RU223237U1 - Графитовый тигель для получения железосодержащего сплава - Google Patents
Графитовый тигель для получения железосодержащего сплава Download PDFInfo
- Publication number
- RU223237U1 RU223237U1 RU2023129376U RU2023129376U RU223237U1 RU 223237 U1 RU223237 U1 RU 223237U1 RU 2023129376 U RU2023129376 U RU 2023129376U RU 2023129376 U RU2023129376 U RU 2023129376U RU 223237 U1 RU223237 U1 RU 223237U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- crucible
- wall
- internal diameter
- graphite crucible
- iron
- Prior art date
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 14
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 14
- 239000010439 graphite Substances 0.000 title claims abstract description 14
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 23
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title claims description 11
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 10
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims description 10
- 239000003832 thermite Substances 0.000 abstract description 8
- 230000008018 melting Effects 0.000 abstract description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 abstract description 3
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 4
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N methylidyneiron Chemical compound [C].[Fe] QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001339 C alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- KCZFLPPCFOHPNI-UHFFFAOYSA-N alumane;iron Chemical compound [AlH3].[Fe] KCZFLPPCFOHPNI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 210000002445 nipple Anatomy 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
Abstract
Полезная модель относится к чёрной металлургии, в частности к графитовому тиглю для расплавления термитной шихты посредством экзотермической окислительно-восстановительной реакции. Графитовый тигель содержит замкнутую, симметричную относительно вертикальной оси стенку, соединённую с дном, в котором выполнено выпускное отверстие, тигель выполнен в виде пустотелого усечённого перевёрнутого конуса, стенка которого наклонена относительно вертикальной оси симметрии под углом 7°, стенка и дно тигля выполнены одинаковой толщины, толщина стенки тигля составляет 10% внутреннего диаметра его дна, между внутренней поверхностью стенки и поверхностью дна выполнено сопряжение, радиус которого составляет 0,1 внутреннего диаметра дна, что позволяет увеличить срок эксплуатации тигля. 1 ил.
Description
Полезная модель относится к черной металлургии, в частности к графитовому тиглю, предназначенному для расплавления термитной шихты посредством экзотермической окислительно-восстановительной реакции.
Известно устройство для получения отливок из железоуглеродистых сплавов (патент РФ №2658682), которое содержит огнеупорный тигель для расплавления термитной шихты, выполненный в виде перевернутого усеченного конуса с леткой для скачивания шлака в изложницу и леткой для скачивания железоуглеродистого расплава в литейную форму, и установленное в верхней части тигля устройство для активации окислительно-восстановительной реакции. Устройство снабжено расположенным ниже огнеупорного тигля терморегулируемым промежуточным ковшом для контроля и доводки химического состава и температуры железоуглеродистого расплава. Устройство позволяет повысить стойкость тигля. К недостаткам данного устройства следует отнести сложность его конструкции и отсутствие возможности скачивания железосодержащего расплава из донной части тигля. При наклонах тигля для скачивания шлака и расплава металла, образовавшихся в результате экзотермической реакции, возможно загрязнение расплава металла вследствие его частичного перемешивания с другими продуктами реакции, что требует дальнейшего корректирования сплава по химическому составу в терморегулируемом ковше.
Известен графитовый тигель, используемый в способе получения железоалюминиевого сплава (патент РФ на изобретение №2803881) и принятый заявителем за прототип. Недостатком этого тигля является его непродолжительное время эксплуатации по причине высокой доли пригара продуктов реакции к стенкам тигля и, в особенности, в зоне сопряжения стенки тигля с дном, неравномерностью теплоотвода с поверхности тигля ввиду нерегламентированных требований к толщине его стенки и дна, что предопределяет преждевременный износ поверхностей тигля.
Задачей полезной модели является создание графитового тигля для получения железосодержащего сплава, обеспечивающего повышенную стойкость тигля и, как следствие, длительное сохранение его работоспособности.
В процессе решения задачи достигается технический результат, заключающийся в создании графитового тигля для получения железосодержащего сплава, конструкция которого обеспечивает его повышенную стойкость и, как следствие, более длительную работоспособность.
Указанный технический результат достигается тем, что в графитовом тигле для получения железосодержащего сплава, включающем замкнутую, симметричную относительно вертикальной оси стенку, соединенную с дном, в котором выполнено выпускное отверстие, предусмотрены следующие отличия: тигель выполнен в виде пустотелого усеченного перевернутого конуса, стенка которого наклонена относительно вертикальной оси симметрии под углом 7°, стенка и дно тигля выполнены одинаковой толщины, толщина стенки тигля составляет 10% внутреннего диаметра его дна, между внутренней поверхностью стенки и поверхностью дна выполнено сопряжение, радиус которого составляет 0,1 внутреннего диаметра дна. Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого устройства и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.
Благодаря тому, что графитовый тигель выполнен в виде пустотелого усеченного перевернутого конуса, обеспечивается свободное удаление застывших продуктов экзотермической реакции (остатков железосодержащего сплава и шлака), прилипающих (пригорающих) к внутренней поверхности тигля.
Благодаря тому, что стенка и дно тигля выполнены одинаковой толщины, соблюдаются условия равномерного теплоотвода, что продлевает срок службы тигля.
Благодаря тому, что стенка усеченного конуса наклонена относительно вертикальной оси симметрии тигля под углом 7°, обеспечивается свободное удаление пригоревших продуктов экзотермической реакции с внутренней поверхности тигля. Выполнение стенки тигля под углом менее 7° не обеспечивает свободное удаление пригоревших продуктов экзотермической реакции с внутренней поверхности тигля. Расположение стенки тигля под углом более 7° нецелесообразно, ввиду возможности неравномерного распределения температуры в объеме расплава, образующегося в результате экзотермического процесса.
Благодаря тому, что толщина стенки тигля составляет 10% внутреннего диаметра его дна, обеспечиваются одинаковые условия отведения тепла с поверхности стенки для любых размеров тигля. Выполнение стенки тигля толщиной менее 10% внутреннего диаметра его дна приводит к быстрому прогоранию стенки и дна тигля и его низкой стойкости. Выполнение стенки и дна тигля толщиной более 10% внутреннего диаметра его дна приводит к возможности затвердевания продуктов экзотермической реакции на поверхности стенки и дна тигля и затруднению при сливе железосодержащего расплава.
Благодаря тому, что между внутренней поверхностью стенки и поверхностью дна выполнено сопряжение, радиус которого составляет 0,1 внутреннего диаметра дна, обеспечивается снижение доли пригара продуктов экзотермической реакции в зоне сопряжения внутренней поверхности стенки и дна тигля. Выполнение сопряжения радиусом меньшим, чем 0,1 внутреннего диаметра дна приводит к повышенному износу тигля. Выполнение сопряжения радиусом более 0,1 внутреннего диаметра дна приводит к неравномерности теплоотвода, намораживанию продуктов экзотермической реакции в зоне сопряжения поверхностей стенки и дна тигля и его повышенному износу
Техническая сущность и принцип действия предложенной полезной модели поясняются чертежом, на котором на фигуре представлен разрез тигля плоскостью, проходящей через его ось симметрии.
На фигуре представлено: 1 - симметричная относительно вертикальной оси тигля стенка, 2 - дно тигля, 3 - линия сопряжения стенки и дна тигля; 4 - выпускное отверстие.
Тигель выполнен из графита, например, марки ЭГ15, соответствующего требованиям ТУ 14-139-177-2003 «Электроды графитированные диаметром от 75 мм до 555 мм и ниппели к ним. Технические условия». Графитовый тигель для получения железосодержащего сплава выполнен в виде пустотелого усеченного перевернутого конуса, стенка которого наклонена под углом α (отмечен на фигуре) относительно оси симметрии тигля и составляет 7°, толщина стенки составляет 10% внутреннего диаметра его дна, радиус сопряжения между внутренней поверхностью стенки и поверхностью дна тигля составляет 0,1 внутреннего диаметра дна.
Подготавливают термитную смесь, содержащую в качестве восстановителя активный алюминий (например: сплав В95) и окалину в качестве окислителя. Содержание элементов в термитной смеси регламентируется химическим составом получаемого железосодержащего сплава. Термитную смесь засыпают в тигель и воспламеняют. Процесс восстановления железа из окислов протекает в тигле со скоростью продвижения фронта жидких фаз 5-15 кг/(с⋅м2), последовательно продвигаясь по всему объему термитной смеси, заполняющей полость тигля, образованную замкнутой, симметричной относительно вертикальной оси стенкой 1, дном 2 и сопряжением 3, и проходит по основным реакциям:
3FeO + 2Al=Al2O3 + 3Fe,
Fe2O3 + 2Al=Al2O3 + 2Fe.
В процессе прохождения термитной реакции образуется расплав, который сливается через отверстие 4 в дне 2 тигля. Шлак всплывает к поверхности образующегося расплава. Остатки продуктов экзотермической реакции удаляются с внутренней поверхности графитового тигля.
Claims (1)
- Графитовый тигель для получения железосодержащего сплава, включающий замкнутую, симметричную относительно вертикальной оси стенку, соединенную с дном, в котором выполнено выпускное отверстие, отличающийся тем, что тигель выполнен в виде пустотелого усеченного перевернутого конуса, стенка которого наклонена относительно вертикальной оси симметрии под углом 7°, стенка и дно тигля выполнены одинаковой толщины, толщина стенки тигля составляет 10% внутреннего диаметра его дна, между внутренней поверхностью стенки и поверхностью дна выполнено сопряжение, радиус которого составляет 0,1 внутреннего диаметра дна.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU223237U1 true RU223237U1 (ru) | 2024-02-08 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB521951A (en) * | 1938-11-28 | 1940-06-05 | Maurice Leo Albert Strittmatte | A process for the manufacture of alloy steels by metallothermic reaction |
| RU2446215C2 (ru) * | 2010-04-05 | 2012-03-27 | Учреждение Российской академии наук Физико-технический институт Уральского отделения РАН | Способ выплавки стали, легированной азотом |
| CN101967531B (zh) * | 2010-10-21 | 2012-07-04 | 东北大学 | 一种分步金属热还原制备高钛铁的方法 |
| RU2658682C1 (ru) * | 2017-04-14 | 2018-06-22 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения и металлургии Дальневосточного отделения Российской академии наук | Устройство для получения отливок из железоуглеродистых сплавов |
| RU2803881C1 (ru) * | 2023-02-07 | 2023-09-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Хабаровский Федеральный исследовательский центр Дальневосточного отделения Российской академии наук | Способ получения железоалюминиевого сплава |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB521951A (en) * | 1938-11-28 | 1940-06-05 | Maurice Leo Albert Strittmatte | A process for the manufacture of alloy steels by metallothermic reaction |
| RU2446215C2 (ru) * | 2010-04-05 | 2012-03-27 | Учреждение Российской академии наук Физико-технический институт Уральского отделения РАН | Способ выплавки стали, легированной азотом |
| CN101967531B (zh) * | 2010-10-21 | 2012-07-04 | 东北大学 | 一种分步金属热还原制备高钛铁的方法 |
| RU2658682C1 (ru) * | 2017-04-14 | 2018-06-22 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения и металлургии Дальневосточного отделения Российской академии наук | Устройство для получения отливок из железоуглеродистых сплавов |
| RU2803881C1 (ru) * | 2023-02-07 | 2023-09-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Хабаровский Федеральный исследовательский центр Дальневосточного отделения Российской академии наук | Способ получения железоалюминиевого сплава |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5817164A (en) | Method and apparatus for making feedstock for steel making | |
| RU223237U1 (ru) | Графитовый тигель для получения железосодержащего сплава | |
| McLean | The Turbulent Tundish--Contaminator or Refiner? | |
| RU2244025C2 (ru) | Спеченные агломераты и способ их изготовления | |
| US2519593A (en) | Trough for use in alloying metals | |
| US5882582A (en) | Liquid metal heating and casting ladle | |
| RU2834662C1 (ru) | Способ сфероидизирующего модифицирования высокопрочных чугунов в барабанном ковше | |
| RU2848705C1 (ru) | Способ получения железосодержащей функционально-градиентной отливки из термитной шихты | |
| RU2048536C1 (ru) | Способ легирования стали в ковше | |
| RU2792333C1 (ru) | Индукционная печь для плавки технологических проб шихты выплавляемых сталей | |
| JPH0125806B2 (ru) | ||
| RU26054U1 (ru) | Устройство для ввода присадок в расплав | |
| SU1715855A1 (ru) | Способ модифицировани чугуна | |
| SU939575A1 (ru) | Способ получени комплексного сплава "марганец-алюминий | |
| RU2009207C1 (ru) | Композиционный шихтовый материал для производства высококачественной стали | |
| SU806769A1 (ru) | Способ десульфурации чугуна | |
| US3372022A (en) | Process for alloying metallic melts | |
| SU996456A1 (ru) | Способ производства стали | |
| US2870005A (en) | Process for heating the head of an ingot of molten ferrous material | |
| SU850713A1 (ru) | Способ производства комплексныхРАСКиСлиТЕлЕй | |
| SU962321A1 (ru) | Способ выплавки стали и сплавов | |
| RU2092570C1 (ru) | Способ выплавки стали в кислородном конвертере | |
| SU699019A1 (ru) | Смесь дл модифицировани чугуна | |
| RU2098492C1 (ru) | Экзотермическая смесь для легирования железоуглеродистых сплавов хромом в ковше | |
| SU742034A1 (ru) | Способ обработки рабочей поверхности чугунной изложницы |