Устройство для выплавки ферросплавов алюмотермическим способом

(51) 22 5/10 (2006.01) 22 33/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(57) Изобретение относится к металлургии,конкретно к устройствам для выплавки ферросплавов алюмотермическим способом. Устройство для выплавки ферросплавов алюмотермическим способом, содержит тигель,выполненный из чугуна и снабженный герметично закрывающейся крышкой с манометром, клапаном для сброса давления, а также систему поджига экзетермической смеси как снизу, так и сверху. Устройство для выплавки ферросплавов алюмотермическим способом обеспечивает прямое извлечение металла в сплав до 99 .(72) Ксандопуло Георгий Иванович Байракова Ольга Степановна(56) Гасик М.И., Лякишев Н.П., Емлин Б.И. /Теория и технология производства ферросплавов // М. Металлургия, 1988 г., с. 422.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫПЛАВКИ ФЕРРОСПЛАВОВ АЛЮМОТЕРМИЧЕСКИМ СПОСОБОМ 21865 Изобретение относится к металлургии,конкретно к устройствам для выплавки ферросплавов алюмотермическим способом. Известно устройство для выплавки ферросплавов алюмотермическим способом,конкретно ферровольфрама,включающее тигель с магнезитовой футеровкой,снабженный опускаемыми в него электродами, трехфазной электропечью ДСП 1,5 с трансформатором 1000 кВА, уловителем пыли с электрофильтрами,системой для отсоса газов и сбора пыли. (М.И. Гасик, Н.П. Лякишев, Б.И. Емлин / Теория и технология производства ферросплавов // М. Металлургия, 1988 г., с. 406-407) Недостатком известного устройства является высокая энергоемкость и многостадийность процесса извлечения металла в сплав, включающий предварительное расплавление используемой шихты и возврат улавливаемой пыли, также сложность его конструкции и возможность выплавки исключительно ферровольфрама. Известно устройство для выплавки ферросплавов алюмотермическим способом,конкретно ферромолибдена,содержащее футерованный шамотным кирпичом тигель,снабженный вытяжным зондом, установленным над ним и соединенным с пылеуловителем, а также леткой для слива шлака и системой поджига экзетермической смеси как снизу, так и сверху. (М.И. Гасик, Н.П. Лякишев, Б.И. Емлин / Теория и технология производства ферросплавов // М. Металлургия 1988 г., с. 422 с). Недостатком известного устройства является многостадийность процесса извлечения металла в сплав, включающий возврат улавливаемой пыли и возможность выплавки исключительно ферромолибдена. Прямое извлечение Мо в сплав 92-93 . Задачей заявляемого технического решения является создание упрощенного универсального устройства выплавки ферросплавов алюмотермическим способом,таких как ферромолибдена, ферровольфрама, ферротитана. Техническим результатом поставленной задачи является прямое извлечение металла в сплав до 99. Задача решается тем, что устройство для выплавки ферросплавов алюмотермическим способом, содержит тигель, выполненный из чугуна и снабженный герметично закрывающейся крышкой с манометром и клапаном для сброса давления, а также систему поджига экзетермической смеси как снизу, так и сверху. Существенным отличием заявляемого технического решения является то, что тигель выполнен из чугуна и снабжен герметично закрывающейся крышкой с манометром и клапаном для сброса давления. Тигель, снабженный герметично закрывающейся крышкой с манометром и клапаном для сброса давления позволяет осуществлять плавку под давлением без потерь реагирующих веществ, тем самым, повышая прямое извлечение металла в сплав до 99 без дополнительных конструкций, таких как 2 вытяжной зонд, установленный над тиглем и пылеуловитель, соединенный с зондом. Получение ферросплавов алюмотермическим способом основано на алюминотермическом восстановлении оксидов, входящих в исходное сырье. В результате экзотермической реакции между оксидами и восстановителем, температура горения системы превышает температуру кипения алюминия. Вследствие этого, процесс протекает с разбросом реагирующих веществ, что приводит к потерям и снижению выхода сплава и целевого металла. Кроме того, часть оксида целевого металла теряется за счет испарения. Герметично закрытый тигель в заявляемом устройстве, в отличие от известного, позволяет избежать этих потерь и получать ферросплавы с прямым извлечением металла в сплав до 99 . Герметично закрытый тигель позволяет исключить операцию возврата улавливаемой пыли и производить плавку в один этап. Избыточное давление, создаваемое в закрытом тигле подавляет разброс продуктов горения, что в свою очередь позволяет повысить выход основного металла в сплав. (Бабук В.А., Белов В.П., Шелухин Г.Г./ Особенности горения частиц алюминия в составе смесевых конденсированных систем при низких и высоких давлениях// ФГВ, т.17, 3, 1981,с. 26-31). (Коликова Л.Д., Беляев А.Ф./ЖФК, т. 34,вып. 11 , 1950 г., с. 1302-1311), (Юхвид В.И.,Боровинская И.П., Мержанов А.Г./ Влияние давления на закономерности плавящихся гетерогенных систем// ФГВ, т. 19, 3, 1983 г., с. 3032). Кроме того, закрытый тигель снижает теплопотери экзотермической реакции, при этом нет необходимости в дополнительных затратах электроэнергии для повышения температуры для проплавления шихты. Отличительным признаком заявляемого устройства для выплавки ферросплавов алюмотермическим способом является тигель,выполненный из чугуна, в отличие от известного устройства, в котором тигель футерован шамотным кирпичом. Тигель, выполненный из чугуна,обеспечивает эффективную работу устройства за счет повышенной плотности стенок емкости для проплавления ферросплавов, то есть позволяет удерживать требуемое давление в тигле. Манометр и клапан для сброса давления,вмонтированные в крышку тигля необходимы для регулирования давления в тигле, обеспечивая оптимальные требуемые и безопасные условия для проплавления ферросплавов. Таким образом, существенные отличительные признаки позволяют решить поставленную задачу с достижением технического эффекта. Устройство для выплавки ферросплавов алюмотермическим способом, содержит тигель 1,выполненный из чугуна и снабженный герметично закрывающейся крышкой 2 с манометром 3 и клапаном для сброса давления 4, а также отверстие для поджига экзетермической смеси 5 как снизу, так и сверху (фиг. 1). 21865 Устройство работает следующим образом. Компоненты шихты для выплавки ферросплавов алюмотермическим способом засыпают в тигель 1,плотно закрывают крышку 2. Через отверстие 5 осуществляют поджиг шихты электрической спиралью, инициируя экзотермические реакции в шихте. Клапан для сброса давления 4 отрегулирован на необходимое и достаточное давление для проведения плавки с максимальным извлечением металла в ферросплав. Давление в тигле при горении шихты (5-7 атм ) контролируют посредством манометра 3. После прохождения плавки, остывшие продукты реакции охлаждают,открывают крышку 2, выгружают из горна 1 и разделяют на сплав и шлак. По результатам рентгено - спектрального анализа (РСА) сплава видно, что получение ферровольфрама посредством заявляемого устройства позволяет решить поставленную задачу с достижением желаемого технического эффекта - содержание вольфрама в сплаве 65,0-66,7 и прямое извлечение металла в сплав до 99 . Пример выплавки ферровольфрама алюминотермическим способом посредством заявляемого устройства. В чугунный тигель засыпают компоненты шихты вольфрамсодержащее сырье (3 25,76 ) (55,4-60,0 мас. ),алюминиевый порошок (16,2-20,6 мас. ),плавиковый шпат (0,7-1,0 мас. ), триоксид железа),(77,6-79,6) тщательно перемешивают и засыпают в горн, крышку которого плотно закрывают. Спиралью сверху осуществляют поджиг шихты, инициируя экзотермические реакции в ней. Давление в горне, 5-7 атм, при горении шихты контролируют манометром и клапаном для сброса давления. После прохождения плавки, остывшие продукты реакции охлаждают,выгружают из горна и разделяют на сплав и шлак. По результатам анализа (РСА) сплава видно, что получение ферровольфрама заявляемым способом позволяет решить поставленную задачу с достижением желаемого технического эффекта получение вольфрама в сплаве 65,0-66,7 , а прямое извлечение металла в сплав до 99 . Пример выплавки ферромолибдена алюминотермическим способом посредством заявляемого устройства. В чугунный тигель засыпают компоненты шихты молибденовый концентрат 53,8 кг, железную стружку 16,0 кг,алюминиевая крупка 17,8 кг, плавиковый шпат 3,2 кг, тщательно перемешивают в бегунковом смесителе, засыпают в чугунный горн и закрывают крышкой, которую фиксируют захватами и прижимают винтом. Крышка снабжена манометром и клапаном для сброса давления. Поджиг осуществляют нихромовой спиралью посредством электроимпульса латором. В результате экзотермических реакций, протекающих между компонентами шихты, в горне развивается температура необходимая и достаточная для ее проплавления. В горне поддерживают давление в 5 атм. По окончание плавки, остывшие продукты реакции охлаждают, выгружают из горна и разделяют на сплав и шлак. Проведенный анализ сплава и шлака методом РСА показывает состав сплава Мо -65,00-0,67- 38,610,55- 0,37 С - 0,35 , состав шлака-0,6- 0,292 - 8,4123 - 79,33,2, 2 - 1,1,- 7,2. При этом извлечение молибдена в сплав составляет 99 . ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Устройство для выплавки ферросплавов алюмотермическим способом, содержащее тигель, и систему поджига экзотермической смеси как снизу,так и сверху, отличающееся тем, что тигель выполнен из чугуна и снабжн герметично закрывающейся крышкой с манометром, клапаном для сброса давления, а также систему поджига экзотермической смеси как снизу, так и сверху.