Аппарат для металлотермического получения металлов и сплавов

Аппарат для металлотермического получения металлов и сплавов

Реферат

 

Изобретение относится к аппарату для металлотермического получения металлов и сплавов, включающему бункер с загрузочной трубой и корпус с охлаждающей рубашкой. Аппарат снабжен размещенным на нижнем конце загрузочной трубы полым пуансоном с торцевой частью, выполненной 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. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к металлургии с получением сплавов редкоземельных и редких металлов методом кальцийтермического восстановления. Аппарат можно использовать для получения сплавов и лигатур состава железо-неодим-бор и других, служащих для изготовления высокоэнергетических магнитов.

Известна установка для получения сплава неодима [1] состоящая из реторты, тигля, нагревательного устройства и бункера, расположенного над ретортой. В тигель, расположенный в реторте, загружаются железо или кобальт или никель и безводный хлористый кальций. В тигле поддерживается температура ниже точки плавления неодима в расплавленном состоянии. Смесь фтористого неодима и металлического кальция помещается в бункер над ретортой, где происходит образование металлического неодима путем восстановления фтористого неодима кальцием при температуре ниже температуры плавления неодима. Из бункера металлический неодим загружается в тигель, где сплавляется с размещенным там металлом. Образовавшийся расплавленный сплав наклонением реторты выливается в форму. После охлаждения слиток освобождается от шлака.

Устройство [1] не позволяет вести процесс восстановления, плавки и образования слитков непрерывно, что снижает эффективность работы устройства.

Известен аппарат для осуществления способа получения редкоземельных металлов и сплавов, содержащий водоохлаждаемый корпус, бункер с загрузочной трубой, патрубки для подачи и отвода инертных газов, электроды для подвода электрической энергии в печь. Образующийся сплав выводится из печи через выпускной желоб.

Аппарат, как и установка [1] не позволяет вести процесс от загрузки материалов до выгрузки слитка в непрерывном режиме. Кроме того печь нельзя использовать для получения слитков разной формы.

Цель изобретения повышение эффективности работы аппарата для металлотермического получения металлов и сплавов.

Конструктивные особенности аппарата, включающего бункер с загрузочной трубой и корпус с охлаждающей рубашкой, заключаются в том, что он снабжен размещенным на нижнем конце загрузочной трубы полым пуансоном с торцовой частью, выполненной в виде пробки, извлекаемой внутрь загрузочной трубы, и запальным приспособлением, загрузочная труба выполнена с возможностью возвратно-поступательного перемещения, а корпус с подвижным дном. Кроме того, запальное приспособление размещено в пробке, боковая стенка нижней части корпуса выполнена с полукольцевой прорезью для давления продукта.

На чертеже изображен предлагаемый аппарат, продольный разрез.

Аппарат состоит из вертикальной трубы 1 для загрузки шихты. Верхний конец трубы 1 соединен с бункером 2, а на нижнем размещен полый пуансон 3. Форма наружной поверхности пуансона 3 соответствует профилю внутренней поверхности тигля 4, в котором проводится восстановительная плавка. Труба 1 смонтирована с возможностью возвратно-поступательного движения посредством пневмоподъемника 5. Внутри трубы 1 коаксиально ее центральной оси расположена трубка 6 для подвода запала 7. Запал 7 размещен в торцевой части пуансона, выполненной в виде пробки 8, закрывающей и открывающей загрузочное отверстие в пуансоне. Пробка 8 извлекается внутрь загрузочной трубы 1 благодаря возвратно-поступательному перемещению трубки 6, с нижним концом которой пробка 8 жестко соединена. Перемещение трубки 6 вместе с пробкой 8 и запалом 7 вдоль своей вертикальной оси осуществляется дополнительным механизмом. Пуансон 3 расположен в корпусе 9, снабженном водяной рубашкой 10, подвижным дном 11 и патрубком 12 для вакуумирования аппарата и заполнения его инертным газом. В нижней части корпуса 9 выполнена полукольцевая прорезь 13, по высоте большая толщины слитка, получаемого за одну плавку. Со стороны диаметрально противоположной прорези 13 в корпусе 9 выполнено отверстие 14, в которое может входить толкатель 15, совершающий возвратно-поступательное движение с помощью механизма (не показан).

Аппарат работает следующим образом.

Вначале формуется тигель для первой плавки. Он может быть сформован отдельно и вставляться в корпус 9 на подвижное дно 11. Трубку 1 устанавливают пневмоподъемником 5 в крайнее верхнее положение, поднимают трубку 6 вместе с пробкой 8 и запалом 7 и из бункера 2 через трубу 1 и открытое отверстие в пуансоне 3 загружают в тигель 4 заданное количество исходной шихты. При этом подвижное дно 11 находится в крайнем верхнем положении, совпадающем с нижней границей зоны, охлаждаемой водяной рубашкой 10. После загрузки шихты загрузочное отверстие в пуансоне 3 запирается пробкой 8, аппарат вакуумируется и заполняется инертным газом через патрубок 12. По трубке 6 подводят запал 7 к шихте, инициируют реакцию восстановления фторидов редкоземельных металлов кальцием. Образующийся в ходе реакции металл формируется в нижней части тигля 4, а расплав шлака располагается над металлом вследствие разности плотностей. После проведения плавки, не дожидаясь полного охлаждения шлака, в него опускают пуансон 3 пневмоподъемником 5 и, таким образом, из шлака предыдущей плавки формируется тигель с заданными геометрическими размерами для последующей плавки. После остывания тигель 4 и слиток перемещаются пуансоном 3 и дном 11 вниз таким образом, чтобы в зоне охлаждения рубашкой 10 находился только сформованный тигель 4. Затем пуансон 3 поднимается в верхнее крайнее положение, поднимают трубку 6 вместе с пробкой 8 и запалом 7, открывается загрузочное отверстие в пуансоне 3, вновь в тигель 4 засыпается партия шихты и проводится очередная плавка металла. Аналогично описанному выше формуется из шлака новый тигель для последующей плавки. Процесс плавки и образования нового тигля повторяется. Через несколько плавок в аппарате накапливаются слитки, разделенные между собой слоем шлака толщиной, равной толщине дна тигля 4. Перемещаясь вместе с подвижным дном 11 вниз, сборка из слитков и разделяющих их шлаковых прослоек достигает такого положения, что нижний слиток оказывается в зоне прорези 13. На слиток через отверстие 14 в корпусе 9 действует толкатель 15 и выталкивает слиток с частью тигля из аппарата.

Удалять слиток из аппарата можно и другими механизмами, например, при помощи магнита, расположенного за пределами корпуса 9 в зоне прорези 13.

По сравнению с прототипом предлагаемый аппарат имеет следующие преимущества, повышающие его эффективность: позволяет получить слиток металла необходимой формы за счет изменения профиля формующего тигель пуансона; отсутствует необходимость вскрывать, разгружать, загружать и герметизировать аппарат перед плавкой каждой порции шихты, что увеличивает полезное время работы аппарата; не требует отдельного изготовления тигля для каждой восстановительной плавки (за исключением первой плавки).

Формула изобретения

1. АППАРАТ ДЛЯ МЕТАЛЛОТЕРМИЧЕСКОГО ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ, включающий бункер с загрузочной трубой и корпус с охлаждающей рубашкой, отличающийся тем, что он снабжен размещенным на нижнем конце загрузочной трубы полым пуансоном с торцевой частью, выполненной в виде пробки, извлекаемой внутрь загрузочной трубы, и запальным приспособлением, загрузочная труба выполнена с возможностью возвратного поступательного перемещения, а корпус с подвижным дном.

2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что запальное приспособление размещено в пробке.

3. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что боковая стенка нижней части корпуса выполнена с полукольцевой прорезью для удаления продукта.

РИСУНКИ

Рисунок 1