СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКИХ МИКРОШАРИКОВ Российский патент 2024 года по МПК C03B19/10 B01J2/04 E01F9/524 

Описание патента на изобретение RU2824619C1

Изобретение относится к строительной отрасли, в частности для получения микрошариков, и может быть использовано для дорожных покрытий.

Из уровня техники известны способы получения микрошариков на основе силикатных стекол, недостатком которых является низкая износостойкость и микротвердость микрошариков.

Наиболее близким решением к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является:

Способ получения стекломикрошариков (Патент РФ №2808392), включающий совместное измельчение боя формовочных материалов, формование шихты посредством гранулирования с помощью тарельчатого гранулятора и ее подачу в плазменную горелку электродугового плазмотрона, образование расплава и его диспергацию, охлаждение стекломикрошариков, отличающийся тем, что в качестве боя формовочных материалов применяют бой свинцового хрусталя и высокоглиноземистого огнеупора марки КЛ-1,1, при этом совместное измельчение боя свинцового хрусталя и боя высокоглиноземистого огнеупора производят при соотношении 1:1, гранулируют шихту до размера гранул 4,0-6,0 мм, гранулы подают в порошковый питатель электродугового плазмотрона, а из него под действием динамического напора плазмообразующего газа под давлением 0,25-0,28 МПа в плазменную горелку, а охлаждение микрошариков выполняют в отходящем потоке плазмообразующих газов.

Недостатком прототипа является низкая микротвердость микрошариков.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается получении микрошариков с высокой микротвердостью.

Технический результат достигается тем, что способ получения износостойких микрошариков включает измельчение боя формовочных материалов, формование шихты и ее подачу в плазменную горелку электродугового плазмотрона, образование расплава и его диспергацию, охлаждение микрошариков, накопление микрошариков в сборнике, подачу гранул в порошковый питатель электродугового плазмотрона, а из него под действием динамического напора плазмообразующего газа (давление 0,25-0,26 МПа) в плазменную горелку, охлаждение микрошариков выполняют в отходящем потоке плазмообразующих газов, в качестве боя формовочных материалов применяют бой свинцового хрусталя и высокоглиноземистого огнеупора марки КЛ-1,1, которые измельчают при соотношении 1:1, причем полученную усредненную шихту формуют в виде гранул размером 3,0 мм.

Предложенный способ отличается от прототипа тем, что полученную усредненную шихту формуют в виде гранул размером 3,0 мм.

Сопоставительный анализ известного и предлагаемого способов представлен в таблице 1.

Экспериментально установлено, что совместное измельчение боя хрусталя и боя высокоглиноземистого огнеупора позволяет равномерно усреднить шихту, которую формуют в виде гранул оптимального размера 3,0 мм, так как при размере гранул менее 3,0 мм образуются композиционные микрошарики низкого качества, а при размере гранул от 4,0 мм и более отмечается начальная стадия неполного провара шихты и образование микрошариков с низкой микротвердостью.

Подачу гранулированной шихты из порошкового питателя в плазменную горелку необходимо осуществлять под давлением плазмообразующего газа аргона 0,25-0,26 МПа, так как ниже или выше данного порога значений снижается производительность получения микрошариков или наблюдается неполное оплавление шихты и, как следствие, получение микрошариков низкого качества.

Износостойкие микрошарики на основе боя хрусталя и боя высокоглиноземистого огнеупора при оптимальном соотношении, полученном экспериментально (табл. 2 и 3), обладают одновременно высокой микротвердостью и показателем преломления.

Таблица 1

Сопоставительный анализ известного и предлагаемого способов

Известный способ,
Патент РФ №2808392
«Способ получения композиционных микрошариков»
Предлагаемый способ
Совместное измельчение боя свинцового хрусталя и боя высокоглиноземистого огнеупора при соотношении 1:1

Формование шихты с изготовлением гранул размером 4,0-6,0 мм

Подача гранул в порошковый питатель электродугового плазмотрона, а из него под действием динамического напора плазмообразующего газа) в плазменную горелку

Образование расплава и его диспергация

Охлаждение микрошариков в отходящем потоке плазмообразующих газов

Накопление микрошариков в сборнике
Совместное измельчение боя свинцового хрусталя и боя высокоглиноземистого огнеупора при соотношении 1:1

Формование шихты с изготовлением гранул размером 3,0 мм

Подача гранул в порошковый питатель электродугового плазмотрона, а из него под действием динамического напора плазмообразующего газа в плазменную горелку

Образование расплава и его диспергация

Охлаждение микрошариков в отходящем потоке плазмообразующих газов

Накопление микрошариков в сборнике

Таблица 2

Микротвердость и показатель преломления композиционных микрошариков


п/п
Содержание шихты, масс. % Микротвердость, HV Показатель преломления
Бой свинцового хрусталя Бой высокоогнеупорного огнеупора 1. 70 30 1050 1,53 2. 60 40 1145 1,53 3. 50* 50* 1250* 1,53* 4. 40 60 1185 1,52 5. 30 70 1199 1,51

*- оптимальный вариант

Таблица 3

Параметры и свойства микрошариков


п/п
Наименование параметра Известный способ Предлагаемый способ
1. Плазмотрон УПУ-8М УПУ-8М 2. Плазменная горелка ГН-5р ГН-5р 3. Плазмообразующий газ Аргон Аргон 4. Расход плазмообразующего газа, г/с 0,00093-0,00163 0,00093-0,00140 5. Ток, А 350-450 350-450 6. Напряжение, В 30 30 7. Давление газа в порошковом питателе, МПа 0,25-0,26 0,25-0,26 8. Производительность, г/сек 8-10 20-25 9. Размер микрошариков, мкм 900-2100 1900-2400 10. Состав исходной шихты Бой свинцового хрусталя и бой фарфора:
стекло - 40%;
фарфор - 60%.
Бой свинцового хрустая и бой высокоглиноземстого огнеупора:
cтекло - 50%;
огнеупор -50%
11. Микротвердость, HV 1045 1250 12. Показатель преломления 1,53 1,53

Пример.

Бой свинцового хрусталя и бой высокоглиноземистого огнеупора марки КЛ- 1,1 помещали в шаровую фарфоровую мельницу при соотношении 1:1 массовых частей соответственно, что соответствовало 50% боя хрусталя и 50% боя высокоглиноземистого огнеупора. Совместный помол производили в течение 2 часов. Мелющими телами служили уролитовые шары. С использованием лабораторного тарельчатого гранулятора гранулировали шихту с получением гранул 3,0 мм. Затем зажигали плазменную горелку ГН-5р электродугового плазмотрона УПУ-8М. Параметры работы плазмотрона следующие: ток 450А, напряжение 30В, расход плазмообразующего газа 0,00140 гр/с. Расход воды на охлаждение 10 л/мин.

Гранулированную шихту загружали в порошковый питатель. Из порошкового питателя под давлением плазмообразующего газа аргона 0,26 МПа гранулы шихты диаметром 3,0 мм поступали в плазменную горелку ГН-5р. Под действием высоких температур плазмы в плазменной горелке происходило плавление гранулированной шихты с образованием капель расплава. В процессе охлаждения в каплях расплава происходила кристаллизация альфа- и бетта- модификаций оксида алюминия, равномерно распределенных по всему объему. Альфа- и бетта- модификациии оксида алюминия обеспечивают высокую тведость микрошариков. Оксид свинца в составе композиционного микрошарика обеспечивал высокий показатель преломления.

В потоке отходящего плазмообразующего газа происходило самопроизвольное остывание композиционных микрошариков. Средний размер микрошариков лежал в пределах 3000 мкм.

Микротвердость композиционных микрошариков определяли на микротвердомере Виккерса как среднее пяти измерений:

HV = (1248+1252+1250+1251+1249) /5 = 1250 HV

Похожие патенты RU2824619C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТЕКЛОМИКРОШАРИКОВ 2023
  • Бессмертный Василий Степанович
  • Евтушенко Евгений Иванович
  • Бондаренко Марина Алексеевна
  • Кочурин Дмитрий Владимирович
  • Дороганов Владимир Анатольевич
  • Дороганов Евгений Анатольевич
  • Пиленко Александр Васильевич
RU2808392C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ МИКРОШАРИКОВ 2020
  • Здоренко Наталья Михайловна
  • Бессмертный Василий Степанович
  • Андросова Марта Александровна
  • Пучка Олег Владимирович
  • Бондаренко Марина Алексеевна
  • Варфоломеева Софья Владимировна
RU2749764C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТЕКЛЯННЫХ СВЕТООТРАЖАЮЩИХ СФЕРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ 2020
  • Здоренко Наталья Михайловна
  • Бессмертный Василий Степанович
  • Пучка Олег Владимирович
  • Макаров Алексей Владимирович
  • Андросова Марта Александровна
  • Брагина Валерия Сергеевна
RU2749769C1
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ДЕКОРАТИВНОГО ПОКРЫТИЯ НА ЗАКАЛЕННЫЕ СТЕКЛА 2021
  • Бессмертный Василий Степанович
  • Здоренко Наталья Михайловна
  • Платов Юрий Тихонович
  • Платова Раиса Абдулгафаровна
  • Трепалина Юлия Николаевна
  • Горбатенко Анастасия Алексеевна
RU2760667C1
СПОСОБ ДЕКОРИРОВАНИЯ ЛЬДИСТЫМИ КРАСКАМИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ СТЕКЛА 2021
  • Бессмертный Василий Степанович
  • Здоренко Наталья Михайловна
  • Андросова Марта Александровна
  • Савельев Николай Николаевич
  • Воронцов Виктор Михайлович
  • Макаров Алексей Владимирович
RU2770645C1
Способ получения свинцового хрусталя 2023
  • Здоренко Наталья Михайловна
  • Бессмертный Василий Степанович
  • Устинов Егор Денисович
RU2822150C1
ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СТЕКЛОМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МИКРОШАРИКОВ 2022
  • Бессмертный Василий Степанович
  • Бондаренко Марина Алексеевна
  • Варфоломеева Софья Владимировна
  • Анфалова Евгения Борисовна
  • Бондаренко Светлана Николаевна
RU2798526C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТЕКЛОМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МИКРОШАРИКОВ 2022
  • Бессмертный Василий Степанович
  • Бондаренко Марина Алексеевна
  • Варфоломеева Софья Владимировна
  • Анфалова Евгения Борисовна
  • Бондаренко Светлана Николаевна
RU2788194C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАКАЛЕННЫХ СТЕКЛОМИКРОШАРИКОВ 2020
  • Здоренко Наталья Михайловна
  • Бессмертный Василий Степанович
  • Черкасов Андрей Викторович
  • Андросова Марта Александровна
  • Пучка Олег Владимирович
  • Бондаренко Марина Алексеевна
  • Кочурин Дмитрий Владимирович
RU2744044C1
Состав шихты для получения стеклометаллических микрошариков 2023
  • Киселева Марта Александровна
RU2805240C1

Реферат патента 2024 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКИХ МИКРОШАРИКОВ

Изобретение относится к области строительной промышленности, в частности для получения микрошариков, и может быть использовано для дорожных покрытий. Способ включает измельчение боя формовочных материалов, формование усредненной шихты и ее подачу в плазменную горелку электродугового плазмотрона, образование расплава и его диспергацию. Осуществляют охлаждение микрошариков, накопление микрошариков в сборнике, подачу гранул в порошковый питатель электродугового плазмотрона, а из него под действием динамического напора плазмообразующего газа под давлением 0,25-0,26 МПа в плазменную горелку. При этом охлаждение микрошариков выполняют в отходящем потоке плазмообразующих газов. В качестве боя формовочных материалов применяют бой свинцового хрусталя и высокоглиноземистого огнеупора марки КЛ-1,1, которые измельчают при соотношении 1:1. При этом полученную усредненную шихту формуют в виде гранул размером 3,0 мм. Техническим результатом является получение микрошариков с высокой микротвердостью. 3 табл., 1 пр.

Формула изобретения RU 2 824 619 C1

Способ получения износостойких микрошариков, включающий измельчение боя формовочных материалов, формование усредненной шихты и ее подачу в плазменную горелку электродугового плазмотрона, образование расплава и его диспергацию, охлаждение микрошариков, накопление микрошариков в сборнике, подачу гранул в порошковый питатель электродугового плазмотрона, а из него под действием динамического напора плазмообразующего газа под давлением 0,25-0,26 МПа в плазменную горелку, охлаждение микрошариков выполняют в отходящем потоке плазмообразующих газов, в качестве боя формовочных материалов применяют бой свинцового хрусталя и высокоглиноземистого огнеупора марки КЛ-1,1, которые измельчают при соотношении 1:1, отличающийся тем, что полученную усредненную шихту формуют в виде гранул размером 3,0 мм.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2024 года RU2824619C1

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТЕКЛОМИКРОШАРИКОВ 2023
  • Бессмертный Василий Степанович
  • Евтушенко Евгений Иванович
  • Бондаренко Марина Алексеевна
  • Кочурин Дмитрий Владимирович
  • Дороганов Владимир Анатольевич
  • Дороганов Евгений Анатольевич
  • Пиленко Александр Васильевич
RU2808392C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ МИКРОШАРИКОВ 2020
  • Здоренко Наталья Михайловна
  • Бессмертный Василий Степанович
  • Андросова Марта Александровна
  • Пучка Олег Владимирович
  • Бондаренко Марина Алексеевна
  • Варфоломеева Софья Владимировна
RU2749764C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТЕКЛЯННЫХ СВЕТООТРАЖАЮЩИХ СФЕРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ 2020
  • Здоренко Наталья Михайловна
  • Бессмертный Василий Степанович
  • Пучка Олег Владимирович
  • Макаров Алексей Владимирович
  • Андросова Марта Александровна
  • Брагина Валерия Сергеевна
RU2749769C1
EP 3090985 А1, 09.11.2016
БЕССМЕРТНЫЙ В.С
и др
Получение стеклянных микрошариков методом плазменного распыления
Стекло и керамика
Перекатываемый затвор для водоемов 1922
  • Гебель В.Г.
SU2001A1
Приспособление для точного наложения листов бумаги при снятии оттисков 1922
  • Асафов Н.И.
SU6A1

RU 2 824 619 C1

Авторы

Здоренко Наталья Михайловна

Бессмертный Василий Степанович

Макаров Алексей Владимирович

Бурлаков Николай Михайлович

Андросова Марта Александровна

Анфалова Евгения Борисовна

Гокова Екатерина Николаевна

Даты

2024-08-12Публикация

2023-08-03Подача