RU2574906C1 - Titanium pellet making device - Google Patents

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: claimed device comprises the working chamber to be filled with inert gas, plasmatron for fusing of revolving billet along with centrifugal spraying of fused drops, compressor with the inert gas continuous transfer pipe and pellets connection intake bin communicated with said working chamber. Note here that said working chamber can feed the extracted inert gas into said plasmatron. This device comprises the primary cleaning filter, superfine filter, refrigerator and compressor connected in series. These are meant for cooling and cleaning of extracted inert working gas. Besides, it includes the cooling gas flow generator to feed the cooled and cleaned inert gas flow extracted from said working chamber into the spraying chamber toward the sprayed fused billet material drops.

EFFECT: lower temperature in the spraying chamber, higher cooling rate, better heat removal.

13 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области порошковой металлургии и способам получения металлических порошков, в частности к устройству для получения титановых гранул.The invention relates to the field of powder metallurgy and methods for producing metal powders, in particular to a device for producing titanium granules.

Из уровня техники известен (RU 2361698, B22F 9/10, 20.07.2009, /1/) способ получения сферических порошков, включающий вращение цилиндрической заготовки вокруг горизонтальной оси, оплавление торца заготовки плазменной струей дугового плазмотрона с обеспечением распыления расплавленных частиц под действием центробежных сил и затвердевания частиц при полете в газовой среде, отличающийся тем, что на торце заготовки формируют вогнутую полость, диаметр которой равен диаметру заготовки, а глубина - 0,1-0,35 диаметра заготовки, путем изменения расхода газа через плазмотрон и перемещения плазмотрона относительно оси вращения заготовки, а распыление расплавленных частиц осуществляют по конической поверхности, образованной касательной к криволинейной поверхности вогнутой полости.The prior art known (RU 2361698, B22F 9/10, 07/20/2009, / 1 /) method for producing spherical powders, including rotating a cylindrical workpiece around a horizontal axis, melting the end face of the workpiece with a plasma jet of an arc plasma torch to ensure atomization of molten particles by centrifugal forces and solidification of particles during flight in a gaseous medium, characterized in that a concave cavity is formed at the end of the preform, the diameter of which is equal to the diameter of the preform, and the depth is 0.1-0.35 of the diameter of the preform, by changing the gas flow through the plasmatron and the plasmatron move relative to the axis of rotation of the workpiece, and the spraying of molten particles is carried out on a conical surface formed by a tangent to the curved surface of the concave cavity.

Недостатком указанного способа является его склонность к образованию пористости внутри порошков (гранул), что обусловлено следующим. Расплавленные частицы, оторвавшиеся от кромки торца заготовки, разлетаются в вертикальной плоскости в виде диска. При этом расплавленные частицы, летящие вверх, сталкиваются с уже затвердевшими частицами, падающими вниз. Распыленные сферические частицы имеют разные размеры, и некоторые мелкие твердые частицы при столкновении с более крупными расплавленными частицами протыкают их с образованием каналов или пустот. Это приводит к снижению качества изделий, получаемых из порошков-гранул, и даже вынуждает браковать некоторые изделия. При этом наличие недопустимой внутригранульной пористости выявляется только после изостатического прессования и термообработки изделий, что приводит к непроизводительным затратам вследствие непреднамеренного изготовления бракованных изделий.The disadvantage of this method is its tendency to form porosity inside powders (granules), which is due to the following. The molten particles detached from the edge of the end face of the workpiece fly apart in a vertical plane in the form of a disk. In this case, the molten particles flying upward collide with already solidified particles falling downward. Sprayed spherical particles have different sizes, and some small solid particles pierce them with larger molten particles to form channels or voids. This leads to a decrease in the quality of products obtained from granule powders, and even forces to reject some products. In this case, the presence of unacceptable intragranular porosity is detected only after isostatic pressing and heat treatment of products, which leads to unproductive costs due to unintentional production of defective products.

Также из уровня техники известно (RU 2376111, B22F 9/06, 20.12.2009, /2/) устройство для получения порошков и гранул, содержащее рабочую камеру, заполняемую инертным газом, дуговой плазмотрон для плавления вращающейся заготовки и компрессоры с трубопроводами для непрерывной откачки инертного газа из рабочей камеры и подачи его в плазмотрон, отличающееся тем, что в качестве компрессоров установлены вакуумные мембранные насосы, а трубопроводы снабжены вентилями, при этом устройство выполнено с возможностью предварительной откачки воздуха из рабочей камеры, заполнения ее инертным газом и последующей непрерывной откачки газа из камеры и подачи его в плазмотрон.Also known from the prior art (RU 2376111, B22F 9/06, 12/20/2009, / 2 /) a device for producing powders and granules containing a working chamber filled with inert gas, an arc plasmatron for melting a rotating workpiece and compressors with pipelines for continuous pumping inert gas from the working chamber and supplying it to the plasma torch, characterized in that the vacuum pumps are installed as compressors, and the pipelines are equipped with valves, while the device is designed to pre-pump air from the working chamber ry, filling it with inert gas and was followed by continuous evacuation of gas from the chamber and feeding it into the plasma torch.

Недостатком данной конструкции является то, что забор газа из камеры распыления происходит только через систему циркуляции газа для плазмотрона, который осуществляется с помощью вакуумных насосов с целью обеспечения ионизации газа для последующего распыления плазмой торца вращающейся заготовки. Попадая в камеру, плазма снова превращается в газ и забирается компрессором, затем снова подается в плазмотрон. Охлаждение газа происходит через охлаждаемые стенки камеры распыления, однако газ на некотором расстоянии от охлаждаемых стенок камеры застаивается в нагретом состоянии, таким образом, понижая эффективность охлаждения капель металла в полете за счет конвекции. Получаемая степень охлаждения для производства гранул титановых сплавов явно недостаточна и ведет к получению частиц несферической формы, что приводит к понижению выхода годного порошка.The disadvantage of this design is that the gas is taken from the spray chamber only through the gas circulation system for the plasma torch, which is carried out using vacuum pumps to ensure gas ionization for subsequent plasma atomization of the end face of the rotating billet. Once in the chamber, the plasma is again converted into gas and taken by the compressor, then fed back to the plasma torch. The gas is cooled through the cooled walls of the spray chamber, however, the gas at a certain distance from the cooled walls of the chamber stagnates in the heated state, thereby reducing the cooling efficiency of metal droplets in flight due to convection. The obtained degree of cooling for the production of granules of titanium alloys is clearly insufficient and leads to the production of particles of a non-spherical shape, which leads to a decrease in the yield of powder.

При производстве титановых гранул возможно образование частиц несферической чешуйчатой формы. Это объясняется тем, что гранулы из-за недостаточного охлаждения в полете претерпевают существенное формоизменение при соударении со стенкой камеры распыления, вследствие чего они теряют сферическую форму [Статья в журнале «Технология легких сплавов», 2010, №2, с. 44-48]. На некотором расстоянии от водоохлаждаемых стенок камеры распыления нагретый газ застаивается у стенок камеры распыления, а так как теплоотдача у титановых сплавов меньше, чем у никелевых, то гранулы не успевают полностью закристаллизоваться в полете. Поэтому при соударении со стенкой камеры происходит их пластическая деформация, что и ведет к образованию частиц несферической формы. Это, в свою очередь, приводит к понижению выхода годного порошка, так как при дальнейшей ситовой классификации гранул частицы такой формы не проходят через стандартную сетку и попадают в отсев.In the production of titanium granules, the formation of particles of a non-spherical scaly shape is possible. This is explained by the fact that the granules undergo significant shape change due to insufficient cooling during flight when they collide with the wall of the spray chamber, as a result of which they lose their spherical shape [Article in the journal “Technology of light alloys”, 2010, No. 2, p. 44-48]. At some distance from the water-cooled walls of the spray chamber, the heated gas stagnates at the walls of the spray chamber, and since the heat transfer of titanium alloys is less than that of nickel, the granules do not have time to completely crystallize in flight. Therefore, upon collision with the chamber wall, their plastic deformation occurs, which leads to the formation of non-spherical particles. This, in turn, leads to a decrease in the yield of suitable powder, since with further sieve classification of granules particles of this shape do not pass through a standard grid and fall into the screening.

При этом, опытным путем установлено, что при получении гранул из титана и его сплавов, гранулы начинают «налипать» на боковые стенки камеры распыления с образованием массивных спеков, затрудняющих процесс ее движения (ссыпания) в приемный бункер и вызывающих перегрев внутренних поверхностей камеры распыления, приемной трубы и приемного бункера, включая герметичные уплотнения из РТИ, при разрушении которых могут возникнуть аварийная ситуация и разгерметизация установки.At the same time, it was experimentally established that when receiving granules from titanium and its alloys, granules begin to “stick” to the side walls of the spray chamber with the formation of massive cakes that impede the process of its movement (pouring) into the receiving hopper and cause overheating of the internal surfaces of the spray chamber, the receiving pipe and the receiving hopper, including hermetic seals made of rubber-mechanical rubber goods, upon destruction of which an emergency situation and depressurization of the installation may occur.

Задача, на которую направлено изобретение, заключается в разработке устройства, которое позволит получить гранулы из титана и его сплавов, минимизируя образование спеков.The problem to which the invention is directed is to develop a device that will allow to obtain granules from titanium and its alloys, minimizing the formation of cakes.

Техническим результатом изобретения является снижение температуры в камере распыления, увеличение скорости охлаждения (кристаллизации) гранул в процессе распыления и ссыпания ее в приемный бункер, увеличение срока эксплуатации.The technical result of the invention is to reduce the temperature in the spray chamber, increase the cooling rate (crystallization) of the granules during the spraying process and pour it into the receiving hopper, and increase the service life.

На достижение указанного технического результата оказывают влияние следующие существенные признаки.The following essential features influence the achievement of the indicated technical result.

Устройство для получения титановых гранул, содержащее рабочую камеру, выполненную с возможностью откачки воздуха и заполнения ее инертным рабочим газом, плазмотрон для плавления вращающейся заготовки внутри рабочей камеры с обеспечением центробежного распыления капель расплавленного материала заготовки, компрессор с трубопроводами для непрерывной откачки смеси инертного рабочего газа из рабочей камеры и соединенный с рабочей камерой приемный бункер для сбора гранул, при этом рабочая камера выполнена с возможностью подачи откаченного инертного рабочего газа в плазмотрон и с возможностью охлаждения капель расплавленного материала заготовки охлажденным инертным рабочим газом, откаченным из камеры распыления, характеризующееся тем, что оно содержит последовательно соединенные через металлорукава и трубопроводы фильтр первичной очистки, фильтр сверхтонкой очистки, холодильную установку и компрессор, выполненные с возможностью охлаждения и очистки откаченного из камеры распыления инертного рабочего газа, и формирователь охлаждающего газового потока, выполненный с возможностью подачи в камеру распыления навстречу распыленным каплям расплавленного материала заготовки потока охлажденного и очищенного инертного рабочего газа, откаченного из камеры распыления.A device for producing titanium granules containing a working chamber configured to pump air and fill it with an inert working gas, a plasmatron for melting a rotating workpiece inside the working chamber with centrifugal atomization of droplets of molten workpiece material, a compressor with pipelines for continuously pumping a mixture of inert working gas from the working chamber and the receiving hopper for collecting granules connected to the working chamber, while the working chamber is configured to supply pumped of inert working gas into a plasma torch and with the possibility of cooling drops of molten workpiece material with a cooled inert working gas pumped out of the spray chamber, characterized in that it contains a primary filter, ultrafine filter, refrigeration unit and compressor, connected in series through a metal hose and pipelines with the possibility of cooling and cleaning the inert working gas evacuated from the atomization chamber, and a cooling gas flow former, are made with the possibility of feeding into the spraying chamber towards the sprayed drops of molten material a workpiece of a stream of cooled and purified inert working gas evacuated from the spraying chamber.

В возможном варианте исполнения компрессор, соединенный с фильтром первичной очистки, фильтром сверхтонкой очистки и холодильной установкой, выполнен в виде воздуходувки.In a possible embodiment, the compressor connected to the primary filter, ultrafine filter and refrigeration unit, is made in the form of a blower.

В возможном варианте исполнения компрессор, соединенный с фильтром первичной очистки, фильтром сверхтонкой очистки и холодильной установкой, выполнен в виде воздуходувки вихревой.In a possible embodiment, the compressor connected to the primary filter, ultrafine filter and refrigeration unit is made in the form of a vortex blower.

В возможном варианте исполнения фильтр первичной очистки выполнен в виде фильтра типа циклон.In a possible embodiment, the primary filter is made in the form of a filter of the cyclone type.

В возможном варианте исполнения устройство содержит пористый фильтр сверхтонкой очистки.In a possible embodiment, the device comprises a porous ultrafine filter.

В возможном варианте исполнения устройство содержит тканевый фильтр сверхтонкой очистки.In a possible embodiment, the device comprises an ultrafine fabric filter.

В возможном варианте исполнения приемный бункер соединен с рабочей камерой посредством приемной трубы.In a possible embodiment, the receiving hopper is connected to the working chamber by means of a receiving pipe.

В возможном варианте исполнения приемный бункер расположен под рабочей камерой.In a possible embodiment, the receiving hopper is located under the working chamber.

В возможном варианте исполнения формирователь охлаждающего газового потока выполнен в виде газового радиального спреера.In a possible embodiment, the shaper of the cooling gas stream is made in the form of a gas radial sprayer.

В возможном варианте исполнения формирователь охлаждающего газового потока выполнен в виде 6-секционного газового радиального спреера.In a possible embodiment, the shaper of the cooling gas stream is made in the form of a 6-section radial gas sprayer.

В возможном варианте исполнения формирователь охлаждающего потока рабочих газов расположен внутри рабочей камеры.In a possible embodiment, the shaper of the cooling flow of working gases is located inside the working chamber.

В возможном варианте исполнения устройство содержит теплообменник первичного охлаждения, расположенный перед фильтром первичной очистки.In a possible embodiment, the device comprises a primary cooling heat exchanger located in front of the primary filter.

В возможном варианте исполнения устройство содержит теплообменник первичного охлаждения, встроенный в фильтр первичной очистки.In a possible embodiment, the device comprises a primary cooling heat exchanger integrated in the primary filter.

Устройство изображено на фиг. 1, где обозначено:The device is depicted in FIG. 1, where indicated:

1 - Камера (центробежного) распыления1 - Chamber (centrifugal) spraying

2 - Формирователь охлаждающего потока рабочих газов2 - Shaper of a cooling stream of working gases

3 - Фильтр первичной очистки3 - Primary filter

4 - Фильтр сверхтонкой очистки4 - Ultra-fine filter

5 - Компрессорный холодильный агрегат5 - Compressor refrigeration unit

6 - Теплообменник6 - Heat exchanger

7 - Воздуходувка вихревая7 - Vortex blower

8 - Трубопроводы и металлорукава8 - Pipelines and metal hoses

9 - Плазмотрон9 - Plasma torch

10 - Камера загрузочная10 - boot camera

11 - Камера приводов11 - Drive Chamber

12 - Приемная труба12 - front pipe

13 - Приемный бункер.13 - Receiving hopper.

Установка центробежного распыления (в которую входит 1, 10, 11, 12. 13) в конструкции предназначена для получения металлических гранул металлов, в нашем случае титана и его сплавов, методом центробежного распыления заготовок-электродов, торцы которых оплавляются при вращении заготовки, плазменным источником нагрева (плазмотроном 9) в смеси инертных газов (гелий, аргон) с одновременным пересыпанием получаемых гранул в герметичную емкость (приемный бункер) без контакта с воздухом. В установке предусмотрена загрузка нескольких электродов, но плавятся они поштучно. Установка центробежного распыления состоит из рабочей камеры, заполняемой инертным газом, плазмотрона для плавления вращающейся заготовки и компрессора с трубопроводами для непрерывной откачки смеси рабочих газов из рабочей камеры. При этом установка центробежного распыления выполнена с возможностью предварительной откачки воздуха из рабочей камеры, заполнения ее (рабочей камеры) инертным газом и последующей непрерывной откачки газа из рабочей камеры и подачи его в плазмотрон.The centrifugal spraying unit (which includes 1, 10, 11, 12. 13) in the design is designed to produce metal granules of metals, in our case titanium and its alloys, by centrifugal spraying of electrode blanks, the ends of which are melted when the workpiece is rotated, by a plasma source heating (plasmatron 9) in a mixture of inert gases (helium, argon) with simultaneous pouring of the obtained granules into a sealed container (receiving hopper) without contact with air. The installation provides for the loading of several electrodes, but they melt by the piece. A centrifugal spraying installation consists of a working chamber filled with an inert gas, a plasma torch for melting a rotating billet, and a compressor with pipelines for continuously pumping a mixture of working gases from the working chamber. In this case, the centrifugal spraying unit is configured to pre-pump air from the working chamber, fill it (the working chamber) with inert gas, and then continuously pump gas from the working chamber and supply it to the plasma torch.

Через теплообменник первичного охлаждения осуществляется забор горячего газа из камеры распыления посредством вихревой воздуходувки 7. Теплообменник первичного охлаждения служит для первичного охлаждения рабочих газов, перед попаданием их в фильтр первичной очистки, что существенно повышает фильтрационные свойства и срок службы фильтра.Through the primary cooling heat exchanger, hot gas is taken from the atomization chamber by means of a vortex blower 7. The primary cooling heat exchanger serves for primary cooling of the working gases, before they enter the primary filter, which significantly increases the filtration properties and filter service life.

Конструктивно теплообменник представляет собой водоохлаждаемый цилиндр, внутри которого проходит спиралевидный трубопровод смеси рабочих газов.Structurally, the heat exchanger is a water-cooled cylinder, inside of which there passes a spiral-shaped pipeline of a mixture of working gases.

Фильтр первичной очистки 3 используется для исключения попадания в компрессор (вихревой воздуходувки 7) пылевых частиц распыляемого материала, а также прочих механических примесей.The primary filter 3 is used to prevent dust particles of the sprayed material, as well as other mechanical impurities from entering the compressor (vortex blower 7).

Можно использовать фильтр типа «циклон».You can use a filter such as a cyclone.

Работа фильтра циклона построена на функционировании центробежных сил. С их помощью, загрязненный воздух, начинает входить в циклон по патрубку, после чего с высокой скоростью спиралеобразно смещается вниз. Частицы пыли, под воздействием центробежной силы прижимаются к внутренним стенкам, а под воздействием силы притяжения смещаются в нижнюю часть циклона, собираясь в бункере для сбора пыли.The operation of the cyclone filter is based on the functioning of centrifugal forces. With their help, the polluted air begins to enter the cyclone through the nozzle, after which it spirals downward at a high speed. Dust particles, under the influence of centrifugal force, are pressed against the inner walls, and under the influence of gravity are shifted to the lower part of the cyclone, collecting in a dust collection bin.

В качестве фильтра сверхтонкой очистки 4 может быть использован пористый или тканевый фильтр. В основе работы пористых фильтров всех видов лежит процесс фильтрации газа через пористую перегородку, в ходе которого твердые частицы задерживаются, а газ полностью проходит сквозь нее. В процессе очистки запыленного газа частицы приближаются к волокнам или к поверхности зерен материала, сталкиваются с ними и осаждаются главным образом в результате действия сил диффузии, инерции и электростатического притяжения.As an ultrafine filter 4, a porous or fabric filter can be used. The operation of porous filters of all kinds is based on the process of filtering gas through a porous septum, during which solid particles are retained and gas passes completely through it. In the process of cleaning a dusty gas, particles approach the fibers or the surface of the grains of the material, collide with them and precipitate mainly as a result of the action of diffusion, inertia and electrostatic attraction forces.

Компрессор (воздуходувка вихревая 7) в устройстве предназначен для откачки и нагнетания в камеру распыления (рабочую камеру) неагрессивной к материалам конструкции смеси рабочих газов (гелий, аргон), не содержащей капельной влаги и механических загрязнений.The compressor (vortex blower 7) in the device is designed for pumping and forcing into the spraying chamber (working chamber) a mixture of working gases (helium, argon) that is not aggressive to materials and does not contain droplet moisture and mechanical impurities.

Смесь рабочих газов поступает из воздуходувки вихревой 7 в формирователь охлаждающего потока рабочих газов 2, который формирует встречный газовый поток, направленный навстречу разлетающимся к боковым стенкам камеры распыления 1 гранулам, которые образуются из расплавленного электрода и, пролетая через который, кристаллизуются.The mixture of working gases enters from the vortex blower 7 into the former of the cooling working gas stream 2, which generates a counter gas stream directed towards the granules that are formed from the molten electrode and which crystallize when they fly through to the side walls of the spray chamber 1.

Приемный бункер 13 служит для сбора через приемную трубу 12 получаемых гранул и транспортирования бункера с гранулами. Трубопроводы и металлорукава 8 высокого давления изготовлены полностью из нержавеющей стали, что позволяет широко использовать их для транспортировки/подачи различных технических газов и жидкостей, включая агрессивные. Широкий диапазон рабочих температур (от криогенных до +600°C), стойкость к агрессивным средам, герметичность до высоких давлений позволяют практически безальтернативно использовать нержавеющие металлорукава в металлургическом, нефтегазовом, химическом и других видах оборудования. Трубопроводы и металлорукава 8 последовательно и герметично соединяют каждый элемент конструкции - камеру центробежного распыления 1, фильтр первичной очистки 3, фильтр сверхтонкой очистки 4, теплообменник 6, воздуходувку вихревую 8, формирователь охлаждающего потока рабочих газов. Кроме того, трубопроводы и металлорукава 8 соединяют между собой установку центробежного распыления и приемный бункер, в рамках нашей заявки этот элемент конструкции мы называем приемной трубой 12.The receiving hopper 13 is used for collecting through the receiving pipe 12 of the obtained granules and transporting the hopper with granules. Pipelines and high-pressure hoses 8 are made entirely of stainless steel, which allows them to be widely used for transportation / supply of various technical gases and liquids, including aggressive ones. A wide range of operating temperatures (from cryogenic to + 600 ° C), resistance to aggressive environments, tightness to high pressures make it possible to practically use stainless steel hoses in metallurgical, oil and gas, chemical and other types of equipment. Pipelines and metal hoses 8 sequentially and hermetically connect each structural element - a centrifugal spray chamber 1, a primary filter 3, an ultrafine filter 4, a heat exchanger 6, a vortex blower 8, a shaper of the working gas flow. In addition, pipelines and metal hoses 8 connect the centrifugal spraying unit and the receiving hopper, in the framework of our application, we call this structural element the receiving pipe 12.

Приемная труба 12 полностью изготовлена, служит для транспортировки/ссыпания полученных гранул в приемный бункер 13.The receiving pipe 12 is completely made, serves for transporting / pouring the obtained granules into the receiving hopper 13.

Формирователь охлаждающего потока 2 рабочих газов конструктивно представляет собой замкнутое кольцо из нержавеющей трубки с локальным блоком форсунок (направленными отверстиями), обеспечивающими направление потока охлажденного рабочего газа навстречу к потоку кристаллизующихся капель расплавленного материала (гранул титана и сплавов из него), которое установлено в камере распыления 1. Формирователь охлаждающего потока рабочих газов может быть выполнен, например, в виде радиального газового спреера.The generator of the cooling stream of 2 working gases is structurally an enclosed ring of stainless steel tube with a local nozzle block (directed holes) that provide a direction of flow of the cooled working gas towards the stream of crystallized drops of molten material (titanium granules and alloys from it), which is installed in the spray chamber 1. The former of the cooling flow of working gases can be made, for example, in the form of a radial gas sprayer.

Компрессорный холодильный агрегат 5 соединен с теплообменником и осуществляет циркуляцию и охлаждение рабочей жидкости в теплообменнике. Вместе они представляют холодильную установку.The compressor refrigeration unit 5 is connected to a heat exchanger and circulates and cools the working fluid in the heat exchanger. Together they represent a refrigeration unit.

Последовательное расположение различных частей в устройстве продиктовано, в том числе необходимостью обеспечения эффективной работы устройства и требованием подачи очищенной и охлажденной смеси рабочих газов в вихревую воздуходувку 7 и далее нагнетание ее в рабочую камеру.The sequential arrangement of various parts in the device is dictated by, among other things, the need to ensure the effective operation of the device and the requirement to supply a cleaned and cooled mixture of working gases to the vortex blower 7 and then forcing it into the working chamber.

В одном из вариантов исполнения устройство для получения титановых гранул содержит рабочую камеру, заполняемую смесью инертных газов (гелий - 90%, аргон - 10%), дуговой плазмотрон для плавления вращающейся заготовки и компрессор с трубопроводами для непрерывной откачки смеси рабочих газов из рабочей камеры, при этом устройство выполнено с возможностью предварительной откачки воздуха из рабочей камеры, заполнения ее инертным рабочим газом и последующей непрерывной откачки инертного рабочего газа из камеры и подачи его в плазмотрон ПСМ-200, характеризуется тем, что устройство содержит последовательно соединенные через металлорукава и трубопроводы из нержавеющей стали фильтр «циклон», фильтр сверхтонкой очистки АМЕ, холодильную установку, которая представляет собой теплообменник, внутри которого проходит трубопровод смеси инертных рабочих газов. Теплообменник заполнен рабочей жидкостью, например жидким фреоном, которая посредством компрессорного холодильного агрегата CAJD/TAJD 2513Z постоянно движется и охлаждает спиралевидный трубопровод. Также устройство содержит компрессор, в качестве которого используется воздуходувка вихревая SCL K10-МО. Также устройство содержит формирователь охлаждающего потока инертных рабочих газов, который конструктивно представляет собой замкнутое кольцо из нержавеющей стали 12Х18Н10Т, имеет форму трубки с локальным блоком форсунок или 6-секционный газовый радиальный спреер. Устройство содержит приемный бункер и приемную трубу. Смесь инертных рабочих газов поступает из вихревой воздуходувки 7 в формирователь охлаждающего потока 2 рабочих газов, который формирует встречный поток инертных рабочих газов, направленный в камере распыления навстречу разлетающимся гранулам, которые образуются из расплавленного электрода, таким образом, при распылении расплавленных частиц они проходят через газовый поток инертных рабочих газов, что приводит к увеличению скорости кристаллизации гранул.In one embodiment, the device for producing titanium granules contains a working chamber filled with a mixture of inert gases (helium - 90%, argon - 10%), an arc plasmatron for melting a rotating workpiece, and a compressor with pipelines for continuously pumping a mixture of working gases from the working chamber, the device is made with the possibility of preliminary pumping air from the working chamber, filling it with an inert working gas and subsequent continuous pumping of the inert working gas from the chamber and supplying it to the plasmotron PSM-200, ha It is characterized by the fact that the device contains a cyclone filter, an AME ultrafine filter, a refrigeration unit, which is a heat exchanger inside which a pipeline of a mixture of inert working gases is connected in series through a metal hose and stainless steel pipelines. The heat exchanger is filled with a working fluid, for example liquid freon, which, through the CAJD / TAJD 2513Z compressor refrigeration unit, constantly moves and cools the spiral pipe. The device also contains a compressor, which is used as a vortex blower SCL K10-MO. The device also contains a former of inert working gas cooling flow, which is structurally a closed ring made of 12X18H10T stainless steel, has the form of a tube with a local nozzle block or a 6-section radial gas sprayer. The device comprises a receiving hopper and a receiving pipe. The mixture of inert working gases comes from the vortex blower 7 to the shaper of the working gas flow 2, which generates a counter flow of inert working gases directed in the spray chamber towards the expanding granules that are formed from the molten electrode, thus, when the molten particles are sprayed, they pass through the gas the flow of inert working gases, which leads to an increase in the rate of crystallization of the granules.

Таким образом, изобретение обеспечивает снижение температуры в камере распыления, увеличение скорости охлаждения (кристаллизации) гранул в процессе распыления и ссыпания в приемный бункер, увеличение срока эксплуатации оборудования, что способствует получению гранул из титана и его сплавов, без образования спеков гранул.Thus, the invention provides a decrease in temperature in the spraying chamber, an increase in the cooling rate (crystallization) of the granules during the spraying and pouring into the receiving hopper, an increase in the life of the equipment, which contributes to the production of granules from titanium and its alloys, without the formation of cakes.

Claims (13)

1. Устройство для получения титановых гранул, содержащее рабочую камеру, выполненную с возможностью откачки воздуха и заполнения ее инертным рабочим газом, плазмотрон для плавления вращающейся заготовки внутри рабочей камеры с обеспечением центробежного распыления капель расплавленного материала заготовки, компрессор с трубопроводами для непрерывной откачки инертного рабочего газа из рабочей камеры и соединенный с рабочей камерой приемный бункер для сбора гранул, при этом рабочая камера выполнена с возможностью подачи откаченного инертного рабочего газа в плазмотрон и с возможностью охлаждения капель расплавленного материала заготовки охлажденным инертным рабочим газом, откаченным из камеры распыления, отличающееся тем, что оно содержит последовательно соединенные через металлорукава и трубопроводы фильтр первичной очистки, фильтр сверхтонкой очистки, холодильную установку и компрессор, выполненные с возможностью охлаждения и очистки откаченного из камеры распыления инертного рабочего газа, и формирователь охлаждающего газового потока, выполненный с возможностью подачи в камеру распыления навстречу распыленным каплям расплавленного материала заготовки потока охлажденного и очищенного инертного рабочего газа, откаченного из камеры распыления.1. A device for producing titanium granules, containing a working chamber configured to pump air and fill it with an inert working gas, a plasma torch for melting a rotating workpiece inside the working chamber with centrifugal atomization of droplets of molten workpiece material, a compressor with pipelines for continuous pumping of an inert working gas from the working chamber and the receiving hopper for collecting granules connected to the working chamber, while the working chamber is configured to supply pumped and of an inert working gas into a plasma torch and with the possibility of cooling drops of molten workpiece material with a cooled inert working gas evacuated from the spray chamber, characterized in that it contains a primary filter, an ultrafine filter, a refrigeration unit and a compressor, connected in series through a metal hose and piping the ability to cool and clean the inert working gas pumped out from the spray chamber, and a cooling gas flow former configured to the possibility of feeding into the spraying chamber towards the sprayed drops of molten material a workpiece of a stream of cooled and purified inert working gas evacuated from the spraying chamber. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что компрессор, соединенный с фильтром первичной очистки, фильтром сверхтонкой очистки и холодильной установкой, выполнен в виде воздуходувки.2. The device according to p. 1, characterized in that the compressor connected to the primary filter, ultrafine filter and refrigeration unit, is made in the form of a blower. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что компрессор, соединенный с фильтром первичной очистки, фильтром сверхтонкой очистки и холодильной установкой, выполнен в виде воздуходувки вихревой.3. The device according to p. 2, characterized in that the compressor connected to the primary filter, ultrafine filter and refrigeration unit, is made in the form of a vortex blower. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что фильтр первичной очистки выполнен в виде фильтра типа циклон.4. The device according to p. 1, characterized in that the primary filter is made in the form of a filter of the cyclone type. 5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно содержит пористый фильтр сверхтонкой очистки.5. The device according to p. 1, characterized in that it contains a porous ultrafine filter. 6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно содержит тканевый фильтр сверхтонкой очистки.6. The device according to p. 1, characterized in that it contains an ultrafine fabric filter. 7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что приемный бункер соединен с рабочей камерой посредством приемной трубы.7. The device according to claim 1, characterized in that the receiving hopper is connected to the working chamber by means of a receiving pipe. 8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что приемный бункер расположен под рабочей камерой.8. The device according to claim 1, characterized in that the receiving hopper is located under the working chamber. 9. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что формирователь охлаждающего газового потока выполнен в виде газового радиального спреера.9. The device according to claim 1, characterized in that the shaper of the cooling gas stream is made in the form of a gas radial sprayer. 10. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что формирователь охлаждающего газового потока выполнен в виде 6-секционного газового радиального спреера.10. The device according to p. 9, characterized in that the shaper of the cooling gas stream is made in the form of a 6-section gas radial sprayer. 11. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что формирователь охлаждающего газового потока расположен внутри рабочей камеры.11. The device according to p. 1, characterized in that the shaper of the cooling gas stream is located inside the working chamber. 12. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно содержит теплообменник первичного охлаждения, расположенный перед фильтром первичной очистки.12. The device according to p. 1, characterized in that it contains a primary cooling heat exchanger located in front of the primary filter. 13. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно содержит теплообменник первичного охлаждения, встроенный в фильтр первичной очистки. 13. The device according to claim 1, characterized in that it comprises a primary cooling heat exchanger integrated in the primary filter.

Images