печь для рафинирования магния

Формула изобретения

1. Печь для рафинирования магния, включающая кожух, футерованную шахту с подиной и электродами, закрытую сводом, через который проходит центральная шахта, патрубки для загрузки расплавленных солей и магния и патрубок для выгрузки магния, отличающаяся тем, что она снабжена съемной опорной плитой, площадь которой равна площади подины, кожух по всей высоте выполнен конической формы и обращен меньшим основанием к подине печи при соотношении нижнего основания к верхней части печи, равном 1:(1,75-1,85), а центральная шахта закреплена в своде печи герметично, установлена на опорную плиту и выполнена из съемных царг, при этом в нижней царге выполнены проемы, размещенные напротив электродов.

2. Печь по п.1, отличающаяся тем, что царги центральной шахты соединены между собой типа шип-паз.

3. Печь по п.1, отличающаяся тем, что патрубки для загрузки и выгрузки магния размещены на своде печи с разных сторон центральной шахты.

4. Печь по п.1, отличающаяся тем, что центральная шахта печи сверху герметично закрыта крышкой, в которой установлен патрубок для загрузки расплавленных солей.

5. Печь по п.1, отличающаяся тем, что царги центральной шахты выполнены из чугунного или стального литья.

6. Печь по п.1, отличающаяся тем, что верхняя кромка проема нижней царги центральной шахты печи размещена выше верхней кромки торца электрода.

7. Печь по п.1, отличающаяся тем, что отношение высоты проема нижней царги центральной шахты печи к ее общей высоте равно 1:(2,5-3,0).

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к устройствам для рафинирования магния, полученного электролизом расплавленных солей.

Известна печь для рафинирования магния непрерывного действия (кн. Рафинирование и литье первичного магния. - Вяткин И.П., Кечин В.А., Мушков С.В. - М., Металлургия. 1974. - стр.36-42), включающая кожух, футеровку, в продольных стенках которой установлены электроды. В ванне печи размещен колокол, представляющий собой камеру, разделенную перегородкой на две части: рафинировочную, выполненную глухой снизу, и литейную, открытую снизу. К крышке колокола приварены два стальных патрубка, полости которых соединяются с соответствующими камерами. Сверху печь снабжена сводом с отверстием для выхода патрубка колокола.

Недостатком конструкции печи является низкий срок службы из-за нарушения футеровки печи при извлечении шлама и низкая производительность печи, так как шлам с подины печи можно удалять только лишь при извлечении колокола, а это связано с полной остановкой печи, охлаждением ее до температуры 40-60°С и удалением вручную отбойными молотками застывшего шлама. Удаление шлама производят 1 раз в 30-40 дней. Все это приводит к сокращению срока службы печи до 12-15 месяцев.

Известна печь непрерывного действия кольцевого типа для очистки жидкого магния-сырца методом отстаивания и рафинирования флюсом (кн. Электролитическое получение магния. - Щеголев В.И., Лебедев О.А. - М.: Изд. дом "Руда и металлы". - 2002. - стр.305-308), по количеству общих признаков принятая за ближайший аналог-прототип и включающая корпус, огнеупорную футеровку с подиной, образующей рабочее пространство печи, внутри которого размещена центральная солевая шахта, закрепленная в своде печи, нижний срез которой установлен ниже уровня расплавленного магния. Корпус печи укрыт сводом и выполнен круглым, а снизу скошен на конус или имеет цилиндрическую форму по всей высоте. Рабочее пространство печи имеет не менее двух камер и обогревается переменным током, подводимым к стальным водоохлаждаемым электродам, расположенным в нижней части печи. На своде имеются технологические люки - загрузочный и для выгрузки магния, и патрубки для установки датчиков контрольно-измерительной аппаратуры. Конструкция печи обеспечивает механизированную выборку шлама, срок службы составляет 3 года. Производительность печи до 100 тонн в сутки. Расход электроэнергии 90-100 кВт·час на тонну магния.

Недостатком данной конструкции печи является то, что в процессе работы быстро выходит из строя центральная шахта печи и электроды. Кроме того, в процессе сбора шлама грейфером, который опускается на подину печи через центральную солевую шахту, происходит разрушение футеровки на подине и боковых стенках конусной части. Разрушение происходит вследствие возникновения переменных термических нагрузок, возникающих при изменении температурного режима в месте перехода конуса на цилиндр.

Технический результат направлен на устранение недостатков прототипа и заключается в повышении срока службы печи.

Технический результат достигается тем, что предложена печь для рафинирования магния, включающая кожух и футерованную шахту с подиной и электродами, закрытую сводом, через который проходит центральная шахта, патрубки для загрузки расплавленных солей и магния и патрубок для выгрузки магния, новым является то, что она снабжена съемной опорной плитой, площадь которой равна площади подины, кожух по всей высоте выполнен конической формы и обращен меньшим основанием к подине печи при соотношении нижнего основания к верхней части печи, равном 1:(1,75-1,85), а центральная шахта закреплена в своде печи герметично, установлена на опорную плиту и выполнена из съемных царг, при этом в нижней царге выполнены проемы, размещенные напротив электродов.

Кроме того, царги центральной шахты соединены между собой типа шип-паз.

Кроме того, патрубки для загрузки и выгрузки магния размещены на своде печи с разных сторон центральной шахты.

Кроме того, центральная шахта печи сверху герметично закрыта крышкой, в которой установлен патрубок для загрузки расплавленных солей.

Кроме того, царги центральной шахты печи выполнены из чугунного или стального литья.

Кроме того, верхняя кромка проема нижней царги центральной шахты печи размещена выше верхней кромки торца электрода.

Кроме того, отношение высоты проема нижней царги центральной шахты печи к ее общей высоте равно 1:(2,5-3,0).

Выполнение печи конической формы по всей высоте ликвидирует изгиб в футеровке при переходе цилиндрической части в конусную часть, и тем самым устраняется разрушение футеровки и повышается срок ее службы.

Выполнение центральной шахты печи из чугунного или стального литья в виде царг, соединенных между собой типа шип-паз, позволяет осуществлять замену центральной шахты печи без остановки на капитальный ремонт, что позволит увеличить срок службы печи до 5 лет.

Выполнение проемов в нижней части центральной шахты печи, расположенных напротив электродов, позволяет равномерно прогревать расплавленный магний и уменьшить перегрев центральной шахты. Что также позволяет увеличить срок службы печи.

Установка съемной опоры на подине печи диаметром, равным диаметру подины, позволяет уменьшить динамические нагрузки грейферным устройством на подину. Что также повышает срок службы печи.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленной печи для рафинирования магния, изложенных в пунктах формулы изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна"

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. В результате поиска не обнаружено новых источников, которые вытекают явным образом для специалиста, и из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата - повышение срока службы и производительности печи для рафинирования магния. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

Печь для рафинирования магния изображена на чертеже.

Кожух 1 печи выполнен конической формы и размещен меньшим основанием к подине 2 печи при соотношении нижнего основания печи к верхней части печи, равном 1:(1,75-1,85). В кожухе размещена огнеупорная футеровка 3 с электродами 4, образующая шахту 5, закрытую сводом 6. Центральная шахта 7 герметично закреплена на своде, выполнена из отдельных съемных цилиндрических царг 8, соединенных между собой по типу шип-паз 9, и закрыта герметичной крышкой 10, на которой установлен патрубок 11 для загрузки расплавленной соли.

В нижней царге центральной шахты выполнены проемы 12, размещенные напротив каждой группы электродов. Верхняя кромка 13 проема выполнена выше электродов, а отношение высоты проема нижней царги центральной части печи к ее общей высоте равно 1:(2,5-3,0).

На подине печи установлена съемная плита 14, площадь которой равна площади подины печи. На своде печи с разных сторон центральной шахты размещены патрубки 15 и 16 для загрузки и выгрузки магния.

Пример работы устройства.

Шахту 5 печи сушат нихромовыми нагревателями до температуры 300-350°С. Затем через центральную шахту 7 через патрубок 11 заливают в количестве 20 т солевой расплав состава, мас.%: MgCl₂ 10, BaCl₂ 10, NaCl 30, KCl 50, который служит для подогрева и рафинирования магния. На поверхность солевого расплава через патрубок 15 заливают из вакуум-ковша магний-сырец, отстаивают при температуре 700-730°С в течение 30 минут. Из магния осаждаются твердые примеси в виде оксидов, хлоридов, фторидов, железа и др. примесей. После отстоя магний через патрубок 16 выгружают из печи для получения губчатого титана. В процессе рафинирования магния на опорной плите 14 скапливается шлам. По мере накопления его периодически извлекают с помощью грейферного устройства через центральную шахту 7, а сквозные проемы 12 позволяют удалять шлам со всей площади съемной плиты 14, размещенной на подине 2.

Таким образом, предложенная конструкция печи для рафинирования магния позволит повысить срок ее службы в 1,5-2 раза, т.е. срок службы печи для рафинирования магния равен 5-6 годам.