Патент ссср 416419

 

ОПИСАНИЕ 4l64I9

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕ,ПЬСТВУ

Союз Соевтских

Социалистимеских

Республик

Зависимое ст авт. сви .етельства ¹

Заявлено 20.1.1972 (№ 1739314!22-1) с присоединением заявки го

Приоритет

Опубликовано 25.11.1974. Бюллетень М 7

Дата опу бликования оп пса и пя 7Х1.1974

М. Кл. С 22d 7/08

С 22с 15/00

С 22Ь 53/00

Гасударственный комитет

Совете Министров СССР по делам изобретений и открытий

1 ДК 669.295.5.094.23 (088.8) Авторы изобретения А. Н. Петрунько, 3. А. Арутюнов, Я. А, Черкасский, И. П. Масленников, А. Н. Рабинович, Л. П. Феофанов, А, Г. Кузнецов и Г. Н. Соловьен

Заявитель

АППАРАТ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГУБЧАТОГО СПЛАВА ТИТАНА

С ТУГОПЛАВКИМИ МЕТАЛЛАМИ

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано для производства титановой губки, легированной тугоплавкими металлами.

Известен аппарат для получения губчатого сплава титана с тугоплавкими металлами магниетермическим восстановлением смеси их хлоридов, состоящий из реактор", BoccTBIIQBëåния с углубленной крышкой и патрубками для подачи магния, смеси хлоридов и аргона, бака для приготовления смеси хлоридов с устройствами для обогрева, перемешивания и определения уровня смеси и устройства для подачи хлоридов в реактор.

Однако в известной конструкции снижена эффективность перемешивания при увеличении диаметра бачка для приготовления смеси, отсутствует устройство для слива побочного продукта восстановления — хлоридомагния и возможность плавного регулирования расхода восстанавливаемой смеси при большиi величинах расхода смеси.

Для достижения этих целей устройство для перемешивания расположено в центре бака и выполнено в виде пропеллерной мешалки и диффузора в форме «улитки», причем диффузор выполнен с переменным по высоте размером бокового отверстия, а направление выхода «улитки» противоположно направлению ориентации плоскостей пропеллера; устройство для подачи смеси хлоридов выполнено в виде вентиля, внутренняя полость которого представляет собой гладкостенньш цилиндр, вертикально расположенного загрузочного

5 патрубка, непосредственно соединенного с выходным отверстием вентиля, и патрубка для отбора проб, причем корпус вентиля прикреплен непосредственно к боковой поверхности сферической части бака под углом 15 — 80 к

10 оси бака, а патрубок для отбора проб установлен вертикально на корпусе вентиля н совмещен по оси с осью загрузочного патрубка.

Это позволяет достигнуть равномерного распределения хлоридов легнрующих метал15 лов в четыреххлористом титане и повысить эффективность перемешивания.

На фиг. 1 изображен аппарат для получения губчатого сплава титана с тугоплавкимн металлами; на фнг. 2 — — разрез по А — А на

20 фиг. 1.

Оп имеет реактор восстановления 1, установленный в печь восстановления 2 с прныдительным охлаждением и снабженный углуоленпой крышкой 3, устройством для слива со2б ли (!gClq) 4 и патрубкамн для подачи аргона 5, загрузки магния и смеси хлорндов 6.

Бак 7 для приготовления смеси Yëîpèäoâ, расположенный над реактором восстановления, имеет крышку 8 с патрубкамн для пода30 чи аргона 9, четыреххлорнстого титана 10 и

416419 хлоридов легирующпх (тугоплавких) металлов 11, устройство для обогрева и контроля температуры 12 и устройство для определения уровня смеси в баке 13.

Устройство для перемешивания, расположенное в баке, имеет пропеллер 14, вал 15, привод 16, конус-рассекатель 17, закрепленный на днище бака, и диффузор 18, выполненный в форме «улитки». Диффузор установлен в центре бака, прикреплен к его стенкам при помощи направляющих 19 и имеет переменный по высоте размер бокового отверстия 20.

Диффузор изготовлен так, чтобы направление выхода «улитки» было противоположно направлению ориентации лопастей (вращения) пропеллера. Высота диффузора составляет

50 — 85 /о (предпочтительно 65 — 68 /о ) максимального уровня заполнения бака.

Устройство для подачи смеси хлоридов, расположенное между баком и реактором, содержит самоочищающийся вентиль 21", корпус

22 которого прикреплен непосредственно (без переходников) к боковой поверхности сферической (донной) части бака под углом, обеспечивающим сток смеси хлоридов (под углом

15 — 80 к оси бака), вертикально расположенный загрузочный патрубок 23, непосредственно присоединенный к выходному отверстию 24 вентиля. и патрубок 25 для отбора проб с крышкой. Запорный вал 26 вентиля снабжен запорным клапаном 27 и счищающей пластиной 28, входящей в выпускное отверстие бака.

Внутренняя полость вентиля выполнена в виде гладкостенного цилиндра без порогов и пережимов. Патрубок для отбора проб установлен вертикально на вентиле так, чтобы его ось совпадала с осью загрузочного патрубка.

Аппарат работает следующим образом.

Над реактором восстановления 1 после разогрева его и загрузки магния, устанавливается бак 7 для приготовления смеси так, чтобы загрузочный патрубок 23 дозирующего устройства входил в патрубок 6 крышки реактора; герметизация узла соединения дозирующего устройства с реактором осуществляется сальниковым уплотнением с прокладкой, например из прографиченнопо асбеста.

Загрузка в бак 7 четыреххлористого титана и смеси хлоридов осуществляется соответственно через патрубки 10 и ll в количестве и пропорции, необходимых для получения сплава заданного количества и состава; загрузку твердых хлоридов тугоплавких металлов предпочтительно производить после загрузки четыреххлористого титана.

После герметизации бака 7 в него подается аргон до требуемого избытка и включается привод 16 устройства для перемешивания хлоридов; направление вращения пропеллера

14 должно быть противоположным направлению выхода «улитки» диффузора 18, при этом, при соответствующей ориентации лопастей пропеллера 14 будет образовываться входящий поток смеси в диффузоре 18. Закрепленный стационарно на дне бака конус-рассека5

so

65 тель 17 предотвращает образование «мерт вой» зоны и оседание в ней твердых частиц.

Применение описанного выше диффузора с переменным размером выходного отверстия и определенным направлением выхода «улитки» обеспечивает однородный состав смеси в лю. бой части бака смесителя, что особенно важно в условиях, когда компоненты смеси (жидкий продукт и твердые частицы) значительно отличаются по удельному весу (для смеси

TiC14 — МоСIБ например, соответственна

1,73 riñì и 2,98 г/см ) и, когда уровень перемешиваемых продуктов не остается постоянным, а уменьшается по ходу процесса (восстановления).

Приготовление смеси перед началом процесса может производиться либо путем механического перемешивания, либо сочетанием работы пропеллера 14 устройства для перемешивания и устройства для обогрева 12, выполненного, например в виде электрических нагревателей, стационарно закрепленных на боковой поверхности бака 7. Разогрев смеси производится до температуры, при которой упругость паров хлоридов не превышает 0,5—

0,7 ати (для смеси TICI4 — МоС1, например

112 — 123 С) . Регулирование температуры и поддержание ее на заданном уровне осуществляется, например электронным потенциометром с контролем температуры термопарой, установленной в чехле в бак 7.

После приготовления смеси в баке процесс восстановления начинается путем подачи в реактор 1 смеси через дозирующее устройство, т. е. через вентиль 21 и патрубки 23 н 6, на поверхность расплава магния в реакторе 1.

В случае, когда содержание хлоридов легиру ющих металлов превышает их растворимость в четыреххлористом титане при соответствующей температуре, подача смеси осуществляется при непрерывной или периодической (предпочтительно непрерывной) работе устройства для перемешивания. В случае, когда концентрация легирующего компонента в сплаве позволяет достигнуть полной растворимости твердых хлоридов в четыреххлористом титане при температуре до 112 — 123 С, подача смеси предпочтительно осуществляется в виде раствора, лишь с периодическим включением перемешивающего устройства.

Подача смеси хлоридов начинается путем поворота рукоятки (штурвала), установленной на валу 26, в результате чего открывается клапан 27. При повороте вала 26 вращается и очищающая пластина 28, которая удаляет с поверхности выходного отверстия бака осадок твердых хлоридов, если последний образовался.

Смесь хлоридов пройдя входное отверстие вентиля, беспрепятственно перемещается по гладкой цилиндрической поверхности его внутренней полости, прямо переходящей в полость загрузочного патрубка 23. В случае необходимости отбора контрольных проб смеси хлоридов по ходу процесса или очистки внут41641!) 5 ренней поверхности загрузочного патрубка 28 или патрубка 6 реактора восстановления 0I налета продуктов восстановления, с патрубка

25 удаляется крышка и выполняется требуемая операция.

Режим процесса восстановления смеси хлоридов в описанном выше аппарате (режим подачи смеси и слива соли MgC1, режим работы системы контроля температуры и принудительного охлаждения стенки реактора) принципиально не отличается от режима отработанного процесса магниетермического восстановления чистого четыреххлористого титана.

Предмет изобретения

Аппарат для получения губчатого сплава титана с тугоплавкими металлами магниетермическим восстановлением смеси их хлоридов, состоящий из реактора восстановления с углубленной крышкой и патрубками для подачи магния, смеси хлоридов и аргона, бака для приготовления смеси хлоридов с устройствами для обогрева, перемешивания и определения уровня смсси, и устройства для подачи смеси !Орилов !! рс !е !Ор. Отл и ч 3 10щий с я тем, что, с це !ь!0 достижения равномерного распределения хлоридов легпрующцх металлов в

5 четыреххлористом титане и повышения эффективности перемешивания, устройство для перемешиванпя расположено в центре бака и выполнено в виде пропеллерной мешалки и диффузора в виде улитки, приче:! дпффузор

10 выполнен с переменным по высоте размером бокового отверстия, а направление выхода

«улитки» противоположно направлению ориентации плоскостей пропеллера; устройство для подачи смеси хлорпдов выполнено в виде вен15 тиля, внутренняя полость которого представляет собой гладкостенный цилиндр, вертикально расположенного загрузочного патрубка, непосредственно соединенного с выходным отверстием вентиля, и патрубка для отбора

20 проб, причем корпус вентиля прикреплен непосредственно к боковой поверхности сферической части бака под углом 15 — 80 к оси

6;lK3, 3 113ТрХ 601 . 1.3!I OT60p3 Ilp06 % Cl 3HOB 1011

1!срт!!сально !!3 !сорпусе Вентllля и СОВмс!цсн

25 по оси с ось:о загрузочного патрубка.

4I6419

Риг 1 оиг 2

Редактор Л. Лашкова

Заказ 1301/11 Изд. М 494 Тираж 651 Подписное

ЦИИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4 5

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель Г, Мельникова

Техред Г. Васильева

Корректоры: А. Николаева и Л. Корогод