УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗ ТЕРМИТНОЙ ШИХТЫ НЕПРЕРЫВНОЙ СТАЛЬНОЙ ПРОФИЛЬНОЙ ЗАГОТОВКИ

Полезная модель относится к металлургическому производству, в частности, к установкам получения непрерывного стального профиля и может быть использована в литейном производстве.
3
4
Известно устройство получения стали восстановлением из окалины, содержащее тигель с термитной смесью и форму для приема расплава металла, используемое в технологии термитной сварки, при котором соединяемые концы деталей, установленные с некоторым зазором, заформовывают огнеупорной массой и подогревают. Термитной смесью из алюминиевого порошка и окалины (FеO), содержащей не менее 25% О и 70% Fe заполняют тигель, расположенный над формой. Зажигание термита в тигле производят дугой, специальным запалом или термоспичками; начавшееся горение протекает быстро, в течение нескольких секунд распространяясь на весь объем термитной смеси, и проходит по реакции:
3
4
2
3
3FеO+8Al+4АlО+9Fe
После окончания в тигле окислительно-восстановительной реакции и некоторой выдержки термитный металл выпускают из тигля и заливают в межстыковое пространство. Через несколько часов форму снимают и срубают литники и прибыли. [Сварка в машиностроении. Справочник в 4-х т. / Редкол.: Г.А.Николаев (пред.) и др. - М.. - Машиностроение, 1978-Т.1 / Под ред. Н.А.Ольшанского. 1978. 504 с., ил., см. стр.477].
Реализация метода с помощью этого устройства позволяет рационально использовать железную окалину, являющуюся технологическим отходом металлургического производства, получать металлоизделия большого сечения.
Однако рассматриваемое устройство имеет ряд недостатков, препятствующих получению требуемого технического результата.
Осуществляемый с помощью данного устройства процесс получения стального изделия энергозатратный, периодический, поэтому производительность невысока, получение непрерывного профильного металлоизделия невозможно.
Наиболее близким по технической сути к достигаемому результату является устройство непрерывного горизонтального литья [Специальные способы литья: Справочник / В.А.Ефимов, Г.А.Анисович, В.Н.Бабич и др. Под общ. ред. В.А.Ефимова. - М.: Машиностроение. 1991. - см. стр.500]. Устройство содержит металлоприемник и охлаждаемый кристаллизатор. Получение металлоизделия при помощи данного устройства осуществляется следующим образом: расплав заливают в металлоприемник, из которого он попадает в полость охлаждаемого кристаллизатора и затвердевает, образуя металлоизделие, которое циклически извлекают из кристаллизатора затягивающим устройством.
Рассмотренное устройство обладает рядом недостатков. В данном устройстве возможность непрерывного получения металлоизделия отсутствует, устройство характеризуется высокими затратами энергии на получение расплава металла.
Эти недостатки устраняются предлагаемой полезной моделью. Задача, решаемая заявленной полезной моделью, заключается в возможности утилизации металлоотходов машиностроительного производства и получения непрерывной стальной заготовки с различным профилем сечения без использования энергозатратного процесса печного переплава компонентов стали. При этом обеспечивается возможность получения стального расплава в результате экзотермической восстановительной реакции и изготовления из расплава непрерывной профильной заготовки.
Сущность заявленной полезной модели заключается в том, что установка для получения из термитной шихты непрерывной стальной профильной заготовки,
содержащая металлоприемник и профилирующий кристаллизатор дополнительно содержит бункер-дозатор для термитной шихты, соединенный с прессующим устройством, обеспечивающим непрерывную подачу прессованной термитной шихты в металлоприемник.
Установка для получения из термитной шихты непрерывной стальной профильной заготовки состоящая из металлоприемника и профилирующего кристаллизатора позволяет осуществлять процесс изготовления непрерывного стального профиля из расплава, получаемого путем экзотермической реакции из термитной смеси. Благодаря тому, что бункер-дозатор для термитной шихты, соединенный с прессующим устройством обеспечивают непрерывную подачу прессованной термитной шихты, например в виде стержня в металлоприемник, снабженный перегородкой для разделения металлической и шлаковой фаз, в котором образующийся в результате экзотермической реакции из термитного материала расплав стали подается из донной части металлоприемника в профилирующий кристаллизатор, из которого выходит непрерывная профильная стальная заготовка.
Достигаемый технический результат обеспечивается посредством подачи прессованного термитного материала, например в виде стержня в металлоприемник, откуда получаемый в металлоприемнике посредством экзотермической реакции расплав стали поступает в профильный кристаллизатор, в результате чего образуется непрерывная стальная профильная заготовка.
В данном случае исключается возможность неполного прохождения окислительно-восстановительной реакции и появления структурных различий тела получаемого стального профиля. Экономичность процесса обеспечивается исключением из процесса получения расплава стали традиционных металлургических печей и отсутствием необходимости дополнительного нагрева стальной заготовки для получения непрерывного стального профиля.
Установка для получения из термитной шихты непрерывной стальной профильной заготовки поясняется чертежом. На фигуре показана установка с вертикальным сечением металлоприемника.
Установка для получения из термитной шихты непрерывной стальной профильной заготовки состоит из бункера-дозатора 1, в котором происходит перемешивание фракционного термитного материала, прессующего устройства 2, в донной части которого расположено калибрующее отверстие для выхода термитного стержня 3, свободным концом погружаемого в металлоприемник 4, снабженный разделительной перегородкой 5, леткой 6 для скачивания шлака 7. Металлоприемник 4 в донной части снабжен леткой 8 для выливания образующегося в результате экзотермической реакции металла 9, поступающего в профилирующий кристаллизатор 10, из которого выходит непрерывная стальная заготовка с сечением, определяемым профилирующим кристаллизатором. Профилирующий кристаллизатор может формировать профильную заготовку как в гравитационном состоянии, так и воздействием давления - прокаткой или штамповкой.
Установка для получения из термитной шихты непрерывной стальной профильной заготовки работает следующим образом.
3
4
В бункере-дозаторе 1 происходит смешивание компонентов термитного материала с его дозированием в прессующее устройство 2. Термитная смесь состоит из алюминиевого порошка и окалины (FеO), содержащей не менее 25% О и 70% Fe. Из донной части прессующего устройства 2, снабженного реверсом для устранения возможных аварийных ситуаций выходит уплотненный термитный материал в виде прессованного стержня 3, сечением, определяемым калибрующим отверстием прессующего устройства. Стержень 3 из прессующего устройства 2 свободным концом подается в металлоприемник 4. В металлоприемнике 4 стержень 3 из термитной смеси воспламеняют активатором. В качестве активатора реакции может использоваться дуга, специальный запал или термоспички. Процесс горения протекает в металлоприемнике 4 быстро, последовательно
распространяясь на весь объем термитной смеси, и проходит по реакции:
3
4
2
3
3FеO+8Аl+4АlО+9Fe.
Реакция осуществляется в непрерывном режиме по мере горения прессованного стержня из термитной смеси. Реверс необходим для осуществления возможности остановки процесса, при этом можно регулировать скорость подачи стержня в зону реакции. В процессе прохождения термитной реакции образуется шлак 7, который всплывает в полном объеме к поверхности образующегося металла 9. Шлак непрерывно скачивается из металлоприемника через летку 6, а металл 9 через летку 8. Разделительная перегородка 5, установлена в металлоприемнике 4 для предотвращения перемешивания шлака 7 с расплавом стали 9, который через летку для скачивания расплава образующейся термитной стали непрерывно подается в профилирующий кристаллизатор 10. Из кристаллизатора 10 выходит непрерывная стальная профильная заготовка, сечение которой определяется профилем кристаллизатора при гравитационном формировании или его конструкцией при прессовании заготовки.
Таким образом, предлагаемая установка позволяет в непрерывном режиме получать стальной профиль однородной структуры без применения плавильных печей.