СПОСОБ ФУТЕРОВАНИЯ РЕТОРТ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ МЕТАЛЛОТЕРМИЧЕСКОЙ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЙ ПЛАВКОЙ
LINING OF RETORTS FOR PRODUCTION OF METALS AND ALLOYS BY METAL-THERMAL REDUCING FUSION

Изобретение относится к металлургии, связанной с получением редких металлов и сплавов, например, для получения высокоэнергетических магнитов Nd-Fe-B, методом металлотермической восстановительной плавки.
Известен аппарат для металлотермического получения металлов и сплавов [RU №2059007, С22В 5/04; опубл. 27.04.1996, бюл. №13], состоящий из бункера с загрузочной трубой и корпуса с охлаждающей рубашкой. Аппарат снабжен размещенным на нижнем конце загрузочной трубы полым пуансоном с торцевой частью, которая выполнена в виде пробки, извлекаемой внутрь загрузочной трубы, и запальным приспособлением, загрузочная труба выполнена с возможностью возвратно-поступательного перемещения, а корпус с подвижным дном, при этом запальное приспособление размещено в пробке, а боковая стенка нижней части корпуса выполнена с полукольцевой прорезью для удаления продукта. После загрузки аппарата шихтой в нем инициируют реакцию кальциетермического восстановления. Образующийся в ходе реакции металл формируется в нижней части тигля, а расплав шлака располагается над металлом. После проведения плавки, не дожидаясь полного затвердевания (кристаллизации) шлака, в него опускают пуансон и, таким образом, из шлака предыдущей плавки формируют тигель с заданными геометрическими размерами для следующей плавки. Тигель остужают, грузят шихтой и процесс плавки повторяют.
Недостатком аппарата является невозможность его использования для проведения крупнотоннажных плавок (диаметр слитка 1 метр и более и высота 1 метр и более) из-за недоступности контроля качества стенок формируемого тигля (при большом диаметре футеровки возможны сквозные отверстия, раковины и другие дефекты в цилиндрической и донной стенках). Кроме того, большие габариты пуансона увеличивают его массу и усложняют механизмы подъема и опускания его.
Известен способ футерования реторт для получения металлов металлотермической восстановительной плавкой [RU №2034058, С22В 5/04, С22В 34/00, F27D 1/16; опубл. 30.04.1995], принятый за прототип. Способ включает приготовление порошка футеровки, установку цилиндрической съемной вставки на металлоприемник, засыпку в зазор между корпусом реторты и съемной вставкой порошка футеровки, загрузку внутрь вставки реакционной шихты и извлечение вставки из реторты, причем вставку перед установкой в реторту обертывают бумагой и оставляют ее в реторте после извлечения вставки, а в качестве порошка футеровки используют предварительно измельченный спек, полученный от предыдущей восстановительной плавки.
Недостатком данного способа является наличие дополнительных операций по охлаждению и измельчению охлажденного спека шлака, полученного от предыдущей восстановительной плавки.
Задачей изобретения является упрощение технологии изготовления тиглей заданного качества, предназначенных для проведения крупнотоннажных плавок.
Поставленная задача решается тем, что способ футерования реторт для получения металлов и сплавов металлотермической восстановительной плавкой включает установку с зазором съемной вставки в емкость для проведения плавки, загрузку футеровки в зазор и извлечение вставки, причем футеровкой является жидкий шлак, полученный от предыдущей металлотермической плавки, а вставка может состоять из нескольких частей.
Сущность способа футерования реторт в следующем. В печи для металлотермического восстановления проводят плавку металла или сплава в емкости. Для первой плавки емкость футеруют порошкообразным материалом каким-либо известным способом, например, описанным в прототипе. После плавки образовавшийся металл или сплав сливают через отверстие в дне в металлоприемник, а шлак отводят из аппарата через специальную летку в другую емкость вне аппарата, идентичную емкости в печи. Емкость вне печи предварительно подготавливают для приема шлака. В нее соосно вставляют съемную вставку с требуемым зазором вдоль цилиндрической стенки и донной части. Наружная поверхность съемной вставки может быть любая, необходимая для получения внутренней формы футеровки, т.к. эта форма может влиять на качество проведения плавки. В процессе заливки шлака в зазор между съемной вставкой и емкостью, благодаря достаточным габаритам вставки, можно проводить мониторинг качества получаемой футеровки, например «просвечиванием» ультразвуком. В случае обнаружения дефекта (например, газовый пузырь) его можно удалить путем местного вибрирования или простукивания стенки вставки и (или) стенки емкости. Жидкий шлак выдавит образовавшийся газовый пузырь. После остывания футеровки до температуры кристаллизации шлака вставку извлекают из емкости, для облегчения этой операции вставку можно изготавливать из нескольких частей.
Емкость, из которой сливали шлак, извлекают из печи и начинают футеровать для следующей плавки, а емкость с полученной футеровкой загружают шихтой и с помощью грузоподъемного механизма устанавливают в печь для металлотермического восстановления.
Таким образом, используя предлагаемый способ футерования реторт, уменьшается время производственного цикла плавки за счет отсутствия этапов остывания и извлечения шлака из емкости для проведения плавки и его дробления. Заливка шлака происходит за достаточно короткое время, а качество стенок футеровки контролируется на этапе заливки шлака с возможностью исправления возможных дефектов.