УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАГНИЕТЕРМИЧЕСКОГО ПОЛУЧЕНИЯ ГУБЧАТОГО ТИТАНА

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к получению губчатого титана магниетермическим восстановлением тетрахлорида титана.

В практике промышленного производства губчатого титана магниетермическим способом восстановления тетрахлорида титана наибольший наружный диаметр реторты равен 1550 мм при внешнем диаметре печи, равном 1820 мм, а отношение диаметра реторты к диаметру печи составляет 1,17. При этом отношение величины заглубления крышки аппарата восстановления в реторту к высоте реторты равно 0,118, а отношение высоты ложного дна к высоте реторты - 0,086.

Недостатком данного устройства является то, что реакционный объем реторты-реактора используется нерационально, ложное дно и крышка аппарата занимают значительный объем, что снижает производительность устройства и цикловой съем губчатого титана.

Известно устройство для получения губчатого титана (А.С. СССР №1032809, опубл. 10.02.2000 г., бюл.4), содержащее печь, в которую установлен аппарат для магниетермического получения титана, включающий реторту-реактор с донным патрубком, заглубленной крышкой с центральным патрубком, с ложным дном, сливным устройством с седлом, запорной иглой и трубой. Повышение производительности устройства происходит за счет увеличения скорости подачи тетрахлорида титана в аппарат.

Недостатком данного устройства является то, что реакционный объем реторты-реактора используется нерационально, ложное дно и крышка аппарата занимают значительный объем, что снижает производительность устройства и цикловой съем губчатого титана.

Наиболее близким к заявляемому аппарату является известное устройство по А.с. СССР №191129, (опубл. 14.04.1967, бюл.3) - прототип, состоящее из печи, в которую установлен аппарат восстановления, состоящий из реторты-реактора с донным патрубком, с ложным дном и крышкой с центральным патрубком и с водоохлаждаемым фланцем и с отверстием под ним для замера давления в аппарате и стравливания избыточного давления из сливного устройства с седлом, запирающей иглой и направляющей трубой, при этом под седлом приварен фильтр, диаметр которого меньше диаметра седла, а запирающая игла приварена к трубе.

Недостатком данного устройства является то, что реакционный объем реторты-реактора используется нерационально, ложное дно и крышка аппарата занимают значительный объем, что снижает производительность устройства и цикловой съем губчатого титана. Стравливание избыточного давления из аппарата через отверстие снижает надежность работы аппарата и тем самым снижает производительность устройства.

Технический результат заключается в увеличении внутреннего реакционного объема аппарата восстановления, повышении надежности работы устройства, улучшении условий демонтажа, уменьшении простоев, улучшении контроля избыточного давления аргона в аппарате. Это позволяет повысить производительность работы аппарата, а также цикловую производительность на 20%.

Технический результат достигается тем, что предложено устройство для магниетермического получения губчатого титана, включающее электропечь, в которой размещен аппарат восстановления, состоящий из реторты восстановления с донным патрубком, ложным дном и крышкой с патрубком для заливки магния, патрубком для вакуумирования и подачи тетрахлорида титана и водоохлаждаемым фланцем с отверстиями для подачи, замера и стравливания аргона из аппарата, сливного устройства с седлом, запорной иглой и направляющей трубой, новым является то, что отношение внутреннего диаметра печи к диаметру реторты равно D₁:D₂=(1,12-1,16):1, отношение высоты ложного дна к высоте реторты равно h₂:Н_рет=(0,07-0,08):1, а отношение высоты крышки к высоте реторты равно h₁:Н_рет=(0,05-0,07):1; и оно дополнительно снабжено обечайкой, установленной соосно в донном патрубке и жестко прикрепленной к седлу сливного устройства, а в отверстиях для подачи, замера и стравливания аргона установлены импульсные штуцеры.

Кроме того, диаметр обечайки равен диаметру направляющей трубы.

Кроме того, один из штуцеров подключен к линии подачи аргона, а другой к прибору для измерения давления.

Увеличение диаметра реторты, уменьшение высоты крышки и высоты ложного дна позволяют значительно увеличить реакционный объем аппарата восстановления, т.е. увеличить его производительность.

Установка в донный патрубок аппарата обечайки диаметром, равным диаметру направляющей трубы, позволяет облегчить демонтаж сливного устройства для дальнейшего использования аппарата в процессе вакуумной сепарации, т.к. обечайка препятствует оседанию на стенке донного патрубка 4 пирофорных продуктов, и в процессе демонтажа не происходит их возгорания. Все это позволяет уменьшить время демонтажа и тем самым повысить производительность работы устройства для получения губчатого титана.

Применение импульсных штуцеров для подачи и стравливания аргона и измерения давления в аппарате позволяет поддерживать давление в аппарате на заданном режиме, что повышает надежность работы аппарата и тем самым его производительность.

Устройство для магниетермического получения губчатого титана изображено на чертеже.

Оно состоит из электропечи 1, аппарата восстановления 2, состоящего из реторты восстановления 3 с донным патрубком 4, к которому приварено сливное устройство 5 и установлена соосно обечайка 6, с ложным дном 7, с крышкой 8 с патрубком 9 для заливки магния, с патрубком 10 для вакуумирования и подачи тетрахлорида титана, импульсными штуцерами 11, установленными в отверстия 12 водоохлаждаемого фланца 13 и подсоединенными соответственно к линии подачи аргона 14 и к прибору для измерения давления 15. Сливное устройство выполнено в виде седла 16, запирающей иглы 17 и направляющей трубы 18.

Устройство для магниетермического получения губчатого титана работает следующим образом.

Монтаж устройства. В реторту 3 устанавливают ложное дно 7, отношение высоты которого h₂ к высоте реторты Н_рет составляет (0,07-0,08):1. К донному патрубку 4 приваривают сливное устройство 5, выполненное в виде седла 16 с жестко закрепленной обечайкой 6, диаметром, равным диаметру направаляющей трубы 18, запирающей иглы 17 и направляющей трубы 18. Реторту восстановления 3 герметизируют крышкой 8, высота которой h₁ относится к высоте реторты Н_рет как (0,05-0,07):1. Смонтированный аппарат восстановления 2 устанавливают в электропечь 1, внутренний диаметр которой D₁ относится к диаметру D₂ как 1:(1,12-1,16).

Устройство для магниетермического получения губчатого титана работает следующим образом.

Аппарат восстановления через патрубок 10 крышки 8 вакуумируют, а через один из импульсных штуцеров 11, установленных в отверстие 12 водоохлаждаемого фланца 13, задают аргон от линии подачи аргона 14. Другой импульсный штуцер 11 подсоединяют к прибору для измерения давления 15 в аппарате восстановления 2. Включают электропечь 1 и нагревают ее до температуры 800°С. Сливное устройство 5 подсоединяют к пневмоприводу. После чего через патрубок 9 заливают в аппарат восстановления 8,3 тонн расплавленного магния. Затем в аппарат восстановления 2 начинают подавать через патрубок 10 тетрахлорид титана. Образующийся губчатый титан оседает на ложное дно 7, на котором формируется блок губчатого титана. Периодически из аппарата восстановления 2 через сливное устройство 5 сливают получающийся в процессе реакции хлорид магния. После использования 58% магния прекращают подачу тетрахлорида титана, сливают из аппарата хлорид магния и заканчивают процесс восстановления. Выключают электропечь 1, охлаждают сливное устройство 5 и перевозят аппарат 2 на монтажный участок. Там на основе аппарата восстановления 2 собирают аппарат вакуумной сепарации, в котором очищают губчатый титан от остатков магния и его хлорида. После охлаждения аппарата вакуумной сепарации его демонтируют. От реторты 3 с губчатым титаном электросваркой отрезают сливное устройство 5 от донного патрубка 4. Наличие в донном патрубке 4 обечайки 6 препятствует оседанию на стенке донного патрубка 4 пирофорных продуктов. Поэтому при отрезании (электросваркой) сливного устройства 5 от донного патрубка 4 не происходит возгорание пирофорных продуктов внутри патрубка 4 и реторты 3.

Таким образом, устройство для магниетермического получения губчатого титана позволяет повысить производительность аппарата за счет увеличения реакционного объема, улучшения условий демонтажа, уменьшения простоев, улучшения контроля избыточного давления аргона в аппарате. Это позволяет повысить цикловую производительность на 20%.