УСТРОЙСТВО МАГНИЕТЕРМИЧЕСКОГО ПОЛУЧЕНИЯ ГУБЧАТОГО ТИТАНА
INSTALLATION FOR MAGNESIUM-THERMAL PRODUCTION OF SPONGY TITANIUM

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к устройствам для получения губчатого титана магниетермическим восстановлением тетрахлорида титана.
Известно устройство, изображенное в книге «Титан» В.А.Гармата и др. - М.: Металлургия, 1983 г., стр.372, рис.104, включающее аппарат восстановления с крышкой и сливным устройством, установленный в печь с электронагревателями, состоящую из кожуха, футеровки, в которой выполнены каналы, подводящие воздух в печь и отводящие воздух из печи и подины с отверстием для сливного устройства.
Недостатком описанного устройства является низкая часовая производительность, так как в этом устройстве отсутствует целенаправленное охлаждение донного патрубка реторты и клапана сливного устройства после окончания процесса восстановления. В данном конкретном случае охлаждали весь аппарат восстановления холодным воздухом, подаваемым в верхней части печи.
При этом пребывание аппарата восстановления в печи было длительным. Поэтому часовая производительность устройства была низкой. Кроме того, полностью охлажденный аппарат восстановления требовалось длительно греть на процесс вакуумной сепарации, что значительно понижало часовую производительность и на процессе вакуумной сепарации.
Наиболее близким устройством к заявляемому изобретению является устройство для магниетермического получения губчатого титана (прототип), описанному в патенте РФ №2265071 от 06.05.2004 г., Бюл. №33, 27.11.2005 г., которое состоит из аппарата восстановления с крышкой и сливным устройством, установленным в печь с электронагревателями, состоящую из кожуха, футеровки, в которой выполнены каналы, подводящие и выводящие воздух из печи, подины с отверстием для сливного устройства и отверстиями (каналы), в которые установлены стационарно трубки для подачи сжатого воздуха на охлаждение сливного устройства, а именно его клапана и донного патрубка реторты, заполненного расплавом магния и его хлорида.
Недостатком этого устройства является недостаточно высокая часовая производительность, так как дополнительные каналы в подине печи снижают интенсивность нагрева низа аппарата восстановления на стадиях разогрева аппарата восстановления и ведения процесса восстановления, следовательно, часовая производительность будет невысокой. Кроме того, по мере увеличения срока службы реторты аппарата восстановления ее высота увеличивается на 50-150 мм за счет остаточной деформации. Следовательно, переместится и зона охлаждения клапана сливного устройства и донного патрубка, т.к. трубки для сжатого воздуха установлены стационарно. Следовательно, увеличится длительность охлаждения аппарата, что приведет к снижению его часовой производительности.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение часовой производительности устройства магниетермического получения губчатого титана.
Технический результат достигается тем, что в устройстве магниетермического получения губчатого титана, включающем аппарат восстановления с крышкой и сливным устройством, установленным в печь с электронагревателями, состоящую из кожуха, футеровки, в которой выполнены каналы, подводящие воздух в печь и отводящие воздух из печи и подины с отверстием для сливного устройства, новым является то, что трубки для подачи сжатого воздуха для охлаждения донного патрубка и клапана сливного устройства установлены в отверстии подины печи для сливного устройства.
- Кроме того, трубки для подачи сжатого воздуха для охлаждения донного патрубка и клапана сливного устройства выполнены сверху с перфорацией.
- Кроме того, перфорация трубки представляет собой перфорированное полукольцо.
Введение трубок для подачи сжатого воздуха через отверстие для сливного устройства позволяет интенсифицировать процесс охлаждения донного патрубка и клапана сливного устройства, сократить длительность пребывания аппарата восстановления в печи, следовательно, повысить часовую производительность устройства.
Кроме того, ввод трубок со сжатым воздухом через отверстие для сливного устройства параллельно сливному устройству не зависит от высоты реторты, что интенсифицирует процесс охлаждения донного патрубка сливного устройства, следовательно, повышает часовую производительность аппарата и печи восстановления.
Выполнение верха трубок в виде перфорированного полукольца также способствует интенсификации охлаждения донного патрубка и клапана сливного устройства, следовательно, повышению часовой производительности.
На основании того, что печь в предлагаемом изобретении не имеет дополнительных отверстий (каналов) в подине кроме отверстий для сливного устройства, также ожидается сокращение длительности разогрева печи, т.к. не теряется тепло через дополнительные отверстия, следовательно, это способствует повышению часовой производительности устройства.
Следовательно, все признаки заявляемого изобретения способствуют повышению производительности устройства магниетермического получения губчатого титана.
Устройство магниетермического получения губчатого титана изображено на чертеже.
Устройство состоит из аппарата восстановления 1 с крышкой 2, сливного устройства 3, установленного в печь 4 с электронагревателями 5, состоящую из кожуха 6, футеровки 7, в которой проходят каналы 8, подающие охлаждающий воздух в зону реакции, и каналы 9, отводящие горячий воздух из печи 4, и подины 10 с отверстием 11 для сливного устройства 3; через отверстие 11 в подине 10 проходят трубки 12, перфорированные сверху, для подачи сжатого воздуха на охлаждении сливного устройства 3. Аппарат восстановления 1 снабжен донным патрубком 13, клапаном 14 сливного устройства 3.
Устройство магниетермического получения губчатого титана работает следующим образом.
Монтаж устройства. Аппарат восстановления 1 герметизируют крышкой 2 и сливным устройством 3 с клапаном 14, привариваемым к донному патрубку 13 аппарата восстановления 1. Смонтированный аппарат восстановления 1 устанавливают в печь 4. Сливное устройство 3 проходит через отверстие 11 в подине 10 печи 4. Сливное устройство 3 подсоединяют к пневмоприводу. Отверстие 11 снизу закрывают экраном. Включают электронагреватели 5 печи 4.
В аппарат восстановления 1 заливают 10 т расплавленного магния, затем подают тетрахлорид титана и периодически сливают хлорид магния через донный патрубок 13 и клапан 14 сливного устройства 3. В ходе процесса восстановления через каналы 8 в футеровке 7 печи 4 вводят холодный воздух, нагнетаемый вентилятором, для охлаждения зоны реакции. Нагретый воздух выходит из печи 4 через каналы 9. После использования 60% магния прекращают подачу тетрахлорида титана и заканчивают процесс. Отключают печь 4, открывают отверстие 11 в подине 10 печи 4 (снимают экран) и устанавливают в отверстие 11 трубки 12 для подачи сжатого воздуха в печь 4 на охлаждение донного патрубка 13 и клапана 14 сливного устройства 3. В связи с приближением трубок с перфорацией 12 к донному патрубку 13 и клапану 14 сливного устройства 3 жидкий магний и его хлорид быстрее затвердевают, поэтому сокращается длительность охлаждения устройства для получения титана, увеличивается его часовая производительность на 2,4 кг губчатого титана в час. В связи с отсутствием каналов в подине 10 печи 4, как в известном изобретении, сокращается длительность разогрева печи 4 на 2 часа. При этом часовая производительность увеличивается на 0,8 кг/ч.
Таким образом, при использовании предлагаемого изобретения часовая производительность увеличивается на 3,2 кг/ч, т.е. 4,6, за счет сокращения длительности вспомогательных операций (нагрев, охлаждение) на 21,4%.