установка для получения лигатур

Формула изобретения

УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИГАТУР, содержащая тигель и вакуумную систему, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена надставкой, футерованной огнеупором, установленной сверху тигля и герметично закрытой футерованной крышкой, а тигель выполнен в виде металлической водоохлаждаемой гильзы с герметично подведенным снизу металлическим водоохлаждаемым поддоном, при этом вакуумная система имеет ротоклон и водокольцевой насос и соединена трубопроводом с тиглем.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано при получении лигатур для выплавки сплавов.

Известна установка для выплавки лигатур внепечным алюминотермическим восстановлением металлов из оксидов, представляющая собой открытый неохлаждаемый медный тигель или тигель, футерованный огнеупором, помещенный на время плавки в негерметичную камеру, оборудованную системой удаления пыли и газов [1]

Недостатком данной установки являются выбросы из открытого тигля пылевидных частиц шихты и сгорание их в объеме камеры или в атмосфере с выделением большого количества дыма и пыли.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой установке является установка для выплавки лигатур, включающая герметичную камеру с установленным внутри футерованным тиглем, вакуумную систему для откачки печи до давления 1,333 кПа и систему напуска в камеру нейтрального газа [2]

Недостатком установки является загрязнение внутренних стенок камеры во время плавки пылевидными частицами шихтовых материалов, в том числе пожаро- и взрывоопасными частицами алюминия и магния. При разгерметизации камеры происходит их возгорание с образованием большого количества дыма, загрязняющего воздух в цехе и вокруг и в некоторых случаях приводящее к взрывам.

Общими недостатками известных установок для получения лигатур является то, что их мощные вентиляционные системы, очищая рабочие места от пыли, рассеивают ее в атмосферу.

Кроме того, тигли установок, как медный неохлаждаемый, так и футерованный огнеупором, разъедаются расплавом, загрязняя лигатуру соответственно медью и кислородом.

Цель изобретения заключается в создании установки, обеспечивающей экологически чистые условия получения лигатур с повышением их качества.

Предлагаемая установка включает в себя тигель и вакуумную систему. В соответствии с изобретением тигель состоит из металлической водоохлаждаемой гильзы с герметично подведенным снизу металлическим водоохлаждаемым поддоном и футерованной огнеупором надставкой, установленной сверху и герметично закрытой футерованной крышкой, а вакуумная система содержит ротоклон и водокольцевой насос.

Выполнение тигля двухсекционным и герметично закрытым, верхняя секция которого во время плавки прогревается до температуры, превышающей температуру плавления компонентов шихты, в том числе алюминия и магния, а нижняя секция принудительно охлаждается до температуры кристаллизации, обеспечивает проведение скоростного "взрывоподобного" процесса расплавления шихты локально, в замкнутом объеме, исключая выбросы горячего воздуха вместе с пылевидными частицами шихты в атмосферу.

Снабжение тигля поддоном и крышкой позволяет произвести раздельную выгрузку слитка и шлака из тигля, при этом ротоклон и водокольцевой насос вакуумной системы не допускают распространение в окружающее пространство возникающей при этом пыли.

Таким образом, предлагаемая установка гарантирует получение слитков лигатуры алюминотермическим восстановлением без загрязнения окружающей среды дымом, пылью, пожаро- и взрывоопасными частицами. За счет локализации процесса достигается наиболее полное участие компонентов шихты в химической реакции процесса. Благодаря выполнению верхней секции тигля, в которой размещен запал, футерованной огнеупором, а нижней, в которой происходит кристаллизация слитка, металлической, в частности медной и принудительно охлаждаемой, достигаются максимально высокие скорости плавления шихты и кристаллизации слитка, а также повышение чистоты выплавляемой лигатуры и сохранность тигля за счет отсутствия разъедания последнего расплавом. Вертикальные размеры секций тигля находятся в определенном соотношении друг с другом и с высотой получаемого слитка. Это соотношение составляет ноу-хау установки.

На фиг. 1 изображена предлагаемая установка, общий вид; на фиг. 2 то же, при разгрузке.

Установка для получения лигатур (фиг. 1) содержит тигель 1, верхняя секция которого футерована огнеупором, а нижняя секция 2 выполнена медной водоохлаждаемой. Снизу тигель закрыт подвижным медным водоохлаждаемым поддоном 3, а сверху уплотнен футерованной крышкой 4, прижатой с заданным усилием. Герметичность тигля обеспечивается уплотнениями 5 и 6 соответственно поддона 3 и крышки 4. Внутренний объем тигля соединен трубопроводом 7 с вакуумной системой, содержащей ротоклон 8 и водокольцевой вакуумный насос 9, а также гибкий шланг 10 с пылесосной насадкой 11. В верхней части тигля размещено запальное устройство 12.

Установка работает следующим образом.

В тигель загружают шихту, состоящую из окислов металлов, восстановителя алюминия и шлаковых добавок (наполнителя) пылевидной фракции (100-300 мкм). Устанавливают запальное устройство и закрывают тигель крышкой с заданным усилием. Включают вакуумный насос и производят откачку воздуха из тигля до давления не более 6,65 кПа (50 мм рт. ст.). Систему отключают. Подают электроэнергию на запал. Шихта воспламеняется и происходит химическая реакция, в результате которой образуются расплавленные металлы и шлаки. Этот процесс длится 20-40 с. При этом поверхность футерованной верхней секции тигля, контактирующая с расплавом, прогревается до температуры выше 700^оС, то есть выше температуры плавления алюминия и магния, входящих в состав шихты. Оседающие на поверхность тигля пылевидные частицы восстановителя расплавляются и стекают в ванну жидкого шлака и металла.

В течение плавки давление внутри тигля повышается, но не превышает атмосферного. Аварийные ситуации исключаются за счет возможности стравления газа с помощью крышки при превышении атмосферного давления на 0,05 кгс/см². После этого "врзывоподобного" расплавления шихты происходит кристаллизация сплава в нижней охлаждаемой секции тигля. После охлаждения установку разгерметизируют и включают вакуумный насос. Крышку тигля убирают, взамен ее устанавливают экран 13 с выбивным устройством 14 шлака 15. Поддон с выплавленным слитком 16 опускают и отводят в сторону для разгрузки. Шлак выбивают в емкость 17 и выводят за пределы установки. В это время включенная вакуумная система выполняет функцию пылеудаляющей системы. Пыль, образующаяся при выбивке шлака, с потоком воздуха всасывается в ротоклон и барботируется в нем, а хорошо очищенный воздух поступает через влагоотделитель 18 и водокольцевой насос в окружающую атмосферу цеха. После разгрузки тигля пыленасосной насадкой 11 очищают уплотнительные устройства в местах разъема секций тигля с поддоном и крышкой. Управляют вакуумной системой в зависимости от требуемого режима работы ручными вентилями 19 и 20. Контроль осуществляют по мановакуумметру 21.