Устройство для получения губчатого титана (варианты)

 

Изобретения относятся к цветной металлургии, в частности к устройствам для получения губчатого титана магниетермическим восстановлением тетрахлорида титана. Технический результат заключается в повышении производительности устройства и повышении качества губчатого титана. В устройстве для получения губчатого титана, содержащем реторту-реактор, закрытую заглубленной крышкой, на которой установлены центральный патрубок для заливки магния и выполнены отверстие для установки съемного патрубка для подачи тетрахлорида титана и канал во фланце крышки, на реторту-реактор установлены тепловой экран, реторта-конденсатор и охладитель. При этом отношение высоты центрального патрубка к его диаметру равно 1,5-3,5, отношение площади сечения отверстия в крышке к площади сечения канала во фланце равно не более 15, а тепловой экран выполнен асимметричным и установлен большей стороной в сторону реторты-конденсатора, а меньшей - в сторону реторты-реактора. Кроме того, реторта-конденсатор может быть установлена на реторте-реакторе без заглубленной крышки. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к устройствам для получения губчатого титана магниетермическим восстановлением тетрахлорида титана.

Известно устройство для получения губчатого титана (авт. свид. СССР 191129, опубл. 19.11.64, БИ N 3; кн. Самсонов Г.В., Перминов В.П. Магниетермия. - М. : Металлургия, 1971, с. 96-98), состоящее из реторты-реактора, закрытой заглубленной крышкой с каналом во фланце для регулирования давления в реторте-реакторе, с центральным патрубком, на котором установлена легкоплавкая заглушка с кессоном, с патрубком для заливки магния и съемным патрубком для подачи тетрахлорида титана, со сливным устройством. После проведения процесса восстановления на реторту-реактор устанавливают тепловой экран, оборотную реторту-конденсатор с заглубленной крышкой, охладитель и вакуумпровод.

Недостатком данного устройства является то, что оно обладает большой трудоемкостью в обслуживании устройства для получения губчатого титана, что в конечном итоге приводит к снижению производительности устройства.

Известно устройство для получения губчатого титана (кн. Титан. - Гармата В. А. , Петрунько А.Н., Галицкий Н.В., Олесов Ю.Г., Сандлер Р.А. - М.: Металлургия, 1983, с.372-410, рис.104, 105 и 115), по количеству общих признаков принятое за ближайший аналог-прототип и содержащее реторту-реактор, закрытую заглубленной крышкой, на которой установлены центральный патрубок для заливки магния и выполнено отверстие для установки съемного патрубка для подачи тетрахлорида титана, во фланце крышки размещен узел откачки, отбора давления и стравливания аргона, регулирования вакуума, и снабженной в нижней части узлом слива хлорида магния; на реторту-реактор с заглубленной крышкой с центральным патрубком с легкоплавкой заглушкой установлены тепловой экран, реторта-конденсатор с заглубленной крышкой с центральным патрубком и узел охлаждения реторты-конденсатора.

Недостатком данного устройства является то, что в процессе восстановления заглушка, установленная на центральном патрубке, очень часто проплавляется, это приводит к простоям аппарата из-за устранения неисправности и в конечном итоге - к низкой производительности устройства. Кроме того, из-за большого диаметра отверстия, в которое устанавливается съемный патрубок для подачи тетрахлорида титана, во время демонтажа съемного патрубка происходит загрязнение губки из-за попадания воздуха в аппарат восстановления. На патрубках и тепловом экране происходит осаждение возгонов, что приводит к длительности процесса сепарации и тем самым к снижению производительности всего процесса получения губчатого титана.

Технический результат направлен на устранение недостатков прототипа и тем самым на снижение трудозатрат на обслуживание и снижение попаданий газовых включений в губку из воздуха, что заключается в повышении производительности устройства и повышении качества губчатого титана.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для получения губчатого титана, содержащем реторту-реактор, закрытую заглубленной крышкой, на которой установлены центральный патрубок для заливки магния и выполнены отверстие для установки съемного патрубка для подачи тетрахлорида титана и канал во фланце крышки, на реторту-реактор установлены тепловой экран, реторта-конденсатор и охладитель, новым является то, что соотношение высоты центрального патрубка к его диаметру равно 1,5-3,5, соотношение площади сечения отверстия в крышке к площади сечения канала во фланце равно не более 15, а тепловой экран выполнен ассиметричным и установлен большей стороной в сторону реторты-конденсатора, а меньшей - в сторону реторты-реактора.

Технический результат достигается также тем, что в устройстве для получения губчатого титана, содержащем реторту-реактор, закрытую заглубленной крышкой, на которой установлены центральный патрубок для заливки магния и выполнены отверстие для установки съемного патрубка для подачи тетрахлорида титана и канал во фланце крышки, на реторту-реактор установлены тепловой экран, реторта-конденсатор и охладитель, новым является то, что соотношение высоты центрального патрубка к его диаметру равно 1,5-3,5, соотношение площади сечения отверстия в крышке к площади сечения канала во фланце равно не более 15, тепловой экран выполнен ассиметричным и установлен большей стороной, в сторону реторты-конденсатора, а меньшей - в сторону реторты-реактора, а реторта-конденсатор установлена непосредственно на тепловом экране без заглубленной крышки.

Выполнение центрального патрубка при соотношении его высоты к диаметру, равном 1,5-3,5, позволяет направить возгоны магния и хлорида магния в верхнюю часть реторты-конденсатора и равномерно распределить конденсат на поверхности реторты-конденсатора, за счет этого улучшается монтаж теплового экрана и тем самым повышается производительность устройства. Кроме того, заданное соотношение высоты к диаметру позволяет исключить преждевременное проплавление заглушки на процессе восстановления, что снижает простои аппарата и окисление губки, а это в конечном итоге значительно повышает производительность устройства и качество губчатого титана.

Поддержание определенного соотношения площади сечения отверстия в крышке к площади сечения канала во фланце крышки позволяет исключить попадание воздуха в аппарат при демонтаже съемного патрубка, установленного в данное отверстие, что позволяет исключить окисление губки и тем самым повысить его качество.

Выполнение теплового экрана ассиметричным и установление его большой стороной в сторону реторты-конденсатора, а меньшей - в сторону реторты-реактора позволяет равномерно распределить осаждение конденсатора в реторте-конденсаторе, что значительно ускорит процесс монтажа оборотной аналога, позволило установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве для получения губчатого титана, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

На фиг.1 и 2 показано устройство для получения губчатого титана. Устройство содержит реторту-реактор 1, заглубленную крышку 2 с фланцем 3, в котором размещен канал 4 для регулирования давления в устройстве, с центральным патрубком 5, на котором установлена легкоплавкая заглушка 6, и отверстием 7 в днище крышки 2, в который установлен съемный патрубок 8 для подачи тетрахлорида титана, тепловой экран 9, реторту-конденсатор 10, вакуумпровод 11 и охладитель реторты-конденсатора 12.

Устройство работает следующим образом.

На монтажном стенде на реторту-реактор 1 с оборотным конденсатом устанавливают герметично крышку 2 с фланцем 3, в котором выполнен канал 4. В центре крышки приваривают центральный патрубок 5 при соотношении высоты патрубка к диаметру, равном 1,5-3,5. На патрубок 5 герметично устанавливают легкоплавкую заглушку 6. Отверстие 7 готовят такого размера, чтобы отношение площади сечения отверстия 7 к площади сечения канала 4 фланца 3 было не более 15. Тепловой экран 9 изготавливают ассиметричным таким образом, чтобы одна сторона, установленная в реторту-конденсатор 10, была больше стороны, установленной в сторону реторты-реактора 1. Смонтированное устройство направляют на процесс восстановления. Реторту-реактор 1 устанавливают в печь, проводят проверку герметичности устройства и вакуумируют через канал 4 фланца 3. После достижения определенной температуры осуществляют заливку расплавленного при температуре 680-700^oС магния при одновременной подаче аргона через канал 4. Магний заливают из вакуум-ковша через центральный патрубок 5, предварительно демонтировав легкоплавкую заглушку 6. После заливки магния заглушку 6 вновь устанавливают на патрубок 5. В отверстие 7 устанавливают съемный патрубок 8 и начинают подачу тетрахлорида титана в реторту-реактор при скорости подачи 0,2 т/ч. Процесс осуществляют при температуре 750-780^oС и при избыточном давлении 5,1-25,3 кПа при сливе хлорида магния по графику. После проведения процесса восстановления демонтируют съемный патрубок 8 под протоком аргона, подаваемого через канал 4 фланца 3 и выходящего через отверстие 7. Отверстие 7 и канал 4 после этого герметизируют. На крышку 2 устанавливают тепловой экран 9 таким образом, чтобы большая сторона экрана была направлена в реторту-конденсатор 10. Собранный аппарат устанавливают в печь, монтируют вакуумпровод 11 и охладитель 12. Первоначально реторту-реактор 1 разогревают до температуры 800-850^oС, в этих условиях при перепаде давления в ретортах заглушка 6 разрушается, и начинается возгонка конденсатного магния и хлорида магния в реторту-конденсатор 10 при одновременном вакуумировании насосами и охлаждении реторты-конденсатора охладителем 12. После окончания процесса вакуумной сепарации аппарат охлаждают, задают аргон не ниже 10,1-14,9 кПа, переносят в холодильник, охлаждают до комнатной температуры и начинают демонтаж устройства. Реторту-конденсатор 10 (оборотная реторта) с конденсатом возвращают на процесс восстановления, а полученную титановую губку извлекают из реторты-реактора 1.

Таким образом, данное изобретение позволит повысить производительность устройства, снизить содержание примесей в губчатом титана и тем самым повысить качество губчатого титана.

Формула изобретения

1. Устройство для получения губчатого титана, содержащее реторту-реактор, закрытую заглубленной крышкой, на которой установлены центральный патрубок для заливки магния и выполнены отверстие для установки съемного патрубка для подачи тетрахлорида титана и канал во фланце крышки, на реторту-реактор установлены тепловой экран, реторта-конденсатор и охладитель, отличающееся тем, что отношение высоты центрального патрубка к его диаметру равно 1,5-3,5, отношение площади сечения отверстия в крышке к площади сечения канала во фланце равно не более 15, а тепловой экран выполнен асимметричным и установлен большей стороной в сторону реторты-конденсатора, а меньшей - в сторону реторты-реактора.

2. Устройство для получения губчатого титана, содержащее реторту-реактор, закрытую заглубленной крышкой, на которой установлены центральный патрубок для заливки магния и выполнены отверстие для установки съемного патрубка для подачи тетрахлорида титана и канал во фланце крышки, на реторту-реактор установлены тепловой экран, реторта-конденсатор и охладитель, отличающееся тем, что отношение высоты центрального патрубка к его диаметру равно 1,5-3,5, отношение площади сечения отверстия в крышке к площади сечения канала во фланце равно не более 15, тепловой экран выполнен асимметричным и установлен большей стороной в сторону реторты-конденсатора, а меньшей - в сторону реторты-реактора, а реторта-конденсатор установлена непосредственно на тепловом экране без заглубленной крышки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2