Аппарат для магниетермического получения губчатого титана

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к металлургии губчатого титана, к конструкциям аппаратов восстановления и вакуумной сепарации. Технический результат заключается в повышении качества губчатого титана. Аппарат включает реторту с ложным дном, термодиффузионное титановое покрытие, крышку и сливное устройство. Аппарат внутри снабжен защитным элементом из металла, не загрязняющего губчатый титан, состоящим из обечайки, установленной на эллиптическое дно реторты, соотношение диаметра которой к диаметру реторты составляет 0,95-0,98, а соотношение высоты обечайки к высоте реторты - 0,7-0,9, и покровного листа, размещенного на опоре ложного дна. Диаметр покровного листа равен 1,0-1,1 диаметра опоры ложного дна; заглубленная крышка защищена экраном с отверстиями, закрепленным к ее днищу. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к металлургии губчатого титана, к конструкциям аппаратов восстановления и вакуумной сепарации.

Известно устройство для нанесения термодиффузионого титанового покрытия на внутреннюю поверхность реторты аппарата (А.с. №959447, опубл. 27.01.2000, бюл.3) для получения губчатого титана, содержащее реторту с крышкой и расположенную в ней съемную обечайку и металлизатор, при этом обечайка выполнена в виде полого стакана с равномерно расположенными по его наружной поверхности вертикальными ребрами и установленного на опоре, при этом отношение внешнего диаметра обечайки к внутреннему диаметру реторты равно 0,80-0,95.

Недостатком данного устройства является то, что предложенное устройство для нанесения термодиффузионного титанового покрытия на внутреннюю поверхность стенки реторты не позволяет получить равномерное покрытие и тем самым получить губчатый титан высокого качества с пониженным содержанием железа, никеля и хрома.

Известно устройство для получения губчатого титана (А.с. №1605547, опубл. 10.07.2000, бюл.19), включающее реторту, заглубленную крышку с материальным патрубком, выполненным из хромоникелевой стали с внутренним покрытием, при этом покрытие на внутренней стенке реторты, днище крышки и материальном патрубке выполнено из оксидированного материала следующего состава, мас.%: 10-20% оксида железа, 3-7% оксида никеля, 1-2% оксида кремния, остальное - оксид хрома.

Недостатком данного устройства является то, что покрытие, наносимое на внутреннюю поверхность реторты, не прочное, что не позволяет получить губчатый титан высокого качества.

Известно устройство для получения губчатого титана (кн. Металлургия титана. - В.А.Гармата, Б.С.Гуляницкий, В.Ю.Крамник и др. - М. Металлургия, 1968. - стр.238-241), включающее реторту с крышкой, на которой выполнены отверстия для установки патрубков, сливное устройство и ложное дно, при этом реторта внутри снабжена защитным листом или биметаллом, таким как сталь 1Х18Н9Т - малоуглеродистая сталь, сталь 1Х18Н9Т-Х 25Т, сталь Х25Т-титан и др. Это позволяет, несмотря на значительные трудозатраты и стоимость, заметно повысить производительность аппарата и улучшить качество получаемого титана.

Недостатком данного устройства является то, что защитный лист не полностью покрывает внутреннюю поверхность реторты, ложное днище и заглубленную крышку, и примеси из металла поступают в губчатый титан, что значительно снижает его качество.

Технический результат изобретения направлен на устранение недостатков прототипа и заключается в повышении качества губчатого титана.

Технический результат достигается тем, что в аппарате для магниетермического получения губчатого титана, включающего реторту с внутренним защитным металлическим листом, ложное дно, выполненное с металлической опорой и ребрами, заглубленную крышку, сливное устройство, новым является то, что он снабжен обечайкой, установленной соосно реторте, а по высоте сверху обечайка размещена выше днища заглубленной крышки и прикреплена к стенке крышки, а снизу установлена на эллиптическое дно реторты под опорой ложного дна и прикреплена к ребрам ложного дна покровным листом, размещенным на металлической опоре ложного дна, и защитным экраном, жестко прикрепленным к днищу заглубленной крышки и снабженным отверстиями, равными диаметрам отверстий для патрубков крышки.

Кроме того, соотношение диаметра обечайки к диаметру реторты составляет 0,95-0,98, соотношение высоты обечайки к высоте реторты - 0,7-0,9.

Кроме того, диаметр покровного листа равен 1,0-1,1 диаметра металлической опоры ложного дна.

Кроме того, обечайка, покровный лист и защитный экран выполнены из титана. Кроме того, обечайка и защитный экран прикреплены с помощью сварки.

Введение в аппарат дополнительных элементов, обечайки и защитного экрана для крышки и покровного листа для ложного дна из металла, не загрязняющего губчатый титан примесями, позволяет ограничить попадание железа, никеля, хрома из материала аппарата (ст. 12Х18Н10Т) в губчатый титан, т.е. позволяет повысить качество губчатого титана.

Определенные соотношения диаметров и высоты обечайки и реторты позволяют также повысить качество губчатого титана. При соотношении диаметров обечайки и реторты меньше 0,95 возрастает зазор между ними, что способствует интенсивному перемещению расплавов магния и его хлорида к стенке аппарата, что приводит к переносу железа, никеля, хрома магнием в объем обечайки и к загрязнению губчатого титана примесями, т.е. к снижению качества губчатого титана. При соотношении диаметров обечайки и реторты больше, чем 0,98, будет нежелательно, т.к. обечайка не входит в реторту.

Соотношение высоты обечайки к высоте реторты меньше, чем 0,7, не обеспечивает защиту ее стенки между ложным дном и крышкой. Следовательно, содержание железа, хрома и никеля в губчатом титане увеличится за счет переноса этих примесей из стенки реторты тетрахлоридом титана, т.е. качество губчатого титана снизится. Соотношение высоты обечайки к высоте реторты большее, чем 0,9, не позволит герметизировать аппарат крышкой, что недопустимо при ведении процесса получения губчатого титана. Следовательно, исключается защита стенки реторты такой обечайкой, что приводит к снижению качества губчатого титана.

Соотношение диаметров покровного листа и металлической опоры ложного дна меньшее, чем 1,0, снизит качество губчатого титана за счет контакта незащищенной части ложного дна, изготовленного из ст.12Х18Н10Т, с губчатым титаном, блок которого формируется на ложном дне. Соотношение диаметров покровного листа и металлической опоры ложного дна большее, чем 1,1, не позволит использовать такой покровный лист в аппарате. Следовательно, все отличительные признаки аппарата для магниетермического получения губчатого титана способствуют повышению качества губчатого титана и отвечают критерию «существенные отличия».

Аппарат для магниетермического получения губчатого титана показан на чертеже.

Аппарат состоит из реторты 1, ложного дна 2, заглубленной крышки 3 с патрубками для заливки магния 4, подачи тетрахлорида титана 5 патрубком 6 для вакуумирования аппарата и подачи в него аргона, сливного устройства 7, элементов из металла, не загрязняющего губчатый титан примесями: обечайки 8, покровного листа 9 ложного днища 2, защитного экрана 10 с отверстиями 11 и 12, прикрепленного к днищу крышки 3. Ложное дно выполнено из металлической опоры 13 и ребер 14.

Аппарат для магниетермического получения губчатого титана монтируется следующим образом.

В реторту 1 устанавливают ложное дно 2, на которое укладывают покровный лист 9, например, из титана диаметром, равным диаметру ложного дна (соотношение 1,0), затем устанавливают обечайку 8 (листовой титан) диаметром, равным 0,95 от диаметра реторты 1 и высотой, равной 0,7 от высоты реторты 1. К реторте 1 приваривают электросваркой сливное устройство 7.

Крышку 3 готовят следующим образом. К центральному патрубку 4 и патрубку 5 крышки 3 крепят защитный экран 10 (из титана). После чего крышку устанавливают в реторту и герметизируют аппарат.

Смонтированный аппарат для магниетермического получения губчатого титана вакуумируют, задают аргон через патрубок 6 и устанавливают в шахтную электропечь, в которой греют аппарат до 800°С. После чего через патрубок 4 в аппарат заливают магний марки МГ-95 в количестве 8000 кг и прогревают всю массу магния до 800°С. Затем задают через патрубок в аппарат тетрахлорид титана марки ОЧТ-O со средней скоростью 320 кг/ч в количестве 19000 кг. Периодически через сливное устройство 7 сливают из аппарата хлористый магний. В результате за процесс восстановления TiCl₄ магнием получают 4500 кг губчатого титана. 3000 кг из всего товарного металла имеет твердость 85 кг/мм² ед. НВ (по Бринеллю) и содержание железа - 0,005%, никеля - 0,002%, хрома - 0,004%. Содержание этих примесей в губчатом титане, полученном в аппарате без защитных элементов из титана (обечайка, покровный лист ложного дна, защитный экран крышки) на порядок выше. Губчатый титан, полученный в заявляемом аппарате, обладает более ценными свойствами и находит новые области применения.

1. Аппарат для магниетермического получения губчатого титана, включающий реторту с внутренним защитным элементом из металла, не загрязняющего губчатый титан примесями, ложное дно, выполненное с металлической опорой и ребрами, заглубленную крышку с отверстиями для патрубков и сливное устройство, отличающийся тем, что защитный элемент состоит из обечайки, покровного листа и защитного экрана, при этом обечайка установлена соосно реторте, размещена по высоте сверху выше днища заглубленной крышки, а снизу установлена на эллиптическое дно реторты, покровный лист размещен на металлической опоре ложного дна, а защитный экран жестко прикреплен к днищу заглубленной крышки и выполнен с отверстиями, равными диаметрам отверстий для патрубков крышки.

2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что соотношение диаметра обечайки к диаметру реторты составляет 0,95-0,98, соотношение высоты обечайки к высоте реторты 0,7-0,9.

3. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что диаметр покровного листа равен 1,0-1,1 диаметра металлической опоры ложного дна.

4. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что обечайка, покровный лист и защитный экран выполнены из титана.

5. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что обечайка и защитный экран прикреплены с помощью сварки.