ВАКУУМНЫЙ КОВШ ДЛЯ РАСПЛАВЛЕННОГО МАГНИЯ

Полезная модель относится к цветной металлургии, в частности к устройствам для выборки, транспортировки и слива расплавленного магния, например вакуумных ковшей.
Известен вакуумный ковш для выборки, транспортировки и слива магния (Авт. свид. СССР №352709, опубл. 29.09.1972, бюл. №29), включающий электропечь, в которую установлен тигель со сливным устройством, состоящим из летки, запирающей пробки, укрепленной на штоке, и колпака. Колпак насажен на шток так, что образует вокруг штока зазор для слива металла. Верхний конец штока выведен через уплотняющий фланец наружу и соединен с ручным приводом. Ковш снабжен крышкой.
Основным недостатком вакуумного ковша данной конструкции является то, что электропечь работает с большими потерями тепла через кожух печи, а подогрев тигля электронагревателями приводит к дополнительному потреблению электроэнергии для поддержания температурного режима.
Известна конструкция вакуумного ковша для извлечения магния из печи непрерывного рафинирования магния, транспортировки и заливки в аппарат восстановления (кн. Магниетермическое производство губчатого титана. - Байбеков М.К., Попов В.Д., Чепрасов И.М. - М. Металлургия, 1984. - стр. 18-19), по количеству общих признаков принятый за ближайший аналог-прототип и включающий металлический кожух, футерованный огнеупорным материалом, и размещенный внутри его тигель, закрытый крышкой с патрубком для вакуумирования, вакуумную линию, шток с запорным устройством (с запорной головкой), летку, сливную трубу.
Недостатком вакуумного ковша данной конструкции является то что, она не обеспечивает необходимую жесткость и прочность элементов конструкции, так как в процессе выборки расплавленного магния из печей непрерывного рафинирования, с последующей транспортировкой и заливкой металла в аппарат восстановления в стенках и дне тигля появляются напряжения, вызванные различным термическим расширением, имеющие различные векторы направлений в наружных и внутренних слоях этих элементов из-за большого градиента температур, что приводит к короблению и, соответственно, снижению ресурса металлического тигля. При эксплуатации вакуумного ковша футеровка огнеупорным материалам быстро разрушается за счет коробления металлического тигля, что приводит к снижению срока службы. Все это приводит к увеличению потерь тепла и как результат к риску кристаллизации расплавленного магния и необходимости разборки вакуумного ковша для извлечения металла, что относится к особо трудоемким процессам.
Задачей, на решение которой направлена данная полезная модель, является повышение надежности конструкции вакуумного ковша в процессе извлечения расплавленного магния из печи непрерывного рафинирования, транспортировки и заливки в аппарат восстановления.
Технический результат направлен на устранение недостатков прототипа и заключается в уменьшении потерь тепла вакуумного ковша и повышении срока его службы.
Указанный технический результат достигается тем, что в вакуумном ковше для расплавленного магния включающем цилиндрическую емкость, в которую установлен металлический тигель, съемную крышку с патрубком для вакуумирования, шток, введенный через съемную крышку, запорное устройство, летку, новым является то, что соотношение диаметра металлического тигля к его высоте равно 0,6:(0,8-0,96), а на наружной поверхности металлического тигля расположены кольцевые ребра, жестко прикрепленные к ней, при этом полость между цилиндрической емкостью и металлическим тиглем заполнена теплоизоляционным материалом, укрепленным на внутренней поверхности цилиндрической емкости, причем толщина слоя теплоизоляционного материала составляет 0,15-0,35 диаметра металлического тигля.
Кроме того, кольцевые ребра выполнены из листовой стали толщиной 0,7-0,9 толщины стенки металлического тигля.
3
Кроме того, кольцевые ребра жестко прикреплены к наружной поверхности в нижней, средней и верхней части металлического тигля. Кроме того, в качестве теплоизоляционного материала использован волокнистый материал плотностью не более 200 кг/м.
За счет оптимального подбора соотношения диаметра металлического тигля к его высоте равном 0,6:(0,8-0,96), и расположение на наружной поверхности металлического тигля кольцевых ребер, жестко прикрепленных к ней, позволяет исключить коробление металлического тигля, и повысить срок его службы.
Заполнение теплоизоляционным материалом полости между цилиндрической емкостью и металлическим тиглем, и укрепление его на внутренней поверхности цилиндрической емкости, толщиной слоя теплоизоляционного материала 0,15-0,35 диаметра металлического тигля позволяет уменьшить теплопотери вакуумного ковша с расплавленным магнием, и исключить кристаллизацию расплавленного магния во время транспортировки.
Полезная модель поясняется чертежом.
На чертеже показан вид вакуумного ковша для расплавленного магния, выполненного в виде цилиндрической емкости 1, в которую установлен металлический тигель 2, закрытой съемной крышкой 3 с патрубком 4 для вакуумирования, патрубком 5 для установки штока 6 с запорным устройством 7, летку 8 и заборную трубу 9. На наружной поверхности металлического тигля 2 расположены кольцевые ребра 1.0, жестко прикрепленные к ней, при этом полость между цилиндрической емкостью 1 и металлическим тиглем 2 заполнена теплоизоляционным материалом 11, укрепленным на внутренней поверхности цилиндрической емкости 1, причем толщина слоя теплоизоляционного материала составляет 0,15-0,35 диаметра металлического тигля 2.
Примеры работы вакуумного ковша для расплавленного магния.
Пример 1.
3
Вакуумный ковш используется для выборки расплавленного магния из печей непрерывного рафинирования, с последующей транспортировкой и заливкой металла в аппарат восстановления. Предварительно к наружной поверхности в нижней, средней и верхней части металлического тигля 2 жестко прикрепляют (приваривают) кольцевые ребра 10, выполненные из листовой стали (сталь 20 ГОСТ 1050-2013) толщиной равной 0,7 толщины стенки металлического тигля 2 для предотвращения коробления металлического тигля. Соотношение диаметра металлического тигля к его высоте равно 0,6:0,8. К внутренней поверхности цилиндрической емкости 1 прикрепляют теплоизоляционный материал 11 толщиной слоя равной 0,15 диаметра металлического тигля 2. В качестве теплоизоляционного материала используют волокнистый материал плотностью не более 200 кг/м, например базальтовый холст МПБ-30. Металлический тигель 2 устанавливают в цилиндрическую емкость 1. Подготовленный к работе вакуумный ковш с помощью крана закрывают съемной крышкой 3, выполненной из стали марки Ст 3 ГОСТ 380-2005, установленной таким образом, чтобы заборная труба 9 входила в летку 8. Затем съемная крышка 3 эксцентриковыми зажимами крепится к цилиндрической емкости 1, и вакуумный ковш на щеках траверсы транспортируют к печи непрерывного рафинирования. Перед выборкой магния производят проверку на герметичность вакуумного ковша, а так же сушку и прогрев вакуумного ковша. Прогрев заборного устройства и просушку вакуумного ковша ведут горячим воздухом на расстоянии около 50 мм от расплавленного металла в течение времени от 3 до 5 минут путем просасывания воздуха через заборную трубу 9 и металлический тигель 2 вакуумного ковша. После просушки вакуумного ковша закрывают шток 6. При достижении в металлическом тигле 2 вакуумметрического давления не менее 5 кПа заборную трубу 9 опускают в печь непрерывного рафинирования с расплавленным магнием. При этом сразу же открывают шток 6 запорного устройства 7, расплавленный магний начинает поступать в металлический тигель 2 вакуумного ковша. После заполнения металлического тигля 2 расплавленным магнием закрывают шток 6 штурвалом запорного устройства 7, отключают трехходовым краном вакуум. Наполненный расплавленным магнием вакуумный ковш устанавливают на электрокар, и транспортируют для заливки в аппарат восстановления.
Пример 2.
3
Вакуумный ковш используется для выборки расплавленного магния из печей непрерывного рафинирования, с последующей транспортировкой и заливкой металла в аппарат восстановления. Предварительно к наружной поверхности в нижней, средней и верхней части металлического тигля 2 жестко прикрепляют (приваривают) кольцевые ребра 10, выполненные из листовой стали (Сталь 20 ГОСТ 1050-2013) толщиной равной 0,9 толщины стенки металлического тигля 2 для предотвращения коробления металлического тигля. Соотношение диаметра металлического тигля к его высоте равно 0,6:0,96. К внутренней поверхности цилиндрической емкости 1 прикрепляют теплоизоляционный материал 11 толщиной слоя равной 0,35 диаметра металлического тигля 2. В качестве теплоизоляционного материала используют волокнистый материал плотностью не более 200 кг/м, например базальтовый холст МПБ-30. Металлический тигель 2 устанавливают в цилиндрическую емкость 1. Подготовленный к работе вакуумный ковш с помощью крана закрывают съемной крышкой 3 (Ст 3 ГОСТ 380-2005), установленной таким образом, чтобы заборная труба 9 входила в летку 8. Затем съемная крышка 3 эксцентриковыми зажимами крепится к цилиндрической емкости 1, и вакуумный ковш на щеках траверсы транспортируют к печи непрерывного рафинирования. Перед выборкой магния производят проверку на герметичность вакуумного ковша, а так же сушку и прогрев вакуумного ковша. Прогрев заборного устройства и просушку вакуумного ковша ведут горячим воздухом на расстоянии около 50 мм от расплавленного металла в течение времени от 3 до 5 минут путем просасывания воздуха через заборную трубу 9 и металлический тигель 2 вакуумного ковша. После просушки вакуумного ковша закрывают шток 6. При достижении в металлическом тигле 2 вакуумметрического давления не менее 5 кПа заборную трубу 9 опускают в печь непрерывного рафинирования с расплавленным магнием. При этом сразу же открывают шток 6 запорного устройства 7, расплавленный магний начинает поступать в металлический тигель 2 вакуумного ковша. После заполнения металлического тигля 2 расплавленным магнием закрывают шток 6 штурвалом запорного устройства 7, отключают трехходовым краном вакуум. Наполненный расплавленным магнием вакуумный ковш устанавливают на электрокар, и транспортируют для заливки в аппарат восстановления.
Таким образом, предложенная конструкция вакуумного ковша для расплавленного магния позволит повысить срок его службы, уменьшить теплопотери, исключить кристаллизацию расплавленного магния во время транспортировки.