RU2048557C1 - Устройство для вакуумной сепарации губчатого титана - Google Patents

Abstract

Использование: в цветной металлургии. Сущность изобретения: устройство содержит реторту-реактор, углубленную крышку с центральным патрубком и легкоплавкой заглушкой, тепловой экран, реторту-конденсатор, ороситель и ложные днища. Устройство снабжено цилиндрическим кольцом с солевой засыпкой, жестко установленным на крышке реторты-реактора и ограничивающим своим внутренним контуром центральный патрубок, а тепловой экран выполнен с внутренней обечайкой в форме усеченного конуса и наружной обечайкой с одной верхней крышкой и открытой полостью в нижней части, прикрепленной посредством ребер к внутренней обечайке, при этом нижнее основание внутренней обечайки заглублено в цилиндрическое кольцо. 2 ил.

Description

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к конструкции аппаратов для вакуумной сепарации губчатого титана, получаемого магнийтермическим способом.

Известны устройства для вакуумной сепарации губчатого титана, состоящие из реторты-реактора с ложным днищем, заглубленной крышки с центральным патрубком и легкоплавкой заглушкой, реторты-конденсатора с ложным днищем, теплового экрана и оросителя.

В этих устройствах внутренняя обечайка теплового экрана, являющаяся паропроводом, имеет цилиндрическую форму, а его дно выполнено в виде кольцевого канала. Тепловой экран служит тепловой изоляцией между зоной испарения и зоной конденсации и одновременно должен обеспечивать минимальный переход тепла в конденсатор и иметь высокую температуру, не допускающую конденсацию паров магния и хлористого магния на его поверхности.

После разрушения легкоплавкой заглушки, которое осуществляется при достижении определенных условий, пары магния и хлористого магния переносятся через центральный патрубок крышки и паропровод теплового экрана в реторту-конденсатор, где осаждаются на ее холодной поверхности.

Характерной особенностью таких устройств является образование дисперсного магния и слоя конденсата на внутренней и внешней поверхностях теплового экрана в начальный период процесса сепарации. По ходу процесса сепарации крышка и тепловой экран разогреваются, находящийся на них конденсат плавится, стекает на крышку и заполняет монтажные зазоры. Образовавшийся слой конденсата в зазоре между экраном и крышкой увеличивает теплоотвод и способствует захолаживанию теплового экрана, что приводит к ухудшению условий сепарации.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство для магнийтермического получения губчатого титана, которое содержит реторту-реактор, крышку с центральным патрубком и легкоплавкой заглушкой, тепловой экран с внутренней обечайкой, выполненной в виде усеченного конуса, реторту-конденсатор, ложные днища и ороситель. В этом устройстве тепловой экран установлен выше днища крышки на 1/4-1/5 ее заглубления, внутренняя обечайка, образующая паропровод, выполнена в форме усеченного конуса, обращенного большим основанием к крышке, причем диаметр большего основания меньше 1/3 диаметра крышки. Соотношение верхнего и нижнего диаметров внутренней обечайки равно 0,6-0,9. Нижняя и верхняя часть наружной обечайки жестко перекрыта крышками.

Применение такой формы внутренней обечайки теплового экрана позволяет сузить парогазовый поток отгоняемых веществ, что приводит к увеличению скорости в паропроводе, лучшему прогреву внутренней обечайки, таким образом предполагалось исключить конденсацию магния и хлористого магния на ее поверхности, что на практике не подтвердилось. В начальный период процесса сепарации не исключена конденсация магния и хлористого магния на внутренней обечайке. Нижнее основание теплового экрана такой конструкции не позволяет оптимально прогреть паропровод теплоизлучением от крышки реактора из-за больших потерь тепла через нижнее основание, что приводит к захолаживанию крышки и конденсации отгоняемых веществ на ее поверхности и в монтажных зазорах. По ходу процесса внутренняя обечайка прогревается и сконденсированные на ней вещества стекают в углубление крышки и заполняют монтажные зазоры, вследствие чего заплавляется тепловой экран с крышкой.

Недостатками этого устройства являются заполнение магнием и хлористым магнием монтажных зазоров, большие дополнительные затраты при демонтаже, потери магния с отвальным конденсатом, большой расход металла на изготовление теплового экрана.

Целью изобретения является сокращение потерь магния, снижение металлоемкости устройства и трудозатрат при его обслуживании.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для вакуумной сепарации губчатого титана, содержащем реторту-реактор, реторту-конденсатор, ложные днища, заглубленную крышку с центральным патрубком и легкоплавкой заглушкой, тепловой экран с внутренней обечайкой, выполненной в виде усеченного конуса, наружная обечайка теплового экрана закрыта только верхней крышкой и прикреплена посредством ребер к внутренней обечайке, а крышка реторты-реактора снабжена жестко установленным цилиндрическим кольцом диаметром больше 1/3 диаметра крышки, а по высоте равным высоте центрального патрубка. В полость кольца на 3/4 его высоты загружена солевая засыпка, которая при разогреве аппарата расплавляется и создает гидравлический зазор. Внутренняя обечайка теплового экрана меньшим основанием конуса обращена к крышке и заглублена в кольцо с солевой засыпкой на 3/4 ее высоты.

Благодаря тому, что тепловой экран выполнен с открытой полостью в нижней части, его внутренняя обечайка лучше прогревается теплоизлучением от крышки реактора, что предотвращает осаждение конденсата на ее внутренней поверхности. Солевая засыпка, загруженная в полость цилиндрического кольца, приваренного к крышке реактора, исключает проникновение и конденсацию магния в открытую зону между экраном и крышкой, обеспечивая направленность всего парогазового потока только на внутренней обечайке теплового экрана. Слой солевой засыпки в 3/4 высоты цилиндрического кольца обеспечивает наличие и функциональное назначение солевого гидравлического затвора до полной конденсации магния. Отношение нижнего и верхнего диаметров внутренней обечайки теплового экрана, равное 0,6-09, позволяет оптимально прогреть его внутреннюю обечайку.

На фиг. 1 показано описываемое устройство, продольный разрез; на фиг.2 узел I на фиг.1.

Устройство содержит реторту-реактор 1, крышку 2 с центральным патрубком 3 и легкоплавкой заглушкой 4, тепловой экран 5, меньшим основанием внутренней обечайки заглубленный в цилиндрическое кольцо 6 с солевой засыпкой, оборотную реторту-конденсатор 7, ороситель 8.

Устройство работает следующим образом.

После окончания пpоцесса восстановления на центральный патрубок 3 устанавливают легкоплавкую заглушку 4; на крышку 2 устанавливают тепловой экран 5 так, чтобы меньшее основание внутренней обечайки заглублялось в цилиндрическое кольцо 6 с солевой засыпкой; затем устанавливают оборотную реторту-конденсатор 7 и ороситель 8.

Собранное устройство устанавливают в печь сепарации, оборотную реторту-конденсатор 7 подсоединяют к вакуумной системе. Включают нагреватели печи, подают воду на орошение оборотной pеторты и резиновых уплотнений, создают разрежение в печи сепарации. После разрушения легкоплавкой заглушки 4 пары магния и хлористого магния направленным потоком переносятся в оборотную реторту-конденсатор 7 и конденсируются на ее поверхности. Солевая засыпка в цилиндрическом кольце 6 во время разогрева аппарата расплавляется и, выполняя роль гидравлического затвора, препятствует проникновению и конденсации паров магния в открытую зону между крышкой 2 и тепловым экраном 5. Тепло от крышки 2 передается излучением на внутреннюю обечайку теплового экрана 5 и повышает ее температуру, поддерживая ее выше температуры конденсации магния и хлористого магния.

После окончания процесса устройство охлаждают водой в холодильнике и демонтируют для извлечения титановой губки.

Использование описанного устройства позволяет получить следующие преимущества: сократить потери магния с отвальным конденсатом и дополнительно вовлечь в оборот 0,25% магния, уменьшить на 30% расход металла на изготовление теплового экрана, снизить трудозатраты при демонтажных операциях за счет устранения заплавления монтажных зазоров во время процесса.

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВАКУУМНОЙ СЕПАРАЦИИ ГУБЧАТОГО ТИТАНА, включающее реторту-реактор, углубленную крышку с центральным патрубком и легкоплавкой заглушкой, тепловой экран, реторту-конденсатор, ороситель и ложные днища, отличающееся тем, что оно снабжено цилиндрическим кольцом с солевой засыпкой, жестко установленным на крышке реторты-реактора и ограничивающим своим внутренним контуром центральный патрубок, а тепловой экран выполнен с внутренней обечайкой в форме усеченного конуса и наружной обечайкой с одной верхней крышкой и открытой полостью в нижней части и прикрепленной посредством ребер к внутренней обечайке, при этом нижнее основание внутренней обечайки заглублено в цилиндрическое кольцо.

Images