RU223237U1 - Graphite crucible for producing iron-containing alloy - Google Patents
Graphite crucible for producing iron-containing alloy Download PDFInfo
- Publication number
- RU223237U1 RU223237U1 RU2023129376U RU2023129376U RU223237U1 RU 223237 U1 RU223237 U1 RU 223237U1 RU 2023129376 U RU2023129376 U RU 2023129376U RU 2023129376 U RU2023129376 U RU 2023129376U RU 223237 U1 RU223237 U1 RU 223237U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- crucible
- wall
- internal diameter
- graphite crucible
- iron
- Prior art date
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 14
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 14
- 239000010439 graphite Substances 0.000 title claims abstract description 14
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 23
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title claims description 11
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 10
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims description 10
- 239000003832 thermite Substances 0.000 abstract description 8
- 230000008018 melting Effects 0.000 abstract description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 abstract description 3
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 4
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N methylidyneiron Chemical compound [C].[Fe] QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001339 C alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- KCZFLPPCFOHPNI-UHFFFAOYSA-N alumane;iron Chemical compound [AlH3].[Fe] KCZFLPPCFOHPNI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 210000002445 nipple Anatomy 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
Abstract
Полезная модель относится к чёрной металлургии, в частности к графитовому тиглю для расплавления термитной шихты посредством экзотермической окислительно-восстановительной реакции. Графитовый тигель содержит замкнутую, симметричную относительно вертикальной оси стенку, соединённую с дном, в котором выполнено выпускное отверстие, тигель выполнен в виде пустотелого усечённого перевёрнутого конуса, стенка которого наклонена относительно вертикальной оси симметрии под углом 7°, стенка и дно тигля выполнены одинаковой толщины, толщина стенки тигля составляет 10% внутреннего диаметра его дна, между внутренней поверхностью стенки и поверхностью дна выполнено сопряжение, радиус которого составляет 0,1 внутреннего диаметра дна, что позволяет увеличить срок эксплуатации тигля. 1 ил. The utility model relates to ferrous metallurgy, in particular to a graphite crucible for melting thermite charge through an exothermic redox reaction. The graphite crucible contains a closed wall, symmetrical relative to the vertical axis, connected to the bottom, in which an outlet hole is made, the crucible is made in the form of a hollow truncated inverted cone, the wall of which is inclined relative to the vertical axis of symmetry at an angle of 7°, the wall and bottom of the crucible are made of the same thickness, The thickness of the crucible wall is 10% of the internal diameter of its bottom; a joint is made between the inner surface of the wall and the bottom surface, the radius of which is 0.1 of the internal diameter of the bottom, which allows increasing the service life of the crucible. 1 ill.
Description
Полезная модель относится к черной металлургии, в частности к графитовому тиглю, предназначенному для расплавления термитной шихты посредством экзотермической окислительно-восстановительной реакции.The utility model relates to ferrous metallurgy, in particular to a graphite crucible designed for melting a thermite charge through an exothermic redox reaction.
Известно устройство для получения отливок из железоуглеродистых сплавов (патент РФ №2658682), которое содержит огнеупорный тигель для расплавления термитной шихты, выполненный в виде перевернутого усеченного конуса с леткой для скачивания шлака в изложницу и леткой для скачивания железоуглеродистого расплава в литейную форму, и установленное в верхней части тигля устройство для активации окислительно-восстановительной реакции. Устройство снабжено расположенным ниже огнеупорного тигля терморегулируемым промежуточным ковшом для контроля и доводки химического состава и температуры железоуглеродистого расплава. Устройство позволяет повысить стойкость тигля. К недостаткам данного устройства следует отнести сложность его конструкции и отсутствие возможности скачивания железосодержащего расплава из донной части тигля. При наклонах тигля для скачивания шлака и расплава металла, образовавшихся в результате экзотермической реакции, возможно загрязнение расплава металла вследствие его частичного перемешивания с другими продуктами реакции, что требует дальнейшего корректирования сплава по химическому составу в терморегулируемом ковше.A device is known for producing castings from iron-carbon alloys (RF patent No. 2658682), which contains a refractory crucible for melting the thermite charge, made in the form of an inverted truncated cone with a tap hole for downloading slag into the mold and a tap hole for downloading the iron-carbon melt into the casting mold, and installed in The top of the crucible is a device for activating a redox reaction. The device is equipped with a temperature-controlled intermediate ladle located below the refractory crucible to control and fine-tune the chemical composition and temperature of the iron-carbon melt. The device allows you to increase the durability of the crucible. The disadvantages of this device include the complexity of its design and the inability to download the iron-containing melt from the bottom of the crucible. When tilting the crucible to download slag and molten metal formed as a result of an exothermic reaction, the molten metal may become contaminated due to its partial mixing with other reaction products, which requires further adjustment of the alloy’s chemical composition in a temperature-controlled ladle.
Известен графитовый тигель, используемый в способе получения железоалюминиевого сплава (патент РФ на изобретение №2803881) и принятый заявителем за прототип. Недостатком этого тигля является его непродолжительное время эксплуатации по причине высокой доли пригара продуктов реакции к стенкам тигля и, в особенности, в зоне сопряжения стенки тигля с дном, неравномерностью теплоотвода с поверхности тигля ввиду нерегламентированных требований к толщине его стенки и дна, что предопределяет преждевременный износ поверхностей тигля.A graphite crucible is known, used in the method for producing an iron-aluminum alloy (RF patent for invention No. 2803881) and accepted by the applicant as a prototype. The disadvantage of this crucible is its short operating time due to the high proportion of burnt reaction products to the walls of the crucible and, in particular, in the area where the crucible wall meets the bottom, uneven heat removal from the surface of the crucible due to unregulated requirements for the thickness of its wall and bottom, which predetermines premature wear crucible surfaces.
Задачей полезной модели является создание графитового тигля для получения железосодержащего сплава, обеспечивающего повышенную стойкость тигля и, как следствие, длительное сохранение его работоспособности.The purpose of the utility model is to create a graphite crucible to produce an iron-containing alloy, which provides increased durability of the crucible and, as a result, long-term preservation of its performance.
В процессе решения задачи достигается технический результат, заключающийся в создании графитового тигля для получения железосодержащего сплава, конструкция которого обеспечивает его повышенную стойкость и, как следствие, более длительную работоспособность.In the process of solving the problem, a technical result is achieved, which consists in creating a graphite crucible for producing an iron-containing alloy, the design of which ensures its increased durability and, as a consequence, longer serviceability.
Указанный технический результат достигается тем, что в графитовом тигле для получения железосодержащего сплава, включающем замкнутую, симметричную относительно вертикальной оси стенку, соединенную с дном, в котором выполнено выпускное отверстие, предусмотрены следующие отличия: тигель выполнен в виде пустотелого усеченного перевернутого конуса, стенка которого наклонена относительно вертикальной оси симметрии под углом 7°, стенка и дно тигля выполнены одинаковой толщины, толщина стенки тигля составляет 10% внутреннего диаметра его дна, между внутренней поверхностью стенки и поверхностью дна выполнено сопряжение, радиус которого составляет 0,1 внутреннего диаметра дна. Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого устройства и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.This technical result is achieved by the fact that in a graphite crucible for producing an iron-containing alloy, which includes a closed wall, symmetrical with respect to the vertical axis, connected to the bottom in which the outlet hole is made, the following differences are provided: the crucible is made in the form of a hollow truncated inverted cone, the wall of which is inclined relative to the vertical axis of symmetry at an angle of 7°, the wall and bottom of the crucible are made of the same thickness, the thickness of the crucible wall is 10% of the internal diameter of its bottom, a junction is made between the inner surface of the wall and the bottom surface, the radius of which is 0.1 of the internal diameter of the bottom. The cause-and-effect relationship between the set of essential features of the proposed device and the achieved technical result is as follows.
Благодаря тому, что графитовый тигель выполнен в виде пустотелого усеченного перевернутого конуса, обеспечивается свободное удаление застывших продуктов экзотермической реакции (остатков железосодержащего сплава и шлака), прилипающих (пригорающих) к внутренней поверхности тигля.Due to the fact that the graphite crucible is made in the form of a hollow truncated inverted cone, free removal of frozen exothermic reaction products (residues of iron-containing alloy and slag) adhering (burning) to the inner surface of the crucible is ensured.
Благодаря тому, что стенка и дно тигля выполнены одинаковой толщины, соблюдаются условия равномерного теплоотвода, что продлевает срок службы тигля.Due to the fact that the wall and bottom of the crucible are made of the same thickness, the conditions for uniform heat removal are met, which extends the service life of the crucible.
Благодаря тому, что стенка усеченного конуса наклонена относительно вертикальной оси симметрии тигля под углом 7°, обеспечивается свободное удаление пригоревших продуктов экзотермической реакции с внутренней поверхности тигля. Выполнение стенки тигля под углом менее 7° не обеспечивает свободное удаление пригоревших продуктов экзотермической реакции с внутренней поверхности тигля. Расположение стенки тигля под углом более 7° нецелесообразно, ввиду возможности неравномерного распределения температуры в объеме расплава, образующегося в результате экзотермического процесса.Due to the fact that the wall of the truncated cone is inclined relative to the vertical axis of symmetry of the crucible at an angle of 7°, free removal of burnt products of the exothermic reaction from the inner surface of the crucible is ensured. Making the crucible wall at an angle of less than 7° does not ensure free removal of burnt exothermic reaction products from the inner surface of the crucible. Positioning the crucible wall at an angle of more than 7° is impractical, due to the possibility of uneven temperature distribution in the volume of the melt formed as a result of the exothermic process.
Благодаря тому, что толщина стенки тигля составляет 10% внутреннего диаметра его дна, обеспечиваются одинаковые условия отведения тепла с поверхности стенки для любых размеров тигля. Выполнение стенки тигля толщиной менее 10% внутреннего диаметра его дна приводит к быстрому прогоранию стенки и дна тигля и его низкой стойкости. Выполнение стенки и дна тигля толщиной более 10% внутреннего диаметра его дна приводит к возможности затвердевания продуктов экзотермической реакции на поверхности стенки и дна тигля и затруднению при сливе железосодержащего расплава.Due to the fact that the thickness of the crucible wall is 10% of the internal diameter of its bottom, the same conditions for heat removal from the wall surface are provided for any size of the crucible. Making the crucible wall thickness less than 10% of the internal diameter of its bottom leads to rapid burning of the wall and bottom of the crucible and its low durability. Making the wall and bottom of the crucible with a thickness of more than 10% of the internal diameter of its bottom leads to the possibility of solidification of exothermic reaction products on the surface of the wall and bottom of the crucible and difficulty in draining the iron-containing melt.
Благодаря тому, что между внутренней поверхностью стенки и поверхностью дна выполнено сопряжение, радиус которого составляет 0,1 внутреннего диаметра дна, обеспечивается снижение доли пригара продуктов экзотермической реакции в зоне сопряжения внутренней поверхности стенки и дна тигля. Выполнение сопряжения радиусом меньшим, чем 0,1 внутреннего диаметра дна приводит к повышенному износу тигля. Выполнение сопряжения радиусом более 0,1 внутреннего диаметра дна приводит к неравномерности теплоотвода, намораживанию продуктов экзотермической реакции в зоне сопряжения поверхностей стенки и дна тигля и его повышенному износуDue to the fact that a junction is made between the inner surface of the wall and the bottom surface, the radius of which is 0.1 of the internal diameter of the bottom, the proportion of burnt-on products of the exothermic reaction in the interface zone between the inner surface of the wall and the bottom of the crucible is reduced. Making a mate with a radius smaller than 0.1 of the internal diameter of the bottom leads to increased wear of the crucible. Performing a conjugation with a radius of more than 0.1 of the internal diameter of the bottom leads to uneven heat removal, freezing of exothermic reaction products in the conjugation zone of the surfaces of the wall and bottom of the crucible and its increased wear
Техническая сущность и принцип действия предложенной полезной модели поясняются чертежом, на котором на фигуре представлен разрез тигля плоскостью, проходящей через его ось симметрии. The technical essence and principle of operation of the proposed utility model are explained by a drawing, in which the figure shows a cross-section of the crucible with a plane passing through its axis of symmetry.
На фигуре представлено: 1 - симметричная относительно вертикальной оси тигля стенка, 2 - дно тигля, 3 - линия сопряжения стенки и дна тигля; 4 - выпускное отверстие.The figure shows: 1 - a wall symmetrical relative to the vertical axis of the crucible, 2 - the bottom of the crucible, 3 - the line of interface between the wall and the bottom of the crucible; 4 - outlet.
Тигель выполнен из графита, например, марки ЭГ15, соответствующего требованиям ТУ 14-139-177-2003 «Электроды графитированные диаметром от 75 мм до 555 мм и ниппели к ним. Технические условия». Графитовый тигель для получения железосодержащего сплава выполнен в виде пустотелого усеченного перевернутого конуса, стенка которого наклонена под углом α (отмечен на фигуре) относительно оси симметрии тигля и составляет 7°, толщина стенки составляет 10% внутреннего диаметра его дна, радиус сопряжения между внутренней поверхностью стенки и поверхностью дна тигля составляет 0,1 внутреннего диаметра дна.The crucible is made of graphite, for example, grade EG15, which meets the requirements of TU 14-139-177-2003 “Graphite electrodes with a diameter from 75 mm to 555 mm and nipples for them. Technical conditions". The graphite crucible for producing an iron-containing alloy is made in the form of a hollow truncated inverted cone, the wall of which is inclined at an angle α (marked in the figure) relative to the symmetry axis of the crucible and is 7°, the wall thickness is 10% of the internal diameter of its bottom, the radius of the interface between the inner surface of the wall and the surface of the crucible bottom is 0.1 of the internal diameter of the bottom.
Подготавливают термитную смесь, содержащую в качестве восстановителя активный алюминий (например: сплав В95) и окалину в качестве окислителя. Содержание элементов в термитной смеси регламентируется химическим составом получаемого железосодержащего сплава. Термитную смесь засыпают в тигель и воспламеняют. Процесс восстановления железа из окислов протекает в тигле со скоростью продвижения фронта жидких фаз 5-15 кг/(с⋅м2), последовательно продвигаясь по всему объему термитной смеси, заполняющей полость тигля, образованную замкнутой, симметричной относительно вертикальной оси стенкой 1, дном 2 и сопряжением 3, и проходит по основным реакциям:Prepare a thermite mixture containing active aluminum as a reducing agent (for example, B95 alloy) and scale as an oxidizing agent. The content of elements in the thermite mixture is regulated by the chemical composition of the resulting iron-containing alloy. The thermite mixture is poured into the crucible and ignited. The process of reduction of iron from oxides occurs in a crucible with a speed of advance of the front of liquid phases of 5-15 kg/(s⋅m 2 ), sequentially moving throughout the entire volume of the thermite mixture filling the crucible cavity formed by a closed wall 1, symmetrical relative to the vertical axis, wall 1, bottom 2 and conjugation 3, and goes through the main reactions:
3FeO + 2Al=Al2O3 + 3Fe,3FeO + 2Al=Al 2 O 3 + 3Fe,
Fe2O3 + 2Al=Al2O3 + 2Fe.Fe 2 O 3 + 2Al = Al 2 O 3 + 2Fe.
В процессе прохождения термитной реакции образуется расплав, который сливается через отверстие 4 в дне 2 тигля. Шлак всплывает к поверхности образующегося расплава. Остатки продуктов экзотермической реакции удаляются с внутренней поверхности графитового тигля.During the thermite reaction, a melt is formed, which is drained through hole 4 in the bottom 2 of the crucible. The slag floats to the surface of the resulting melt. Residues of exothermic reaction products are removed from the inner surface of the graphite crucible.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU223237U1 true RU223237U1 (en) | 2024-02-08 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB521951A (en) * | 1938-11-28 | 1940-06-05 | Maurice Leo Albert Strittmatte | A process for the manufacture of alloy steels by metallothermic reaction |
| RU2446215C2 (en) * | 2010-04-05 | 2012-03-27 | Учреждение Российской академии наук Физико-технический институт Уральского отделения РАН | Nitrogen-alloyed steel making method |
| CN101967531B (en) * | 2010-10-21 | 2012-07-04 | 东北大学 | Method for preparing high-titanium iron by step-by-step metal thermal reduction |
| RU2658682C1 (en) * | 2017-04-14 | 2018-06-22 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения и металлургии Дальневосточного отделения Российской академии наук | Device for producing iron-carbon-alloy castings |
| RU2803881C1 (en) * | 2023-02-07 | 2023-09-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Хабаровский Федеральный исследовательский центр Дальневосточного отделения Российской академии наук | Method for producing iron-aluminium alloy |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB521951A (en) * | 1938-11-28 | 1940-06-05 | Maurice Leo Albert Strittmatte | A process for the manufacture of alloy steels by metallothermic reaction |
| RU2446215C2 (en) * | 2010-04-05 | 2012-03-27 | Учреждение Российской академии наук Физико-технический институт Уральского отделения РАН | Nitrogen-alloyed steel making method |
| CN101967531B (en) * | 2010-10-21 | 2012-07-04 | 东北大学 | Method for preparing high-titanium iron by step-by-step metal thermal reduction |
| RU2658682C1 (en) * | 2017-04-14 | 2018-06-22 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения и металлургии Дальневосточного отделения Российской академии наук | Device for producing iron-carbon-alloy castings |
| RU2803881C1 (en) * | 2023-02-07 | 2023-09-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Хабаровский Федеральный исследовательский центр Дальневосточного отделения Российской академии наук | Method for producing iron-aluminium alloy |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU223237U1 (en) | Graphite crucible for producing iron-containing alloy | |
| RU2244025C2 (en) | Sintered agglomerates and method for producing the same | |
| CN111996330A (en) | Process for smelting precise or special alloy by multi-slag method in medium-frequency induction furnace for desulfurization and oxygen removal | |
| US5817164A (en) | Method and apparatus for making feedstock for steel making | |
| US2519593A (en) | Trough for use in alloying metals | |
| JPH07179926A (en) | Metallic capsule additive | |
| RU2285050C1 (en) | Method and production line for steel-making process | |
| RU2465361C1 (en) | Aluminothermic method for obtaining metals, and melting furnace for its implementation | |
| US5882582A (en) | Liquid metal heating and casting ladle | |
| RU2792333C1 (en) | Induction furnace for melting process samples of the charge of steels being smelted | |
| SU1715855A1 (en) | Method of modifying cast iron | |
| RU2319751C2 (en) | Method for deoxidation and alloying of metal melts | |
| SU939575A1 (en) | Process for producing complex manganese-aluminium alloy | |
| RU2048536C1 (en) | Steel in ladle alloying method | |
| SU806769A1 (en) | Method of desulfurizing cast iron | |
| SU996456A1 (en) | Method for producing steel | |
| SU850713A1 (en) | Method of producing complex deoxidizers | |
| SU962321A1 (en) | Method for melting steel and alloys | |
| SU742034A1 (en) | Method of treating working surface of cast-iron ingot mould | |
| RU2367540C2 (en) | Method of receiving of steel castings | |
| RU2051979C1 (en) | Method of steel smelting in martin furnace | |
| RU2170267C1 (en) | Method of cast-iron inoculation by magnesium | |
| RU2009207C1 (en) | Composite burden material for producing high-quality steel | |
| SU585217A1 (en) | Slag-forming mixture | |
| RU26054U1 (en) | DEVICE FOR INPUT ADDITIVES IN MELT |