RU32494U1

RU32494U1 - Material melting device

Info

Publication number: RU32494U1
Application number: RU2002127345/20U
Authority: RU
Inventors: В.В. Свирский
Original assignee: Свирский Владимир Владимирович
Priority date: 2002-10-15
Filing date: 2002-10-15
Publication date: 2003-09-20

Abstract

1. Устройство для плавления материалов, содержащее по меньшей мере один плавильный тигель, выход которого соединен с отверстием для слива готового расплава, отличающееся тем, что тигель выполнен кольцевым, причем отверстие для слива расплава расположено внутри внутреннего кольца тигля или оно содержит по меньшей мере три тигля, расположенных вокруг отверстия для слива расплава, причем конфигурация тигля и/или расположение тиглей выбраны таким образом, чтобы суммарная выделяемая устройством тепловая энергия была достаточна для поддержания в районе отверстия для слива расплава температуры, превышающей температуру плавления материала.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выходы всех тиглей соединены с отверстием для слива расплава.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выход одного тигля соединен с отверстием для слива расплава, а выходы всех остальных тиглей соединены перетоками с емкостями соседних тиглей.4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что центры тиглей расположены по замкнутой кривой вокруг отверстия.5. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что тигли установлены с возможностью перемещения относительно отверстия для слива расплава.6. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что внешние поверхности тиглей, расположенные противоположно отверстию для слива расплава, теплоизолированы.1. A device for melting materials containing at least one melting crucible, the output of which is connected to the hole for draining the finished melt, characterized in that the crucible is circular, and the hole for draining the melt is located inside the inner ring of the crucible or it contains at least three crucible located around the hole for draining the melt, and the configuration of the crucible and / or the location of the crucibles are selected so that the total heat energy released by the device was sufficient to support temperature in the vicinity of the hole for draining the melt above the melting temperature of the material. 2. The device according to claim 1, characterized in that the outputs of all the crucibles are connected to the hole for draining the melt. The device according to claim 1, characterized in that the outlet of one crucible is connected to the hole for draining the melt, and the outputs of all other crucibles are connected by overflows to the capacities of adjacent crucibles. The device according to claim 3, characterized in that the centers of the crucibles are located in a closed curve around the hole. A device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the crucibles are mounted with the possibility of movement relative to the hole for draining the melt. The device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the outer surfaces of the crucibles, located opposite the hole for draining the melt, are thermally insulated.

Description

Устройство для плавления материаловMaterial melting device

Техническое решение относится к области термической обработки и/или переработки материалов, в том числе металлов, руд, шлаков и шлакообразующих материалов, силикатов, шламов, а также промышленных и бытовых отходов на уровне мало- и среднетоннажных производств, и может быть использовано при производстве металлов, силикатных изделий, теплоизоляционных и фильтрующих материалов применяемых в строительстве, химической промышленности, при очистке жидких стоков, в быту и т. д., с использованием одного или нескольких тиглей.The technical solution relates to the field of heat treatment and / or processing of materials, including metals, ores, slags and slag-forming materials, silicates, sludges, as well as industrial and household waste at the level of small and medium tonnage production, and can be used in the production of metals , silicate products, heat-insulating and filtering materials used in construction, chemical industry, in the treatment of liquid effluents, in everyday life, etc., using one or more crucibles.

Известно устройство для получения чистых металлов (GB, заявка 2048309), содержащее две последовательно установленные печи, соединенные протоком, причем выход второй печи соединен с отверстием для слива металла.A device for producing pure metals (GB, application 2048309) is known, comprising two series-mounted furnaces connected by a duct, the outlet of the second furnace being connected to a metal drain hole.

Недостатком известного устройства следует признать затраты большого количества электрической энергии, необходимой для прогрева отверстия для слива металла.A disadvantage of the known device should be recognized as the cost of a large amount of electrical energy necessary for heating the hole for draining the metal.

Известно также устройство для получения металла путем восстановительной плавки (US, авторское свидетельство 602580). Известное устройство содержит водоохлаждаемый корпус, огнеупорную футеровку с графитовым тиглем и огнеупорную засыпку между ними, электрод, опускаемый в тигель и подовый анод, причем на внешней стороне корпуса выполнено отверстие для слива металла, соединенное протоком с внутренним объемом тигля.A device for producing metal by reduction smelting is also known (US, copyright 602580). The known device comprises a water-cooled case, a refractory lining with a graphite crucible and a refractory filling between them, an electrode lowered into the crucible and the hearth anode, and a hole for draining the metal connected to the internal volume of the crucible is made on the outside of the case.

высоких потерь тепловой энергии в процессе плавки, а также частого проведения ремонтных работ.high losses of thermal energy during the melting process, as well as frequent repairs.

Техничес1ая задача, решаемая посредством предложенного устройства, состоит в разработке взаимного расположения элементов ус1ройства.The technical problem solved by the proposed device is to develop a mutual arrangement of the elements of the device.

Технический результат, получаемый при реализации предложенного устройства, состоит в снижении себестоимости выплавки за счет устранения расхода тепловой энергии для разогрева отверстия для слива, а также уменьшения аварийности процесса за счет устранения возможности застывания расплава в отверстии для слива.The technical result obtained by the implementation of the proposed device is to reduce the cost of smelting by eliminating the consumption of thermal energy for heating the drain hole, as well as reducing the accident rate by eliminating the possibility of solidification of the melt in the drain hole.

Для достижения предложенного технического результата предложено использовать устройство для плавления материалов, содержащее, по меньшей мере, один плавильный тигель, выход которого соединен с отверстием для слива готового расплава, причем или тигель выполнен кольцевым, при этом отверстие для слива расплава расположено внугри внутреннего кольца тигля, или устройство содержит, по меньшей мере, три тигля, расположенных во1фуг отверстия для слива расплава, при этом во всех реализации конфигурация тигля и/или расположение тиглей выбраны таким образом, чтобы суммарная выделяемая устройством тепловая энергия была достаточна для поддержания в районе отверстия для слива расплава температуры, превышающей температуру плавления материала. Выходы всех тиглей могут быть соединены с отверстием для слива расплава, однако более предпочтителен вариаф: реализации устройства, когда тигли установлены последовательно, причем выход каждого предыдущего тигля соединен с емкостью последующего, а выход последнего тигля соединен с отверстием дляTo achieve the proposed technical result, it is proposed to use a device for melting materials, containing at least one melting crucible, the output of which is connected to the hole for draining the finished melt, and the crucible is made circular, while the hole for draining the melt is located inside the inner ring of the crucible, or the device comprises at least three crucibles located in a hole in the melt drain, while in all implementations the crucible configuration and / or crucible location are selected Thus, the total thermal energy released by the device is sufficient to maintain a temperature in the vicinity of the melt drain hole that exceeds the melting temperature of the material. The outputs of all crucibles can be connected to the hole for draining the melt, however, the variaf is more preferable: implementations of the device when the crucibles are installed in series, the output of each previous crucible connected to the capacity of the subsequent one, and the output of the last crucible connected to the hole for

центры тиглей расположены по замкнутой 1фивой во1фуг отверстия. Это облегчает расчет количества тепловой энергии, выделяемой внепгаей стороной тиглей и посзупающей в зону отверстия для слива расплава. Поскольку не исключена возможность изменения назначения устройства (изменение расплавляемого материала), что приведет к необходимости изменения температуры в зоне для слива расплава. Кроме того, изменение температуры расплава в тиглях щ)иведет к изменению количества выделяемой внешней поверхностью тигля тепловой энергии), то тигли могут быть установлены с возможностью перемещения относительно отверстия для слива расплава. Поскольку расположение тиглей вокруг отверстия для слива расплава может быть произвольным, то и нагфавление перемещения тиглей в общем случае произвольно. Однако при расположении центров тиглей по замкнутой кривой, особенно в случае, если количество тиглей составляет от 4 до 6, перемещение тиглей будет осуществлено по радиальным направлениям относительно центра отверстия для слива расплава. Предпочтительно внешние поверхности тиглей, расположенные противоположно отверстию для слива расплава, теплоизолированы или находятся в зоне нагрева расплава.the centers of the crucibles are located along a closed 1-thewa open hole. This facilitates the calculation of the amount of thermal energy released by the off-side of the crucible side and popping into the zone of the hole for draining the melt. Since the possibility of changing the purpose of the device (changing the molten material) is not excluded, which will lead to the need to change the temperature in the zone for melt discharge. In addition, a change in the temperature of the melt in the crucibles u (leads to a change in the amount of thermal energy released by the external surface of the crucible), then the crucibles can be installed with the possibility of movement relative to the hole for draining the melt. Since the location of the crucibles around the hole for draining the melt can be arbitrary, the naming of the movement of the crucibles is generally arbitrary. However, when the centers of the crucibles are arranged in a closed curve, especially if the number of crucibles is from 4 to 6, the crucibles will be moved in radial directions relative to the center of the melt drain hole. Preferably, the outer surfaces of the crucibles, located opposite the hole for draining the melt, are thermally insulated or are in the zone of heating of the melt.

Поскольку обогрев зоны отверстия для слива расплава осуществлен только за счет выделяемой поверхностями тиглей тепловой энергией, то одновременно решены две независимьхе проблемы. Первая проблема состоит в уменьшении расхода суммарной тепловой энергии, расходуемой на плавленир материала и его слив. В предложенном устройстве тепловая энергая, излучаемая поверхностями тиглей, обращенными друг к другу, расходуется, с одной стороны, на разогрев зоны отверстая для слива расплава, а, сSince the heating of the zone of the hole for draining the melt was carried out only due to the thermal energy released by the surfaces of the crucibles, two independent problems were simultaneously solved. The first problem is to reduce the consumption of total thermal energy spent on the melting of the material and its discharge. In the proposed device, the thermal energy radiated by the surfaces of the crucibles facing each other is consumed, on the one hand, for opening the zone for opening the melt, and, with

Следовательно, относительно известных технических решений, сокращена подача энергии как на плавление материала, так и на обеспечеЕше слива жидкого расплава. Вторая проблема состоит ликвидации возможности застывания расплава в отверстии для слива. Поскольку обогрев идет только за счет испускаемой поверхностями тиглей тепловой энергии, то отверстие для слива расплава всегда будет обогрето, ес;ш в тиглях происходит процесс плавления. Если же в тиглях процесс плавления прекращается по любой причине, то в переток из последнего тигля в отверстие для слива расплав не поступает и, следовательно, застывать в отверстие нечему. Выще изложенное обуславливает достижение указанного ранее технического результата.Consequently, with respect to well-known technical solutions, the energy supply is reduced both for melting the material and for ensuring the discharge of the liquid melt. The second problem is eliminating the possibility of solidification of the melt in the drain hole. Since heating is only due to the thermal energy emitted by the surfaces of the crucibles, the hole for draining the melt will always be heated, ec; in the crucibles, the melting process occurs. If, in crucibles, the melting process stops for any reason, then the melt does not enter the overflow from the last crucible into the drain hole and, therefore, there is nothing to solidify into the hole. The above sets forth the achievement of the previously indicated technical result.

Ниже приведена схема предлагаемого устройства, при этом использованы следующие обозначения: тигель 1, отверстие 2 для слива расплава, перетоки 3.Below is a diagram of the proposed device, with the following notation: crucible 1, hole 2 for draining the melt, overflow 3.

Ниже предложенное устройство будет иллюстрировано следующими примерами реализации.Below, the proposed device will be illustrated by the following implementation examples.

В графитовом блоке толщиной 250 мм выполнены пять одинаковых углублений, вьшолняющих функцию тиглей. Глубина углублений составляет 160 мм при диаметре 32 мм. Центры углублений расположены на окружности диаметром 48 мм. В центре указанной окружности выполнено отверстие для слива металла, соединенное протоками с имеющимися углублениями. Восстановительное плавление для получения металлического самария осуществляли известным путем, поочередно загрууфя шихту в углубления предварительно разогретого блока. По мере накопления восстановленного в нижней части углублений происходит самотечный слив его через проток в отверстие для слива металла.Five identical depressions are made in a graphite block 250 mm thick, fulfilling the function of crucibles. The depth of the recesses is 160 mm with a diameter of 32 mm. The centers of the recesses are located on a circle with a diameter of 48 mm. In the center of the indicated circle there is a hole for draining the metal, connected by ducts to the existing recesses. Reductive melting to obtain metallic samarium was carried out in a known manner, alternately loading the charge into the recesses of the preheated block. With the accumulation of the recessed in the lower part of the recesses, its gravity drains through the duct into the metal drain hole.

в аналогичном графитовом блоке выполнена кольцевая проточка глубиной 200 мм и шириной 40 мм. От дна проточки выполнены 6 наклонных каналов, расположенных равномерно по кольцу и пересекающихся на вертикальной оси кольцевой проточки. От точки пересечения наклонных каналов вертикально от нижней поверхности блока выполнено отверстие для слива металла. Полученное устройство использовали для восстановительного плавления скандия. Восстановленный скандий по наклонным протокам стекает к отверстию для слива металла и вытекает из устройства через указанное отверстие.in a similar graphite block, an annular groove is made with a depth of 200 mm and a width of 40 mm. From the bottom of the groove there are 6 inclined channels arranged uniformly along the ring and intersecting on the vertical axis of the annular groove. From the intersection of the inclined channels vertically from the bottom surface of the block, a hole is made for the discharge of metal. The resulting device was used for reductive melting of scandium. The recovered scandium flows along the oblique ducts to the metal drain hole and flows out of the device through the indicated hole.

Три тигля диаметром 460 мм с графитовой футеровкой расположены вокруг отверстия для слива металла, причем два тигля предназначены для восстановительного плавления металлов, в третий - для получения биметаллического сплава. Первый и второй тигли соединены протоками с третьим тиглем, а третий тигель соединен протоком с отверстием для слива металла. Расстояния между тиглями и отверстием для слива подобраны таким образом, что температура в зоне слива превышает температ)фу плавления сплава.Three crucibles with a diameter of 460 mm with graphite lining are located around the hole for draining the metal, and two crucibles are designed for reductive melting of metals, the third - to obtain a bimetallic alloy. The first and second crucibles are connected by ducts to the third crucible, and the third crucible is connected by a duct to a hole for draining the metal. The distances between the crucibles and the drain hole are selected so that the temperature in the drain zone exceeds the melting point of the alloy.

Четыре тигля диаметром 520 мм с графитовой футеровкой расположены вокруг отверстия для слива расплава, причем все тигли соединены протоками с отверстием для слива расплава. Расстояния между тиглями и отверстием для слива подобраны таким образом, что температура в зоне слива превышает температуру плавления сплава. В тигли загружают шлак, нагревают их индукционным методом и выпускают расплав шлака через отверстие для слива расплава.Four crucibles with a diameter of 520 mm with graphite lining are located around the hole for draining the melt, and all crucibles are connected by ducts to the hole for draining the melt. The distances between the crucibles and the drain hole are selected so that the temperature in the drain zone exceeds the melting point of the alloy. Slag is loaded into crucibles, heated by their induction method, and slag melt is released through the melt drain hole.

Таким образом использование предложенного устройства обеспечивает снижение себестоимости выплавки за счет устранения расхода тепловой энергии для разогрева отверстия для слива, а такжеThus, the use of the proposed device reduces the cost of smelting by eliminating the consumption of thermal energy for heating the drain hole, as well as

уменьшение аварийности процесса за счет устранения возможности застывания расплава в отверстии для слива. 6reducing the accident rate of the process by eliminating the possibility of solidification of the melt in the drain hole. 6

Claims

1. A device for melting materials containing at least one melting crucible, the output of which is connected to the hole for draining the finished melt, characterized in that the crucible is circular, and the hole for draining the melt is located inside the inner ring of the crucible or it contains at least three crucible located around the hole for draining the melt, and the configuration of the crucible and / or the location of the crucibles are selected so that the total heat energy released by the device was sufficient to support in the vicinity of the hole for draining the melt of a temperature exceeding the melting temperature of the material.

2. The device according to claim 1, characterized in that the outputs of all the crucibles are connected to the hole for draining the melt.

3. The device according to claim 1, characterized in that the outlet of one crucible is connected to the hole for draining the melt, and the outputs of all other crucibles are connected by overflows to the capacities of neighboring crucibles.

4. The device according to claim 3, characterized in that the centers of the crucibles are located in a closed curve around the hole.

5. The device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the crucibles are mounted with the possibility of movement relative to the hole for draining the melt.

6. The device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the outer surfaces of the crucibles, located opposite the hole for draining the melt, are thermally insulated.