воздействие бушующих» в теле вихря «Е» течений, эти отдельные микрообъемы, во-первых, преобразуются в мелкие пузырьки газожидкостной аэрозоли, а во-вторых, разносятся по всему пространству полости передвижной рабочей камеры, равномерно заполняя практически все его части, за исключением центральной зоны, где создается своего рода небольшое разряжение («глаз бури»).
Целиком превращенная указанным выше образом в такого вида «аэрозольное облако» масса сырьевого материала 1 продолжает в последующем выполнять сложное криволинейное винтовое движение по всем внутренним зонам корпуса 6 устройства, осуществляя его вместе и одновременно с используемой в составе последнего и герметично изолированной от других объемов окружающего ее пространства полостью передвижной рабочей камеры этого аппарата. Синхронно со всем этим выявляется наличие факта действия на используемый перерабатываемый сырьевой материал еще одного, необходимого для получения заданного технологией обработки готового конечного продукта, и тоже искусственно созданного в этом устройстве, специфически влияющего на применяемое исходное сырье внешнего силового фактора.
Все дело заключается в том, что при включении во внешнюю электрическую сеть всех имеющихся в устройстве обмоток-катушек 13, входящих в состав магнитных генераторов 11, так как они выполняют функции соленоидов, непосредственно в объеме самих рабочих элементов 12, в которых, собственно, и произведен монтаж этих конструктивных элементов самих обрабатывающих Ф-образных контуров, почти мгновенно создаются индивидуальные магнитные поля.
Вследствие же того, что тело каждого генератора 11 имеет конфигурацию сложенных одна с другой половинок - проушин буквы Ф, то эти вновь возникшие поля сливаются в применяемом для проведения процесса обработки замкнутом контуре в единое суммарное. Таким образом, циркулирующий по замкнутой Ф-образной петле тела обрабатывающего контура суммарный поток генерируются сразу же шестью обмотками. Каждая же обмотка - катушка 13 соединена со своей, подающей «трапецеидальные» импульсные пакеты только для нее, схемой-контуром внешнего источника питания (на чертеже не показаны).
За счет всего этого полученное в каждом магнитном генераторе 11 суммарное поле будет иметь все те же самые характерные особенности, что присущи и образующим последнее аналогичным индивидуальным физическим образованиям (изменение основных параметров такого силового формирования осуществляется в соответствии с графиком, регистрирующим особенности поведения «трапецеидальной» функции, а также еще и то, что это суммарная полевая структура обязательно обладает угловым смещением принадлежащих ему скоплений магнитных силовых линий относительно соседних и т.д.).
В связи же с тем, что в нижнюю перекладину каждого Ф-образного контура 11 запрессовывается верхний хвостовик фокусирующей насадки 14 (см. фиг.3), на нижнем конце которой выполнена собирающая скопления магнитных силовых линий в единый цилиндрический отрезок «К» фокусирующая впадина, имеющая форму пространственного гиперболоида вращения, то посылаемый на нее и полученный от шести обмоток - катушек 13 суммарный магнитный поток генерирует в теле этой насадки 14 технологическое обрабатывающее физическое поле, очертания скоплений входящих в которое силовых линий и обладают указанной на фиг.2; фиг.3 «особой» конфигурацией.
Так как равномерная расстановка всех магнитных генераторов 11 произведена сразу на трех опоясывающих тело корпуса 6 спиралях «Г», и количество таких обрабатывающих контуров на каждой этой кривой установочной линии «Г» составляет число, равное от девяти до восемнадцати единиц, то наличие влияния всех указанных выше факторов, в конечном итоге, неизбежно приводит к тому, что в полости корпуса 6 устройства как бы формируется состоящая из радиально направленных от поверхности установочной зоны - основания, непосредственно прямо к центру корпуса, цилиндрических вращающихся магнитных скоплений «К», своего рода технологическая обрабатывающая система (см. фиг.2). Последняя представляет собой как бы пространственную силовую цилиндрическую «бахрому» состоящую из отдельных бревен, собранных в «частокол». Количество размещенных во внутреннем объеме корпуса 6 такого рода осуществляющих обработку и состоящих из цилиндрических, собранных в спираль магнитных формирований - пространственных структур, соответственно, в приведенном на фиг.1, фиг.2, фиг 3 варианте конструктивного исполнения устройства, в суммарном итоге и составляет как минимум три единицы.
Следует также еще и отметить то, что входящие в указанные выше технологические обрабатывающие системы, используемые для проведения восстановления металлов и неметаллов из рудных соединений, магнитные скопления «К», состоящие из своего рода цилиндрических силовых образований - «бревен», периодически изменяют собственные геометрические параметры (подаваемые для питания обмоток - катушек 13 имеют форму «равнобедренной трапеции» и сдвинуты относительно друг друга на определенный, заранее заданный угол смещения - см. фиг.5).
То есть составляющие такие «заграждения - бахрому» отдельные их элементы - «бревна» то «растягиваются» по высоте, то, наоборот, резко «укорачиваются». При этом каждый «формирующий» указанное выше «трехполосное» «заграждение» отдельный частокол, в процессе изменения высоты входящих в него составных элементов, выполняет этот периодически возобновляемый своего рода колебательный цикл со смещением во времени его проведения относительно таких же, как и он, но соседних, осуществляемых в рядом расположенных, аналогичных этой установочных спиралях «Г» (см. порядок проведения подачи «трапецеидальных» импульсов - фиг.5). Действие указанного выше обстоятельства обеспечивается тем, что используемые в подающих псевдофазах «а», «б», «в» импульсы смещены относительно таких же соседних на углы, величина которых составляет примерно 120° - отрезки t1; t2 на фиг.5.
В итоге совместного действия всех перечисленных выше специфических особенностей проведения формирования осуществляющих переработку исходного сырья силовых структурных образований, уносимые вихревыми потоками, принадлежащими струйному воздушному течению «Е» (см. фиг.1), «мельчайшие» воздушно-жидкостные аэрозольные пузырьки образованного в полости рабочей камеры «сырьевого облака» перемещаются вместе с ней вдоль неподвижной части корпуса 6. При этом указанные выше составляющие такого «пенного образования» как бы принудительно «протаскиваются» через достаточно часто расставленные на пути их движения заградительные бревенчатые «шеренги» - магнитные заборы (обрабатывающую цилиндрическую «бахрому»).
По нацепленным на «пленочное жидкостное основание» таких сформированных в полости рабочей камеры и движущихся в ней «пенных пузырьков» мелким частицам перерабатываемых рудных соединений, при осуществлении последними такого рода «продавливания» через указанное выше спиралеобразное «магнитное ограждение», производится как бы нанесение целых серий из разнонаправленных и интенсивно выполняемых силовых энергетических ударов.
Так как передвижение этих микроскопических рудных компонентов протекает по достаточно сложным пространственным криволинейным «закрученным» траекториям, то составляющие их тело слои породы оказываются всегда в том наиболее оптимальном для дальнейшего их структурного преобразования положении, когда доступ к составляющим последние микрообъемам сырья, для пронизывающих эти частицы «магнитных лучей - бревен», оказывается практически ничем почти не экранирован. То есть составляющее мелкие частицы породы микрообъемы соединений «протыкаются» обрабатывающими вращающимися цилиндрическими магнитными потоками «К» с использованием всего диапазона направлений их возможного пространственного воздействия.
Все это перечисленное выше облегчает проведение процесса восстановления составляющих сплав металлов и неметаллов из «наклеенных» на указанную выше пленочную пузырьковую основу мелких частиц рудных соединений, а также еще и обеспечивает достаточно высокие показатели степени полноты выполнения последнего. То есть, в конечном итоге, применение указанных выше приемов и гарантирует получение высоких показателей по содержанию образующихся в соответствии с такой технологией основных, составляющих это кристаллическое образование, компонентов, уже в готовом, получаемом в этом устройстве, конечном продукте.
Итак, при осуществлении переноса увлекаемых «пролетающими» аэрозольными пенными пузырьками мелких частиц исходных рудных пород, через искусственно созданную и имеющую заданную технологией собственную конфигурацию магнитную пространственную структуру, в составляющих торнадо «Е» струях, неизбежно формируются мелкие кристаллические «зародыши», состоящие из ранее полученных металлических и неметаллических элементов.
Появление же на «белый свет» отмеченных выше микроскопических «крупинок», целиком состоящих из этих элементов, обеспечивается, прежде всего, обязательным наличием в окружающих «пролетающие» в полости рабочей камеры мелкие рудные частица объемах заполняющего ее воздуха ионов элемента - восстановителя, то есть своего рода «чемпиона» в рамках этой специализации: углерода С+4. Последний генерируется из молекул, содержащих указанный выше компонент газов, всегда присутствующих в составе обыкновенного атмосферного воздуха, который подается в зону обработки под небольшим избыточным давлением.
Наличие же самого факта возникновения этого, необходимого для связывания «высвобожденного» при распаде содержащего металл или неметалл соединения атомарного кислорода, иона-восстановителя опять же обеспечивается «сокрушительным» ударным воздействием, оказываемым со стороны «выставленных» прямо на пути «пролета» входящих в вихревое образование «Е» газовых потоков, сконцентрированных на узком участке силовых скоплений, состоящих из собранных в отдельные заграждения бревен, т.е. своего рода «пучков», формированных из магнитных линий, принадлежащих обрабатывающим физическим полям.
Как и рудные микроскопические частицы, наталкиваясь на этот спиралевидный силовой частокол, содержащие углерод газовые молекулы разделяются на отдельные фрагменты, обеспечивая при этом поставку в зону обработки необходимого для проведения высвобождения металлов и неметаллов из их рудных соединений иона-восстановителя (последний генерируется при распаде на отдельные составляющие газов СО2; СН4). Само последующее перемещение таких, вновь возникших в толще составляющих «аэрозольное облако» слоев в спиралевидном вихревом потоке «Е», кристаллических зародышей, из-за непрерывного «разрастания» этих «зернышек» из синтезируемого сплава, протекающего в той же самой зоне обработки, продолжается до тех пор, пока их масса не станет настолько велика, что эти «струйные течения» уже не будут иметь большие возможности и дальше поддерживать такие, постоянно увеличивающие свои габаритные размеры «крупинки», на весу. Последние из-за этого прекращают свое свободное «парение» в составляющих вихревой поток «Е» слоях и дальше уже перемещаются под действием сил гравитации, из верхнего занимаемого последним уровня, принадлежащего расположенному в этой же зоне аэрозольному облаку, как можно ближе к нижней части самой рабочей камеры. Процесс же увеличения полученных при формировании кристалликов многокомпонентного сплава их первоначальных габаритов протекает под воздействием сразу же двух сопутствующих этой технологии проведения синтеза указанного выше готового конечного продукта из исходных рудных соединений, активно влияющих на сам ход его выполнения, существенных факторов.
Во-первых, при осуществлении передвижения аэрозольных «газожидкостных» пузырьков в струях образующегося в полости рабочей камеры «торнадо», эти составляющие «технологической пены» неизбежно «схлопываются», а размещенные на их жидкостной «пленочной» оболочке микроскопические частицы руды забрасываются при этом непосредственно на наружную поверхность «врезавшегося» в этот газожидкостный шарик твердого кристаллика.
В итоге всего этого последний покрывается как бы «лоскутной шубой», состоящей из «закинутых» прямо на его тело таких мелких твердых рудных компонентов. Так как процесс магнитного облучения всех перемещающихся в струйном вихревом образовании «Е» и присутствующих в нем самых разных компонентов на этом и не прекращается, такого рода специфически полученная «сырьевая оболочка» в дальнейшем практически неизбежно преобразуется в полноценное металлическое покрытие. Последнее разрастается на наружных слоях кристаллика из сплава, используя его как своего рода подложку - основание для проведения своего последующего формирования. То есть при этом «зародыш», приобретая такого рода наращиваемый прямо на своем теле этот дополнительный металлический слой, неизбежно увеличивает, таким образом, свои первоначально полученные габаритные размеры.
Во-вторых, в процессе совершения «перелета» между ограничительными щеками 3 рабочей камеры, осуществляющие его мелкие кристаллические «зернышки» полученного там многокомпонентного сплава, тоже имеют достаточно высокую степень вероятности попадания в «конечную» ситуацию, при возникновении которой они неизбежно вступают в тесный взаимный контакт (т.е. происходит как бы их «лобовое» столкновение).
В момент осуществления указанного выше обоюдного плотного соприкосновения происходит неизбежное их последующее «магнитное склеивание», и, как непременное следствие, вытекающее из факта наличия действия этого обстоятельства, формирование из этих мельчайших металлических осколков более крупной, составной структуры.
Вполне понятно, что оба эти указанные выше факторы проведения укрупнения «зародышей многокомпонентного сплава» работают параллельно и одновременно. То есть по мере увеличения длины пути, по которому рабочая камера перемещается из исходного первоначального положения, по направлению к переднему концу корпуса 6, рано или поздно все мелкие «обломки», состоящие из синтезированных прямо в полости последней новых образований, будут, таким образом, преобразованы в крупногабаритные монолитные гранулы.
Последние, как было уже отмечено, по завершении процесса собственного укрупнения, стремятся перейти с верхнего уровня своего первоначального размещения в самую нижнюю зону используемого для проведения обработки устройства.
Совершая указанное выше вертикальное перемещение, некоторая часть сформированных, таким образом, достаточно массивных металлических «чешуек» может «нечаянно» встретиться с поверхностью ранее осевшего на боковой наружной поверхности стержня затравки 7 рыхлого слоя «Ж», образованного из полученных в области обработки мелкодисперсных «липких» шлаковых отходов. В итоге наличия факта действия такого «случайного попадания» эти «разросшиеся» гранулы, с достаточно высокой степень вероятности, могут оказаться просто напросто «наглухо» «вклеенными» в обволакивающее стержень-затравку 7 рыхлое неметаллическое образование «Ж» (см. фиг.2), обладающее достаточно ярко выраженными показателями своей собственной адгезии.
На этих, так сказать «налипших», частицах многокомпонентного сплава, из-за непрекращающегося воздействием перечисленных ранее технологических факторов, будет неуклонно продолжаться процесс формирования все новых и новых составляющих тело получаемого там структурного образования слоев многокомпонентного сплава, на основе использования для осуществления этого «роста» окружающих последние со всех сторон объемов аэрозольной пены.
Сам же процесс осаждения на наружной боковой поверхности стержня-затравки 7 указанного выше промежуточного шлакового слоя «Ж», который формируется на «стартовом» этапе осуществления предложенной технологии обработки, протекает следующим образом.
В связи с тем, что попутно выделившиеся в ходе проведения операции восстановления металлов и неметаллов из частиц руды, и тоже непосредственно входящих прямо в их состав, разного рода соединений - примесей из других, присутствующих там же элементов - загрязнителей, и полученные точно таким же образом, кристаллики, тоже преобразуются, в конечном итоге, в крупицы неметаллических шлаковых отходов, то в силу наличия действия этого обстоятельства в полости применяемой передвижной рабочей камеры и будет наблюдаться следующая характерная картина.
Состоящие из слипшихся между собой частиц неметаллических отходов, укрупненные комочки шлаковых ассоциатов, совершая «перелет» в толще составляющих это же самое «торнадо» «Е» потоков и перемещаясь в них под влиянием тех же отмеченных ранее силовых факторов, от периферийных областей вихря «Е», к его ядру - центру, такие структурные образования, в конечном итоге, в обязательном порядке, окажутся как бы перемещенными прямо в зону «постоянно сохраняемого штилевого спокойствия».
В силу же того, что указанные выше мелкие шлаковые ассоциаты хорошо приклеиваются к любой, вступающей с ними в тесный контакт поверхности, они и сформируют таким образом, на периферийных боковых участках тела стержня-затравки 7 рыхлый промежуточный неметаллический «липкий» слой «Ж», на котором в последующем производится «улавливание» и «фиксация» перемещающихся вниз по вертикали «разросшихся» гранул полученного в вихревых потоках многокомпонентного сплава. Кроме того, и пролетевшие мимо наружной поверхности стержня - затравки 7 укрупненные «чешуйки» из этого же сплава, опять же, может немного раньше, может чуть позже, будут опять-таки заброшены вновь на плоскость разрастающейся кольцевой монокристаллической структуры «И» (см. фиг.2).
Сам факт обязательного наступления этого события определяется, прежде всего, наличием влияния действия следующего, определяющего неизбежность возникновения момента его практической реализации, существенного технического обстоятельства.
Пролетевшие мимо стержня-затравки 7, укрупненные в струях вихря «зернышки» из сплава, в конечном итоге, попадают либо непосредственно на перекрывающую входное отверстие сопла 10 разрезную лепестковую мембрану-шайбу 17 (см. фиг.4), или располагаются на «промежуточном» участке - «перешейке», прилегающем к самой этой зоне, поверхности днища 6. И те, и другие «кусочки» многокомпонентного сплава будут обязательно передвинуты перемещающейся и периодически совершающей к тому же угловые повороты поверхностью щеки 3, с первоначального места проведения своего «базирования», прямо к центральному, выпускающему струи сжатого воздуха, выходному отверстию, выполненному в центре указанного выше конструктивного элемента 17.
Так как напор создаваемых в полости рабочей камеры обдувочными соплами 10 воздушных потоков достаточно велик (избыточное давление соответствует величине 0,4-0,6 кгс/см2), то попавшие в составляющие последние их струи металлические фрагментарные «обломки» из этого сплава в буквальном смысле слова попросту «вышибаются» из зоны своего расположения и подбрасываются под наклонными углами α° и β° вверх и в сторону.
Встречая на траектории такого рода «подлета» какое-либо препятствие, например поверхность перемещающейся щеки - поршня 3, эти кусочки из многокомпонентного сплава отскакивают от нее и меняют, вследствие этого, направление своего движения. В этом случае снова появляется достаточно высокая вероятность того, что эти «подкинутые вверх» металлические «осколки» окажутся заброшены прямо на наружную поверхность выращиваемого на стержне-затравке 7 кольцевого столбчатого образования «И». Ведь в этой центральной зоне рабочей камеры, в отличие от всех остальных, размещенных на ее периферии, всегда царит «штилевое спокойствие», ибо в этой области и размещается так называемый «глаз бури». Если и после выполнения этого единичного «подскока» кусочек сплава снова пролетит мимо поверхности выращиваемого в устройстве монокристалла «И», указанный ранее цикл его повторных «подбросов» и «перелетов» будет продолжаться до тех пор, пока это событие все-таки не превратится в «практически реализованное».
Попавшие, в конечном итоге, на поверхность монокристалла «И» при выполнении серии такого рода «отскоков» и «рикошетов» гранулы этого металла «намертво» «прилипают» к его телу и продолжают вместе с составляющими эту кристаллическую структуру и ранее осевшими на ее тело слоями осуществлять уже совместный процесс ее дальнейшего роста.
Равномерность толщины составляющих кольцевое столбчатое образование «И» по всей его длине стенок и также и повышение чистоты его наружной боковой поверхности в процессе проведения его формирования обеспечивается благодаря постоянному выполнению серии поворотов, осуществляемых с небольшой угловой скоростью (2-4 об/минуту), вокруг своей продольной оси симметрии.
Для устранения возможности появления «случайных» «грубых» погрешностей получаемой этим образованием кольцевой формы, на втором, «обратном» отрезке пути его перемещения по поверхности полости корпуса 6, направление вращения этой кристаллической структуры «И» меняется на противоположное (производится его реверс).
Все указанные выше события, выполняемые в полости передвижной рабочей камеры, свершаются и протекают в ее объеме на протяжении всего цикла ее перемещения внутри корпуса применяемого для проведения обработки самого этого устройства. При достижении этим сборным узлом крайнего переднего «правого» положения (полностью пройден прямой отрезок пути его перемещения) срабатывает путевой конечный выключатель (на чертеже не показан), и поступательное передвижение рабочей камеры начинает осуществляться с проведением переноса составляющих ее конструктивных элементов, приближающим последние к самой задней «левой» части корпуса 6 устройства.
Направление же углового перемещения составляющих эту камеру деталей вокруг собственной продольной оси симметрии, в этот момент времени, как уже было указано, тоже меняется на противоположное.
Таким образом, при осуществлении второй, последней стадии цикла своего обратного передвижения, в объеме рабочей камеры полностью завершаются последние этапы процесса формирования тела, синтезируемого на стержне-затравке 7 столбчатого кольцевого монокристалла «И», обеспечивающего получение последним заданных технологией обработки качественных «кондиций». То есть как бы производится окончательная «доводка» пространственной формы этого готового конечного продукта до получения заданных ему и оговоренных техусловиями, необходимых ее параметров. В конечном итоге, передвигаясь в обратном направлении, рабочая камера снова приходит в свое исходное первоначальное занимаемое ею положение, то есть опять попадает в полость съемного накидного колпака 4, в котором раньше осуществлялась загрузка ее объема обрабатываемым сырьевым материалом 1.
В процессе прохождения рабочей камерой соответствующих областей корпуса 6, производилось периодическое «стравливание» накопленных в ее внутренней полости объемов вновь полученных в процессе проведения восстановления металлов и неметаллов из частиц руды летучих газовых соединений, а также избыточно поступивших порций подаваемого туда сжатого воздуха. Для осуществления этой операции использовались закрепленные на корпусе 6 устройства выпускные патрубки 18, полость которых соединялась с объемом рабочей камеры в моменты срабатывания редукционных клапанов 19. Последние открывались в том случае, если избыточное давление в полости передвижной рабочей камеры превышало значение этого параметра, заданное технологией обработки.
Открытие редукционных клапанов 19, в конечном итоге, обеспечивало выброс ненужных для проведения процесса формирования монокристалла «И» объемов газов, непосредственно в окружающую устройство наружную атмосферу.
Так как на боковой наружной поверхности правой и левой поршнеобразных щек 3, входящих в состав передвижной рабочей камеры, предусматривается проведение установки эластичных герметизирующих ее объем «скользких» уплотнений, то для предотвращения их преждевременного выхода из строя (уплотнения на чертеже не показаны), при изготовлении предложенного устройства использовались следующие конструктивные приемы.
Формирующиеся в местах монтажа сообщающихся с внутренним объемом корпуса 6 и применяемых в устройстве конструктивных элементов 10; 14; 18 криволинейные выемки, получающиеся как бы сами собой при взаимном пересечении контактирующих друг с другом сопрягающихся криволинейных поверхностей тел вращения, заполняются выглаживающими шайбами (см. фиг.3 - позиция 16; фиг.4 - позиция 17). Последние выполнены в виде лепестковых мембран с «дыркой» в центре, установленных в районе размещения нижних выходных отверстий обдувочных сопел 10, а также выпускных патрубков 18, а в качестве материала для изготовления используется эластичная резина.
При проведении монтажа фокусирующих насадок 14 в полости установочных втулок 15 (см. фиг.3) указанные выше криволинейные выемки на внутренней поверхности корпуса 6 заполняются «наглухо» запрессованными в эти полученные на его внутренней поверхности углубления - полости порошком, состоящим из мелких частичек кобальта или чугуна (шайба поз.17 - фиг.3).
И в этом, и в другом случае использование указанных выше конструктивных элементов позволяет полностью ликвидировать возможности формирования на внутренней боковой поверхности корпуса 6, в местах пересечения ее с поверхностью узлов 10, 14, 18 острых режущих кромок. Получается, что все зоны сопряжения последних с корпусом 6 выполняются как бы «заподлицо» с соседними участками его внутренней поверхности и имеют абсолютно гладкие плоскости в местах осуществления возможного прохождения имеющихся на боковой наружной поверхности щек - поршней 3 и принадлежащих им герметизирующих уплотнений.
Монтаж Ф-образных магнитных генераторов 11 с имеющимися в их нижней части насадками 14 на поверхности корпуса 6 производится с применением жестко закрепленных направляющих полых втулок 15 и за счет использования выполненных на стыкуемых поверхностях указанных выше деталей крепежных резьб (см. фиг.3). Для повышения точности взаимной фиксации собираемых в единый узел составляющих его конструктивных элементов на имеющуюся на наружной поверхности фокусирующей насадки 14 установочную резьбу могут дополнительно нанизываться 2 контргайки (на чертеже перечисленные выше особенности исполнения этих деталей не отражены).
Итак, после того как передвижная рабочая камера со сформированным внутри ее объема столбчатым кольцевым образованием из сплава «И» полностью займет свое первоначальное исходное положение в объеме накидного съемного колпака 4, и о факте наступления этого события будет получен соответствующий сигнал от используемого для этого датчика фиксации ее конечной позиции (например, от путевого конечного выключателя), все системы, обслуживающие работу установки, отключаются от применяемых внешних источников питания (привод движения; электрические схемы подачи электрического тока магнитных генераторов, подающие струи сжатого воздуха сопла от внешней, проводящей этот продукт, магистрали).
После этого с корпуса 6, за счет отсоединения друг от друга кольцевых плоских стыковочных фланцев 5, осуществляемого при помощи быстроразъемных крепежных элементов (на чертеже не показаны), снимается накидной колпак 4. Затем отвинчивается и стопорная гайка 9, закрепляющая на резьбовой шейке ходового валика 8 поршнеобразную левую щеку 3, и последняя «выдергивается» из своего ранее занимаемого в указанном выше узле прежнего положения. При этом открывается свободный открытый доступ к сформированному в этой камере кольцевому столбчатому образованию «И» (см. фиг.2), и последний без каких-либо на то особых затруднений извлекается из полости этого устройства.
«Комфортные» условия проведения демонтажа ранее полученной в устройстве этой кристаллической структуры обеспечиваются, прежде всего, тем, что между внутренней боковой поверхностью сформированного по его центру отверстия и стержнем-затравкой 7 размещен промежуточный рыхлый слой «Ж» (см. фиг.2), целиком состоящий из накопленных в этой области шлаковых отходов.
После извлечения монокристалла «И» из устройства частично заполняющие имеющееся в нем центральное посадочное отверстие мелкодисперсные шлаки легко вытряхиваются оттуда при приложении к ним даже незначительного механического воздействия.
Цикл обработки на этом можно считать полностью завершенным. Следует остановиться еще и на том, что позволяющие осуществлять подвод питающих обмотки - катушки 13 генераторов 11 импульсов блоки питания (на чертежах не показаны) снабжены соответствующими электронными схемами, с помощью которых сигналы формируются в форме «равнобедренной трапеции», и собираются в сборные пакеты, (как бы в псевдофазу), составляющие которую элементы имеют соответствующие угловые смещения относительно аналогичных соседних (см. фиг.5), а также последние включают в свой состав еще и дополнительные контура, обеспечивающие возможность проведения регулировки величины напряженности и частоты колебаний в зоне обработки «трапецеидальных» магнитных полей (то есть величины силы тока, напряжения, частоты подаваемых электрических сигналов).
Как уже было отмечено ранее, за счет выполнения указанных выше изменений основных технологических параметров процесса проведения переработки отличающихся рецептурой исходных сырьевых материалов обеспечивается получение необходимого готового конечного продукта, представленного в виде целой серии многокомпонентных сплавов, имеющих к тому же различный состав входящих в них «главных» элементов и соответственно еще и обладающих специфическим «набором» из собственных физико-механических свойств.
Зафиксированные в процессе использования для достижения указанных выше целей при применении такого типа конструкции предложенного устройства технико-экономические показатели, характеризующие степень эффективности выполняемой с его помощью процесса обработки, позволили определить следующее.
При длине устройства в 1,5 метра и ширине его с учетом габаритов обслуживающих его работу систем в 1,2 м, а также при диаметре корпуса, равном 0,44 м, и в случае проведения его эксплуатации в 3-сменном режиме обеспечивается получение 0,7-0,8 тонны готового конечного продукта, т.е. сплава, состоящего из титана, железа, хрома и кремния, в течение одних суток. Расход электроэнергии в расчете на одну тонну полученного в соответствии с предложенной технологией многокомпонентного сплава составляет 2,7-3,2 тыс. кВт/ч.
Учитывая все изложенное выше, можно прийти к следующему заключению. Использование предлагаемого способа получения сплавов на основе титана, железа, хрома и кремния, а также применяемого для осуществления этой технологии устройства обеспечивает существенное уменьшение необходимых для переработки исходного сырья в готовый конечный продукт затрат электрической энергии. То есть совместное применение предлагаемых технических решений создает условия для сокращения ее расхода в 8-15 раз по отношению к тому ее количеству, что необходимо для получения аналогичного продукта, проводимому с использованием расплавов, содержащих составляющие последние металлы и неметаллы, формируемых к тому же с использованием достаточно сложных технических систем, скомпонованных из разного рода и назначения плавильных и химических агрегатов.
Кроме того, в случае осуществления процесса обработки в соответствии с предлагаемым способом, последняя протекает в течение всего лишь одного технологического перехода, и в окружающую оборудование природную среду не производятся выбросы вредных веществ, неизбежно сопровождающие выполняемые в соответствии с «классической» схемой методы получения того же самого конечного продукта.
Следует дополнительно отметить еще и то, что сам полностью готовый к последующему применению металлический сплав формируется в виде сплошного столбчатого кольцевого кристаллического образования, имеющего практически не изменяющуюся собственную пространственную конфигурацию и включающего в свой состав получаемые из исходного сырья основные главные составляющие компоненты Ti; Fe; Cr; Si, формирующие саму эту структуру.
Синтезированный в соответствии с предложенной технологией сплав обладает высокой степенью стабильности своих полученных, к тому же, в течение только одного и достаточно непродолжительного технологического этапа, собственных физико-химических, а также механических характеристик.
Изготовленный с применением почти однотипного сырьевого материала, сам такого рода многокомпонентный сплав Ti; Fe; Cr; Si имеет достаточно низкий удельный объемный вес и обладает высокой тугоплавкостью, а также еще и хорошей стойкостью по отношению к сторонним внешним агрессивным воздействиям.
Полученные с применением предложенной технологии столбчатые кольцевые структурные образования на основе титана, железа, хрома и кремния могут быть использованы для удовлетворения соответствующих нужд действующего промышленного производства без проведения каких-либо дополнительных операций по их «финишной» доработке.
Внедрение предлагаемого процесса обработки, а также применяемого в ходе его выполнения устройства в производство не требует привлечения значительных капиталовложений и не связано с необходимостью использования существенных трудовых затрат, а также длительных сроков времени, необходимых для осуществления подготовки производства.
Выбор входящих в состав предлагаемого устройства материалов и узлов произведен с учетом возможности применения в качестве последних аналогичных, широко распространенных и используемых в оборудовании, предназначенном для выполнения похожих на указанную выше, технологий. Само же это предлагаемое устройство отличается высокой степенью простоты своего конструктивного исполнения и, вследствие этого, имеет хорошие показатели собственной эксплуатационной надежности.
Изобретение относится к способу получения сплава, содержащего титан, железо, хром и кремний, из водной суспензии частиц руд, содержащих соединения этих элементов, и устройству для его осуществления. Способ включает генерирование физических полей, воздействие их на сырьевую смесь, восстановление металлов и неметаллов и формирование их в монолитное структурное образование из сплава, состоящего из перечисленных элементов. Изобретение позволяет получать указанный сплав в виде кольцевого столбчатого монокристалла непосредственно из рудного сырья 2 н.п. ф-лы, 5 ил., 2 пр.
1. Способ получения сплава, содержащего титан, железо, хром и кремний, из водной суспензии частиц руд, содержащих соединения титана, железа, хрома и кремния, включающий генерацию магнитных полей, накладываемых на порции перерабатываемой сырьевой массы, восстановление металлов из руд при непрерывном перемешивании сырьевой массы с последующим накоплением и формированием продукта в виде кольцевого столбчатого монокристалла сплава из упомянутых элементов и его выгрузку, при этом в качестве исходной сырьевой массы используют водную суспензию, содержащую частицы рудного материала с дисперсностью в пределах 0,001÷0,008 мм, и в количестве 40-70% объема водной суспензии, при этом исходный рудный материал содержит 0,1-50% титановой руды, 0,1-15% железной руды и оксид кремния - остальное до 100%, при этом в качестве магнитных полей используют импульсные реечные с трапецеидальным зубом магнитные поля с напряженностью 1,1×105÷1,5×105 А/м и с частотой колебаний импульсов, которые формируют скопления в виде силовых линий, имеющих конфигурацию, максимально приближенную к очертанию пространственного образования, полученного вращением вытянутого в длину прямоугольника, совершающего повороты относительно собственной продольной оси симметрии, при этом процесс восстановления и формирования упомянутого монокристалла осуществляют на металлическом стержне, расположенном в герметичной передвижной рабочей камере, расположенной в корпусе и совершающей возвратно-поступательные перемещения, и при одновременном совершении корпусом угловых поворотов относительно собственной продольной оси симметрии путем подачи к слоям сырья газовых струй, состоящих из сжатого атмосферного воздуха и углерода в качестве восстановителя, присутствующего в составе сжатых газов, с перемешиванием исходной сырьевой массы за счет переноса во внутреннем объеме рабочей камеры, а затем за счет дробления и последующего выдавливания отдельных микропорций исходного сырья, протекающего под воздействием ударов, создаваемых перекрещивающимися струями сжатого воздуха, поступающим под избыточным давлением 0,4÷6,0 кгс/см2.
2. Устройство для получения сплава, содержащего титан, железо, хром и кремний, из водной суспензии частиц руд, содержащих соединения титана, железа, хрома и кремния, способом по п.1, содержащее корпус, состоящий из двух частей, одна из которых является съемной и выполнена в виде накидного съемного колпака, соединенного при помощи кольцевых плоских фланцев с неподвижной его основой в виде цилиндрической обечайки, с образованием сборного узла, при этом длина неподвижной основы сборного узла составляет 80-85% от всей его длины, причем в полости корпуса установлена герметичная передвижная рабочая камера, которая выполнена с возможностью возвратно-поступательного перемещения, а корпус выполнен с возможностью вращения относительно собственной продольной оси симметрии, причем рабочая камера снабжена левой и правой щеками в виде поршней, закрепленных на ходовом валике, а между ними смонтирован металлический стержень, при этом сквозь стенки неподвижной основы сборного узла пропущены фокусирующие магнитные насадки, генерирующие скопления силовых линий магнитных полей, установочные втулки и обдувочные сопла, предназначенные для поступления в полость корпуса струй сжатого атмосферного воздуха и имеющие как радиальные углы, так и тангенциальные углы наклона в 30-45° по отношению к поверхности корпуса, причем в левой и правой половинах неподвижной основы сборного узла установлены выпускные патрубки для вывода в наружную атмосферу накапливаемых в рабочей камере избыточных объемов газа, а в верхней части съемного колпака расположен загрузочный бункер сырья, объем которого через имеющийся в этой части корпуса сквозной люк сообщен с полостью размещенной под ним рабочей камеры.
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛОВ, НАПРИМЕР АЛЮМИНИЯ, МАГНИЯ, КРЕМНИЯ И ИМ ПОДОБНЫХ, ИЗ СОЕДИНЕНИЙ ОКСИДОВ МЕТАЛЛОВ | 1996 |
|
RU2173727C2 |
