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

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

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.

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.