Шахтная печь

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 8969 П 9) ОМИТЕТ СССРИЙ И ОТНРЫТИЙ ГОСУД АРСТВЕНН ПО ДЕЛАМ ИЗОБ ИЯ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ЕЛЬСТВ 5/2 80 83.(54) (57) 1. щая разъемн стационарную с ней сменн ку для слива щ а я с я т чения срокаполнена с в лоприемник, вого зазора кой металлоп положена ниж ВЖХТНАЯ ПЕый металличшахту, сосый металлопршлака, оем, что, сслужбы печиыступом, вхос образовамежду. выстуриемника, ае,выступа. ЧБ ес 9 20 Капленков, сенов, Е.В ин, А.Б.С .Т.Янаков Бюл. В. Н. . Кук .В.Юд в, М В. Ряби елива мено ийко /29 амов енно(088 М,Ш сти Печи химф Химия 1 есЛ СР00,свидетельство 7, кл. Р 27 В рско 868(56) 1. Ислкой промышп1975.2Автопо заявке 214,01.80.,вкдючаюкий корпус тыкованный иемник и ле личаю целью увелишахта выдящим в мет ием кольцепом и стенлетка рас896922 40 50 2. Печь по п,1 , о т л и ч а ю -щ а я с я тем, что выступ выполненсъемным,3. Печь по п.1, о т л и ч а ю "щ а я с я тем, что, величиназазора между выстуном и стенкой Изобретение, относится к печамаахтного типа, используемым дляполучения радиоактивных и редкихтугоплавких металлов путем металлотер 4мического восстановления .соединений,и может быть использовано в цвет,ной металлургии.Известна плавильная печь шахтноготипа, работающая в воздушной среде111Эта печь состоит иэ стационарнойшахты и пристыкованного к ней сменного металлоприемника. Послепрохождения металлотермических реакций иотстоя металла и шлака шлак сливаютчерез летку, а металлоприемник отделяют от шахты и извлекают из негозастывший металл.Ве время реакциина стенках печи образуется гарнисаж-твердый защитный слой, предохра"няющий стенки от износа, а выплавляемый металл от проникновенйя в нетго частиц материала, из которого изготовлены шазта и металлоприемник.Чаще всего им служит графит, поэтому гарнисаж защищает металл оттне-.избежного науглероживания.Недостатком этой печи являетсянеизбежное насыцение азотом и кислородом воздуха как металла, так игарнисажа.что приводит ю невозможности получения кондиционного;металла.Наиболее близкой по техническойсущности к предлагаемому решениюявляется шахтная печь, включающаяразъемный металлический корпус,стационарную шахту, состыкованныйс ней сменный металлоприемник и.летку для слива шлака 2),Печь содержит разъемный металлический герметичный корпус, в которомразмещены стационарная футерованная графитом шахта, имеющая формурасширяющейся книзу трапеции, причем блоки футеровки имеют возможность радиального перемещения, иподжатый к ней сменный поддон-металлоприемник, при этом внутренниедиаметры шахты и металлоприемникав месте стыка одинаковы. В шахтевыше металлоприемника расположенабоковая летка, проходящая черезкорпус печи. Нижняя часть корпуса металлоприемника равна 0,01-0,03 внутреннего диаметра металлоприем ника.4. Печь по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, выаота выступа равна 3-5 величинам зазора. вместе с поддоном и леткой заключены в защитный герметичный корпус,соеиненный патрубком с внутреннейполостью шахты, заполняемой инерт ной средой. Такая конструкцияпечи позволяет получить чистыйметалл во время плавки, хотя присливе, шлака не исключается частичное азотироваиие и окисление метал лаНедостатком этой печи являетсянебольшой срок службы печи, так какзатруднен"разъем шахты и металлоприемнйка после охлаждения металла, 5 Образовавшийся гарнисаж сплошнымслоем покрывает внутренние стенкипечи, надежно сцепляя шахту и металлоприемник. Чтобы их разделить, необходимо разрушить слой гарнисажа вместе стьповки, для чего приходится:применять механическое воздействие.Края слоя гарнисажа в месте разъема требуют зачистки - крайне трудоем кой операции, чтобы обеспечить стью ковку шахты и металлоприемника при25 следующей плавке. Часто при механическом воздействии из строя выходит металлорпиемник, появляются трещины и сколы на шахте, т.еона такжетребует замены.30 ;Белью изобретения является уве"личение срока службы Печи, обесйече. ние многократности использования как металлоприемника, так и стационарной шахты.Поставленная цель достигается тем, чтФ шахту выполнена с выступом, входящим в металлоприемник, с образованием кольцевого зазора междувыступом и стенкой, а летка расположена ниже выступа, который выполнен съемньм, величина зазора равна 0,01- -0,03 внутреннего диаметра металлоприемника, высота выступа равна 3-5 величинам зазора.45 За счет разрыва сплошности слоя гарнисажа значительно облегчен разъем печи после кристализации металла, не требуется механическое вмешательство для разделения шахты и металлоприемника,На фиг.1 приведена предлагаемая шахтная печь для проведения восстайовительных плавок радиактивных иредких тугоплавких металлов; на . ,фиг.2 - место стыковки шахты и металлоприемника в увеличенном масштабе.,Печь содержит цилиндрический металлический корпус в виде стакана, состоящего из двух частей: верх ней 1 и нижней 2. В верхней части корпуса установлена графитовая шахта 3 и плотно прилегающий поджатый к ней металлоприемник 4. В графитовом металлоприемнике выполнены 10 цилиндрическая выемка 5, ячейки 6 для приема металла и центральное сквозное отверстие 7.В шахте на йрилегакщем к металлоприемнику торце сделан выступ 8, входящий в выемку 15 металлоприемника. Наружный диаметр выступа выполнен меньше внутреннего. диаметра выемки металлоприемника, так что между ними образован кольцевой зазор 9 Величина зазора равна О, 01-0,03 вйутреннего диаметра метал лоприемника. Высота выступа составляет 3-5 величины зазора. Чтобы обеспечить гарантированный кольце" вой зазор и сцентрировать шахту и металлоприемник, прилегающие стенки 10 шахты и металлоприемника скошены. В одном иэ вариантов печи для упрощения изготовления выступ выполнен съимным,и образован графитовым кольцом, запрессованным в цилиндрическую проточку шахты. В центральном отверстии металлоприемника эапрессована труба 11, служащая леткой для слива шлака. Верхняя часть трубы выступакщая над металлоприемником 35 и расположенная ниже выступа, закры" та расплавдяемой пробкой 12. Под металлоприемником размещен шлакоприемник 13, в боковых стенках которого сделаны отверстия 14 для выхо",40 да газов. В верхней части корпусапечи установлен запал 15, утопленный в шихту 16,озаполняющую шахту. Верхняя часть корпуса герметично закрыта крышкой 17, в которой смонтирова. 45 ны патрубки 18 и 19 для ввода инертного газа и вакуумирования.Печь работает следу;сщим образом.Герметично собравную печь с засы" ,панной шихтой через патрубок 18, заполняют инертным газом, преиму щественно аргоном, предварительно через патрубок 19 откачав воздух.При необходимости проводят предварительный нагрев шихты от. внешнего. источника (на чертеже непоказан) до заданной температуры после чего инициируют реакцию с помощью запала. В процессе реакции на стенках шахты и металлоприемника образуется гарнисаж, но так как внут 60/ренняя стенка шахты не соприкасается с внутренней стенкой металлоприем ника и часть стенки металлоприемника перекрыта выступом шахты, то слой гарнисажа, покрывающий внутреннюю стенку шахты не соприкасается со слоем гарнисажа, покрывающим выемку металлоприемника, т.е. возникает разрыв сплошности слоя гар. нисажа, Поскольку кольцевой зазор при засыпке шихты ею не заполняется то на пррекрытой выступом внутренней стенке выемки металлоприемника гарнисажа не образуется, т.е. место1стыковки шахты и металлоприемника не подвержено воздействию сил сцепления, возникающих между, слоем гарнисажа и материалом шахты и металлоприемника. При бурном прохождении металло- термической реакции шихта поднимается. Путем эксперимента определена максимальная высота подъема, поэтому оптимальный размер выступа, .гарантирукщий зазор от попадания шихты, установлен в пределах 3-5 величин зазора. Оптимальная величина зазора определена эмпирически, исходя из того, что иэ-за сил прверхностного натяжения расплава может произойти зарастание зазора.Полученные в результате реакции жидкие металл и шлак разделяются по удельным весам. Шлак расплавляет пробку 12 и через летку поступает в шлакоприемник 13. Поскольку летка расположена ниже выступа шихты, то в кольцевом зазоре расплавленный шлак не остается. Гаэ,.вытесненный шлаком, удаляется через отверстия 14. Металл кристаллизуется в ячейках металлоприемника. После охлаждения металла корпус печи разъединяют, нижнюю. часть корпуса со шлакоприемником и металлоприемник отсоединяют от верхней части печи, при этом дляотделения металлоприемника от шазты ,не требуетс% значительных усилий, так как место их стыковки свободно от слоя гарнисажа,связывавшего их. Иэ ячеек металлоприемника извлекают слитки металла, и:металлопри:,емник готов к последующему использованиюВ корпус печи вставляют шлакокоприемник и металлоприемник, соедин. няют части корпуса между собой. Шахтная печь готова к следукщей плавке.Предлагаемая печь допускает на том же оборудовании, при той .же шахте и металлоприемнике, проводить значительно больше плавон, т.е, увеличивается срок ее службы.896922 Составитель Т,ВорнйчеваТехред Т.Фанта КорректорО,Ти Редактор О.Ф и Заказ 6460/2 Тираж .627ВНЙЙПИ Государственного компо делам изобретений и113035, Москав, 3-35, Раушс н 5 ФилиалППП Патент., г. Ужгород, уп. Проектная, 4 у М юг Р Подптета СССРткрытийая най., д.