Слайд 1 - СфераМет

Наноструктурные
материалы
ООО «Сферамет»
ООО «НПП Элстин-С
История

Порошковая металлургия
Начало активного развития – 60-е годы
Передовое преприятие ОАО «Полема» Тулачермет
Продукция – металлические порошки распыленные
и восстановленные
Гранульная металлургия
Начло активного развития 70 годы
Применение – авиационное
двигателестроение
Материалы – сферические гранулы
жаропрочных сплавов

Самораспростроняющийся
высокотемпературный синтез СВС
Открытие – 1967г. Мержанов А.Г.
Начало активного развития – 80 годы
Материалы – в оснавном керамика
горючее + окислитель = продукт реакции + тепловой эффект.
Горючее — это, например, порошки Ti, Zr, Hf, V, Nb, Та, Mo, W и др.,
окислитель — С, В,Si, N2, H2, O2, S, Se и др.,
продукты реакции — карбиды, бориды, силициды, нитриды и другие
соединения
Создние новой технологии
Гранульная металлургия + СВС
Принцип формирования наноструктурных матариалов с
использованием сферических гранул двух фракционных
составов
Наименование проекта
«Разработка технологии получения
наноструктурных материалов на базе
сферических гранул химически активных
металлов, сплавов и интерметаллидов с
использованием метода центробежного
распыления расплавов»
Цели и задачи проекта
Цель проекта:
1. Создание производства сферических гранул химически
активных металлов, таких как титан, цирконий, ниобий,
тантал, сплавов на их основе, интерметалллидов.
Например, системы титан – алюминий, титан – никель на
установке центробежного распыления;
2. Разработка технологии получения наноструктурных
материалов на базе сферических гранул.
Суть проекта
Инвестиционным проектом предусматривается:
Создание опытного производства сферических гранул
- изготовление гарнисажной вакуум-плазменной печи
- Изготовление установки центробежного распыления расплава
химически активных металлов и сплавов
Промышленное освоение производства новых
наноструктурных материалов на базе сферических гранул
для различных отраслей промышленности.
Схема гарнисажной вакуум-плазменной печи для выплавки
жаропрочных и конструкционных сплавой
Схема плавильной вакуум-плазменной гарнисажной печи с
электромагнитным управлением плазменным разрядом и
перемешиванием расплава для выплавки химически активных
металлов и сплавов
Технико-экономические показатели
вакуум-плазменной гарнисажной печи с электромагнитным
управлением плазменным разрядом и перемешиванием расплава
Наименование
Внутренний диаметр
тигля
Характеристики
Медный
водоохлаждаемый
Ед.
измерения
Показатели
мм
300; 400; 500
Масса сливаемого
расплава
(по титану)
С электромагнитным
перемешиванием расплава
кг
30; 60; 110
Масса сливаемого
расплава
(по железу)
С электромагнитным
перемешиванием расплава
кг
60; 120; 230
Наименование
Характеристики
Ед.
измерения
Показатели
л
20
Мощность
электромагнитов для
управления дугой
кВт
не более 1
Мощность
электромагнитов для
перемешивания расплава
кВт
не более 2
В
24
Объем камеры
дозатора для введения
легирующих элементов
Параметры
электромагнитных
устройств
Напряжение питания
электромагнитов
Наименование
Характеристики
Ед.
измерения
Показатели
мм
30 - 80 мм
Размеры отливаемых
заготовок
Диаметр
Длина
м
до 1 м
Параметры
вакуумного
плазмотрона
Сила тока дуги
кА
3 ÷ 7,5
Напряжение дуги
В
30 ÷ 75
кВт
до 450
Расход электроэнергии при
плавке сплавов титана
кВт∙час/кг
5÷7
Расход электроэнергии при
плавке сплавов железа
кВт∙час/кг
2÷3
Продолжительность плавки
сплавов титана
ч
0,6÷2,0
Продолжительность плавки
сплавов железа
ч
1 ÷ 2,5
Мощность плазменной
дуги
Энергетические
показатели
Схема центробежного распыления

Получение сферических гранул
металлов и сплавов методом
центробежного распыления
происходит следующим образом:
- во вращающийся с заданной
скоростью гарнисажный тигель
поступает расплав, получаемый
путем регулируемого плавления
исходной заготовки в плазменном
разряде;
- из вращающегося тигля, под
действием центробежных сил, капли
расплава вылетают из него и
кристаллизуются в полете в виде
сферических частиц.
Установка центробежного распыления Р-1
Плазмотрон
Источник питания для создания азотной и аргоновой
плазмы
Технико-экономические показатели
установки центробежного распыления
расплава Р-1
Ед.
измерения
Показатели
Габариты установки
м
5,0 х 6,0 высота 6,0
Диаметр камеры в зоне
распыления
м
2,0
Характеристики
Метод плавления
исходной шихты
Плазменный
Плазмообразующий газ
Расход газа с
рециркуляцией
Максимальная мощность
плазмотрона
Общая мощность
установки
Аргон, гелий, азот,
смесь газов
м3/час
0,1
кВт
150
кВт
170
Примечание
Характеристики
Ед.
измере
ния
Источник питания
Расход воды на
охлаждение
ИПН 160 – 2500
м3/час
Исходная шихта
Масса электрода ЖС
Показатели
диаметром 50 мм
Имеет возможность работы в
режиме аргонной и азотной
плазмы
10
Электрод диаметром
40мм, 50мм, длиной
1000мм..
кг
11
кг
15,7
диаметром 40 мм
Масса электрода ЖС
Примечание
Возможно увеличение
диаметра электрода до 80мм, и
массы электрода до 40кг
Характеристики
Время смены электрода
Ед.
измерения
Показатели
мин
5
Получаемый продукт
Максимальная
Частицы сферической
формы размером
25мкм – 800 мм.
кг/час
До 35
кг/час
Не более 20
кг/смену
110
тонн/год
25
производительность
Производительность
гранулирования сплавов
ЖС в капельном режиме
Производительность
Примечание
Этапы выполнения проекта
Этап 1. Строительство производственного участка на территории
Снегиревского Завода Огнеупоров и организация производства
сферических гранул производительностью 24 тонны в год.
Проектирование гарнисажной вакуум-плазменной печи
гарнисажной вакуум-плазменной печи.
Этап 2. Организация производства сферических гранул металлов
и сплавов перспективных для создания новых композиционных
наноструктурных материалов.
Изготовление гарнисажной вакуум-плазменной печи.
Этап 3. Организация опытного производства новых
композиционных наноструктурных материалов.
Объем инвестиций


Инвестиции, необходимые для выполнения
1 и 2 этапов проекта - 205 млн. руб.
Ожидаемый годовой экономический эффект
- 100 млн. руб.
Перечень перспективных гранульных
материалов для различных отрослей
промышленности
№
п/п
1
2
3
Номенклатура
производства
Жаропрочные сплавы
Дисперсионно
упрочненные
жаропрочные сплавы.
Нанострук-турные
материалы
Конструкционные
сплавы для
средненагруженных и
высоконагруженных
изделий
Ожидаемая
потребность
на первом
этапе
(тонн в год)
10 000
10
20 000
Применение
Авиационное двигателестроение, детали
судовых двигателей и др.
Пресс инструмент, литейные формы.
Авиационное двигателестроение. Мишени
для магнитронного и ионно-плазменного
напыления.
Изделия деталей машин, механизмов
приборов например шестерни, фланцы,
зубчатые колеса, седла и корпуса клапанов,
муфты, эксцентрики, корпуса подшипников,
диски, втулки и др. для автомобильной,
тракторной, судовой промышленности,
100
4
Химически активные сплавы
50
10
Изделия для авиационной промышленности, фильтры для очистки воды, запорная
арматура для агрессивных сред, гранулы
для напыления на изделия, работающие в
агрессивных средах гранулы для
изготовления наноструктурных материалов
Изделия для атомной промышленности,
фильтры для очистки воды, запорная
арматура для агрессивных сред, гранулы
для напыления на изделия, работающие в
агрессивных средах,
гранулы для изготовления наноструктурных
материалов.
Изделия для атомной промышленности,
гранулы для изготовления наноструктурных
материалов
20
5
Интерметаллиды
40
50
6
промышленности, мишени для
магнитронного и ионноплазиенного
напыления, клапана ДВС и др
Жаропрочные изделия для авиационной
промышленности, сплавы с памятью формы.
Наплавка на изделия подвергающиеся
ударному абразивному износу, буровой
инструмент
Тугоплавкие материалы
10
Мишени для магнитронного и
ионноплазиенного напыления
Инициаторы и участники проекта




ООО «Сферамет» - научно-производственное предприятие,
специализирующееся в области разработки и внедрения передовых
материалов и оборудования в порошковой металлургии.
ООО «НПП Элстин-С» - научно-производственное предприятие,
специализирующееся в области разработки и внедрения передовых
материалов, оборудования и технологий в энергетике, строительстве,
горно-перерабатывающей, металлургической областях и других
отраслях промышленности - коллективный член Международной
Академии наук экологии, безопасности человека и природы
(МАНЭБ).
ОАО Электромеханика - изготовитель источника питания и
установки центробежного распыления.
ООО НПКО «Стальпроект» - проектант, рабочая документация для
изготовления оборудования.
Преимущества проекта
К преимуществам предлагаемого проекта относятся:
 обеспечение невысокого уровня рисков для
участников проекта, обусловленное
наработанным научно-производственным
потенциалом участников;
 обеспечение предпосылок для эффективности и
своевременного возврата инвестиций, основанное
на знании конъюнктуры рынка материалов;
 уникальность разработанной технологии;
 высокая патентоспособность.
Текущая стадия исполнения
проекта.


Установка центробежного распыления находится
в стадии горячих испытаний на ОАО
«Электромеханика».
Вакуумно-плазменная гарнисажная печь в стадии
проектирования в ООО «НПКО Стальпроект»