КРЫШКА АППАРАТА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГУБЧАТОГО ТИТАНА

Полезная модель относится к области цветной металлургии, в частности к устройствам и деталям аппарата магниетермического получения губчатого титана.
Известны конструкции крышек для аппарата магниетермического получения губчатого титана (кн. Магниетермическое производство губчатого титана.- М.: Металлургия, 1971, стр.126-128, рис.), выполненная в виде полого стакана, днище которого заглублено в реактор до зоны высоких температур, что позволяет исключить образование низших хлоридов титана и повысить эффективность отвода тепла. Крышка снабжена водоохлаждаемым фланцем, а на верхней части крышки выполнены патрубки для подачи магния и тетрахлорида титана и штуцер для стравливания аргона.
Недостатком данной конструкции крышки аппарата восстановления для получения губчатого титана является то, что размещение днища крышки близко к зоне реакции приводит к ее проплавлению, что укорачивает срок ее службы и приводит к увеличению расхода металла на ее изготовление. Кроме того, расплавленный металл крышки образует с внутренней поверхностью реторты биметаллическое соединение, что приводит к большим трудозатратам на извлечение крышки из реторты, повышению времени демонтажа.
Известна крышка аппарата магниетермического получения губчатого титана (Авт. свид. СССР №151469, опубл. 1962, бюл.21),
выполненная в виде полого стакана, днище которого заглублено в реактор до зоны высоких температур, что позволяет исключить образование низших хлоридов титана и повысить эффективность отвода тепла. Днище крышки расположено на 250-300 мм от уровня расплавленного восстановителя. Крышка снабжена водоохлаждаемым фланцем, а на верхней части крышки выполнены патрубки для подачи магния и тетрахлорида титана и штуцер для стравливания аргона.
Недостатком данной конструкции крышки аппарата восстановления для получения губчатого титана является то, что размещение днища крышки близко к зоне реакции приводит к ее проплавлению, что укорачивает срок ее службы и приводит к увеличению расхода металла на ее изготовление. Кроме того, расплавленный металл крышки образует с внутренней поверхностью реторты биметаллическое соединение, что приводит к большим трудозатратам на извлечение крышки из реторты, повышению времени демонтажа, что снижает производительность аппарата в целом.
Известна крышка аппарата магниетермического получения губчатого титана (Авт.свид. СССР №610397, опубл. 10.02.1976, бюл.4), по количеству общих признаков принятая за ближайший аналог-прототип и выполненная в виде полого стакана, днище которого заглублено в реактор до зоны высоких температур, что позволяет исключить образование низших хлоридов титана и повысить эффективность отвода тепла. Крышка снабжена водоохлаждаемым фданцем, в котором выполнен канал для откачки и заполнения аппарата аргоном. На верхней части крышки выполнены патрубки для подачи магния и тетрахлорида титана.
Недостатком данной конструкции крышки аппарата восстановления для получения губчатого титана является то, что
размещение днища крышки близко к зоне реакции приводит к ее проплавлению, что укорачивает срок ее службы и приводит к увеличению расхода металла на ее изготовление. Кроме того, расплавленный металл крышки образует с внутренней поверхностью реторты биметаллическое соединение, что приводит к большим трудозатратам на извлечение крышки из реторты, повышению времени демонтажа, что снижает производительность аппарата в целом.
Технический результат направлен на устранение недостатков прототипа и позволяет за счет оптимального подбора соотношения высоты крышки к ее диаметру повысить срок ее службы, снизить трудозатраты и время на демонтаж крышки, уменьшить расход металла на изготовление крышек.
Технический результат заключается в том, что крышка аппарата восстановления для получения губчатого титана выполнена в виде полого стакана, заглубленного к реактор, и включает водоохлаждаемый фланец, патрубок для заливки магния, патрубок для подачи аргона и патрубок для загрузки тетрахлорида титана, при этом соотношение высоты h полого стакана крышки от фланца до его нижней части к диаметру крышки равно (0,13-0,2): 1.
Подобранное соотношение высоты h полого стакана крышки от фланца до его нижней части к диаметру крышки, равное (0,13-0,2): 1, позволяет значительно снизить трудозатраты на извлечение крышки из реактора (демонтаж крышки), снизить время демонтажа, уменьшить расход металла на изготовление крышек.
На фиг.1 показана крышка аппарата восстановления для получения губчатого титана, включающая полый стакан 1, заглубленный в реторту 2, водоохлаждаемый фланец 3, патрубок для заливки магния 4, патрубок 5 для подачи аргона и патрубок 6 для загрузки тетрахлорида титана.
Аппарат работает следующим образом.
Пример 1.
Монтаж аппарата восстановления осуществляют следующим образом. Внутри реторты 2 к сферическому дну приваривают центральную опору и концентрические ребра в количестве 2 штук. В каждом концентрическом ребре выполнены по всей его высоте три переточных окна. На боковой стенке наружного концентрического ребра приваривают радиальные ребра-опоры, на которые свободно устанавливают перфорированный лист. Затем на реторту 2 устанавливают герметичную крышку, включающую полый стакан 1, заглубленный в реторту 2, водоохлаждаемый фланец 3, патрубок для заливки магния 4, патрубок 5 для подачи аргона и патрубок 6 для загрузки тетрахлорида титана. Соотношение высоты h полого стакана крышки от фланца до его нижней части к диаметру крышки равно 0,22:1. Реторту 2 аппарата вакуумируют, задают аргон и через центральный патрубок крышки 4 загружают расплавленный магний в количестве 8,3 тонны. При достижении температуры 780-800°С периодически подают через патрубок 6, к которому устанавливают приставной патрубок, тетрахлорид титана со скоростью 400 кг/час в количестве 20,0 тонн. В ходе процесса восстановления образуется расплавленный хлорид магния, который периодически сливают из аппарата через донный патрубок и сливное устройство. На перфорированном листе формируется титановая губка. Хлорид магния через переточные окна концентрических ребер стекает в центральную опору и через донный патрубок и сливное устройство выводится из аппарата. Получаемый в аппарате восстановления губчатый титан в количестве 4,8 тонн поступает на процесс вакуумной сепарации, где реторту 2 нагревают до температуры 980-1020°С и под вакуумом отделяют от примесей магний и хлорид магния. При размещении днища крышки близко к зоне реакции приводит к ее
проплавлению, что укорачивает срок ее службы и приводит к увеличению расхода металла на ее изготовление. Кроме того, расплавленный металл крышки образует с внутренней поверхностью реторты биметаллическое соединение, что приводит к большим трудозатратам на извлечение крышки из реторты, повышению времени демонтажа.
Пример 2.
Монтаж аппарата восстановления осуществляют следующим образом. Внутри реторты 2 к сферическому дну приваривают центральную опору и концентрические ребра в количестве 2 штук. В каждом концентрическом ребре выполнены по всей его высоте три переточных окна. На боковой стенке наружного концентрического ребра приваривают радиальные ребра-опоры, на которые свободно устанавливают перфорированный лист. Затем на реторту 2 устанавливают герметичную крышку, включающую полый стакан 1, заглубленный в реторту 2, водоохлаждаемый фланец 3, патрубок для заливки магния 4, патрубок 5 для подачи аргона и патрубок 6 для загрузки тетрахлорида титана. Соотношение высоты h полого стакана крышки от фланца до его нижней части к диаметру крышки равно 0,10:1. Реторту 2 аппарата вакуумируют, задают аргон и через центральный патрубок крышки 4 загружают расплавленный магний в количестве 8,3 тонны. При достижении температуры 780-800°С периодически подают через патрубок 6, к которому устанавливают приставной патрубок, тетрахлорид титана со скоростью 400 кг/час в количестве 20,0 тонн. В ходе процесса восстановления образуется расплавленный хлорид магния, который периодически сливают из аппарата через донный патрубок и сливное устройство На перфорированном листе формируется титановая губка. Хлорид магния через переточные окна концентрических ребер стекает в центральную опору и через донный патрубок и сливное устройство
выводится из аппарата. Получаемый в аппарате восстановления губчатый титан в количестве 4,8 тонн поступает на процесс вакуумной сепарации, где реторту 2 нагревают до температуры 980-1020°С и под вакуумом отделяют от примесей магний и хлорид магния. Размещение днища крышки высоко от зоны реакции приводит к образованию на днище низших хлоридов титана за счет резкого охлаждения крышки. Это значительно снижает скорость реакции, приводит к непроизводительному расходу тетрахлорида титана и тем самым повышает расходы на сырье.
Пример 3.
Монтаж аппарата восстановления осуществляют следующим образом. Внутри реторты 2 к сферическому дну приваривают центральную опору и концентрические ребра в количестве 2 штук. В каждом концентрическом ребре выполнены по всей его высоте три переточных окна. На боковой стенке наружного концентрического ребра приваривают радиальные ребра-опоры, на которые свободно устанавливают перфорированный лист. Затем на реторту 2 устанавливают герметичную крышку, включающую полый стакан 1, заглубленный в реторту 2, водоохлаждаемый фланец 3, патрубок для заливки магния 4, патрубок 5 для подачи аргона и патрубок 6 для загрузки тетрахлорида титана. Соотношение высоты h полого стакана крышки от фланца до его нижней части к диаметру крышки равно 0,15:1. Реторту 2 аппарата вакуумируют, задают аргон и через центральный патрубок крышки 4 загружают расплавленный магний в количестве 8,3 тонны. При достижении температуры 780-800°С периодически подают через патрубок 6, к которому устанавливают приставной патрубок, тетрахлорид титана со скоростью 400 кг\час в количестве 20,0 тонн. В ходе процесса восстановления образуется расплавленный хлорид магния, который периодически сливают из аппарата через донный патрубок и сливное устройство. На
перфорированном листе формируется титановая губка. Хлорид магния через переточные окна концентрических ребер стекает в центральную опору и через донный патрубок и сливное устройство выводится из аппарата. Получаемый в аппарате восстановления губчатый титан в количестве 4,8 тонн поступает на процесс вакуумной сепарации, где реторту 2 нагревают до температуры 980-1020°С и под вакуумом отделяют от примесей магний и хлорид магния. Такое размещение крышки позволяет повысить срок ее службы, снизить время демонтажа крышки, уменьшить трудозатраты на изготовление крышки.
Таким образом, предложенная конструкция крышки аппарата восстановления для получения губчатого титана позволит повысить срок ее службы, снизить время демонтажа крышки, уменьшить трудозатраты.