Устройство для вакуумтермической очистки губчатого титана

 

Изобретение относится к устройству для вакуумтермической очистки губчатого титана, содержащему реторту-реактор и реторту-конденсатор, заглубленные крышки с патрубками, охладитель реторты-конденсаторы, теплоизоляционный экран с фланцем, паропровод и легкоплавкую заглушку. Сущность фланец теплоизоляционного экрана выполнен с каналами для вакуумирования и задачи аргона и герметично закреплен между фланцами крышек, а паропровод герметично установлен на теплоизоляционный экран и выполнен в виде камеры, заполненной теплоносителем, со сквозным каналом. 1 ил.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к получению титана магниетеримическим способом.

Известно устройство для вакуумтермической очистки губчатого титана, полученного магниетермическими восстановлением тетрахлорида титана магнием (кн. Мальшин В. М. и др. Металлургия титана. М. Металлургия, 1991 г. стр. 157, рис. 65), включающее реторту-реактор, реторту-конденсатор, крышку с центральным патрубком и легкоплавкой заглушкой, теплоизоляционный экран, ложные днища и охладитель реторты-конденсатора.

Недостатком устройства являются большие потери титана с поверхности крышки реторты-реактора в реторту-конденсатор, что приводит к повышенному расходу электроэнергии при проведении процесса вакуумной сепарации. Демонтаж этого аппарата возможет только после полного его охлаждения в собранном виде, при этом возможны случаи возгорания конденсата.

Известно устройство для вакууметрической очистки губчатого титана (кн. Самсонов Г.В. и др. Магниетермия. М. Металлургия, 1971 г.стр. 97, рис. 24) - прототип, состоящий из двух реторт реторты-реактора и реторты-конденсатора с ложными днищами, двух крышек с центральными патрубками и каналами во фланцах для контроля и регулирования давления в аппарате, теплового экрана с фланцем и паропроводом, легкоплавкой заглушки и охладителя реторты-конденсатора.

Указанное устройство снижает теплопотери с реторты-реактора в реторту-конденсатор при проведении процесса вакуумной сепарации за счет наличия дополнительной крышки и исключает возгорания конденсата в процессе демонтажа аппарата вакуумной сепарации.

Однако устройство имеет ряд недостатков. Тепловое излучение от крышки реторты-реактора и теплоизоляция экранов не обеспечивает поддержание на поверхности паропровода температуры выше точки плавления хлорида магния. В результате этого происходит зарастание паропровода, что затрудняет очистку рубчатого титана от хлорида магния. Демонтаж реторты-конденсатора возможен только после полного его охлаждения вне печи сепарации в собранном виде. Охлаждение устройства в собранном виде увеличивает продолжительность цикла получения губчатого титана.

Задачей изобретения является создание интенсивного охлаждения реторты-реактора с губчатым титаном в результате отсоединения реторты-конденсатора до начала охлаждения. Это позволит увеличить часовую производительность устройства за счет сокращения продолжительности цикла.

Данная задача решается тем, что в устройстве для вакуумтермической очистки губчатого титана, содержащем реторту-реактор и реторту-конденсатор, заглубленные крышки с патрубками и фланцами, охладитель реторты-конденсатора, теплоизоляционный экран с фланцами, паропровод и легкоплавкую заглушку, новым является то, что фланец теплоизоляционного экрана выполнен с каналами для вакуумирования и задачи аргона и герметично между фланцами крышек, а паропровод герметично установлен на теплоизоляционный экран и выполнен в виде камеры, заполненной теплоносителем, со сквозным каналом, с соотношением площади сечения к его длине 0,5-1,5.

Выполнение фланца теплоизоляционного экрана с каналами для вакуумирования и задачи аргона позволяет отсоединять конденсатор от устройства до начала охлаждения. Герметичное закрепление фланца теплоизоляционного экрана между фланцами крышек позволит исключить окисление губки при демонтаже аппарата.

Установка паропровода герметично на теплоизоляционный экран и выполнение его в виде камеры, заполненной теплоносителем со сквозным каналом, позволит исключить зарастание паропровода в процессе сепарации.

При меньшем 0,5 соотношении площади сечения к длине сквозного канала паропровода происходит быстрое зарастание паропровода и тем самым, увеличивается продолжительность процесса сепарации.

При большем 1,5 соотношении увеличиваются габариты паропровода, что затруднит монтаж и демонтаж реторты-конденсатора.

В источниках информации не обнаружено описание устройства, совпадающее по совокупности признаков с заявляемым изобретением, следовательно, оно соответствует критерию "новизна". Анализ уровня технике в отношении совокупности всех существенных признаков изобретения показывает, что оно соответствует критерию "изобретательский уровень".

На чертеже показано устройство для вакуумтермической очистки губчатого титана, состоящее из реторты-реактора 1, реторты-конденсаторы 2, крышек 3, 4 с центральными патрубками 5,6 теплоизоляционный экран 7 с фланцем 8, имеющий каналы для вакуумирования 9 и задачи аргона 10, паропровод 11, герметично установленный на теплоизоляционный экран 7, в виде камеры 12 со сквозным каналом 13 и теплоносителем 14, легкоплавкую заглушку 15, охладитель 16 реторты-конденсатора 2.

Устройство для вакууметрической очистки губчатого работает следующим образом. В монтажном стенде на реторту-конденсатор 2 монтируются крышка 4 и теплоизоляционный экран 7 таким образом, чтобы паропровод 11, предварительно заполненный теплоносителем 14 на 1/2-1/4 объема камеры 12, вошел в центральный патрубок 6 крышки 4. Сквозной канал паропровода имеет соотношение площади поперечного сечения к его длине 0,5-1,5. На центральной патрубок 5 крышки 3 реторты-реактора 1 с реакционной массой устанавливается легкоплавкая заглушка 15. В печи сепарации на реторту-реактор 1 с крышкой 3 и легкоплавкой заглушкой 15 сверху герметично монтируется предварительно собранная реторта-конденсатор 2 с крышкой 4 и теплоизоляционным экраном 7. На реторте-конденсаторе 2 устанавливается охладитель 16. Канал 10 подсоединяется к линиям контроля и регулирования давления, а канал 9 к линии вакуумирования. Процесс сепарации проводят известным способом.

При разогреве и вакуумировании устройства в процессе вакуумной сепарации создаются условия для циркуляции теплоносителя 14 в камере 12 по принципу термосифона. В результате этого происходит перенос тепла из нижней части в верхней части в верхнюю патрубка 11 и разогрев канала 13 до температуры выше точки плавления хлорида магния (987K) по всей высоте. По окончании процесса сепарации при снижении температуры в печи до 973-1073K в устройство, в полость между крышкой 3 и теплоизоляционным экраном 7 через канал 10 во фланце 8 теплоизоляционного экрана подают аргон до достижения избыточного давления. После этого отсоединяют крышку 4 с ретортой-конденсатором 2 от фланца 8 теплоизоляционного экрана 7, с постоянным протоком аргона через канал 13 паропровода 11, и герметично устанавливают заглушку.

Реторта-конденсатор 2 с осажденным конденсатом, закрытая крышкой 4, направляется на сборку аппарата восстановления. Реторта-реактор 1 с крышкой 3 и теплоизоляционным экраном 7 в сборе переносится в холодильник, где охлаждается до температуры не более 313K, после чего проводится окончательный демонтаж устройства и извлечение губчатого титана.

Проведение частичного демонтажа в печи сепарации без глубокого охлаждения позволит сократить длительность цикла получения губчатого титана по сравнению с прототипом не менее чем на 10% за счет более интенсивного охлаждения реторты-реактора, что повлечет за собой увеличение часовой производительности устройства.

Формула изобретения

Устройство для вакуум-термической очистки губчатого титана, содержащее реторту-реактор и реторту-конденсатор, заглубленные крышки с патрубками и фланцами, охладитель реторты-конденсатора, теплоизоляционный экран с фланцами, паропровод и легкоплавкую заглушку, отличающееся тем, что фланец теплоизоляционного экрана выполнен с каналами для вакуумирования и задачи аргона и герметично закреплен между фланцами крышек, а паропровод герметично установлен на теплоизоляционный экран и выполнен в виде камеры, заполненной теплоносителем, со сквозным каналом с соотношением площади сечения к его длине 0,5 1,5.

РИСУНКИ

Рисунок 1