CN107663594A - 一种置于水平放置镁真空还原罐内料舟 - Google Patents

Abstract

本发明涉及真空冶金设备技术领域，具体为一种置于水平放置镁真空还原罐内料舟，包括舟体、至少1个挡板和中心扁管，所述舟体的径向剖面关于中心轴线对称，从下到上依次为水平弧段、罐切弧段、竖直弧段和上壁弧段，在舟体的上壁设有进料口并贯穿舟体左右两端，且舟体两端封闭，至少1个挡板竖直的设在舟体的内腔中，中心扁管水平设在舟体的内腔中，并贯穿各挡板。本发明设计合理，传热效率高，在高温和真空条件下不变形，寿命长、成本低，为炼镁机械化装卸料、清渣等操作创造了条件。可用于镁、锂，锶、钙等高蒸汽压金属热还原法生产。

Description

一种置于水平放置镁真空还原罐内料舟

技术领域

本发明涉及真空冶金设备技术领域，具体为一种置于水平放置镁真空还原罐内料舟，可用于热还原法制备镁、锂，锶、钙等高蒸汽压金属的设备。

背景技术

镁、锂，锶、钙等高蒸汽压金属，可以使用热还原法在真空条件下制备。工业炼镁的主要方法有电解法和热还原法。以硅热法(即皮江法)为主的热还原法炼镁技术较为完善，为国内绝大多数生广泛使用。目前，我国绝大多数炼镁还原罐内没有热源，真空状态下来自外部的热量以辐射形式由外到内逐层传递，还原罐中心轴线温度最低，球团物料受热最慢，这种温度不均现象严重制约着还原速率的提高。因此，研究新的工艺和技术，强化罐内传热，提高能源利用率，缩短还原周期，具有较高研究和应用价值。

硅热法炼镁大多采用横罐还原炉：这种还原炉为圆筒罐的结构，由于其长期工作在温度1200℃、外界一个大气压条件下，加之罐体很长，便不可避免的受到外力的作用。这种高温、高压、外力的综合条件，还原罐会在很短的时间内变形，使得还原罐寿命缩短。这种状态除因罐壁结渣而增大能耗外，还由于其罐壁变形而导致无法进行机械化装料、出料、清渣等一系列机械化措施的实施与操作，严重影响着炼镁工业的发展进程。

针对还原罐内物料的导热慢问题，苏明等在还原罐内加装导热装置，从而强化了罐内的传热，使还原时间缩短为4～5h，但导热装置长期处于高温环境中，容易引起变形，其寿命较短。冯俊小以还原罐内物料为研究对象，分析物料分布方式对加热时间的影响，并对物料的传热过程进行数值模拟，提出一种新型炼镁料块。该料块可改善物料的传热方式，缩短加热时间，提高生产效率。镁真空还原罐克服了以往还原罐易变形、寿命短等问题。由于以往炼镁工艺使得还原罐易变形而导致无法进行机械化装料、出料、清渣等一系列机械化措施的实施与操作。任玲等针对目前金属镁热还原工序中人工装出料的现状，提出采用无轴螺旋体作为罐内执行机构的机械装出料方式。可将装出料时间由2h缩短为15min，大大缩短热还原工序的时间。

现有技术存在的问题是：我国绝大多数炼镁还原罐内没有热源，真空状态下来自外部的热量以辐射形式由外到内逐层传递，还原罐中心轴线部位温度最低，球团物料受热最慢，这种温度不均现象严重制约着还原速率的提高；以往炼镁工艺使得还原罐易变形而导致无法进行机械化装料、出料、清渣等一系列机械化措施的实施与操作，延长了还原工序的时间。

发明内容

针对现有炼镁还原罐存在的技术问题，本发明提供一种置于水平放置镁真空还原罐内料舟。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种置于水平放置镁真空还原罐内料舟，包括舟体、至少1个挡板和中心扁管，所述舟体的径向剖面关于中心轴线对称，从下到上依次为水平弧段、罐切弧段、竖直弧段和上壁弧段，所述水平弧段的弧半径大于还原罐内半径，与还原罐底壁内部留有空间；与水平弧段相连接的是料舟的罐切弧段，其弧半径与还原罐内壁半径相同，与还原罐相接触，通过改变水平弧段与还原罐底壁内部留有空间的大小，可调节料舟罐切弧段与还原罐接触面的大小；与罐切弧段相连接的是料舟的竖直弧段，当料舟放入还原罐后，其关于还原罐中心轴线对称，当料舟抬起以后，料舟竖直弧段的外侧与还原罐内壁留有裕量；与竖直弧段相连接的是料舟的上壁弧段，其与还原罐保持各自等距，设计原则为：使料舟容积尽可能的大，但当料舟抬起后，其上壁弧段恰好与还原罐相切；为了使得还原罐的装、卸料更加便捷，在舟体的上壁设有进料口，且舟体两端封闭，还原罐的装、卸料通过将料舟取出，装料直接装到料舟内，卸料直接倾倒料舟，料舟整个结构近似为圆筒形，壁厚均匀；至少1个挡板竖直的设在舟体的内腔中，中心扁管水平设在舟体的内腔中，并贯穿各挡板。

所述罐切弧段的上端低于还原罐水平中心线。

所述设在舟体上壁的进料口关于舟体的中心轴线对称。

所述中心扁管设在满载料后料舟的重心上。

所述与中心扁管配套使用的有装卸料的撬棍，撬棍设在中心扁管内，在撬棍内设有水冷装置。

发生还原反应时，所述料舟处于真空环境中，受力很小，不易发生形变。且由于真空的保护不易氧化。

工作时，首先将撬棍向上倾斜伸入中心扁管内，随着撬棍的深入，逐渐将撬棍平缓放置，待撬棍放置好后，将还原炉料从进料口填入料舟内，待装好料后，将料舟抬起一定高度后送入还原罐内，再将料舟缓缓下移，确保料舟两侧与还原罐接触，最后将撬棍旋出。料舟靠与还原罐接触的部分传热。还原反应完成后，破真空，按上述方法将撬棍固定在中心扁管内，把料舟往上抬起一定高度，逐渐将料舟从还原罐内移出，进行卸渣、扒渣后，进入下一个工作周期。

与现有技术相比，本发明具体如下优点：

1、料舟由一定厚度耐热钢板制成的筒状物，结构强度大，装卸炉料过程中不易损坏；

2、发生还原反应时，料舟处于真空环境中，受力很小，不易发生形变。且由于真空的保护不易氧化，所以炉内加热温度可以高于皮江法，大大提高还原反应速度和炉料利用率；

3、料舟的水平弧段使得料舟在装卸料时方便放置；

4、让料舟两侧与还原罐接触，使得传热分散、且有足够大的传热面积和较短的传热距离，缩短了还原周期；

5、料舟上部与还原罐内壁留有空间，便于在装卸料时将料舟抬起一定高度；

6、内衬料舟水平弧段的弧半径大于还原罐内半径，且罐切弧段的上端低于还原罐的水平中心线。确保在装卸料时，将料舟抬起后，从还原罐内顺利地送入或移出；

7、料舟上壁设有关于中心轴线对称的进出料口，使得料舟的装、卸料方式非常方便、快捷；

8、料舟中心设有穿过挡板的中心扁管与撬棍相配套，使得装卸料工艺兼容；

9、在撬棍内设有水冷装置，基本解决了撬棍高温工作的问题，延长了撬棍的寿命。

本发明设计合理，传热效率高，大大缩短热还原工序的时间；主要用于镁、锂，锶、钙等高蒸汽压金属热还原法生产，具有实际推广和应用价值。

附图说明

图1是本发明前端未封闭的结构示意图；

图2是本发明装入还原罐后的径向剖面图；

图3是本发明中心扁管与撬棍和水冷装置的装配图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。

如图1-3所示，本实施例中的一种置于水平放置镁真空还原罐内料舟，包括舟体2、3个挡板7和中心扁管3，整个料舟由耐热钢制成，结构强度大，装卸炉料过程中不易损坏，耐热钢是在高温下具有较高的强度和良好的化学稳定性的合金钢，包括抗氧化钢(或称高温不起皮钢)和热强钢两类；所述舟体2的径向剖面关于中心轴线对称，从下到上依次为水平弧段、罐切弧段、竖直弧段和上壁弧段，所述水平弧段的弧半径大于还原罐内半径，与还原罐底壁内部留有空间；与水平弧段相连接的是料舟的罐切弧段，其弧半径与还原罐内壁半径相同，罐切弧段的上端低于还原罐水平中心线，与还原罐相接触，通过改变水平弧段与还原罐底壁内部留有空间的大小，可调节料舟罐切弧段与还原罐接触面的大小；与罐切弧段相连接的是料舟的竖直弧段，当料舟放入还原罐后，其关于还原罐中心轴线对称，当料舟抬起以后，料舟竖直弧段的外侧与还原罐内壁留有裕量；与竖直弧段相连接的是料舟的上壁弧段，其与还原罐保持各自等距，设计原则为：使料舟容积尽可能的大，但当料舟抬起后，其上壁弧段恰好与还原罐相切；为了使得还原罐的装、卸料更加便捷，在舟体2的上壁设有进料口6，且关于舟体2中心轴线对称，舟体2两端封闭，还原罐的装、卸料通过将料舟取出，装料直接装到料舟内，卸料直接倾倒料舟，料舟整个结构近似为圆筒形，壁厚均匀；3个挡板7竖直的设在舟体2的内腔中，中心扁管3水平设在舟体2的内腔中，并贯穿各挡板7，且中心扁管3设在满载料后料舟的重心上，中心扁管3配套使用的有装卸料的撬棍4，撬棍4设在中心扁管3内，在撬棍4内设有水冷装置5。

工作时，将撬棍4向上倾斜伸入中心扁管3内，随着撬棍4的深入，逐渐将撬棍4平缓放置，待撬棍4放置好后，将还原炉料从进料口6装入舟体2内，待装好料后，将舟体2抬起一定高度后送入还原罐1内，再将舟体2缓缓下移，确保舟体2两侧与还原罐1接触，最后将撬棍4旋出。舟体2靠与还原罐1接触的部分传热。还原反应完成后，破真空，按上述方法将撬棍4固定在中心扁管3内，把舟体2往上抬起一定高度，逐渐将舟体2从还原罐1内移出，进行卸渣、扒渣后，进入下一个工作周期。

发生还原反应时，舟体2处于真空环境中，受力很小，不易发生形变。且由于真空的保护不易氧化，所以炉内加热温度可以高于皮江法，大大提高还原反应速度和炉料利用率。上述真空还原炉主要用于镁、锂，锶、钙等高蒸汽压金属热还原法生产。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明的技术方案的精神和范围，其均应涵盖本发明的权利要求保护范围中。

Claims (4)

1.一种置于水平放置镁真空还原罐内料舟，其特征在于：包括舟体(2)、至少1个挡板(7)和中心扁管(3)，所述舟体(2)的径向剖面关于中心轴线对称，从下到上依次为水平弧段、罐切弧段、竖直弧段和上壁弧段，在舟体(2)的上壁设有进料口(6)，且舟体(2)两端封闭，至少1个挡板(7)竖直的设在舟体(2)的内腔中，中心扁管(3)水平设在舟体(2)的内腔中，并贯穿各挡板(7)。

2.根据权利要求1所述的一种置于水平放置镁真空还原罐内料舟，其特征在于：所述罐切弧段的上端低于还原罐水平中心线。

3.根据权利要求2所述的一种置于水平放置镁真空还原罐内料舟，其特征在于：所述设在舟体(2)上壁的进料口(6)关于舟体(2)的中心轴线对称。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种置于水平放置镁真空还原罐内料舟，其特征在于：所述中心扁管(3)设在满载料后料舟的重心上。