PL241473B1

PL241473B1 - Sposób wytwarzania proszków w procesie recyclingu wiórów niklowych

Info

Publication number: PL241473B1
Application number: PL417490A
Authority: PL
Inventors: Tomasz Dudziak
Original assignee: Instytut Odlewnictwa; Sieć Badawcza Łukasiewicz-Krakowski Instytut Technologiczny
Priority date: 2016-06-08
Filing date: 2016-06-08
Publication date: 2022-10-10
Also published as: PL417490A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób wytwarzania proszków w procesie recyclingu wiórów niklowych, powstałych jako produkt uboczny obróbki skrawaniem stopów niklowych o wysokiej zawartości pierwiastków krytycznych: Cr, Co, Mo, Mn, Ti, Al, I, Si. Sposób ten polega na tym, że wióry poddaje się prasowaniu na zimno w czasie od 5 do 10 minut, przy czym nacisk prasy na wióry wynosi od 100 do 160 T. Następnie sprasowane wióry zanurza się w rozpuszczalniku organicznym na okres od 25 do 35 minut w temperaturze od 40 do 50 stopni C. Po wyjęciu sprasowanych i umytych wiórów z rozpuszczalnika umieszcza się je w piecu komorowym w temperaturze od 100 do 200 stopni C, a następnie w piecu indukcyjnym w temperaturze od 1400 do 1550 stopni C i doprowadza się do całkowitego stopienia. Tak uzyskany stop wlewa się do form odlewniczych i pozostawia do wystudzenia, a po wystudzeniu odlany materiał poddaje się procesowi śrutowania, usuwając w jego efekcie warstwę tlenkową. Następnie odlew poddaje się atomizacji, uzyskując proszek o średnicy od 50 do 150 µm.

Description

PL 241 473 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania proszków w wyniku recyclingu wiórów niklowych o wysokiej zawartości pierwiastków krytycznych: Cr, Co, Mo, Mn, Ti, Al, i Si, uzyskanych jako produkt uboczny obróbki skrawaniem, będącym elementem procesów produkcji materiałów ze stali.

Wytwarzanie różnego rodzaju zaawansowanych technologicznie produktów na bazie stopów niklu wiąże się nieodzownie z powstawaniem wiórów odpadowych, które najczęściej są magazynowane, a następnie oddawane do hut jako złom i tam przetapiane. Proces przygotowania wiórów do stopienia w piecu polega przede wszystkim na ich oczyszczeniu.

Z polskiego opisu patentowego do zgłoszenia P. 409149 znany jest sposób recyclingu wiórów metalowych, który polega na tym, że bezpośrednio wydalane z obrabiarki wraz z emulsją chłodząco-smarującą metalowe wióry wprowadza się do kruszarki wiórów, w której wióry rozdrabnia się korzystnie do długości poniżej 20 mm, następnie rozdrobnione wióry wraz z emulsją chłodząco-smarującą kieruje się do podajnika ślimakowego podającego wióry do prasy hydraulicznej, w której są brykietowane, przy czym emulsja chłodząco-smarująca z dna obudowy podajnika ślimakowego, na które opada oraz jej cześć odseparowana od wiórów podczas prasowania w prasie hydraulicznej odprowadzana jest do wanny ociekowej skąd przepuszczając ją przez moduł filtracyjny przepompowywana jest pompą bezpośrednio do ponownego użycia do obrabiarki CNC. Separator wiórów z emulsji chłodząco-smarującej wyposażony w kruszarkę wiórów charakteryzuje się tym, że zbudowany z jest z zasobnika wiórów od spodu zespolonego z kruszarką wiórów złączoną z umiejscowionym pod nią podajnikiem ślimakowym połączonym z prasą hydrauliczną oraz wanny ociekowej połączonej poprzez moduł filtracyjny z pompą, przy czym w dolnej części obudowy podajnika ślimakowego oraz w prasie hydraulicznej utworzone są kanały odprowadzania emulsji chłodząco-smarującej do wanny ociekowej.

Celem wynalazku było przetworzenie wiórów i uzyskanie z nich proszków, które mogą być następnie nanoszone na stale niskostopowe lub stale konstrukcyjne w celu podniesienia ich odporności na korozję poprzez metody natrysku cieplnego, zimnego, laserowego czy też naddźwiękowego.

Istota rozwiązania polega na tym, że powstałe jako produkt uboczny obróbki skrawaniem wióry niklowe poddaje się prasowaniu na zimno w czasie od 5 do 10 minut, przy czym nacisk prasy na wióry wynosi od 100 do 160 T. Następnie sprasowane wióry zanurza się w rozpuszczalniku organicznym na okres od 20 do 35 minut w temperaturze od 40 do 50 stopni C. Po wyjęciu sprasowanych i umytych wiórów z rozpuszczalnika umieszcza się je w piecu komorowym w temperaturze od 100 do 200 stopni C. Następnie wióry umieszcza się w piecu indukcyjnym w temperaturze od 1400 do 1550 stopni C i doprowadza się do całkowitego stopienia, po czym tak uzyskany stop wlewa się do form odlewniczych i pozostawia się do wystudzenia przez okres co najmniej 30 h. Po wystudzeniu odlany materiał poddaje się procesowi śrutowania przy użyciu śrutu o średnicy 2-2,5 mm przez okres od 15 do 20 minut, uzyskując w jego efekcie usunięcie warstwy tlenkowej. Następnie odlew poddaje się atomizacji gazowej lub wodnej, uzyskując proszek o średnicy od 50 do 150 μm.

Korzystnie w piecu komorowym wióry przetrzymuje się przez okres co najmniej 24 h w atmosferze powietrza atmosferycznego.

Korzystnie wielkość ziaren proszku w procesie atomizacji reguluje się szybkością przepływu gazu lub wody.

Główną zaletą rozwiązania według wynalazku jest zagospodarowanie ogromnych ilości odpadów poprodukcyjnych i uzyskanie z nich pełnowartościowych produktów w postaci proszków wykorzystywanych następnie jako powłoki o właściwościach antykorozyjnych i wzmacniających oraz jako półprodukt do stosowania w drukarkach 3D. Przedstawiony proces jest tani, stosunkowo prosty w realizacji nie mający skutków niekorzystnych dla środowiska. Pozwala na uzyskanie produktów o różnych właściwościach, poprzez łatwą modyfikację ich składu chemicznego.

Przedmiot wynalazku został zilustrowany przykładami wykonania.

P r z y k ł a d I

Wióry niklowe pochodzące z zaawansowanych stopów niklowych zawierających wysoką zawartość pierwiastków krytycznych: Cr, Co, Mo, Mn, Ti, Al, i Si poddaje się prasowaniu za zimno za pomocą prasy o nacisku 160 ton w czasie 5 minut. Sprasowane wióry umieszcza się następnie w rozpuszczalniku organicznym na okres 30 minut w temperaturze 45 stopni C. Po oczyszczeniu sprasowanych wiórów z różnego rodzaju zanieczyszczeń przenosi się je do pieca komorowego, w którym ustawia się temperaturę 125 stopni C i pozostawia tam na okres 24 h w celu odparowania

Claims

PL 241 473 B1 pozostałości rozpuszczalnika i wody. Następnie wióry poddaje się procesowi topienia w piecu indukcyjnym w temperaturze 1400 stopni C, po czym odlewa się surowiec do przygotowanej formy o wysokości 20 cm i szerokości 8 cm. Po 30 h odlewy poddaje się śrutowaniu w celu usunięcia z ich powierzchni warstwy tlenkowej za pomocą śrutownicy o średnicy śrutu wynoszącej 2,25 mm przez okres 20 minut. Oczyszczony odlew niklowy poddaje się procesowi atomizacji gazowej i uzyskuje się proszek o średnicy 50-150 μm.

P r z y k ł a d II

Wióry niklowe pochodzące z zaawansowanych stopów niklowych o wysokiej zawartości pierwiastków krytycznych: Cr, Co, Mo, Mn, Ti, Al i Si poddaje się prasowaniu za zimno za pomocą prasy o nacisku 150 ton w czasie 7 minut. Sprasowane wióry umieszcza się następnie w rozpuszczalniku organicznym na okres 25 minut w temperaturze 50 stopni C. Po oczyszczeniu sprasowanych wiórów z różnego rodzaju zanieczyszczeń przenosi się je do pieca komorowego, w którym ustawia się temperaturę 175 stopni C i pozostawia tam na okres 12 h w celu odparowania pozostałości rozpuszczalnika i wody. Następnie wióry poddaje się procesowi topienia w piecu indukcyjnym w temperaturze 1450 stopni C, po czym odlewa się surowiec do przygotowanej formy o wysokości 20 cm i szerokości 10 cm. Po 35 h odlewy poddaje się śrutowaniu w celu usunięcia z ich powierzchni warstwy tlenkowej za pomocą śrutownicy o średnicy śrutu wynoszącej 2,00 mm przez okres 15 minut. Oczyszczony odlew stalowy poddaje się procesowi atomizacji gazowej i uzyskuje się proszek o średnicy 50-150 μm.

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania proszków w procesie recyclingu wiórów niklowych powstałych jako produkt uboczny obróbki skrawaniem stopów niklowych o wysokiej zawartości pierwiastków krytycznych: Cr, Co, Mo, Mn, Ti, Al, i Si, w którym wióry oczyszcza się z zanieczyszczeń poprodukcyjnych, + prasuje na zimno i poddaje atomizacji, znamienny tym, że wióry poddaje się prasowaniu na zimno w czasie od 5 do 10 minut, przy czym nacisk prasy na wióry wynosi od 100 do 160 T, a następnie sprasowane wióry zanurza się w rozpuszczalniku organicznym na okres od 25 do 35 minut w temperaturze od 40 do 50 stopni C, przy czym po wyjęciu sprasowanych i umytych wiórów z rozpuszczalnika umieszcza się je w piecu komorowym w temperaturze od 100 do 200 stopni C i przetrzymuje się przez okres co najmniej 24 h w atmosferze powietrza atmosferycznego, a następnie w piecu indukcyjnym w temperaturze od 1400 do 1550 stopni C i doprowadza się do całkowitego stopienia, z kolei tak uzyskany stop wlewa się do form odlewniczych i pozostawia do wystudzenia, a po wystudzeniu odlany materiał poddaje się procesowi śrutowania, usuwając w jego efekcie warstwę tlenkową, a następnie odlew poddaje się atomizacji gazowej lub wodnej uzyskując proszek o średnicy od 50 do 150 μm.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wielkość ziaren proszku w procesie atomizacji reguluje się szybkością przepływu gazu lub wody.