Способ алюминотермического производства лигатур

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве лигатур алюминотермическим способом. Способ включает загрузку в вакуумную камеру шихтовых компонентов из окислов металлов, алюминия и шлакообразующих металлов, создание вакуума в камере, расплавление шихтовых компонентов, выдержку металлического расплава и жидкого шлака и осаждение на внутренней полости вакуумной камеры мелкодисперсных пылевидных легковоспламеняемых возгонов металлов; охлаждение металлического расплава и шлака до их кристаллизации; вакуумирование и очистку вакуумной камеры; удаление слитка из камеры. Во время очистки дополнительно подают подвижный хладагент. Способ позволяет нейтрализовать мелкодисперсные легковоспламеняемые возгоны металлов, обеспечить безопасные условия производства лигатур и улучшить экологию. 4 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве лигатур алюминотермическим способом.

Известна установка для получения лигатур, с помощью которой реализуется способ алюминотермического производства лигатур, включающий загрузку в вакуумную печь шихтовых материалов из окислов металлов, восстановителя (алюминия) и шлакообразующих материалов пылевидной фракции, расплавление шихтовых материалов, охлаждение и кристаллизацию металлического расплава (лигатуры) в вакуумной печи и удаление слитка из печи. (Патент РФ 2058514, кл. F 27 В 14/00, 14/04, 1996).

Недостатками известного технического решения является то, что при разгерметизации вакуумной печи и снятии крышки происходит активное возгорание легковоспламеняемых пылевидных возгонов алюминия, магния, циркония, титана и других металлов от взаимодействия с воздухом. Возгорание сопровождается мощными хлопками и взрывами.

Техническим результатом предложенного изобретения является нейтрализация мелкодисперсных пылевидных легковоспламеняемых возгонов металлов, обеспечение безопасных условий производства лигатур и улучшение экологии.

Технический результат достигается тем, что способ алюминотермического производства лигатур включает загрузку в вакуумную камеру шихтовых компонентов из окислов металлов, алюминия и шлакообразующих материалов, создание вакуума в камере, расплавление шихтовых компонентов, выдержку металлического расплава и жидкого шлака и осаждение на внутренней полости вакуумной камеры мелкодисперсных пылевидных легковоспламеняемых возгонов металлов, охлаждение металлического расплава и шлака до их кристаллизации, вакуумирование и очистку вакуумной камеры, удаление слитка из камеры, при этом во время очистки дополнительно подают подвижный хладагент.

Проведение операции очистки подвижным хладагентом внутренней полости вакуумной камеры обеспечивает практически полное удаление пылевидных возгонов металлов с внутренних стенок вакуумной камеры.

Процесс быстрого расплавления шихтовых компонентов и шлакообразующих материалов всегда сопровождается активным выделением конденсированной фазы в виде пылевидных возгонов металлов, которые скапливаются преимущественно на поверхностях, хорошо отводящих теплоту конденсации (стенках камеры), и образуют довольно плотный слой пылевидного налета. Если этот слой до разгерметизации печи не удалить со стенок, то происходит возгорание этого слоя, сопровождающееся мощными хлопками и взрывами. Операция очистки стенок в сочетании с дополнительной откачкой газовой фазы из камеры (второй этап вакуумирования) обеспечивает полное удаление опасных возгонов металлов.

Выдержку металлического расплава и жидкого шлака производят до достижения температуры 400-800^oС. При таком интервале температур на стенках камеры не образуется толстый слой возгонов металлов и в процессе очистки стенок значительно эффективнее очищается камера.

Очистку стенок камеры производят орошением, распылением, поливом, вдуванием или импульсной подачей подвижного хладагента.

В качестве подвижного хладагента используют воду, пароводяную смесь, нейтральные газы, смесь песка с водой.

Вакуумирования камеры производят при остаточном давлении 50-100 мм рт. ст. (6,66-13,33 кПа). Эти параметры обеспечивают оптимальные условия протекания процесса удаления возгонов металлов из камеры.

В качестве примера осуществления способа алюминотермического производства лигатуры приведено описание выплавки лигатуры, содержащей 10% алюминия и 90% ниобия.

В качестве шихтовых компонентов используют, кг: Пятиокись ниобия - 666 Алюминий - 312 Плавиковый шпат - 15 Бертолетовая соль - 21 Общая масса завалки выбирается исходя из необходимости получения слитка весом около 500 кг.

Шихтовые материалы в виде порошкообразной смеси загружают в вакуумную камеру, оснащенную водокольцевым вакуумным насосом ВВН-12 М, и производят откачку воздуха из камеры до остаточного давления 45 кПа (первый этап вакуумирования). Затем насос отключают и зажигают смесь. Процесс расплавления шихтовых материалов продолжается не более 50 сек, после чего металлический расплав и жидкий шлак выдерживают до достижения температуры 600^oС и в вакуумную камеру под давлением через форсунки (распылением) подают воду для нейтрализации пылевидных возгонов металлов, которые удаляются из камеры совместно с образующимся паром за счет проведения второго этапа вакуумирования при остаточном давлении 9,0 кПа.

За счет операции очистки подвижным хладагентом внутренней полости вакуумной камеры и проведения второго этапа вакуумирования, в момент разгерметизации вакуумной камеры и снятия крышки полностью исключаются хлопки и взрывы, тем самым обеспечиваются безопасные условия производства лигатур и улучшение экологии.

Формула изобретения

1. Способ алюминотермического производства лигатур, включающий загрузку в вакуумную камеру шихтовых компонентов из окислов металлов, алюминия и шлакообразующих материалов, создание вакуума в камере, расплавление шихтовых компонентов, выдержку металлического расплава и жидкого шлака и осаждение на внутренней полости вакуумной камеры мелкодисперсных пылевидных легковоспламеняемых возгонов металлов, охлаждение металлического расплава и шлака до их кристаллизации, вакуумирование и очистку вакуумной камеры, удаление слитка из камеры, отличающийся тем, что во время очистки дополнительно подают подвижный хладагент.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выдержку металлического расплава и жидкого шлака производят до достижения температуры 400-800^oС.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что очистку ведут орошением, распылением, поливом, вдуванием или импульсной подачей подвижного хладагента.

4. Способ по любому из пп. 1 или 3, отличающийся тем, что в качестве подвижного хладагента используют воду, пароводяную смесь, нейтральные газы, смесь песка с водой.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что очистку вакуумной камеры ведут при остаточном давлении 6,66-13,33 кПа.

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

Извещение опубликовано: 20.08.2004        БИ: 23/2004

PC4A - Регистрация договора об уступке патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Прежний патентообладатель:Закрытое акционерное общество "НПО АВИАТЕХНОЛОГИЯ"

(73) Патентообладатель:Закрытое акционерное общество НПО "Авиатехнология"

Договор № РД0045587 зарегистрирован 16.01.2009

Извещение опубликовано: 27.02.2009        БИ: 06/2009