Вертикальная проходная печь для получения губчатого железа

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социапистическик

Республик (ii)9012S2 (6l ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 30.04.80 (2l) 2918389/22-02 с прксоедкнением заявки № (53)M. Кл.

С 21 В 13/00 феударотеаииый комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 30.01.82. Бюллетень № 4

Дата. опубликования описания 30.01.82 (53) УЙK 669.188. .8 (088.8) ° (72) Авторы изобретения

A.И. Иванов, А. П. Карасев, Л.А. Карасева и И.„А .Нахомав.

Донецкий ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт 1 (7l) Заявитель (54) ВЕРТИКАЛЬНАЯ ПРОХОДНАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ

ГУБЧАТОГО ЖЕЛЕЗА

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к вертикальным проходным печам для непрерывного получения электрохимически активного губчатого железа методом восстановления руды твердым восстановителем (сажей).

Известна кольцевая шахтная печь для термообработки сыпучего материала, содержащая рабочую камеру с центральным дымоходом, соединенным с топочной камерой, окружающей рабочую камеру, стенr0 ки камеры выполнены сплошными (11 .

Ввиду того, что слой обрабатываемо-. го материала у внутренней стенки кольцевой камеры обогревается отходящими

15 дымовыми газами, теплопередача через внутреннюю стенку ниже, чем через внешнюю, т. е. обогрев материала оказывает ся неравномерным по сечению, что ггрггводит к получению продукта низкого ка20 чества.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является вертикальная проходная печь для получения железных порошков, включающая шихту, загрузочное и разгрузочное устройства, системы подвода технологических газов и комплекта контейнеров для шихты, устанавливаемых один на npyroM в рабочем пространстве (21.

Недостатками известной печи являются неравномерность нагрева шихты по объему и низкая степень восстановления железа, что обусловлено преимущественным нагревом шихты с ее поверхности. При быстром восстановлений наружного слоя он спекается, уплотняется и затрудняет доступ тепла в глубь шихты.

Особые требования к физико-химическому составу специального железного порошка для изготовления электрохимичеоки активных безламельных электродов железоникелевых щелочных аккумуляторов предопределяют отличительные черты такого производства: высокая чистота сырья и достижение высокой степени восстановления всей массы материала при ограниченном времени пребывания свежеми в пространстве рабочей камеры между спиральными йаправляnщими, причем уст, ройства для загрузки и выгрузки контейнеров выполнены в виде шлюзов с направляющими.

Благодаря такому конструктивному выполнению рабочей камеры с тепловыми трубами интенсифицируют теплоотдачу со стороны топочных газов путем увели и чения действительной поверхности теплообмена и создают равномерное тепловое поле в рабочей камере. Кроме того, применение тепловых труб позволяет понизить температуру уходящих из печи топочных газов и, следовательно, повысить ее тепловой КПД.

Движение контейнеров по спирали увеличивает путь материала в рабочем пространстве печи, не изменяя фактической ее высоты. Это позволяет повысить качество восстановления и увеличить производительность.

Существенной особенностью установки является сочетание непрерывного характера процесса восстановления и охлаждения, вследствие совмещения зон восстановления и охлаждения.

Все это обеспечивает получение электрохимически активного губчатого железа, пригодноГо для изготовления электродов железоникелевых щелочных аккумуляторов.

На фиг 1 изображена печь, общий вид; на фиг. 2 - поводковый механизм

35 с контейнером в разрезе; на фиг. 3—

I разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - шлкьзовое устройство; на фиг. 5 - разрез

Б-Б на фиг. 4.

Печь содержит корпус 1, вертикаль40 ную цилиндрическую герметичную камеру

2, устройство 3 для транспортировки контейнеров 4 с материалом по спираль ной траектории, установленной по оси камеры, поводковый механизм 5, распэложенный в центре камеры вдоль ее

45 оси, приемное (верхнее) 6 и выходные (нижние) 7 и 8 шлюзовые устройства, идентичные цо своей конструкции, Через стенку 9 камеры 2 проведены секции тепловых труб 10. Термокамера 11 для топочных газов соединена снизу с помо.— щью патрубка 1 2 с топкой (не показана), а-с помощью патрубка 13 - с газовыводным каналом.

Поставленная цель достигается тем, . что в вертикальной проходной печи для получения губчатого железа, содержащей корпус с вертикальной цилиндрической рабочей камерой с газовым обогревом, устройствами для загрузки, транспортировки и выгрузки контейнеров с материалом, печь снабжена коаксиально установленным внутри нее цилиндром с закрепленными в нем спиральными направляющими для перемещения контейнеров, выполненных секторообраэными с помощью поводкового механизма, выполненного в виде накрест соединенных симметричных рам с возможностью их вращения вокруг оси печи, а камера обогрева образована корпусом и цилиндром и соединена с полостью цилиндра, образующей рабочую камеру, тепловыми трубами, размещенны3 90k. восстановленного порошка в зоне высоких температур. Последнее связано с тем, что длительное воздействие высокой температуры приводит к рекристаллиэации железа снижению дефективности его кристаллической решетки и величины удельной поверхности, а это,в свою очередь, приводит к снижению электрохимической активности порошков. Подвод тепла в глубинные слои усложняется плохой тецлопроводностыо шихты, а повышение температуры ограничивается возможностью спекания ее, в данном случае, отрицательным воздействием на электрохимическую активность железной массы, поэтому восстановление проводится в тонких (13-1 5 мм) слоях. В процессе восстановления сажей объем готового продукта цо сравнению с исходным yaemчивается в 3 раза, при этом каждый килограмм шихты (руды 887 и сажи 12%) выделяет 0,5 м3 газообразных продуктов. Готовый продукт обладает пориотостью с сильно разветвленной формой частиц и, вместе с тем, обладает необз ходимой низкой плотностью 0,5-0,7 г/см вместо 2;0-3,0 г/см у порошков, применяемых в порошковой металлургии.

Цель изобретения — интенсификация теплообмена и обеспечение равномерного нагреве шихты по объему с достижением высокой степени восстановления железа за счет создания равномерности рас- . пределения температуры по поперечному сечению камеры, что дает воэможность получения электрохимически активного губчатого железа, пригодного для изго товления безламельных электродов железоникелевых щелочных аккумуляторов.

282 4

Устройство 3 для транспортировки контейнеров 4 выполнено в виде двух коаксиально расположенных внешней 14 и внутренней 15 направляющих, соединен35

5 901 2 ных радиальными спицами 16. Внешняя направляющая 14 крепится внутри камеры 2 на стойках 17. На спиральных направляющих 14 и 15 располагаются контейнеры 4, которые имеют форму секто- 5 ра с выемкой 18 для поводка 19, воздействующего на выступ 20. Контейнер выполнен в форме сектора и представляет собой емкость, открытую сверху. На ане контейнера предусмотрены вертикальные 10 ребра толщиной 2-3 мм (не показаны), расположенные с промежутком в 2530 мм. Высота ребер равна 13-15 мм, что составляет 0,2-0,25 высоты стенок контейнера. !5

Поводковый механизм 5 состоит иэ приводного вала 21 с шестерней 22, связанной с соответствующей системой привода вращения (не показан), поводков 19 и опорного подшипника 23. Соединения поводкового механизма с корпусом герметизируются водяными затворами 24 и 25.

Шлюзовые устройства 6, 7 и 8 со! стоят иэ двух шлюзовых затворов 26, 25 толкателя 27, свободно вращающегося на пальце во втулке кронштейна-выталкивателя 28, жестко прикрепленного к гидрощ линдру 29 и направлякяцим 30, которые в кемере 2 переходят во внешнюю 14 и внутреннюю 15 направляющие.

Кожух 31 толкателя уплотнен с камерой шлюзового устройства через песочl ный затвор 32.

В межспиральном пространстве на равном расстоянии от верхнего и нижнего витков параллельно спиральным направляющим 14 и 15 через стенку 9 камеры проведены тепловые трубы, кото рые служат для передачи тепла из термо- 4О камеры 11 в камеру 2. Испарительные зоны труб помещены в термокамере 11 для топочных газов, конденсационные зоны труб размещены . во внутренней полости камеры 2 и своими концами 45 опираются на спиральную опору 33.

Печь работает следующим образом.

Материал в вице шихты или гранулята, помещенный в контейнер 4, подается

50 в приемное шлюзовое устройство 6, откуда выталкивается в направляющих 30 при помощи гиароцилиндра 29 и толкателя 27, отклоняющегося только в сторону подачи контейнера. При закрытых внеш55 них и внутренних затворах шлюзового устройства 6 из шлюзовой квмерь при помощи копмрессорв (не показано), соединенного патрубком, отсасывается воз82 6 аух и в ццпоэовую камеру подается нейтральный гаэ, например азот. После выравнивания давления в шлюзовой камере с камерой печи открывается внутренний затвор шлюзовой камеры 6 и контейнер по направляющим 30 выталкивается на спиральные направляющие 14 и 15.

Внутренний затвор шлюзового устройства 6 закрывается. Контейнер 4 захватывается за выступ 20 поводками 19 поводкового механизма 5 и перемешается по спиральным направляющим сверху вниз, а действие собственных сил гравитации контейнера способствует этому перемещению. Аналогично происходит загрузка и перемещение остальных контей неров вплоть цо заполнения всей камеры .

2 печи.

По аостижении первым контейнером внутреннего затвора шлкаового устройства 7 внутренний затвор открывается и соединяет полость камеры печи .с по лостью шлюза, в котором при помощи компрессора создают давление нейтрального газа, равное давлению в камере 2.

3а время прохождения через печь материал восстанавливается при 1000-:

1100 С с требуемой интенсивностью.

Контейнеры с готовым процуктом, охлажаенниым в зоне 34 охлаждения до температуры ие выше 70 С, удаляются через шлюзовое устройство 8, а газообразный продукт из зоны охлаждения отсасывается компрессором через трубопровод 35.

Все элементы печи подключены к пункту управления, с помощью которого регулируется и контролируется весь цроцесс.

Применение тепловых труб позволяет значительно интенсифицировать теплоот дачу со стороны топочных газов путем увеличения действительной поверхности теплообмеиа и соэцать равномерное теп ловое поле в рабочей камере. Кроме того, использование тепловых труб поэвс ляет понизить температуру уходяших иэ печи топочных газов и, следовательно, повысить ее тепловой КПД.

Существенной особенностью установки является сочетание непрерывного характера процесса восстановления и охлаждения вследствие совмещения эон воостановления и охлаждения.

Предлагаемая печь обеспечивает получение губчатого железа> пригодного для изготовления из него электродов щелочных аккумуляторов.

7 OO

Внедрение предлагаемой печи позволяет организовать производство аккумуляторов нового типа. При внедрении изобретения на всех действующих заводах щелочных аккумуляторов экономический эффект составит не менее 3 млн. руб.

Формула изобретения

Вертикальная проходная печь для получения губчатого железа, содержащая корпус с вертикальной. цилиндрической рабочей камерой с газовым обогревом, устройствами для загрузки, транспорти— ровки и выгрузки контейнеров с материалом, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации теплового . обмена и обеспечения равномерного нагрева шихты, печь снабжена коаксиально установленным внутри нее цилиндром с закрепленными в нем спиральными на-.

1282 8 правляющими для перемещения контейнеров, выполненных с помощью поводкового механизма, выполненного в виде накрест соединенных симметричных рам. с воэможностью их вращения вокруг оси печи, а камера обогрева образована корпусом и цилиндром и соединена с полостью цилиндра, образующей рабочую камеру, тепловыми трубами . раэмещенны10 ми в пространстве рабочей камеры между спиральными направляющими, причем устройства для загрузки и выгрузки контейнеров выполнены в виде шлюзов с направляющими.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

2о М 381854, кл. Г 27 В l/08, 1973, 2. Авторское свидетельство СССР

Ne 536378, кл. F 27 В 1/02, 1975.

901282

26

Фиг.5 .

Составитель А. Савельев

Редактор С. К нина Техред Т.Маточка Ко ктор Г. Огар

Заказ 12302 /23 Тираж 586 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, К-35, Раушская наб., n. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород., ул. Проектная, 4