RU2809036C1 - System for precision control of production parameters of titanium sponge restoration process and control method - Google Patents
System for precision control of production parameters of titanium sponge restoration process and control method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2809036C1 RU2809036C1 RU2023121555A RU2023121555A RU2809036C1 RU 2809036 C1 RU2809036 C1 RU 2809036C1 RU 2023121555 A RU2023121555 A RU 2023121555A RU 2023121555 A RU2023121555 A RU 2023121555A RU 2809036 C1 RU2809036 C1 RU 2809036C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reaction chamber
- volume
- temperature
- pressure
- control
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 46
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 33
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims description 26
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 138
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 100
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 36
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 10
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 2
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 208000033986 Device capturing issue Diseases 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 2
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- 229910003074 TiCl4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Техническая областьTechnical area
Данное изобретение относится к области технологии губчатого титана, в частности к системе и методу точного управления технологическими параметрами процесса восстановления губчатого титана.This invention relates to the field of titanium sponge technology, in particular to a system and method for accurately controlling the technological parameters of the titanium sponge recovery process.
Фон изобретенияInvention background
Титан и титановые сплавы отличаются высокой удельной прочностью, высокой коррозионной стойкостью и высокой термостойкостью, имеют широкое применение в аэрокосмической сфере, глубоководном зондировании, химической промышленности и медицине. Губчатый титан в качестве сырья для получения титана и титановых сплавов в промышленности производится только магниевым методом. Реакция магниево-термовосстановления TiCl 4 для производства губчатого титана представляет собой интенсивную многофазную экзотермическую реакцию. В процессе практического производства необходимо контролировать давление, температуру в реакционной камере, скорость загрузки материала TiCl 4, объем выхода MgCl 2 и общее количество загрузки материала TiCl 4, при отклонении технологических параметров качество губчатого титана серьезно пострадает. Например, низкое давление в реакционном сосуде может привести к загрязнению воздуха губчатым титаном; Температура реакции слишком высока, и в губчатом титане наблюдается заметное повышение примесей Fe.Titanium and titanium alloys have high specific strength, high corrosion resistance and high temperature resistance, and are widely used in aerospace, deep-sea sensing, chemical industry and medicine. Titanium sponge as a raw material for the production of titanium and titanium alloys is produced in industry only by the magnesium method. The magnesium thermal reduction reaction of TiCl 4 for the production of titanium sponge is an intense multiphase exothermic reaction. In the practical production process, it is necessary to control the pressure, temperature in the reaction chamber, TiCl 4 material loading rate, MgCl 2 output volume and the total amount of TiCl 4 material loading; if the process parameters deviate, the quality of titanium sponge will be seriously affected. For example, low pressure in the reaction vessel may result in titanium sponge contaminating the air; The reaction temperature is too high, and the titanium sponge exhibits a noticeable increase in Fe impurities.
Для точного автоматического управления ключевыми технологическими параметрами процесса восстановления, предприятия по производству губчатого титана в Китае применяют передовую распределенную систему управления (Distributed control system) для устранения отрицательного влияния отклонения ключевых технологических параметров на качество губчатого титана. Однако в процессе восстановления губчатого титана в связи с потерей TiCl 4 в процессе сброса давления в реакционной камере, погрешностью взвешивания в процессе сброса MgCl 2, положение интерфейса реакции часто отклоняется от установленного значения. В связи с тем, что интерфейс реакции является зоной тепловыделения реакции, необходимо провести принудительное рассеивание тепла, поэтому обнаружение места интерфейса реакции и контроль температуры имеют важное практическое значение для управления качеством губчатого титана.To accurately automatically control the key process parameters of the reduction process, titanium sponge enterprises in China adopt an advanced Distributed control system to eliminate the negative impact of deviation of key process parameters on the quality of titanium sponge. However, in the process of titanium sponge reduction, due to the loss of TiCl 4 during the depressurization process in the reaction chamber, the weighing error during the MgCl 2 discharge process, the position of the reaction interface often deviates from the set value. Due to the fact that the reaction interface is the reaction heat generation zone, it is necessary to force heat dissipation, so detecting the reaction interface location and controlling the temperature are of great practical importance for controlling the quality of titanium sponge.
Поэтому в существующей технике существует потребность в совершенствовании системы точного управления технологическими параметрами процесса восстановления губчатого титана и методов управления.Therefore, in the existing technology, there is a need to improve the system for precise control of the technological parameters of the titanium sponge restoration process and control methods.
Содержание изобретенияContents of the invention
В связи с этим целью данного варианта реализации является представление системы и метода точного управления технологическими параметрами процесса восстановления губчатого титана, обеспечивающих точное управление системой управления температурой, давлением, объемом загрузки материала и объемом выхода материала, интеллектуальное регулирование объема загрузки материала на основе алгоритма для высокоэффективной реакции восстановления.In this regard, the purpose of this embodiment is to present a system and method for accurately controlling the technological parameters of the titanium sponge recovery process, providing precise control of the temperature, pressure, material loading volume and material output volume control system, intelligently controlling the material loading volume based on the algorithm for a highly efficient reaction recovery.
Для вышеуказанных целей в варианте реализации данного изобретения предусмотрена система точного управления технологическими параметрами процесса восстановления губчатого титана, осуществляемого в реакционной камере, которая включает в себя:For the above purposes, an embodiment of the present invention provides a system for precise control of the technological parameters of the titanium sponge recovery process carried out in the reaction chamber, which includes:
Блок давления, блок давления предназначен для контроля величины давления в реакционной камере и регулирования величины давления в реакционной камере;Pressure block, the pressure block is designed to control the amount of pressure in the reaction chamber and regulate the amount of pressure in the reaction chamber;
Температурный блок, температурный блок предназначен для контроля продольного зонального распределения температуры в реакционной камере, регулирования температуры в реакционной камере и расчета фактической высоты уровня жидкости в реакционной камере на основе продольного зонального распределения температуры;Temperature block, the temperature block is designed to control the longitudinal zonal temperature distribution in the reaction chamber, regulate the temperature in the reaction chamber, and calculate the actual height of the liquid level in the reaction chamber based on the longitudinal zonal temperature distribution;
Блок загрузки материала, блок загрузки материала предназначен для автоматической загрузки материала в реакционную камеру;Material loading unit, material loading unit is designed to automatically load material into the reaction chamber;
Блок выхода материала, блок выхода материала предназначен для управления автоматическим выходом материала в реакционной камере и интеллектуального сбора и выхода материала;Material output unit, material output unit is designed to control the automatic output of material in the reaction chamber and intelligent collection and output of material;
Центр управления, который соединяется с блоком давления, блоком температуры, блоком загрузки материала и блоком выхода материала, предусмотрен для построения функции расчета высоты уровня жидкости с объемом загрузки материала и объемом выхода материала, для определения разницы между высотой фактического и теоретического уровня жидкости, для автоматического регулирования объема загрузки материала на этапе выхода материала из данной партии и следующей партии.The control center, which connects with the pressure unit, temperature unit, material loading unit and material outlet unit, is provided to construct the function of calculating the liquid level height with the material loading volume and the material exit volume, to determine the difference between the height of the actual and theoretical liquid level, to automatically regulating the volume of material loading at the stage of material exit from this batch and the next batch.
В некоторых методах реализации, температурный блок включает в себя несколько термопар и вентиляторов преобразования частоты, связанный с внутренней частью реакционной камеры, несколько термопар распределены по продольным интервалам на наружной стенке реакции, фактическая высота уровня жидкости определяется на основе места с самой высокой температурой из нескольких термопар, а частота вентиляторов преобразования частоты регулируется на основе разницы между температурой, измеренной несколькими термопарами и предустановленной температурой.In some implementation methods, the temperature block includes multiple thermocouples and frequency conversion fans connected to the interior of the reaction chamber, multiple thermocouples are distributed at longitudinal intervals on the outer reaction wall, the actual liquid level height is determined based on the highest temperature location of the multiple thermocouples , and the frequency of the frequency conversion fans is adjusted based on the difference between the temperature measured by multiple thermocouples and the preset temperature.
В некоторых методах реализации расчетная функция высоты уровня жидкости от объема выхода материала составляет:In some implementation methods, the calculated function of the height of the liquid level from the volume of material output is:
Расчетная функция высоты уровня жидкости и объема загрузки материала:Calculation function of liquid level height and material loading volume:
В т.ч. W 1 – фактический объем выхода MgCl 2, W0 – теоретический объем выхода MgCl 2, F 1 – фактический необходимый объем загрузки TiCl 4, F 0 – теоретический объем загрузки TiCl 4, L 2 – теоретический уровень жидкости, L 1 – фактический уровень жидкости, r – радиус реакционной камеры; ρ- плотность MgCl 2, M1-молекулярный вес TiCl 4, M2-молекулярный вес MgCl 2.Incl. W 1 – actual MgCl 2 output volume, W 0 – theoretical MgCl 2 output volume, F 1 – actual required TiCl 4 loading volume, F 0 – theoretical TiCl 4 loading volume, L 2 – theoretical liquid level, L 1 – actual liquid level , r – radius of the reaction chamber; ρ - density of MgCl 2 , M 1 - molecular weight of TiCl 4 , M 2 - molecular weight of MgCl 2 .
В некоторых методах реализации несколько термопар состоят из 10-14 термопар, расположенных в продольном интервале по наружной стенке реакции, расстояние между соседними термопарами составляет 2-3 см.In some implementation methods, several thermocouples consist of 10-14 thermocouples located in a longitudinal interval along the outer wall of the reaction, the distance between adjacent thermocouples is 2-3 cm.
В некоторых методах реализации блок давления, включает в себя дистанционный цифровой манометр, автоматический клапан заполняющий аргоном, а также автоматический клапан для сброса давления.In some implementation methods, the pressure unit includes a remote digital pressure gauge, an automatic argon filling valve, and an automatic pressure relief valve.
В некоторых методах реализации, блок загрузки материала включает в себя напорный бак, на трубопроводе загрузки материала между напорным баком и реакционной камерой установлен регулирующий клапан, а также расходомер.In some implementation methods, the material loading unit includes a pressure tank, a control valve, and a flow meter are installed on the material loading pipeline between the pressure tank and the reaction chamber.
В некоторых методах реализации, блок выхода материала включает клапан выхода материала, установленный на дне реакционной камеры, а также ковш с функцией автоматического позиционирования, установленный под клапаном выхода материала.In some implementation methods, the material outlet unit includes a material outlet valve mounted at the bottom of the reaction chamber, as well as an automatic positioning ladle mounted below the material outlet valve.
В некоторых методах реализации в машине ковша установлены напольные весы.In some implementation methods, a floor scale is installed in the bucket machine.
В некоторых методах реализации центра управления дополнительно предназначен для установки технологических параметров, обратной связи с параметрами, доступа к историческим технологическим параметрам, контроля за состоянием эксплуатации технологических параметров и сигнализации отклонения параметров.In some implementation methods, the control center is additionally designed to set process parameters, parameter feedback, access historical process parameters, monitor the operating status of process parameters, and signal deviations of parameters.
Данное изобретение также предоставляет метод точного управления технологическими параметрами процесса восстановления губчатого титана, который включает в себя следующие шаги:The present invention also provides a method for accurately controlling the process parameters of the titanium sponge recovery process, which includes the following steps:
S1: оператор устанавливает температуру наружной стенки реактора, давление в реакционной камере, объем загрузки материала TiCl 4 из одной партии, высоту уровня жидкости, объем выхода MgCl 2 из одной партии, после завершения установки блок загрузки материала автоматически производит подачу материала TiCl4 по заранее установленным параметрам из данной партии;S1: the operator sets the temperature of the outer wall of the reactor, the pressure in the reaction chamber, the loading volume of TiCl 4 material from one batch, the height of the liquid level, the output volume of MgCl 2 from one batch, after installation is completed, the material loading unit automatically feeds TiCl 4 material according to preset parameters from this batch;
S2: В процессе подачи материала TiCl 4, блок давления контролирует давление в реакционной камере, через связь центра управления контролирует открытие и закрытие клапана сброса давления и клапана заполняющий аргоном для регулирования давления в реакционной камере;S2: In the process of feeding TiCl4 material, the pressure unit controls the pressure in the reaction chamber, through the communication of the control center, controls the opening and closing of the pressure relief valve and argon filling valve to regulate the pressure in the reaction chamber;
S3: В процессе подачи материала TiCl 4 блок температуры контролирует температуру в реакционной камере, и контролирует частоту вентилятора преобразования частоты с помощью связи центра управления для регулирования температуры в реакционной камере;S3: In the process of feeding TiCl 4 material, the temperature unit controls the temperature in the reaction chamber, and controls the frequency of the frequency conversion fan through the communication of the control center to regulate the temperature in the reaction chamber;
S4: По окончании загрузки материала партии TiCl4 высота уровня жидкости определяется на основе данных о температуре в температурном блоке, а фактический объем загрузки материала и фактический объем выхода материала рассчитываются на основе функции расчета так называемой высокой температуры уровня жидкости и объема загрузки материала и объема выхода материала. Объем загрузки материала, расчет следующей партии дополнительной загрузки TiCl 4 в соответствии с описанным фактическим объемом загрузки материала и описанным фактическим объемом выхода материала;S4: After finishing loading TiCl 4 batch material, the liquid level height is determined based on the temperature data of the temperature block, and the actual material loading volume and the actual material output volume are calculated based on the calculation function of the so-called liquid level high temperature and material loading volume and output volume material. Material loading volume, calculation of the next batch of additional TiCl 4 loading in accordance with the described actual material loading volume and the described actual material output volume;
S5: после завершения загрузки материала TiCl 4 данной партии, блок выхода материала производит выход материала MgCl 2 в реакционную камеру, когда объем выхода MgCl 2 достигает установленного значения, выход материала MgCl 2 заканчивается;S5: after loading of TiCl 4 material of this batch is completed, the material output unit produces MgCl 2 material output into the reaction chamber, when the MgCl 2 output volume reaches the set value, the output of MgCl 2 material ends;
S6: Проводить цикл по шагам в S1-S5, при каждом цикле добавлять расчетный объем дополнительного материала в предыдущей партии, до тех пор, пока общий объем добавленного материала и общий объем выхода материала MgCl 2 не достигнет установленного значения, процесс восстановления закончится и начнется операция вакуумной сепарации.S6: Cycle through the steps in S1-S5, each cycle add the calculated amount of additional material in the previous batch, until the total volume of added material and the total output of MgCl 2 material reaches the set value, the recovery process ends and the operation begins vacuum separation.
Данное изобретение имеет как минимум следующие благотворные технические эффекты:This invention has at least the following beneficial technical effects:
Данное изобретение предусматривает систему точного управления технологическими параметрами процесса восстановления губчатого титана, обеспечивающую контроль температуры и давления в реакторной камере в реальном масштабе времени с помощью блока температуры и давления, а также точное регулирование температуры и давления при отклонении фактических параметров от заданных значений во избежание аварий безопасности, вызванных проблемами температуры и давления; С помощью блока загрузки материала и выхода материала осуществляется автоматическая загрузка материала и выхода материала из партии, далее с помощью алгоритмического расчета потерь и интеллектуального пополнения материала осуществляется высокоэффективная реакция восстановления губчатого титана. Система изобретения проста в эксплуатации, высокоэффективна и надежна в полностью автоматизированной эксплуатации.This invention provides a system for precise control of technological parameters of the titanium sponge recovery process, providing real-time control of temperature and pressure in the reactor chamber using a temperature and pressure unit, as well as precise control of temperature and pressure when the actual parameters deviate from the specified values in order to avoid safety accidents caused by temperature and pressure problems; Using the material loading and material exit unit, the material is automatically loaded and the material exits the batch, then, using the algorithmic calculation of losses and intelligent replenishment of the material, a highly efficient titanium sponge recovery reaction is carried out. The system of the invention is easy to operate, highly efficient and reliable in fully automated operation.
Метод данного изобретения имеет такой же благотворный эффект, как и вышеописанный.The method of the present invention has the same beneficial effect as that described above.
Описание приложенных чертежейDescription of the attached drawings
Для более четкого описания вариантов реализации данного изобретения или технических решений в существующей технике ниже приводится краткое описание чертежей, необходимых для использования в вариантах реализации или существующих технических описаниях, очевидно, что чертежи в нижеследующем описании являются лишь некоторыми вариантами реализации данного изобретения, на основании которых можно без творческого труда получить и другие варианты реализации для среднестатистического специалиста в данной области.In order to more clearly describe embodiments of this invention or technical solutions in existing technology, a brief description of the drawings required for use in embodiments or existing technical specifications is provided below, it is obvious that the drawings in the following description are only some embodiments of this invention, based on which one can without creative work, obtain other implementation options for the average specialist in this field.
На рис.1 представлена схема вариантов реализации системы управления, представленная в данном изобретении;Figure 1 shows a diagram of embodiments of the control system presented in this invention;
На рис. 2 представлена схема вариантов реализации реакционной камеры восстановления, представленная в данном изобретении.In Fig. 2 is a diagram of embodiments of the reduction reaction chamber of the present invention.
Конкретные методы реализацииSpecific implementation methods
Для более четкого понимания цели, технического решения и преимуществ данного изобретения ниже приведено подробное описание варианта реализации данного изобретения в сочетании с конкретными вариантами реализации и с учетом приложенных чертежей.For a clearer understanding of the purpose, technical solution and advantages of the present invention, a detailed description of an embodiment of the present invention is given below in combination with specific embodiments and in view of the accompanying drawings.
Если не определено иное, все технические и научные термины, используемые в настоящем документе, имеют то же значение, которое обычно понимает технический персонал в данной области, относящиеся к настоящему изобретению; Термины, используемые в данной инструкции, предназначены только для описания конкретных вариантов реализации, а не для ограничения данного изобретения, например, термины "длина", "ширина", "вверх", "вниз", "левая", "правая", "передняя", "задняя", "вертикальная", "горизонтальная", "верхушка", "низ", "внутренняя", "снаружи" указывают ориентировку или положение на основе указанного в приложенных чертежах, только для удобства описания и не могут быть истолкованы как ограничивающие данное техническое решение.Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by technical personnel in the art relating to the present invention; Terms used in this instruction are intended only to describe specific embodiments and not to limit the present invention, for example, the terms "length", "width", "up", "down", "left", "right", " front", "rear", "vertical", "horizontal", "top", "bottom", "inside", "outside" indicate orientation or position based on that shown in the attached drawings, are for convenience of description only and are not to be construed as limiting this technical solution.
Термины "включает" и "имеет" и любые их вариации в инструкции и формуле изобретения и в описании вышеуказанных чертежей предназначены для охвата не исключительного включения; Термины "первый", "второй" и др., указанные в инструкции и формуле изобретения и в инструкции вышеуказанных чертежей предназначены для разграничения различных объектов, а не для описания определенной последовательности. Термин "несколько" означает два или более, если иное не определено ясно и конкретно.The terms “includes” and “has” and any variations thereof in the instructions and claims and in the description of the above drawings are intended to cover non-exclusive inclusion; The terms “first”, “second”, etc., specified in the instructions and claims and in the instructions of the above drawings are intended to distinguish different objects, and not to describe a specific sequence. The term "several" means two or more, unless otherwise clearly and specifically defined.
Если элемент обозначен как "закрепленный" или "установленный" или "настроенный" или "прикрепленный" к другому элементу в инструкции и формуле изобретения и в инструкции вышеуказанных чертежей, он может быть прямо или косвенно расположен на этом другом элементе. Например, когда элемент называется "прикрепленным" к другому элементу, он может быть прикреплен к этому другому элементу прямо или косвенно.If an element is designated as "attached" or "installed" or "adjusted" or "attached" to another element in the instructions and claims and in the instructions of the above drawings, it may be directly or indirectly located on that other element. For example, when an element is said to be "attached" to another element, it may be attached to that other element directly or indirectly.
Кроме того, ссылка на "варианты реализации" в данном документе означает, что конкретные характеристики, структуры или свойства, описанные в сочетании с вариантами реализации, могут содержаться по меньшей мере в одном варианте реализации данного изобретения. Появление этой фразы во всех местах инструкции не обязательно относится к одному и тому же варианту реализации или к отдельному или альтернативному варианту реализации, исключающему другие варианты реализации. Технический персонал, работающий в данной области, как явно, так и косвенно понимают, что описанные варианты реализации могут сочетаться с другими.In addition, reference to “embodiments” herein means that the particular characteristics, structures, or properties described in combination with the embodiments may be contained in at least one embodiment of the present invention. The appearance of this phrase in all places in the instructions does not necessarily refer to the same embodiment or to a separate or alternative embodiment to the exclusion of other embodiments. It is understood by those skilled in the art, both explicitly and implicitly, that the described embodiments may be combined with others.
Например, на рис.1 представлена схема вариантов реализации системы управления, например на рис.2 представлена схема вариантов реализации реакционной камеры восстановления, (без указания центра управления), в состав системы управления входят:For example, Fig. 1 shows a diagram of options for implementing a control system, for example, Fig. 2 shows a diagram of options for implementing a reaction recovery chamber, (without indicating the control center), the control system includes:
Блок давления 10, блок давления 10 предназначенный для контроля значения давления в реакционной камере и регулирования величины давления в реакционной камере;Pressure block 10, pressure block 10 designed to control the pressure value in the reaction chamber and regulate the pressure value in the reaction chamber;
Температурный блок 20, температурный блок 20 предназначен для контроля продольного зонального распределения температуры в реакционной камере, регулирование температуры в реакционной камере на основе продольного зонального распределения температуры и контроль фактического уровня жидкости в реакционной камере;Temperature block 20, the temperature block 20 is designed to control the longitudinal zonal temperature distribution in the reaction chamber, control the temperature in the reaction chamber based on the longitudinal zonal temperature distribution, and control the actual liquid level in the reaction chamber;
Блок загрузки материала 30, блок загрузки материала 30 предназначен для автоматической загрузки материала в реакционную камеру;Material loading unit 30, material loading unit 30 is designed to automatically load material into the reaction chamber;
Блок выхода материала 40, блок выхода материала 40 предназначен для управления автоматическим выходом материала в реакционной камере и интеллектуального сбора и выхода материала;Material output unit 40, material output unit 40 is designed to control the automatic output of material in the reaction chamber and intelligently collect and output material;
Центр управления 50, центр управления 50, который соединяется с вышеуказанными блоками, предназначен для построения функции расчета высоты уровня жидкости с объемом загрузки материала и объемом выхода материала, для определения разницы между высотой фактического и теоретического уровня жидкости, для автоматического регулирования объема загрузки материала на этапе выхода материала из данной партии и следующей партии загрузки материала.Control center 50, control center 50, which is connected with the above blocks, is designed to construct a function for calculating the liquid level height with the material loading volume and the material output volume, to determine the difference between the height of the actual and theoretical liquid level, to automatically adjust the material loading volume at the stage output of material from this batch and the next batch of material loading.
В некоторых вариантах реализации, блок температуры включает в себя несколько термопар 302 и вентиляторов преобразования частоты 304, который соединяется с реакционной камерой. Несколько термопар 302 распределены по продольным интервалам по наружной стенке реакции. Фактическая высота уровня жидкости определяется по значению температуры нескольких термопар 302 на наружной стенке реакции. В частности, положение уровня в реакционной камере определяется по значению температуры нескольких термопар 302 на наружной стенке реакции. На основе разницы между температурой, контролируемой несколькими термопарами 302, и предустановленной температурой регулируется скорость ветра вентиляторов преобразования частоты 304, на трубопроводе между вентилятором преобразования частоты и реакционной камерой дополнительно предусмотрен откидной клапан 303 для управления открытием и закрытием трубопроводов.In some embodiments, the temperature unit includes a plurality of thermocouples 302 and frequency conversion fans 304 that are coupled to the reaction chamber. Several thermocouples 302 are distributed at longitudinal intervals along the outer reaction wall. The actual height of the liquid level is determined by the temperature of several thermocouples 302 on the outer reaction wall. In particular, the position of the level in the reaction chamber is determined by the temperature of several thermocouples 302 on the outer reaction wall. Based on the difference between the temperature controlled by multiple thermocouples 302 and the preset temperature, the wind speed of the frequency conversion fans 304 is adjusted, and a flap valve 303 is further provided on the pipeline between the frequency conversion fan and the reaction chamber to control the opening and closing of the pipelines.
В некоторых предпочтительных вариантах реализации несколько термопар 302 включают 10-14 термопар 302, распределенных по продольным интервалам вдоль наружной стенки реакции с расстоянием 2-3 см между двумя соседними термопарами 302.In some preferred embodiments, multiple thermocouples 302 include 10-14 thermocouples 302 distributed at longitudinal intervals along the outer reaction wall with a distance of 2-3 cm between two adjacent thermocouples 302.
Далее была установлена расчетная функция уровня с объемом загрузки материала TiCl 4, объемом выхода материала MgCl 2, которая автоматически регулируется на этапе загрузки материала следующей партии TiCl 4, когда сливается партия MgCl 2.Next, a calculated level function was established with the loading volume of the TiCl 4 material, the output volume of the MgCl 2 material, which is automatically adjusted at the stage of loading the material of the next TiCl 4 batch, when the MgCl 2 batch is drained.
Если высота фактического уровня жидкости (L 1) выше теоретического уровня (L 2), то объем выхода MgCl 2 из партии составляет:If the height of the actual liquid level (L 1 ) is higher than the theoretical level (L 2 ), then the volume of MgCl 2 output from the batch is:
где W 0 теоретический объем выхода MgCl 2, кг; L1, см; L2, см; r радиус реакционной камеры, см; ρ- плотность MgCl2, 1,672 г/см3; W1 фактический объем выхода MgCl2, кг.where W 0 is the theoretical volume of MgCl 2 output, kg; L 1 , cm; L 2 , cm; r radius of the reaction chamber, cm; ρ-density of MgCl 2 , 1.672 g/cm 3 ; W 1 actual volume of MgCl 2 output, kg.
Если фактический уровень жидкости (L 1) ниже высоты теоретического уровня жидкости (L 2), при объеме выхода W1 из партии MgCl 2 производится выход материала по теоретическому объему выхода MgCl 2 W1 = W0, в процессе следующей партии загрузки материала TiCl 4 вносится поправка на объем ввода TiCl 4, объем ввода следующей партии TiCl 4:If the actual liquid level (L 1 ) is lower than the height of the theoretical liquid level (L 2 ), with the output volume W 1 from the batch of MgCl 2 , the material is released according to the theoretical output volume of MgCl 2 W 1 = W 0 , during the next batch of TiCl 4 material loading a correction is made for the input volume of TiCl 4 , the input volume of the next batch of TiCl 4 :
F1, фактически необходимый объем ввода TiCl 4, кг; F 0, теоретический объем добавки TiCl 4, кг; L 2 теоретическая высота уровня, см; L 1 фактическая высота уровня жидкости, см; r радиус реакционной камеры, см; ρ- плотность MgCl 2, 1,672 г/см3; M 1 — молекулярная масса TiCl 4, 189,7; M2-MgCl 2 молекулярная масса, 95,2.F 1 , actual required input volume of TiCl 4 , kg; F 0, theoretical volume of TiCl 4 additive, kg; L 2 theoretical level height, cm; L 1 actual height of the liquid level, cm; r radius of the reaction chamber, cm; ρ-density of MgCl 2 , 1.672 g/cm 3 ; M 1 - molecular weight of TiCl 4 , 189.7; M 2 -MgCl 2 molecular weight, 95.2.
Далее, блок давления 10 включает в себя дистанционный цифровой манометр 201, автоматический клапан заполняющего аргон 203, автоматический клапан сброса давления 202, на вершине реакционной камеры соединяется с трубопроводом управления давлением, на котором установлен манометр 201 для контроля давления в реакционной камере в реальном масштабе времени, трубопровод управления соединяется с трубопроводами наполнения аргоном и сброса давления, на трубопроводе заполнения аргоном установлен автоматический клапан заполняющий аргоном 203, на трубопроводе сброса давления установлен автоматический клапан сброса давления 202, все клапаны соединяются с центром управления 50 для управления открытием и закрытием клапанов.Further, the pressure unit 10 includes a remote digital pressure gauge 201, an automatic argon filling valve 203, an automatic pressure relief valve 202, at the top of the reaction chamber is connected to a pressure control pipeline on which a pressure gauge 201 is installed to monitor the pressure in the reaction chamber in real time. , the control pipeline is connected to the argon filling and pressure relief pipelines, an automatic argon filling valve 203 is installed on the argon filling pipeline, an automatic pressure relief valve 202 is installed on the pressure relief pipeline, all valves are connected to the control center 50 to control the opening and closing of the valves.
Далее, блок загрузки материала 30 включает в себя напорный бак 103, на трубопроводе загрузки материала между напорным баком 103 и реакционной камерой установлен регулирующий клапан 101 с автоматическим регулированием расхода и расходомер 102, предпочтительно массовый расходомер.Further, the material loading unit 30 includes a pressure tank 103, and an automatic flow control valve 101 and a flow meter 102, preferably a mass flow meter, are installed in the material loading line between the pressure tank 103 and the reaction chamber.
Далее блок выхода материала 40 включает клапан выхода материала 403, установленный на дне реакционной камеры, а также ковш 401, установленный под клапаном выхода материала с функцией автоматического позиционирования, при открытии клапана выхода материала 403 выходной материал выгружается в ковш 402, в некоторых предпочтительных вариантах реализации в ковше 402 предусмотрены напольные весы с дистанционным цифровым дисплеем для взвешивания объема выхода материала.The material outlet unit 40 further includes a material outlet valve 403 mounted at the bottom of the reaction chamber, as well as a ladle 401 mounted below the material outlet valve with an automatic positioning function, when the material outlet valve 403 is opened, the output material is discharged into the ladle 402, in some preferred embodiments. The 402 bucket includes a floor scale with a remote digital display for weighing material output.
Кроме того, центр управления 50 предназначен для установки технологических параметров, обратной связи с параметрами, доступа к историческим технологическим параметрам, контроля рабочего состояния технологических параметров и т.д., при отклонении технологических параметров от установленного диапазона, центр управления также имеет функцию сигнализации.In addition, the control center 50 is designed to set process parameters, parameter feedback, access historical process parameters, monitor the operating status of process parameters, etc., when the process parameters deviate from the set range, the control center also has an alarm function.
Данное изобретение также предоставляет метод точного управления технологическими параметрами процесса восстановления губчатого титана, который включает в себя следующие шаги:The present invention also provides a method for accurately controlling the process parameters of the titanium sponge recovery process, which includes the following steps:
S1: Оператор устанавливает на центре управления 50 контрольную температуру наружной стенки реакции, давление в реакционной камере, объем загрузки материала TiCl 4 из одной партии, начальный уровень жидкости, объем выхода MgCl 2 из одной партии. Центр управления 50 управляет открытием автоматического клапана 101 и массовым расходомером 102, при этом контролирует скорость загрузки материала TiCl 4, и передает скорость загрузки материала в центр управления 50, чтобы TiCl 4 в высокопозиционный паз 103 присоединялся с заданной скоростью.S1: The operator sets at the control center 50 the control temperature of the outer wall of the reaction, the pressure in the reaction chamber, the loading volume of TiCl 4 material from one batch, the initial liquid level, the volume of MgCl 2 output from one batch. The control center 50 controls the opening of the automatic valve 101 and the mass flow meter 102, while controlling the loading rate of the TiCl 4 material, and transmits the material loading speed to the control center 50 so that the TiCl 4 is added to the high position slot 103 at a predetermined speed.
S2: В процессе подачи материала TiCl 4 манометр 201 в реальном времени контролирует давление в реакционной камере 301 и контролирует давление через центр управления 50. При давлении выше верхнего предела заданного значения, клапан сброса давления 202 автоматически открывается, при снижении давления до нижнего предела заданного значения закрывается; При давлении ниже нижнего предела заданного значения автоматически запускается клапан заполнения аргоном 203 для заполнения аргоном, при повышении давления до верхнего предела заданного значения клапан для заполнения аргоном закрывается.S2: In the process of feeding TiCl 4 material, the pressure gauge 201 monitors the pressure in the reaction chamber 301 in real time and controls the pressure through the control center 50. When the pressure is above the upper limit of the set value, the pressure relief valve 202 automatically opens when the pressure drops to the lower limit of the set value closes; When the pressure is below the lower limit of the set value, the argon filling valve 203 is automatically started to fill with argon, when the pressure rises to the upper limit of the set value, the argon filling valve is closed.
S3: в процессе подачи материала TiCl 4, несколько термопар на наружной стенке реакционной камеры 301 в реальном времени контролируют температуру наружной стенки реакции, несколько термопар образуют группу контроля термопар 302 и контролируют давление через центр управления 50. При показании температуры одной термопары в группе 302 контроля термопар выше заданного значения, открыть обратный клапан 303 на воздуходувном трубопроводе, запустить вентилятор преобразователем частоты (304) для охлаждения наружной стенки реакции подачей воздуха под напором, при показании температуры всех термопар в группе 302 контроля термопар ниже заданного значения, закрыть обратный клапан 303 и уменьшить частоту вентилятора преобразователя частоты 304.S3: In the process of feeding TiCl 4 material, multiple thermocouples on the outer wall of the reaction chamber 301 monitor the temperature of the outer reaction wall in real time, several thermocouples form a thermocouple control group 302, and control the pressure through the control center 50. When the temperature reading of one thermocouple in the control group 302 thermocouples is higher than the set value, open the check valve 303 on the blower pipeline, start the fan with a frequency converter (304) to cool the outer wall of the reaction by supplying air under pressure, when the temperature reading of all thermocouples in the thermocouple control group 302 is below the set value, close the check valve 303 and reduce fan frequency of frequency converter 304.
S4: По окончании загрузки материала TiCl 4 данной партии, сравнить значения температуры термопар группы 302 контроля термопар на внешней стенке, в том числе место, соответствующее самой высокой температуре одной термопары, является местом на границе реакции, сравнить высоту теоретического уровня жидкости с высотой фактического уровня жидкости, провести расчет в центре управления 50, получить фактический объем выхода MgCl 2. Если фактический уровень жидкости ниже теоретического уровня жидкости, рассчитать через центр управления 50, добавить объем потерянного TiCl 4 в объем загрузки материала следующей партии TiCl 4.S4: After finishing loading TiCl 4 material of this batch, compare the temperature values of thermocouples of thermocouple control group 302 on the outer wall, including the place corresponding to the highest temperature of one thermocouple is the place at the reaction boundary, compare the height of the theoretical liquid level with the height of the actual level liquid, carry out calculations in control center 50, obtain the actual volume of MgCl 2 output. If the actual liquid level is lower than the theoretical liquid level, calculate through the control center 50, add the volume of lost TiCl 4 to the material loading volume of the next batch of TiCl 4 .
S5: Рельсовая тележка 401 с функцией распознавания положения перевозит ковш 402 MgCl 2 под клапан выхода материала 403 в реакционной камере, центр управления 50 автоматически открывает клапан выхода материала 403 на дне реакционной камеры, сливает MgCl 2 в ковш 402 на рельсах, взвешивает вес выхода MgCl 2 в реальном масштабе времени, когда объем выхода достигает заданного значения, автоматически закрывает нижний клапан выхода материала 403 и транспортирует MgCl 2 в электролитическую ванну.S5: Rail cart 401 with position sensing function transports MgCl 2 ladle 402 under material outlet valve 403 in the reaction chamber, control center 50 automatically opens material outlet valve 403 at the bottom of the reaction chamber, drains MgCl 2 into rail ladle 402, weighs the MgCl outlet weight 2 in real time, when the output volume reaches the set value, automatically closes the lower material outlet valve 403 and transports MgCl 2 into the electrolytic bath.
S6: Выполнить цикл по шагам из S1-S6, до достижения заданного значения общего объема загрузки материала, после завершения процесса восстановления перегрузить реакционную камеру в дистилляционная печь, где побочный продукт восстановления MgCl 2 подвергается дистиляции вакуумной сепарации, для получения чистой кучи губчатого титана.S6: Perform the cycle according to the steps from S1-S6, until the set value of the total volume of material loading is reached, after completion of the reduction process, transfer the reaction chamber to the distillation furnace, where the by-product of the reduction of MgCl 2 is subjected to distillation by vacuum separation, to obtain a clean pile of titanium sponge.
Выше приведены примеры осуществления раскрытия данного изобретения, но следует отметить, что различные изменения и модификации могут быть выполнены без отхода от сферы раскрытия данного изобретения, определенного формулой изобретения. Функции, шаги и/или действия, требуемые в соответствии с описанными здесь методами варианта реализации, не должны выполняться в какой-либо конкретной последовательности. Кроме того, хотя элементы, раскрытые в варианте реализации изобретения, могут быть описаны или требуются в индивидуальной форме, они могут быть поняты как множественные, если только они явно не ограничены единственным числом.The above are examples of the implementation of the disclosure of the present invention, but it should be noted that various changes and modifications can be made without departing from the scope of the disclosure of the present invention as defined by the claims. The functions, steps, and/or actions required by the embodiment methods described herein do not have to be performed in any particular sequence. In addition, although the elements disclosed in an embodiment of the invention may be described or required in individual form, they may be understood as plural unless they are expressly limited to the singular.
Следует понимать, что форма единственного числа "один" используемая в настоящем документе, предназначена для включения форм множественного числа, если контекст явно не поддерживает исключение. Следует также понимать, что термин "и/или" используется в настоящем документе для обозначения любого и всех возможных сочетаний, включающих один или несколько взаимосвязанных перечней.It should be understood that the singular form "one" as used herein is intended to include plural forms unless the context clearly supports exclusion. It should also be understood that the term “and/or” is used herein to refer to any and all possible combinations including one or more related lists.
Выше приведены раскрытые примерные варианты, вариантов реализации данного изобретения, порядок раскрытия приведенных выше вариантов реализации предназначен только для описания и не отражает достоинств или недостатков варианта реализации.The above disclosed exemplary embodiments of the embodiments of the present invention, the order of disclosure of the above embodiments is intended for description only and does not reflect the advantages or disadvantages of the embodiment.
Обычный технический персонал в своей области должен понимать, что обсуждение любого из приведенных выше вариантов реализации носит лишь иллюстративный характер и не направлено на то, чтобы подразумевать, что раскрытая сфера применения данного варианта реализации данного изобретения (формула изобретения) ограничена этими примерами ; В соответствии с вариантом реализации данного изобретения возможна также комбинация технических характеристик вышеуказанных или разных вариантов реализации, а также наличие множества других изменений по различным аспектам описанного выше варианта реализации изобретения, которые для краткости не приведены в деталях. Следовательно, любое сокращение, модификация, эквивалентная замена, улучшение и т. д., выполненные в духе и принципе вариантов реализации данного изобретения, должны быть включены в сферу охраны вариантов реализации данного изобретения.Those of ordinary skill in the art should understand that the discussion of any of the above embodiments is for illustrative purposes only and is not intended to imply that the disclosed scope of the embodiment of this invention (the claims) is limited to these examples; In accordance with an embodiment of the present invention, it is also possible to combine the technical characteristics of the above or different embodiments, as well as to have many other changes in various aspects of the above-described embodiment of the invention, which for the sake of brevity are not described in detail. Therefore, any reduction, modification, equivalent substitution, improvement, etc., made in the spirit and principle of the embodiments of the present invention shall be included within the scope of protection of the embodiments of the present invention.
Claims (25)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211403291.X | 2022-11-10 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2809036C1 true RU2809036C1 (en) | 2023-12-06 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201065427Y (en) * | 2007-07-16 | 2008-05-28 | 沈阳铝镁设计研究院 | Material feeding control system for titanium reduction-distillation furnace |
| CN102269993A (en) * | 2011-06-27 | 2011-12-07 | 攀钢集团有限公司 | Process optimization method for sintering vanadium-titanium magnetite concentrate by large-scale sintering machine |
| EA201290093A1 (en) * | 2009-08-14 | 2012-08-30 | Норск Титаниум Компонентс Ас | METHOD AND DEVICE FOR THE PRODUCTION OF TITANIUM PRODUCTS |
| RU2011118347A (en) * | 2010-01-21 | 2012-11-10 | Григорий Константинович Ивахнюк (RU) | METHOD AND DEVICE FOR MANAGING PHYSICAL AND CHEMICAL PROCESSES IN MATTER AND ON THE BORDER OF PHASE SECTION |
| US20160318130A1 (en) * | 2011-03-31 | 2016-11-03 | Norsk Titanium As | Method and arrangement for building metallic objects by solid freeform fabrication |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201065427Y (en) * | 2007-07-16 | 2008-05-28 | 沈阳铝镁设计研究院 | Material feeding control system for titanium reduction-distillation furnace |
| EA201290093A1 (en) * | 2009-08-14 | 2012-08-30 | Норск Титаниум Компонентс Ас | METHOD AND DEVICE FOR THE PRODUCTION OF TITANIUM PRODUCTS |
| RU2011118347A (en) * | 2010-01-21 | 2012-11-10 | Григорий Константинович Ивахнюк (RU) | METHOD AND DEVICE FOR MANAGING PHYSICAL AND CHEMICAL PROCESSES IN MATTER AND ON THE BORDER OF PHASE SECTION |
| US20160318130A1 (en) * | 2011-03-31 | 2016-11-03 | Norsk Titanium As | Method and arrangement for building metallic objects by solid freeform fabrication |
| CN102269993A (en) * | 2011-06-27 | 2011-12-07 | 攀钢集团有限公司 | Process optimization method for sintering vanadium-titanium magnetite concentrate by large-scale sintering machine |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109471468A (en) | A kind of mass concrete temperature intellectual monitoring control device and method | |
| CN100524140C (en) | Polymer polymerization reaction temperature control method and device thereof | |
| WO1996014148A1 (en) | Heat exchange area regulating type reaction heat control mechanism for chemical reaction apparatuses | |
| US20110174457A1 (en) | Process for optimizing steel fabrication | |
| RU2809036C1 (en) | System for precision control of production parameters of titanium sponge restoration process and control method | |
| WO2024098702A1 (en) | Process parameter accurate control system for titanium sponge reduction process, and control method | |
| KR20150106831A (en) | Heat source device controller and air conditioning system | |
| JP3615466B2 (en) | Sponge titanium manufacturing method and manufacturing apparatus | |
| CN216473572U (en) | Continuous feeding control device of single crystal furnace based on liquid raw materials | |
| CN216473575U (en) | Continuous charging intelligent control system of single crystal furnace | |
| CN103194574B (en) | Dynamic regulation method of VOD refined end point carbon content prediction model | |
| RU2423559C2 (en) | Procedure for growth of mono crystal of sapphire on seed left in melt under automatic mode | |
| US4045308A (en) | Bath level set point control in an electrolytic cell and method of operating same | |
| CN113721571A (en) | Control method of DCS (distributed control System) for producing titanium sponge | |
| JPS60141286A (en) | Method and apparatus for culturing animal cell | |
| CN105779702B (en) | A kind of VD stoves and its control method with molten steel temperature control device | |
| JP7156023B2 (en) | Continuous casting operation support device, continuous casting operation support method, and program | |
| RU2770549C1 (en) | Method for controlling the discharge of magnesium chloride from the recovery reactor and controlling the magnetothermal recovery of spongy titanium | |
| JP7337796B2 (en) | Method for controlling the level of molten material received in a reservoir of a melting system from a melting grid | |
| JP3818375B2 (en) | Polymerization temperature control method | |
| JPH0468357B2 (en) | ||
| JPS61195682A (en) | Fermentation apparatus for liquor | |
| JP4635665B2 (en) | Liquid concentration control method | |
| CN215376162U (en) | Control system of titanium sponge production DCS system | |
| CN220455731U (en) | Automatic temperature control system of low-temperature chlorination furnace |