[go: up one dir, main page]

RU2656320C1 - Reactor of a plant for metalation of billets - Google Patents

Reactor of a plant for metalation of billets Download PDF

Info

Publication number
RU2656320C1
RU2656320C1 RU2016151554A RU2016151554A RU2656320C1 RU 2656320 C1 RU2656320 C1 RU 2656320C1 RU 2016151554 A RU2016151554 A RU 2016151554A RU 2016151554 A RU2016151554 A RU 2016151554A RU 2656320 C1 RU2656320 C1 RU 2656320C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reactor
shell
reactor vessel
vessel
lining
Prior art date
Application number
RU2016151554A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вячеслав Максимович Бушуев
Максим Вячеславович Бушуев
Михаил Владимирович Никитин
Original Assignee
Вячеслав Максимович Бушуев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Вячеслав Максимович Бушуев filed Critical Вячеслав Максимович Бушуев
Priority to RU2016151554A priority Critical patent/RU2656320C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2656320C1 publication Critical patent/RU2656320C1/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C10/00—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to the field of structural design of high-temperature reactor of plants intended for volume metalation of porous materials. Reactor of a plant for metalation of billets comprises a reactor vessel and a lining. Lining contains an uncooled metal shell in front the vessel installed inside the reactor vessel with a gap with respect to it, forming together with the reactor vessel a sealed chamber in front of the vessel, separate previously sealed shells, that horizontally located along the height of the reactor vessel,between them damper gaskets are installed. End sections of sealed shells are connected to the corresponding sections of the shell in front of the vessel and form together with them sealed toroidal-shaped chambers, inside which are containers of heat-resistant material, filled with heat-insulating material and closed with covers, provided with apertures for connecting them to sealed chamber in front of the vessel, that has a connection from a reactor vessel side for connection to a vacuum system. Toroidal-shaped chambers have a profile forming a part of the length of the channels for measuring the temperature inside the reactor. Shell in front of the vessel has holes coaxial with the channels indicated, that are aligned with the holes in the metal sleeves connecting the shell in front of the vessel with the reactor vessel.
EFFECT: ensures an increase in the probability of obtaining positive results according the degree of metalation of bulky billets by vapor-liquid, alternative liquid-phase and combined methods of metalation.
7 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области конструктивного исполнения высокотемпературных реакторов установок, предназначенных для объемного металлирования пористых материалов.The invention relates to the field of design of high-temperature reactors of plants intended for bulk metallization of porous materials.

Известен реактор установки для металлирования заготовок, содержащий корпус реактора и футеровку, выполненную из отдельных блоков из низкоплотного углерод-углеродного композиционного материала, расположенных так, что образуют замкнутый контур. [Мармер Э.М. Углеграфитовые материалы. Справочник. М.: Металлургия, 1973].Known reactor installation for metallization of billets, containing a reactor vessel and a lining made of individual blocks of low-density carbon-carbon composite material, arranged so as to form a closed loop. [Marmer E.M. Carbon-graphite materials. Directory. M .: Metallurgy, 1973].

Недостатком реактора с корпусом, имеющим футеровку такой конструкции, является то, что в низкоплотном материале футеровки частично конденсируются пары металла, что приводит к снижению его теплоизоляционных свойств. Кроме того, это может привести к невозможности проведения в реакторе с такой футеровкой некоторых процессов металлирования из-за загрязнения объема реактора более летучим металлом, чем используемый в данном процессе.The disadvantage of a reactor with a shell having a lining of such a design is that metal vapors partially condense in the low-density lining material, which leads to a decrease in its heat-insulating properties. In addition, this may lead to the inability to carry out certain metallization processes in the reactor with such a lining due to contamination of the reactor volume with a more volatile metal than that used in this process.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому эффекту является реактор установки для металлирования заготовок, содержащий корпус реактора и футеровку, выполненную из теплоизоляционного материала, расположенного в контейнерах из термостойкого материала [Мармер Э.М. Углеграфитовые материалы. Справочник. М.: Металлургия, 1973].The closest to the claimed technical essence and the achieved effect is the reactor of the installation for metallization of billets, containing a reactor vessel and a lining made of heat-insulating material located in containers of heat-resistant material [Marmer E.M. Carbon-graphite materials. Directory. M .: Metallurgy, 1973].

Такое конструктивное исполнение футеровки корпуса реактора позволяет сохранить теплофизические свойства теплоизоляционного материала, а также исключить его загрязнение за счет предотвращения конденсации в его порах паров металлов.This design of the lining of the reactor vessel allows you to save the thermophysical properties of the insulating material, as well as to eliminate its pollution by preventing condensation of metal vapor in its pores.

Недостатком реактора с такого типа футеровкой его корпуса является выделение из нее в реакторное пространство СО, Н2 и CO2, происходящее по мере ее прогрева в процессе металлирования заготовок. Из-за этого не всегда получаются требуемые результаты по степени металлирования заготовок жидкофазным, паро-жидкофазным и комбинированным методами.A disadvantage of a reactor with this type of lining of its body is the release of CO, H 2 and CO 2 from it into the reactor space, which occurs as it is warmed up during the metallization of the workpieces. Because of this, the required results on the degree of metallization of the workpieces by liquid-phase, vapor-liquid-phase and combined methods are not always obtained.

При парожидкофазном методе металлирования существует реальная угроза запирания паров металла в тиглях, если массоперенос металла к металлируемой заготовке требуется осуществить в сравнительно низкотемпературном интервале (когда давление паров металла мало). Запирание паров Si и Ti в тиглях в интервале соответственно 1300-1550°C и 1500-1750°C установлено экспериментально.With the vapor-liquid phase metallization method, there is a real threat of locking metal vapors in crucibles if mass transfer of the metal to the metallized workpiece is required to be carried out in a relatively low temperature range (when the vapor pressure of the metal is small). The locking of Si and Ti vapors in crucibles in the range of 1300-1550 ° C and 1500-1750 ° C, respectively, was established experimentally.

О чувствительности испарения из жидкой фазы к загрязнению зеркала металла, в частности меди, указывается в [Металлургия сталей и сплавов в вакууме, Киев, Техника, 1974, с. 87], где сказано, что загрязнение зеркала расплава меди приводит к уменьшению скорости испарения в несколько раз и даже на несколько порядков.The sensitivity of evaporation from the liquid phase to the contamination of a metal mirror, in particular copper, is indicated in [Metallurgy of steels and alloys in vacuum, Kiev, Technique, 1974, p. 87], where it is said that contamination of a copper melt mirror leads to a decrease in the evaporation rate by several times, and even by several orders of magnitude.

При классическом и альтернативном жидкофазном и комбинированном методе металлирования крупногабаритных заготовок происходит науглероживание и/или частичная карбидизация частиц карбидообразующих металлов или частиц прекурсора жидкого металла, например частиц нитрида кремния, являющегося прекурсором жидкого кремния, следствием чего является поверхностный (а не объемный) характер металлирования. Обусловлено это наличием в реакционном пространстве СО и CO2.In the classical and alternative liquid-phase and combined method of metallization of large-sized workpieces, carburization and / or partial carbidization of particles of carbide-forming metals or particles of a liquid metal precursor, for example, silicon nitride particles, which is a liquid silicon precursor, occur, which results in a surface (rather than bulk) metallization. This is due to the presence of CO and CO 2 in the reaction space.

Задачей изобретения является повышение вероятности получения положительных результатов по степени металлирования крупногабаритных заготовок любым из указанных выше методов.The objective of the invention is to increase the likelihood of obtaining positive results on the degree of metallization of large workpieces by any of the above methods.

Поставленная задача решается за счет того, что в реакторе установки для металлирования заготовок, содержащем корпус и его футеровку, выполненную из теплоизоляционного материала, расположенного в контейнерах из термостойкого материала, в соответствии с заявляемым техническим решением футеровка содержит установленную внутри корпуса реактора с зазором по отношению к нему предкорпусную неохлаждаемую водой металлическую обечайку, образующую совместно с корпусом реактора герметичную предкорпусную камеру, горизонтально расположенные по высоте корпуса реактора отдельные предварительно герметизированные оболочки, между которыми установлены демпферные прокладки, при этом концевые участки герметичных оболочек соединены с соответствующими участками предкорпусной обечайки и образуют совместно с ними герметичные камеры тороидальной формы, внутри которых расположены контейнеры из термостойкого материала, заполненные теплоизоляционным материалом и закрытые крышками, и которые снабжены отверстиями для соединения их с герметичной предкорпусной камерой, имеющей со стороны корпуса реактора штуцер для соединения с вакуумной системой, при этом камеры тороидальной формы имеют профиль, формирующий часть длины каналов для замера температуры во внутреннем объеме реактора, а предкорпусная обечайка имеет выполненные соосно с указанными каналами отверстия, совмещенные с отверстиями в металлических втулках, соединяющих между собой предкорпусную обечайку с корпусом реактора.The problem is solved due to the fact that in the reactor of the installation for metallizing workpieces containing the body and its lining, made of heat-insulating material located in containers of heat-resistant material, in accordance with the claimed technical solution, the lining contains installed inside the reactor body with a gap with respect to pre-shell water-cooled metal shell, forming together with the reactor vessel a sealed pre-shell chamber, horizontally arranged along the height of the reactor vessel, individual pre-sealed shells between which damper gaskets are installed, while the end sections of the hermetic shells are connected to the corresponding sections of the pre-shell shell and form, together with them, sealed toroidal chambers, inside of which are containers made of heat-resistant material, filled with heat-insulating material and covered with lids , and which are provided with holes for connecting them to a sealed pre-housing chamber having side These are reactor chokes for connecting to a vacuum system, while the toroidal chambers have a profile that forms part of the length of the channels for measuring the temperature in the internal volume of the reactor, and the pre-shell shell has openings aligned with these channels, combined with holes in metal bushings connecting between a pre-shell shell with a reactor vessel.

В футеровке корпуса реактора контейнеры со стороны, обращенной к центру реактора, могут иметь установленные в ряд с зазором друг к другу перегородки, представляющие собой тепловые экраны.In the lining of the reactor vessel, containers from the side facing the center of the reactor can have partitions arranged in a row with a gap to each other, which are thermal screens.

Футеровка корпуса реактора может содержать тепловой экран, расположенный перед герметичными камерами тороидальной формы.The lining of the reactor vessel may contain a heat shield located in front of the sealed chambers of a toroidal shape.

Футеровка корпуса реактора может представлять собой засыпку углеродного порошка или укладку волокнистого углеродного наполнителя низкой теплопроводности.The lining of the reactor vessel may be a filling of carbon powder or laying a fibrous carbon filler of low thermal conductivity.

В футеровке корпуса реактора упомянутые концевые участки герметичных оболочек могут быть соединены с соответствующими участками предкорпусной обечайки через уплотнительный материал или герметик.In the lining of the reactor vessel, said end portions of the pressurized shells may be connected to the corresponding sections of the pre-shell shell via a sealing material or sealant.

В футеровке корпуса реактора отдельные предварительно герметизованные оболочки могут быть выполнены из углерод-углеродного или углерод-карбидокремниевого композиционного материала. В футеровке корпуса реактора демпферные прокладки могут быть выполнены из термостойкого волокнистого наполнителя или из терморасширенного графита.In the lining of the reactor vessel, individual pre-sealed shells can be made of carbon-carbon or carbon-silicon carbide composite material. In the lining of the reactor vessel, the damper gaskets can be made of heat-resistant fibrous filler or thermally expanded graphite.

То что футеровка содержит установленную внутри корпуса реактора с зазором по отношению к нему предкорпусную неохлаждаемую водой металлическую обечайку, образующую совместно с корпусом реактора герметичную предкорпусную камеру, позволяет упростить монтаж и демонтаж остальных элементов футеровки.The fact that the lining contains a metal shell inside the reactor vessel with a gap with respect to it, a pre-shell metal-uncooled water shell, which together with the reactor vessel forms a sealed pre-shell chamber, makes it possible to simplify the installation and dismantling of the remaining elements of the lining.

Введение в конструкцию футеровки горизонтально расположенных по высоте корпуса реактора отдельных предварительно герметизованных оболочек (в частности из углерод-углеродного или углерод-карбидокремниевого композиционного материала (УУКМ и УККМ), в зазоре между которыми установлены демпферные прокладки (в частности, из термостойкого волокнистого наполнителя или терморасширенного графита), позволяет избежать возникновения механических напряжений в месте контакта концевых участков оболочек с предкорпусной металлической обечайкой.Introduction to the design of the lining of individual pre-sealed shells (horizontally carbon-carbon or carbon-carbide-silicon composite material (UKKM and UKKM)) horizontally positioned along the height of the reactor vessel, in the gap between which damper gaskets are installed (in particular, heat-resistant fibrous filler or thermally expanded graphite), avoids the occurrence of mechanical stresses at the contact between the end sections of the shells and the pre-shell metal shell.

Соединение концевых участков герметичных оболочек (в частности, через уплотнительный материал и/или герметик) с соответствующими участками предкорпусной обечайки с образованием совместно с ними герметичных камер тороидальной формы, внутри которых располагаются контейнеры, заполненные теплоизоляционным материалом и закрытые крышками, позволяет предотвратить доступ кислорода воздуха (попадающего в реактор установки) к теплоизоляционному материалу и выход СО из герметичных камер в объем реактора в ходе проведения процесса металлирования. Кроме того, создаются предпосылки для исключения доступа кислорода воздуха (и содержащихся в нем паров воды) к теплоизоляционному материалу в период между процессами металлирования.The connection of the end sections of the hermetic shells (in particular, through the sealing material and / or sealant) with the corresponding sections of the pre-shell shell with the formation of hermetically sealed toroidal chambers, inside of which are containers filled with heat-insulating material and closed by lids, prevents the access of air oxygen ( entering the reactor of the installation) to the insulating material and the release of CO from the sealed chambers into the reactor volume during the metallur Ania. In addition, prerequisites are created to prevent access of air oxygen (and the water vapor contained in it) to the heat-insulating material in the period between metallization processes.

Наличие в футеровке теплового экрана, расположенного перед герметичными камерами тороидальной формы (в предпочтительном варианте конструктивного выполнения футеровки) позволяет уменьшить разницу в удлинении по высоте оболочки из УУКМ и металлической предкорпусной обечайки и тем самым уменьшить величину возникающих напряжений, обеспечив тем самым целостность оболочки.The presence of a heat shield in the lining located in front of the sealed chambers of a toroidal shape (in the preferred embodiment of the structural design of the lining) makes it possible to reduce the difference in the elongation in height of the casing made of CCM and the metal pre-shell shell and thereby reduce the magnitude of the stresses arising, thereby ensuring the integrity of the shell.

Снабжение герметичных камер отверстиями для соединения их с герметичной предкорпусной камерой, имеющей со стороны корпуса реактора штуцер для соединения с вакуумной системой, обеспечивает возможность их вакуумирования (или создания в них защитной среды с давлением, равным давлению в реакторе) в ходе проведения процессов металлирования, следствием чего является существенное снижение вероятности выхода СО из автономно вакуумируемых герметичных камер в объем реактора. Кроме того, это обеспечивает возможность консервации теплоизоляционного материала в период между проведением процессов металлирования за счет создания в герметичных камерах давления инертного газа, немного превышающего атмосферное давление.The supply of pressurized chambers with openings for connecting them to a pressurized pre-housing chamber, which has a nozzle for connecting to a vacuum system on the side of the reactor casing, allows them to be evacuated (or to create a protective medium in them with a pressure equal to the pressure in the reactor) during metallization processes, as a result which is a significant decrease in the probability of CO release from autonomously evacuated sealed chambers into the reactor volume. In addition, this makes it possible to preserve the heat-insulating material in the period between the metallization processes by creating inert gas pressures in sealed chambers slightly exceeding atmospheric pressure.

Наличие в контейнерах со стороны, обращенной к центру реактора (в предпочтительном варианте выполнения футеровки), ряда установленных с зазором друг к другу перегородок, выполняющих функцию тепловых экранов, позволяет существенно уменьшить температуру на теплоизоляционном материале и тем самым уменьшить степень его окисления под воздействием кислорода, имеющегося в очень небольшом количестве даже в аргоне или попадающего в газовую магистраль из-за наличия неплотностей в ней.The presence in the containers from the side facing the center of the reactor (in the preferred embodiment of the lining), a number of partitions installed with a gap to each other, performing the function of heat shields, can significantly reduce the temperature on the insulating material and thereby reduce the degree of oxidation under the influence of oxygen, available in very small quantities even in argon or falling into the gas main due to leaks in it.

Придание некоторым тороидальной формы камерам такого профиля, что они формируют часть длины каналов для замера температуры во внутреннем объеме реактора в совокупности со снабжением предкорпусной обечайки расположенными соосно с указанными каналами отверстиями, совмещенными с отверстиями в металлических втулках, соединяющих между собой предкорпусную обечайку с корпусом реактора, позволяет завершить образование каналов для замера температуры во внутреннем объеме реактора.Giving some toroidal chambers such a profile that they form part of the length of the channels for measuring the temperature in the internal volume of the reactor in conjunction with the supply of the pre-shell along the openings aligned with these channels, combined with the holes in the metal bushings connecting the pre-shell to the reactor vessel, allows you to complete the formation of channels for measuring temperature in the internal volume of the reactor.

В новой совокупности существенных признаков у объекта изобретения появляется новое свойство: способность существенно уменьшить содержание СО в объеме реактора.In the new set of essential features, the object of the invention has a new property: the ability to significantly reduce the CO content in the reactor volume.

Благодаря новому свойству решается поставленная задача, а именно: существенно повышается вероятность получения стабильно высоких результатов по степени и равномерности металлирования (в частности, силицирования) заготовок различными методами.Thanks to the new property, the task is solved, namely: the probability of obtaining stably high results in the degree and uniformity of metallization (in particular, siliconization) of workpieces by various methods is significantly increased.

Заявляемая конструкция футеровки корпуса реактора установок для металлирования поясняется чертежами.The inventive design of the lining of the reactor vessel of plants for metallization is illustrated by drawings.

На фиг. 1 приведен общий вид футеровки корпуса реактора.In FIG. 1 shows a General view of the lining of the reactor vessel.

На фиг. 2 приведен общий вид оболочки с размещенным внутри нее контейнером.In FIG. Figure 2 shows a general view of the shell with a container placed inside it.

Футеровка корпуса 1 реактора содержит установленную внутри него и с зазором по отношению к нему предкорпусную неохлаждаемую водой обечайку 2. Указанная обечайка 2 совместно с корпусом 1 реактора образует герметичную предкорпусную камеру 3.The lining of the reactor vessel 1 contains a shell 2. A shell 2, which is not cooled by water, installed inside it and with a gap with respect to it. The shell 2 together with the reactor vessel 1 forms a sealed chamber 3.

Кроме того, футеровка корпуса 1 реактора содержит горизонтально расположенные по высоте реактора отдельные предварительно герметизованные оболочки 4 (в частности, из углерод-углеродного или углерод-карбидокремниевого композиционного материала).In addition, the lining of the vessel 1 of the reactor contains horizontally positioned along the height of the reactor individual pre-sealed shell 4 (in particular, from a carbon-carbon or carbon-carbide-silicon composite material).

Между оболочками 4 установлены демпферные прокладки 5 (в частности, из термостойкого волокнистого наполнителя или терморасширенного графита).Between the shells 4 installed damper gaskets 5 (in particular, of heat-resistant fibrous filler or thermally expanded graphite).

Концевые участки герметичных оболочек 4 (в частности, через уплотнительный материал и/или герметик) соединены с соответствующими участками предкорпусной обечайки 2 и образуют совместно с ними герметичные камеры 6 тороидальной формы.The end sections of the sealed shells 4 (in particular, through the sealing material and / or sealant) are connected to the corresponding sections of the pre-shell shell 2 and together form the sealed chambers 6 of the toroidal shape.

Внутри камер 6 располагаются контейнеры 7, заполненные теплоизоляционным материалом 8 и закрытые крышками 9 (см. фиг. 2).Inside the chambers 6 there are containers 7 filled with heat-insulating material 8 and closed with lids 9 (see Fig. 2).

Герметичные камеры 6 снабжены отверстиями 10 для соединения камер 6 с герметичной предкорпусной камерой 3.The sealed chambers 6 are provided with holes 10 for connecting the chambers 6 to the sealed pre-casing chamber 3.

Предкорпусная камера 3 со стороны корпуса 1 реактора имеет штуцер 11 для соединения с вакуумной системой.Precavity chamber 3 from the side of the reactor vessel 1 has a fitting 11 for connection with a vacuum system.

Некоторые камеры 6 тороидальной формы имеют такой профиль, что формируют часть длины каналов для замера температуры во внутреннем объеме реактора (на чертеже не показан их профиль). При этом предкорпусная обечайка 2 имеет выполненные соосно с указанными каналами, отверстиями 12, совмещенные с отверстиями в металлических втулках 13, соединяющих между собой предкорпусную обечайку 2 с корпусом 1 реактора в месте расположения на нем смотровых окон 14.Some toroidal-shaped chambers 6 have such a profile that they form part of the length of the channels for measuring temperature in the internal volume of the reactor (their profile is not shown in the drawing). In this case, the pre-shell 2 has coaxially made with the indicated channels, holes 12, combined with the holes in the metal sleeves 13, connecting the pre-shell 2 with the housing 1 of the reactor at the location of the viewing windows 14 on it.

В предпочтительном варианте конструктивного исполнения футеровки контейнеры 7 имеют ряд установленных с зазором друг к другу перегородок 15 выполняющих роль тепловых экранов (см. фиг. 2).In a preferred embodiment of the structural design of the lining, the containers 7 have a number of baffles 15 that are installed with a gap to each other and act as thermal screens (see Fig. 2).

Еще в одном предпочтительном варианте исполнения футеровки она дополнительно содержит тепловой экран 16, расположенный перед герметичными камерами 6 тороидальной формы.In a further preferred embodiment of the lining, it further comprises a heat shield 16 located in front of the toroidal-shaped sealed chambers 6.

Реактор работает следующим образом.The reactor operates as follows.

Перед нагревом металлируемой заготовки производится вакуумирование герметичных камер 6 футеровки водоохлаждаемого корпуса 1 реактора. Осуществляется это синхронно с вакуумированием рабочего объема реактора. В результате часть адсорбированных теплоизоляционным материалом 8 газов удаляется в вакуумную систему, минуя рабочий объем реактора.Before heating the metallized billet is evacuated sealed chambers 6 of the lining of the water-cooled housing 1 of the reactor. This is carried out synchronously with the evacuation of the working volume of the reactor. As a result, part of the gases adsorbed by the heat-insulating material 8 is removed into the vacuum system, bypassing the working volume of the reactor.

Вакуумирование герметичных камер 6 происходит за счет наличия в водоохлаждаемом корпусе 1 реактора соответствующего штуцера 11, сообщающегося с герметичной предкорпусной камерой 3, которая, в свою очередь, сообщается с герметичными камерами 6 через выполненные в них отверстия 10.The vacuum of the sealed chambers 6 occurs due to the presence in the water-cooled reactor casing 1 of the corresponding fitting 11, which communicates with the sealed pre-chamber chamber 3, which, in turn, communicates with the sealed chambers 6 through openings 10 made in them.

В процессе нагрева металлируемой заготовки продолжается вакуумирование камер 6 и рабочего объема реактора, вследствие чего выделяющиеся из теплоизоляционного материала 8 газы (СО и Н2) удаляются в вакуумную систему, минуя рабочий объем реактора.In the process of heating the metallized workpiece, the evacuation of the chambers 6 and the working volume of the reactor continues, as a result of which the gases (CO and H 2 ) released from the heat-insulating material 8 are removed into the vacuum system, bypassing the working volume of the reactor.

Нагрев вызывает удлинение камер 6 по высотному размеру. При этом разница в удлинениях не велика, поскольку по высоте корпуса 1 реактора установлено несколько камер 6, что исключает образование значительных напряжений в камерах 6 и, как следствие, - исключает потерю ими герметичности. Этому способствует также наличие между оболочками 4 камер 6 демпферных прокладок 5 (в частности, из пористого теплоизоляционного материала или терморасширенного графита), наличие которых обеспечивает практически свободное удлинение оболочек. Следует отметить, что кроме положительного влияния прокладок 5 имеется и отрицательное их влияние. Оно заключается в выделении из материала прокладок СО и Н2, которые попадают в рабочий объем реактора.Heating causes the extension of the chambers 6 in height. The difference in elongations is not large, since several chambers 6 are installed along the height of the reactor vessel 1, which eliminates the formation of significant stresses in the chambers 6 and, as a result, eliminates the loss of tightness. This is also facilitated by the presence between the shells of the 4 chambers 6 of the damper gaskets 5 (in particular, of porous heat-insulating material or thermally expanded graphite), the presence of which ensures almost free elongation of the shells. It should be noted that in addition to the positive effect of the gaskets 5, there is also a negative effect thereof. It consists in the allocation of gaskets CO and H 2 from the material, which fall into the working volume of the reactor.

Снижению напряжений в герметичных камерах 6 способствует также наличие в футеровке расположенного перед камерами 6 тороидальной формы теплового экрана 16, который снижает на них температуру, следствием чего является уменьшение разницы в удлинении по высоте оболочек 4 и предкорпусной металлической обечайки 2.The stress in the sealed chambers 6 is also reduced by the presence of a toroidal shape 16 in front of the chambers 6 of the toroidal shape, which reduces the temperature on them, resulting in a decrease in the difference in height extension of the shells 4 and the pre-shell metal shell 2.

Наличие в контейнерах 7 со стороны, обращенной к центру реактора, ряда установленных с зазором друг к другу перегородок 15, выполняющих роль теплового экрана, а также наличие в футеровке теплового экрана 16, расположенного перед герметичными камерами 6, позволяет снизить температуру на теплоизоляционном материале 8 и тем самым уменьшить выделение из него СО и Н2, в том числе за счет уменьшения его окисления.The presence in the containers 7 from the side facing the center of the reactor, a number of baffles 15 installed with a gap to each other, acting as a heat shield, as well as the presence in the lining of the heat shield 16 located in front of the sealed chambers 6, allows to reduce the temperature on the heat-insulating material 8 and thereby reducing the release of CO and H 2 from it, including by reducing its oxidation.

По завершении процесса металлирования и охлаждения заготовки в рабочий объем реактора напускают воздух, а в герметичные камеры 6 - аргон, производя это синхронно. Затем в герметичных камерах 6 создают небольшое избыточное давление, что исключает адсорбцию теплоизоляционным материалом 8 атмосферных газов в период разборки садки, подготовки реактора к очередной сборке садки и проведению последней. Тем самым обеспечивается консервация теплоизоляционного материала 8 между процессами металлирования. Как следствие этого, существенно снижается окисление теплоизоляционного материала 8 на очередном процессе металлирования.Upon completion of the metallization and cooling of the workpiece, air is let into the reactor working volume, and argon is introduced into the sealed chambers 6, producing it synchronously. Then, in the sealed chambers 6, a slight excess pressure is created, which excludes adsorption of atmospheric gases by the insulating material 8 during disassembly of the charge, preparation of the reactor for the next assembly of the charge and the latter. This ensures the preservation of the insulating material 8 between the metallization processes. As a consequence of this, the oxidation of the heat-insulating material 8 is significantly reduced in the next metallization process.

Claims (7)

1. Реактор установки для металлирования заготовок, содержащий корпус реактора и футеровку корпуса реактора, отличающийся тем, что упомянутая футеровка содержит установленную внутри корпуса реактора с зазором по отношению к нему предкорпусную неохлаждаемую водой металлическую обечайку, образующую совместно с корпусом реактора герметичную предкорпусную камеру, горизонтально расположенные по высоте корпуса реактора отдельные предварительно герметизированные оболочки, между которыми установлены демпферные прокладки, при этом концевые участки герметичных оболочек соединены с соответствующими участками предкорпусной обечайки и образуют совместно с ними герметичные камеры тороидальной формы, внутри которых расположены контейнеры из термостойкого материала, заполненные теплоизоляционным материалом и закрытые крышками, и которые снабжены отверстиями для соединения их с герметичной предкорпусной камерой, имеющей со стороны корпуса реактора штуцер для соединения с вакуумной системой, при этом камеры тороидальной формы имеют профиль, формирующий часть длины каналов для замера температуры во внутреннем объеме реактора, а предкорпусная обечайка имеет выполненные соосно с указанными каналами отверстия, совмещенные с отверстиями в металлических втулках, соединяющих между собой предкорпусную обечайку с корпусом реактора.1. The reactor of the installation for metallization of billets, comprising a reactor vessel and a lining of the reactor vessel, characterized in that the said lining contains a metal shell installed inside the reactor vessel with a gap with respect to it, forming a sealed pre-case chamber together with the reactor vessel, horizontally located the height of the reactor vessel contains individual pre-sealed shells between which damping gaskets are installed, while the end e sections of the hermetic shells are connected to the corresponding sections of the pre-shell shell and form, together with them, hermetic chambers of toroidal shape, inside of which are containers of heat-resistant material, filled with heat-insulating material and covered with lids, and which are provided with holes for connecting them to the sealed pre-shell chamber, which has reactor vessel fitting for connection to a vacuum system, while the toroidal-shaped chambers have a profile forming part of the length of the channels for measuring the temperature in the internal volume of the reactor, and the pre-shell has holes made coaxially with the indicated channels, combined with holes in the metal bushings connecting the pre-shell with the reactor vessel. 2. Реактор по п. 1, отличающийся тем, что в футеровке корпуса реактора контейнеры со стороны, обращенной к центру реактора, имеют установленные в ряд с зазором друг к другу перегородки, представляющие собой тепловые экраны.2. The reactor according to claim 1, characterized in that in the lining of the reactor vessel, the containers, on the side facing the center of the reactor, have baffles installed in a row with a gap to each other, which are thermal shields. 3. Реактор по п. 1, отличающийся тем, что футеровка корпуса реактора дополнительно содержит тепловой экран, расположенный перед герметичными камерами тороидальной формы.3. The reactor according to claim 1, characterized in that the lining of the reactor vessel further comprises a heat shield located in front of the sealed toroidal chambers. 4. Реактор по п. 1, отличающийся тем, что в футеровке корпуса реактора теплоизоляционный материал представляет собой засыпку углеродного порошка или укладку волокнистого углеродного наполнителя низкой теплопроводности.4. The reactor according to claim 1, characterized in that in the lining of the reactor vessel the heat-insulating material is a backfill of carbon powder or a laying of a fibrous carbon filler of low thermal conductivity. 5. Реактор по п. 1, отличающийся тем, что в футеровке корпуса реактора упомянутые концевые участки герметичных оболочек соединены с соответствующими участками предкорпусной обечайки через уплотнительный материал или герметик.5. The reactor according to claim 1, characterized in that in the lining of the reactor vessel, said end sections of the hermetic shells are connected to the corresponding sections of the pre-shell shell through a sealing material or sealant. 6. Реактор по п. 1, отличающийся тем, что в футеровке корпуса реактора отдельные предварительно герметизированные оболочки выполнены из углерод-углеродного или углерод-карбидокремниевого композиционного материала.6. The reactor according to claim 1, characterized in that in the lining of the reactor vessel individual pre-sealed shells are made of carbon-carbon or carbon-silicon carbide composite material. 7. Реактор по п. 1, отличающийся тем, что в футеровке корпуса реактора демпферные прокладки выполнены из термостойкого волокнистого наполнителя или из терморасширенного графита.7. The reactor according to claim 1, characterized in that in the lining of the reactor vessel the damper gaskets are made of heat-resistant fibrous filler or thermally expanded graphite.
RU2016151554A 2016-12-26 2016-12-26 Reactor of a plant for metalation of billets RU2656320C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016151554A RU2656320C1 (en) 2016-12-26 2016-12-26 Reactor of a plant for metalation of billets

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016151554A RU2656320C1 (en) 2016-12-26 2016-12-26 Reactor of a plant for metalation of billets

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2656320C1 true RU2656320C1 (en) 2018-06-04

Family

ID=62560650

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016151554A RU2656320C1 (en) 2016-12-26 2016-12-26 Reactor of a plant for metalation of billets

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2656320C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4339115A (en) * 1979-03-22 1982-07-13 Daussan Et Compagnie Heat insulating lining for metallurgical vessels
RU2160654C1 (en) * 2000-04-19 2000-12-20 Козин Олег Михайлович Refractory stone and lining for heat aggregates
RU37660U1 (en) * 2003-12-31 2004-05-10 Открытое акционерное общество "Северсталь" METALLURGICAL CAPACITY LINING
RU74688U1 (en) * 2008-01-31 2008-07-10 Общество с ограниченной ответственностью Предприятие Вторичной переработки "ЭКОВТОРРЕСУРС" Pyrolysis Reactor
RU2542047C2 (en) * 2012-10-22 2015-02-20 Открытое Акционерное Общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" Method and device for article metalising by liquid-vapour process and control over permeability of butts between retort parts in said device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4339115A (en) * 1979-03-22 1982-07-13 Daussan Et Compagnie Heat insulating lining for metallurgical vessels
RU2160654C1 (en) * 2000-04-19 2000-12-20 Козин Олег Михайлович Refractory stone and lining for heat aggregates
RU37660U1 (en) * 2003-12-31 2004-05-10 Открытое акционерное общество "Северсталь" METALLURGICAL CAPACITY LINING
RU74688U1 (en) * 2008-01-31 2008-07-10 Общество с ограниченной ответственностью Предприятие Вторичной переработки "ЭКОВТОРРЕСУРС" Pyrolysis Reactor
RU2542047C2 (en) * 2012-10-22 2015-02-20 Открытое Акционерное Общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" Method and device for article metalising by liquid-vapour process and control over permeability of butts between retort parts in said device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Мармер Э.Н. Углеграфитовые материалы, М., Металлургия, 1973, с.109, 113. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6793966B2 (en) Chemical vapor deposition apparatus and method
US8821610B2 (en) Phlegmatized metal powder or alloy powder and method and reaction vessel for the production thereof
KR102212540B1 (en) Method for vacuum purification
JP2022515207A (en) Vacuum degreasing sintering furnace and its usage
GB2167773A (en) Improvements in or relating to coating processes
KR102791883B1 (en) PVT process and device for safe production of single crystals
RU2656320C1 (en) Reactor of a plant for metalation of billets
RU2158251C2 (en) Method of chemical infiltration of material composed of carbon and silicon and/or boron from vapor phase
FR2461912A1 (en) INDUSTRIAL HEAT TREATMENT AND SINTERING FURNACE AND METHOD FOR THE IMPLEMENTATION THEREOF
Kroll et al. Large‐scale laboratory production of ductile zirconium
US20030047141A1 (en) Coating gas generator and method
RU2665646C2 (en) Workpieces metallization plants reactor body lining
RU2179471C2 (en) Gas generator
US8343449B1 (en) Device and method for producing a tubular refractory metal compound structure
RU2665860C2 (en) Method of metalation of bulky blanks in the reactor of the plant for volumetric metalation, the design of the reactor and the method of its manufacturing
US3033549A (en) Water cooled retort cover
Sadli et al. Construction and in-situ characterisation of high-temperature fixed point cells devoted to industrial applications
RU133911U1 (en) RESISTANCE MINING VACUUM FURNACE
US2429668A (en) Metallurgical furnace and condenser
FR2727635A1 (en) PROCESS FOR THE MANUFACTURE OF FINE OR ULTRAFINE PARTICLES AND REACTOR FOR THE PRODUCTION OF SUCH PARTICLES
RU2245222C1 (en) Device for conducting self-propagation high-temperature synthesis in the cosmos
RU2022043C1 (en) Method of niobium alloys production
US2880987A (en) Production of metals
Hoertel Vapor deposition of tungsten on MERM rocket nozzles
RU2061773C1 (en) Apparatus for vacuum separation of sponge titanium

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181227