RU2532778C1 - Unit for continuous metallothermic obtainment of metals and alloys - Google Patents
Unit for continuous metallothermic obtainment of metals and alloys Download PDFInfo
- Publication number
- RU2532778C1 RU2532778C1 RU2013120736/02A RU2013120736A RU2532778C1 RU 2532778 C1 RU2532778 C1 RU 2532778C1 RU 2013120736/02 A RU2013120736/02 A RU 2013120736/02A RU 2013120736 A RU2013120736 A RU 2013120736A RU 2532778 C1 RU2532778 C1 RU 2532778C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- metal
- crucible
- housing
- alloys
- continuous
- Prior art date
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 33
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 12
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims description 12
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 title claims description 7
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 9
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 3
- 230000011664 signaling Effects 0.000 claims description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 abstract description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 abstract description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000004484 Briquette Substances 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007799 cork Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000007713 directional crystallization Methods 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии для получения редких и редкоземельных металлов методом кальцийтермического восстановления. Аппарат можно использовать для получения других материалов, например, сплавов и лигатур, предназначенных для изготовления высокоэнергетических магнитов.The invention relates to metallurgy for the production of rare and rare earth metals by the method of calcium thermal reduction. The device can be used to obtain other materials, for example, alloys and ligatures, intended for the manufacture of high-energy magnets.
Известен аппарат для металлотермического получения металлов и сплавов [RU №2059007, МПК6 C22B 5/04. Опубл. 27.04.1996, бюл. №12], включающий бункер с загрузочной грубой и корпус с охлаждающей рубашкой. Аппарат снабжен размещенным на нижнем конце загрузочной трубы полым пуансоном с торцевой частью, выполненной в виде пробки. Пробка извлекается внутрь загрузочной трубы и имеет запальное приспособление. Загрузочная труба выполнена с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения, а корпус имеет подвижное дно. Боковая стенка нижней части корпуса выполнена с полукольцевой прорезью для удаления продукта.A known apparatus for metallothermal production of metals and alloys [RU No. 2059007, IPC 6 C22B 5/04. Publ. 04/27/1996, bull. No. 12], including a hopper with a loading rough and a casing with a cooling jacket. The apparatus is equipped with a hollow punch placed at the lower end of the loading pipe with an end part made in the form of a cork. The plug is removed inside the loading pipe and has an ignition device. The loading pipe is made with the possibility of vertical reciprocating movement, and the housing has a movable bottom. The side wall of the lower part of the housing is made with a semicircular slot to remove the product.
Недостатками этого аппарата являются сложность конструкции и низкая производительность по готовому металлу, обусловленная периодическими режимами загрузки шихты и ведения процесса плавки.The disadvantages of this apparatus are the complexity of the design and low productivity of the finished metal, due to periodic modes of loading the mixture and the conduct of the melting process.
Известно устройство для металлотермического получения редких и редкоземельных металлов, сплавов и лигатур на их основе [RU №2113520, МПК6 C22B 5/04, C22B 34/00, C22B 59/00. Опубл. 20.06.1998], принятое за прототип. Устройство содержит футерованный металлический тигель с выпускным каналом и пробкой, выполненной из компонента получаемого сплава или исходной шихты, электрозапал, а также дополнительную емкость, сообщенную в верхней части с выпускным каналом, а в нижней части - с металлоприемником, объем которого равен объему получаемого слитка. В данном устройстве металл заполняет металлоприемник, а шлак остается в дополнительной емкости.A device for metallothermic production of rare and rare earth metals, alloys and alloys based on them [RU No. 2113520, IPC 6 C22B 5/04, C22B 34/00, C22B 59/00. Publ. 06/20/1998], taken as a prototype. The device contains a lined metal crucible with an outlet channel and a stopper made of a component of the obtained alloy or the initial charge, an electric fuse, as well as an additional tank communicated in the upper part with the exhaust channel, and in the lower part with a metal receiver, the volume of which is equal to the volume of the obtained ingot. In this device, metal fills the metal receiver, and the slag remains in the additional tank.
Недостатком этого устройства является периодический режим ведения плавки.The disadvantage of this device is the periodic mode of smelting.
Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в разработке аппарата для металлотермического получения металлов и сплавов, работающего в непрерывном режиме.The problem to which the invention is directed, is to develop an apparatus for metallothermal production of metals and alloys, operating in a continuous mode.
Поставленная задача решается тем, что аппарат для металлотермического получения металлов и сплавов имеет корпус, тигель с выпускным каналом и металлоприемник, при этом тигель установлен в корпус с зазором, который образует шлаковую ванну, а металлоприемник выполнен в виде охлаждаемого кристаллизатора для непрерывной разливки. Шлаковая ванна имеет сливной и переливной патрубки, а шихту загружают в аппарат в виде брикетов.The problem is solved in that the apparatus for metallothermal production of metals and alloys has a body, a crucible with an exhaust channel and a metal receiver, while the crucible is installed in the body with a gap that forms a slag bath, and the metal receiver is made in the form of a cooled mold for continuous casting. The slag bath has a drain and overflow pipe, and the charge is loaded into the apparatus in the form of briquettes.
На фиг.1 изображено продольное сечение аппарата.Figure 1 shows a longitudinal section of the apparatus.
Аппарат для металлотермического получения металлов и сплавов содержит цилиндрический корпус 1 с теплоизоляцией 2. В донной части корпуса коаксиально установлена подставка 3 из материала, устойчивого к фторидным средам и с низкой теплопроводностью, например силицированный графит. На подставке установлен тигель 4 с футеровкой 5 и выпускным каналом 6. Выпускной канал перекрыт (перед началом работы аппарата) пробкой 7. Между тиглем 4 и корпусом 1 расположена вертикальная кольцевая шлаковая ванна 8 с плоским дном 9. Подставка 3 соединяется с кристаллизатором 10, снабженным холодильником 11 и тяговыми роликами 12. В верхней части корпуса 1 установлен один или несколько питателей 13 толкательного типа с патрубком 14 для загрузки брикетов 15 из прессованной шихты. Шлаковая ванна имеет патрубок 16 для слива шлака и переливной патрубок 17. Корпус 1 аппарата имеет сдувочный патрубок 18.Сверху корпус закрыт теплоизолированной крышкой 19. Аппарат имеет сигнализатор 20 нижнего уровня расплавленного металла и сигнализатор 21 верхнего уровня расплавленного металла. Для инициирования плавки установлен электрозапал 22 на верхнем уровне 23 шихты (шихта графически на фиг.1 не показана). Сигнализатор 24 уровня предназначен для контроля уровня шлака в шлаковой ванне 8.The apparatus for metallothermal production of metals and alloys contains a cylindrical body 1 with thermal insulation 2. In the bottom of the body coaxially installed stand 3 of a material resistant to fluoride environments and with low thermal conductivity, for example, siliconized graphite. A crucible 4 with a lining 5 and an exhaust channel is installed on the stand. The exhaust channel is blocked (before the apparatus starts to work) with a plug 7. Between the crucible 4 and the casing 1 there is a vertical annular slag bath 8 with a flat bottom 9. The support 3 is connected to a crystallizer 10 equipped with a refrigerator 11 and traction rollers 12. In the upper part of the housing 1 there is one or several push-type feeders 13 with a pipe 14 for loading briquettes 15 from a pressed charge. The slag bath has a nozzle 16 for draining slag and an overflow nozzle 17. The housing 1 of the apparatus has a blow nozzle 18. The top of the housing is closed by a heat-insulated lid 19. The apparatus has an alarm 20 of the lower level of molten metal and an alarm 21 of the upper level of molten metal. To initiate the melting installed elektrozapal 22 at the upper level 23 of the charge (charge graphically in figure 1 is not shown). The level switch 24 is designed to control the level of slag in the slag bath 8.
Аппарат работает следующим образом.The device operates as follows.
Предварительно в тигле 4 формуют футеровку 5 из порошкообразного фторида кальция. Выпускной канал 6 закрывают пробкой 7, выполненной из компонента получаемого сплава или компонентов шихты, и заполняют тигель зернистым слоем шихты до уровня 23. Загруженный тигель ставят на подставку 3, устанавливают электрозапал 22, корпус 1 герметично закрывают крышкой 19 и заполняют инертным газом. Посредством электрозапала 22 инициируют реакцию восстановления. В результате металлотермической реакции в тигле образуется расплавленный металл и шлак. Шлак всплывает на поверхность металла, а металл накапливается в донной части тигля. Верхний уровень металла находится между сигнализаторами 20 и 21, проплавляет пробку 7 и начинает стекать по выпускному каналу 6 в кристаллизатор 10 с холодильником 11. Начинается процесс непрерывной разливки металла по известному в металлургической промышленности способу. Металлический слиток в виде стержня тяговыми роликами 12 направляется на участок резки (на фиг.1 не показан). Уровень металла в тигле 4 начинает снижаться до сигнализатора 20 нижнего уровня. Сигнализатор 20 дает управляющий сигнал на включение питателя 13. Питатель, совершая возвратно-поступательные движения, начинает грузить в тигель в непрерывном режиме шихту, предварительно спрессованную в брикеты 15. Брикеты выполняют функцию затвора и непрерывно подаются в аппарат так, чтобы в патрубке 14 постоянно находились брикеты, не освобождая его. Реакция восстановления происходит в непрерывном режиме, уровень образующегося металла поддерживается между уровнемерами: при достижении уровнемера 21 загрузка брикетов приостанавливается, а при снижении до уровнемера 20 - загрузка возобновляется. Уровень металла в тигле также можно регулировать скоростью вращения тяговых роликов 12. Образующиеся при плавке газы выходят из аппарата через сдувочный патрубок 18.Previously, in a crucible 4, a lining 5 is formed from powdered calcium fluoride. The exhaust channel 6 is closed with a plug 7 made of a component of the obtained alloy or components of the charge, and the crucible is filled with a granular layer of the mixture to level 23. The loaded crucible is placed on the support 3, the electric valve 22 is installed, the housing 1 is hermetically sealed with a lid 19 and filled with an inert gas. By means of an electric valve 22, a reduction reaction is initiated. As a result of the metallothermal reaction, molten metal and slag are formed in the crucible. Slag floats to the surface of the metal, and the metal accumulates in the bottom of the crucible. The upper level of the metal is between the signaling devices 20 and 21, melts the plug 7 and begins to flow down the exhaust channel 6 into the mold 10 with the refrigerator 11. The process of continuous casting of metal begins according to a method known in the metallurgical industry. A metal ingot in the form of a rod by traction rollers 12 is sent to the cutting area (not shown in Fig. 1). The metal level in the crucible 4 begins to decline to the low level switch 20. The signaling device 20 gives a control signal to turn on the feeder 13. The feeder, making reciprocating movements, begins to load into the crucible in continuous mode the mixture previously compressed into briquettes 15. The briquettes perform the function of a shutter and are continuously fed into the apparatus so that they are constantly in the nozzle 14 briquettes without freeing it. The recovery reaction occurs in a continuous mode, the level of metal formed is maintained between the level gauges: when the level gauge 21 is reached, the briquette loading is suspended, and when it is reduced to the level gauge 20, the load is resumed. The metal level in the crucible can also be controlled by the rotation speed of the traction rollers 12. The gases formed during melting leave the apparatus through the blow-off pipe 18.
Непрерывная реакция восстановления идет при поддержании в тигле высокой температуры. Для выполнения этого условия без дополнительных тепловых источников используется тепло шлака. Жидкий шлак, образующийся в ходе непрерывной экзотермической реакции восстановления, сначала полностью заполняет тигель, а затем заполняет шлаковую ванну 8, из которой выходит через патрубок 16, образуя непрерывный поток, тем самым постоянно сохраняя высокую температуру снаружи тигля и поддерживая реакцию восстановления. Переливной патрубок 17 предназначен для нештатных ситуаций в случае переполнения шлаковой ванны. Использование брикетов шихты обусловлено безопасностью при эксплуатации аппарата, т.к. при непрерывной загрузке тигля мелкозернистой шихтой или в виде гранул, в составе которой находится металлический кальций, например шнеком, есть вероятность воспламенения потока шихты и выход пламени из аппарата через шнек.A continuous reduction reaction occurs while maintaining a high temperature in the crucible. To fulfill this condition, without additional heat sources, slag heat is used. The liquid slag formed during the continuous exothermic reduction reaction first completely fills the crucible, and then fills the slag bath 8, which exits through the nozzle 16, forming a continuous flow, thereby constantly maintaining a high temperature outside the crucible and supporting the reduction reaction. The overflow pipe 17 is designed for emergency situations in the event of an overflow slag bath. The use of charge briquettes is due to the safety during operation of the apparatus, as when the crucible is continuously loaded with a fine-grained charge or in the form of granules containing metallic calcium, for example with a screw, there is a possibility of ignition of the charge flow and the flame leaving the apparatus through the screw.
Предлагаемый аппарат для металлотермического получения металлов и сплавов позволяет вести восстановительную плавку в непрерывном режиме, получая слиток в виде металлических прутков требуемого диаметра и длины. Охлаждение в холодильнике способствует быстрой и направленной кристаллизации металла. Получаемый слиток имеет плотное строение и мелкозернистую структуру, отсутствуют усадочные раковины, поэтому его можно использовать без дополнительного переплава. Конструкция аппарата позволяет избегать нештатные ситуации при эксплуатации.The proposed apparatus for metallothermal production of metals and alloys allows you to conduct reduction smelting in a continuous mode, getting an ingot in the form of metal bars of the desired diameter and length. Cooling in the refrigerator promotes fast and directional crystallization of the metal. The resulting ingot has a dense structure and a fine-grained structure, there are no shrinkage shells, so it can be used without additional remelting. The design of the device allows to avoid emergency situations during operation.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013120736/02A RU2532778C1 (en) | 2013-05-06 | 2013-05-06 | Unit for continuous metallothermic obtainment of metals and alloys |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013120736/02A RU2532778C1 (en) | 2013-05-06 | 2013-05-06 | Unit for continuous metallothermic obtainment of metals and alloys |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2532778C1 true RU2532778C1 (en) | 2014-11-10 |
Family
ID=53382488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013120736/02A RU2532778C1 (en) | 2013-05-06 | 2013-05-06 | Unit for continuous metallothermic obtainment of metals and alloys |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2532778C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115255298A (en) * | 2022-07-25 | 2022-11-01 | 太原晋西春雷铜业有限公司 | Preparation method of copper and copper alloy ingot casting for solving microscopic defects in ingot casting |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4512557A (en) * | 1982-07-21 | 1985-04-23 | Mitsubishi Kinzoku Kabushiki Kaisha | Apparatus for preparing high-melting-point high-toughness metals |
| RU2059007C1 (en) * | 1992-10-13 | 1996-04-27 | Сибирский химический комбинат | Apparatus for metals and alloys metal-thermal production |
| RU2112058C1 (en) * | 1997-04-09 | 1998-05-27 | Сибирский химический комбинат | Apparatus for metallothermic reduction of metal halides |
| RU2113520C1 (en) * | 1997-05-22 | 1998-06-20 | Сибирский химический комбинат | Apparatus for metallothermic production of rare and rare-earth metals, alloys and master alloys upon their base |
| JP2001040433A (en) * | 1999-07-30 | 2001-02-13 | Sumitomo Sitix Of Amagasaki Inc | Producing apparatus for high melting point metal and production thereof |
| RU2419659C1 (en) * | 2010-05-31 | 2011-05-27 | Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) (Институт химии ДВО РАН) | Device for metal-thermal reduction of pulp of galvanic production |
-
2013
- 2013-05-06 RU RU2013120736/02A patent/RU2532778C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4512557A (en) * | 1982-07-21 | 1985-04-23 | Mitsubishi Kinzoku Kabushiki Kaisha | Apparatus for preparing high-melting-point high-toughness metals |
| RU2059007C1 (en) * | 1992-10-13 | 1996-04-27 | Сибирский химический комбинат | Apparatus for metals and alloys metal-thermal production |
| RU2112058C1 (en) * | 1997-04-09 | 1998-05-27 | Сибирский химический комбинат | Apparatus for metallothermic reduction of metal halides |
| RU2113520C1 (en) * | 1997-05-22 | 1998-06-20 | Сибирский химический комбинат | Apparatus for metallothermic production of rare and rare-earth metals, alloys and master alloys upon their base |
| JP2001040433A (en) * | 1999-07-30 | 2001-02-13 | Sumitomo Sitix Of Amagasaki Inc | Producing apparatus for high melting point metal and production thereof |
| RU2419659C1 (en) * | 2010-05-31 | 2011-05-27 | Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) (Институт химии ДВО РАН) | Device for metal-thermal reduction of pulp of galvanic production |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115255298A (en) * | 2022-07-25 | 2022-11-01 | 太原晋西春雷铜业有限公司 | Preparation method of copper and copper alloy ingot casting for solving microscopic defects in ingot casting |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3998264A (en) | Apparatus for producing metallic castings by progressively melting a solid charge | |
| EP2567764B1 (en) | Master alloy production for glassy aluminum-based alloys | |
| US7849912B2 (en) | Process for electroslag remelting of metals and ingot mould therefor | |
| RU2532778C1 (en) | Unit for continuous metallothermic obtainment of metals and alloys | |
| US3788383A (en) | Apparatus for the continuous extraction of electroslag remelted metals | |
| CA2886546C (en) | Pressure reactor for producing materials having directed porosity | |
| CN104959557B (en) | Method for electromagnetic continuous casting of bimetallic multilayer round billet | |
| JPH0234262B2 (en) | ||
| RU2465361C1 (en) | Aluminothermic method for obtaining metals, and melting furnace for its implementation | |
| RU120026U1 (en) | DEVICE FOR CENTRIFUGAL CASTING OF RING CASTINGS IN AN INERT GAS | |
| JP2022026393A (en) | Titanium-based ingot manufacturing method | |
| RU2015133468A (en) | CONTINUOUS CASTING METHOD FOR INGOT MADE FROM TITANIUM OR TITANIUM ALLOY | |
| CN203018725U (en) | Electro-slag liquid pouring system | |
| RU2205724C1 (en) | Method of continuous or semicontinuous casting of tubular blanks of copper and its alloys | |
| JP5381473B2 (en) | Silver ingot manufacturing method and crucible device | |
| RU2612867C2 (en) | Method of melting highly reactive metals and alloys based thereon and device therefor | |
| RU2506142C1 (en) | Method electroslag casting of billet of casing with branch pipe | |
| RU2338622C2 (en) | Method and device of disk bottom tapping of volkov's system | |
| RU155761U1 (en) | NON-CONSUMABLE ELECTRODE ELECTRIC SLAG REMOVING FURNACE | |
| RU2796558C1 (en) | Method and device for continuous production of billets of constant cross-section of unlimited length | |
| US3908736A (en) | Methods of producing large steel ingots | |
| RU2059007C1 (en) | Apparatus for metals and alloys metal-thermal production | |
| RU2658682C1 (en) | Device for producing iron-carbon-alloy castings | |
| SU806238A1 (en) | Plant for continuous or semicontinuous casting of ingots in electromagnetic moulds | |
| RU2410195C1 (en) | Method of electroslag casting of tubular billets |