ЗАО «ВКМ групп», ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет»

ВОЗМОЖНОСТЬ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ И УСТРОЙСТВА ПРОИЗВОДСТВА ПОРОШКОВ МЕТАЛЛОВ

Н.Е. Курносов, А.М. Холоднев, К.В. Лебединский, А.А. Николотов

В настоящее время развитие порошковой металлургии идет высокими темпами. Это обусловлено тем, из порошков металлов можно производить изделия различных форм и назначений; создавать принципиально новые материалы, получение которых другим путем крайне трудно или вообще невозможно, обладающие более высокими эксплуатационными характеристиками.

Российская Федерация по развитию порошковой металлургии значительно отстает от мировых лидеров (США, ЕС, Кореи), а производство порошка составляет менее 4% мирового производства. Причиной этого является слабое развитие отечественных установок по производству порошков металлов.

Анализ существующих отечественных и зарубежных способов и установок показал, что наиболее эффективным является способ распыления жидкого металла, главными преимуществами которого является: высокая производительность; относительно простой и дешевый технологический процесс производства порошков металлов.

Принципиально процесс распыления металла потоком газа возможен по нескольким схемам [1]:

- потоком газа, соосно обтекающим струю расплава,

- обтекающим потоком газа, направленным под некоторым углом к оси струи,

- газовым потоком, направленным к оси струи под прямым углом.

Наиболее распространено распыление газовым потоком, при котором на свободно истекающую струю металлического расплава направлен под углом 60º к её оси кольцевой газовый поток, создаваемый соплами, охватывающими струю металла. В месте схождения всех струй газового потока происходит разрушение струи расплава в результате отрыва от неё отдельных капель.

Недостатками данных устройств являются [2]:

1. высокая стоимость оборудования (от 270 тыс. руб.)

2. низкая производительность (8-13 кг/сутки).

3. высокие энергетические затраты, что связано с большими затратами на производство единицы продукции.

С целью устранения данных недостатков предлагается новый способ и установка для получения мелкодисперсионных порошков металлов путем распыления жидкого металла, основанная на контактном взаимодействии расплавленного металла с закрученным потоком газа.

Научная новизна проекта заключается в следующем:

- разработка технологии распыления расплавленных металлов с использованием закрученных потоков газа;

- установление рациональных технологических режимов распыления расплавленных металлов для получения мелкодисперсных порошков с минимальными энергетическими затратами;

- результаты экспериментальных исследований разработанной технологии и установки получения мелкодисперсионных порошков металлов.

Предлагаемая установка обладает преимуществами:

1. низкая себестоимость продукции (до 240 тыс. руб.);

2. высокая производительность (до 650 кг/сут.)

3. возможность изменения гранулометрического состава и микроструктуры порошков в широком диапазоне (от 1 до 200 мкм);

4. компактность производства, возможность автоматизации.

Основные сферы потребления представлены на рис.1.

Рис.1 – Основные сферы потребления порошков металлов

Следует отметить:

- средняя цена зарубежных установок составляет 300 тыс. руб., когда стоимость разработанного устройства не превышает 240 тыс. руб.;

- объем рынка порошков металлов в 2013 году составлял 7,9 тыс. т., в стоимостном выражении 40,9 млн. долл. Ожидается, что к 2015 году объем рынка порошков достигнет 9,3 тыс. т., в стоимостном выражении  48,4 млн. долл.[3]

Таким образом, разрабатываемый способ и устройство позволит существенно повысить производительность производства порошков металлов и составит конкуренцию зарубежным фирмам.

Список литературы:

1. [Электронный ресурс] : http://www.fips.ru.

2. Нарва, В. К.Функциональные порошковые наноматериалы: учебно-методический комплекс: в 4 т.: Т.1. / В. К. Нарва, В. С. Панов. – М. : РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2010. – 128 с.

3. Abercade [электронный журнал]. Оксиды металлов составляют 80% объема рынка нанопорошков/ 2010.