RU193804U1

RU193804U1 - VACUUM BUCKET FOR MELTED MAGNESIUM

Info

Publication number: RU193804U1
Application number: RU2019128487U
Authority: RU
Inventors: Алексей Борисович Танкеев; Андрей Геннадьевич Калмыков; Татьяна Александровна Гладикова; Михаил Юрьевич Шандиков
Original assignee: Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма"
Priority date: 2019-09-10
Filing date: 2019-09-10
Publication date: 2019-11-15

Abstract

Полезная модель относится к цветной металлургии, в частности к устройствам для выборки, транспортировки и слива расплавленного магния, например вакуумных ковшей. Вакуумный ковш для расплавленного магния включает цилиндрическую емкость, в которую установлен металлический тигель, съемную крышку с патрубком для вакуумирования, шток, введенный через съемную крышку, запорное устройство, летку. Соотношение диаметра металлического тигля к его высоте равно 0,6:(0,8-0,96). На наружной поверхности металлического тигля дополнительно расположены кольцевые ребра, жестко прикрепленные к ней. При этом кольцевые ребра выполнены из листовой стали толщиной 0,7-0,9 толщины стенки металлического тигля и жестко прикреплены к наружной поверхности в нижней, средней и верхней части металлического тигля. Полость между цилиндрической емкостью и металлическим тиглем заполнена теплоизоляционным материалом, прикрепленным к внутренней поверхности цилиндрической емкости, причем толщина слоя теплоизоляционного материала составляет 0,15-0,35 диаметра металлического тигля. В качестве теплоизоляционного материала использован волокнистый материал плотностью не более 200 кг/м. Предложенная конструкция вакуумного ковша для расплавленного магния позволит повысить срок его службы, уменьшить теплопотери, исключить кристаллизацию расплавленного магния во время транспортировки. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 примера.The utility model relates to non-ferrous metallurgy, in particular to devices for sampling, transporting and draining molten magnesium, for example vacuum ladles. The vacuum ladle for molten magnesium includes a cylindrical container in which a metal crucible is installed, a removable lid with a nozzle for evacuation, a rod introduced through a removable lid, a locking device, a tap hole. The ratio of the diameter of the metal crucible to its height is 0.6: (0.8-0.96). On the outer surface of the metal crucible there are additionally annular ribs rigidly attached to it. Moreover, the annular ribs are made of sheet steel with a thickness of 0.7-0.9 of the wall thickness of the metal crucible and are rigidly attached to the outer surface in the lower, middle and upper parts of the metal crucible. The cavity between the cylindrical tank and the metal crucible is filled with heat-insulating material attached to the inner surface of the cylindrical tank, and the thickness of the layer of heat-insulating material is 0.15-0.35 of the diameter of the metal crucible. As a heat-insulating material, fibrous material with a density of not more than 200 kg / m was used. The proposed design of a vacuum ladle for molten magnesium will increase its service life, reduce heat loss, and eliminate crystallization of molten magnesium during transportation. 3 s.p. crystals, 1 ill., 2 examples.

Description

Полезная модель относится к цветной металлургии, в частности к устройствам для выборки, транспортировки и слива расплавленного магния, например вакуумных ковшей.The utility model relates to non-ferrous metallurgy, in particular to devices for sampling, transporting and draining molten magnesium, for example vacuum ladles.

Известен вакуумный ковш для выборки, транспортировки и слива магния (Авт. свид. СССР №352709, опубл. 29.09.1972, бюл. №29), включающий электропечь, в которую установлен тигель со сливным устройством, состоящим из летки, запирающей пробки, укрепленной на штоке, и колпака. Колпак насажен на шток так, что образует вокруг штока зазор для слива металла. Верхний конец штока выведен через уплотняющий фланец наружу и соединен с ручным приводом. Ковш снабжен крышкой.Known vacuum bucket for sampling, transportation and discharge of magnesium (Auth. St. USSR No. 352709, publ. 09/29/1972, bull. No. 29), including an electric furnace, in which a crucible is installed with a drain device consisting of a tap, a locking plug, reinforced on the stock, and the cap. The cap is mounted on the stem so that it forms a gap around the stem for draining the metal. The upper end of the stem is brought out through the sealing flange and connected to a manual drive. The bucket is equipped with a lid.

Основным недостатком вакуумного ковша данной конструкции является то, что электропечь работает с большими потерями тепла через кожух печи, а подогрев тигля электронагревателями приводит к дополнительному потреблению электроэнергии для поддержания температурного режима.The main disadvantage of the vacuum ladle of this design is that the electric furnace works with large heat losses through the casing of the furnace, and heating the crucible with electric heaters leads to additional energy consumption to maintain the temperature regime.

Известна конструкция вакуумного ковша для извлечения магния из печи непрерывного рафинирования магния, транспортировки и заливки в аппарат восстановления (кн. Магниетермическое производство губчатого титана. - Байбеков М.К., Попов В.Д., Чепрасов И.М. - М. Металлургия, 1984. - стр. 18-19), по количеству общих признаков принятый за ближайший аналог-прототип и включающий металлический кожух, футерованный огнеупорным материалом, и размещенный внутри его тигель, закрытый крышкой с патрубком для вакуумирования, вакуумную линию, шток с запорным устройством (с запорной головкой), летку, сливную трубу.A known design of a vacuum ladle for extracting magnesium from a furnace for continuous refining of magnesium, transportation and pouring into a recovery apparatus (Prince Magnetothermic production of sponge titanium. - Baybekov MK, Popov VD, Cheprasov IM - M. Metallurgy, 1984. - p. 18-19), by the number of common features adopted for the closest prototype analogue and including a metal casing lined with refractory material and placed inside its crucible, closed by a lid with a nozzle for evacuation, a vacuum line, a rod with a locking device PTO (with a locking head), tap hole, drain pipe.

Недостатком вакуумного ковша данной конструкции является то что, она не обеспечивает необходимую жесткость и прочность элементов конструкции, так как в процессе выборки расплавленного магния из печей непрерывного рафинирования, с последующей транспортировкой и заливкой металла в аппарат восстановления в стенках и дне тигля появляются напряжения, вызванные различным термическим расширением, имеющие различные векторы направлений в наружных и внутренних слоях этих элементов из-за большого градиента температур, что приводит к короблению и, соответственно, снижению ресурса металлического тигля. При эксплуатации вакуумного ковша футеровка огнеупорным материалам быстро разрушается за счет коробления металлического тигля, что приводит к снижению срока службы. Все это приводит к увеличению потерь тепла и как результат к риску кристаллизации расплавленного магния и необходимости разборки вакуумного ковша для извлечения металла, что относится к особо трудоемким процессам.The disadvantage of the vacuum ladle of this design is that it does not provide the necessary rigidity and strength of the structural elements, since during the sampling of molten magnesium from continuous refining furnaces, followed by transportation and pouring of metal into the recovery apparatus, stresses appear in the walls and bottom of the crucible thermal expansion, having different direction vectors in the outer and inner layers of these elements due to the large temperature gradient, which leads to warpage and w, respectively, reduce the resource metal crucible. During operation of the vacuum bucket, the lining of refractory materials is rapidly destroyed due to warping of the metal crucible, which leads to a decrease in service life. All this leads to an increase in heat loss and, as a result, to the risk of crystallization of molten magnesium and the need to disassemble a vacuum ladle to extract metal, which is a particularly labor-intensive process.

Задачей, на решение которой направлена данная полезная модель, является повышение надежности конструкции вакуумного ковша в процессе извлечения расплавленного магния из печи непрерывного рафинирования, транспортировки и заливки в аппарат восстановления.The objective to be solved by this utility model is to increase the reliability of the design of the vacuum ladle in the process of extracting molten magnesium from a continuous refining furnace, transportation and pouring into a recovery apparatus.

Технический результат направлен на устранение недостатков прототипа и заключается в уменьшении потерь тепла вакуумного ковша и повышении срока его службы.The technical result is aimed at eliminating the disadvantages of the prototype and is to reduce heat loss of the vacuum ladle and increase its service life.

Указанный технический результат достигается тем, что в вакуумном ковше для расплавленного магния включающем цилиндрическую емкость, в которую установлен металлический тигель, съемную крышку с патрубком для вакуумирования, шток, введенный через съемную крышку, запорное устройство, летку, новым является то, что соотношение диаметра металлического тигля к его высоте равно 0,6:(0,8-0,96), а на наружной поверхности металлического тигля расположены кольцевые ребра, жестко прикрепленные к ней, при этом полость между цилиндрической емкостью и металлическим тиглем заполнена теплоизоляционным материалом, укрепленным на внутренней поверхности цилиндрической емкости, причем толщина слоя теплоизоляционного материала составляет 0,15-0,35 диаметра металлического тигля.The specified technical result is achieved in that in a vacuum ladle for molten magnesium including a cylindrical container in which a metal crucible is installed, a removable cover with a nozzle for evacuation, a rod introduced through a removable cover, a locking device, a tap hole, the new is that the ratio of the diameter of the metal the crucible to its height is 0.6: (0.8-0.96), and on the outer surface of the metal crucible there are annular ribs rigidly attached to it, while the cavity between the cylindrical container and the metal nical crucible filled with insulating material, reinforced on the inner surface of the cylindrical vessel, the thickness of the layer insulation material is 0.15-0.35 the diameter of the metal crucible.

Кроме того, кольцевые ребра выполнены из листовой стали толщиной 0,7-0,9 толщины стенки металлического тигля.In addition, the annular ribs are made of sheet steel with a thickness of 0.7-0.9 wall thickness of the metal crucible.

Кроме того, кольцевые ребра жестко прикреплены к наружной поверхности в нижней, средней и верхней части металлического тигля. Кроме того, в качестве теплоизоляционного материала использован волокнистый материал плотностью не более 200 кг/м³.In addition, the annular ribs are rigidly attached to the outer surface in the lower, middle and upper parts of the metal crucible. In addition, fibrous material with a density of not more than 200 kg / m ^{3 was} used as a heat-insulating material.

За счет оптимального подбора соотношения диаметра металлического тигля к его высоте равном 0,6:(0,8-0,96), и расположение на наружной поверхности металлического тигля кольцевых ребер, жестко прикрепленных к ней, позволяет исключить коробление металлического тигля, и повысить срок его службы.Due to the optimal selection of the ratio of the diameter of the metal crucible to its height equal to 0.6: (0.8-0.96), and the location on the outer surface of the metal crucible of the annular ribs rigidly attached to it, eliminates warping of the metal crucible, and increase the term his service.

Заполнение теплоизоляционным материалом полости между цилиндрической емкостью и металлическим тиглем, и укрепление его на внутренней поверхности цилиндрической емкости, толщиной слоя теплоизоляционного материала 0,15-0,35 диаметра металлического тигля позволяет уменьшить теплопотери вакуумного ковша с расплавленным магнием, и исключить кристаллизацию расплавленного магния во время транспортировки.Filling the cavity between the cylindrical tank and the metal crucible with heat-insulating material, and strengthening it on the inner surface of the cylindrical tank, the thickness of the layer of heat-insulating material 0.15-0.35 of the diameter of the metal crucible allows to reduce the heat loss of the vacuum ladle with molten magnesium, and to exclude crystallization of molten magnesium during transportation.

Полезная модель поясняется чертежом.The utility model is illustrated in the drawing.

На чертеже показан вид вакуумного ковша для расплавленного магния, выполненного в виде цилиндрической емкости 1, в которую установлен металлический тигель 2, закрытой съемной крышкой 3 с патрубком 4 для вакуумирования, патрубком 5 для установки штока 6 с запорным устройством 7, летку 8 и заборную трубу 9. На наружной поверхности металлического тигля 2 расположены кольцевые ребра 1.0, жестко прикрепленные к ней, при этом полость между цилиндрической емкостью 1 и металлическим тиглем 2 заполнена теплоизоляционным материалом 11, укрепленным на внутренней поверхности цилиндрической емкости 1, причем толщина слоя теплоизоляционного материала составляет 0,15-0,35 диаметра металлического тигля 2.The drawing shows a view of a vacuum ladle for molten magnesium, made in the form of a cylindrical container 1, in which a metal crucible 2 is installed, closed by a removable cover 3 with a nozzle 4 for evacuation, a nozzle 5 for installing a rod 6 with a locking device 7, a tap hole 8 and an intake pipe 9. On the outer surface of the metal crucible 2 there are annular ribs 1.0, rigidly attached to it, while the cavity between the cylindrical container 1 and the metal crucible 2 is filled with heat-insulating material 11, mounted on the inside enney surface of the cylindrical container 1, the heat insulating material layer thickness is 0.15-0.35 the diameter of the metal crucible 2.

Примеры работы вакуумного ковша для расплавленного магния.Examples of the operation of a vacuum ladle for molten magnesium.

Пример 1.Example 1

Вакуумный ковш используется для выборки расплавленного магния из печей непрерывного рафинирования, с последующей транспортировкой и заливкой металла в аппарат восстановления. Предварительно к наружной поверхности в нижней, средней и верхней части металлического тигля 2 жестко прикрепляют (приваривают) кольцевые ребра 10, выполненные из листовой стали (сталь 20 ГОСТ 1050-2013) толщиной равной 0,7 толщины стенки металлического тигля 2 для предотвращения коробления металлического тигля. Соотношение диаметра металлического тигля к его высоте равно 0,6:0,8. К внутренней поверхности цилиндрической емкости 1 прикрепляют теплоизоляционный материал 11 толщиной слоя равной 0,15 диаметра металлического тигля 2. В качестве теплоизоляционного материала используют волокнистый материал плотностью не более 200 кг/м³, например базальтовый холст МПБ-30. Металлический тигель 2 устанавливают в цилиндрическую емкость 1. Подготовленный к работе вакуумный ковш с помощью крана закрывают съемной крышкой 3, выполненной из стали марки Ст 3 ГОСТ 380-2005, установленной таким образом, чтобы заборная труба 9 входила в летку 8. Затем съемная крышка 3 эксцентриковыми зажимами крепится к цилиндрической емкости 1, и вакуумный ковш на щеках траверсы транспортируют к печи непрерывного рафинирования. Перед выборкой магния производят проверку на герметичность вакуумного ковша, а так же сушку и прогрев вакуумного ковша. Прогрев заборного устройства и просушку вакуумного ковша ведут горячим воздухом на расстоянии около 50 мм от расплавленного металла в течение времени от 3 до 5 минут путем просасывания воздуха через заборную трубу 9 и металлический тигель 2 вакуумного ковша. После просушки вакуумного ковша закрывают шток 6. При достижении в металлическом тигле 2 вакуумметрического давления не менее 5 кПа заборную трубу 9 опускают в печь непрерывного рафинирования с расплавленным магнием. При этом сразу же открывают шток 6 запорного устройства 7, расплавленный магний начинает поступать в металлический тигель 2 вакуумного ковша. После заполнения металлического тигля 2 расплавленным магнием закрывают шток 6 штурвалом запорного устройства 7, отключают трехходовым краном вакуум. Наполненный расплавленным магнием вакуумный ковш устанавливают на электрокар, и транспортируют для заливки в аппарат восстановления.A vacuum bucket is used to sample molten magnesium from continuous refining furnaces, followed by transportation and pouring of metal into the recovery apparatus. Previously, annular ribs 10 made of sheet steel (steel 20 GOST 1050-2013) with a thickness equal to 0.7 of the wall thickness of the metal crucible 2 are rigidly fixed (welded) to the outer surface in the lower, middle and upper part of the metal crucible 2 to prevent warping of the metal crucible 2 . The ratio of the diameter of the metal crucible to its height is 0.6: 0.8. Heat-insulating material 11 is attached to the inner surface of the cylindrical container 1 with a thickness equal to 0.15 of the diameter of the metal crucible 2. Fiber material with a density of not more than 200 kg / m ³ , for example, MPB-30 basalt canvas, is used as heat-insulating material. A metal crucible 2 is installed in a cylindrical container 1. The vacuum ladle prepared for operation is closed with a crane using a removable lid 3 made of steel grade 3 GOST 380-2005, installed so that the intake pipe 9 enters into the notch 8. Then, the removable lid 3 eccentric clamps are attached to the cylindrical tank 1, and the vacuum bucket on the cheeks of the beam is transported to a continuous refining furnace. Before sampling magnesium, a vacuum bucket is checked for tightness, as well as drying and heating of the vacuum bucket. The intake device is heated and the vacuum ladle is dried using hot air at a distance of about 50 mm from the molten metal for a period of 3 to 5 minutes by sucking air through the intake pipe 9 and the metal crucible 2 of the vacuum ladle. After drying the vacuum ladle, the rod 6 is closed. When the vacuum pressure in the metal crucible 2 reaches at least 5 kPa, the intake pipe 9 is lowered into a continuous refining furnace with molten magnesium. In this case, immediately open the rod 6 of the locking device 7, the molten magnesium begins to flow into the metal crucible 2 of the vacuum ladle. After filling the metal crucible 2 with molten magnesium, close the rod 6 with the control wheel of the locking device 7, turn off the vacuum with a three-way valve. A vacuum bucket filled with molten magnesium is mounted on an electric car, and transported to the recovery apparatus for pouring.

Пример 2.Example 2

Вакуумный ковш используется для выборки расплавленного магния из печей непрерывного рафинирования, с последующей транспортировкой и заливкой металла в аппарат восстановления. Предварительно к наружной поверхности в нижней, средней и верхней части металлического тигля 2 жестко прикрепляют (приваривают) кольцевые ребра 10, выполненные из листовой стали (Сталь 20 ГОСТ 1050-2013) толщиной равной 0,9 толщины стенки металлического тигля 2 для предотвращения коробления металлического тигля. Соотношение диаметра металлического тигля к его высоте равно 0,6:0,96. К внутренней поверхности цилиндрической емкости 1 прикрепляют теплоизоляционный материал 11 толщиной слоя равной 0,35 диаметра металлического тигля 2. В качестве теплоизоляционного материала используют волокнистый материал плотностью не более 200 кг/м³, например базальтовый холст МПБ-30. Металлический тигель 2 устанавливают в цилиндрическую емкость 1. Подготовленный к работе вакуумный ковш с помощью крана закрывают съемной крышкой 3 (Ст 3 ГОСТ 380-2005), установленной таким образом, чтобы заборная труба 9 входила в летку 8. Затем съемная крышка 3 эксцентриковыми зажимами крепится к цилиндрической емкости 1, и вакуумный ковш на щеках траверсы транспортируют к печи непрерывного рафинирования. Перед выборкой магния производят проверку на герметичность вакуумного ковша, а так же сушку и прогрев вакуумного ковша. Прогрев заборного устройства и просушку вакуумного ковша ведут горячим воздухом на расстоянии около 50 мм от расплавленного металла в течение времени от 3 до 5 минут путем просасывания воздуха через заборную трубу 9 и металлический тигель 2 вакуумного ковша. После просушки вакуумного ковша закрывают шток 6. При достижении в металлическом тигле 2 вакуумметрического давления не менее 5 кПа заборную трубу 9 опускают в печь непрерывного рафинирования с расплавленным магнием. При этом сразу же открывают шток 6 запорного устройства 7, расплавленный магний начинает поступать в металлический тигель 2 вакуумного ковша. После заполнения металлического тигля 2 расплавленным магнием закрывают шток 6 штурвалом запорного устройства 7, отключают трехходовым краном вакуум. Наполненный расплавленным магнием вакуумный ковш устанавливают на электрокар, и транспортируют для заливки в аппарат восстановления.A vacuum bucket is used to sample molten magnesium from continuous refining furnaces, followed by transportation and pouring of metal into the recovery apparatus. First, annular ribs 10 made of sheet steel (Steel 20 GOST 1050-2013) with a thickness equal to 0.9 of the wall thickness of the metal crucible 2 are rigidly attached (welded) to the outer surface in the lower, middle and upper parts of the metal crucible 2 to prevent warping of the metal crucible 2 . The ratio of the diameter of the metal crucible to its height is 0.6: 0.96. Heat-insulating material 11 is attached to the inner surface of the cylindrical container 1 with a layer thickness equal to 0.35 of the diameter of the metal crucible 2. Fiber material with a density of not more than 200 kg / m ³ , for example, MPB-30 basalt canvas, is used as heat-insulating material. The metal crucible 2 is installed in a cylindrical container 1. The vacuum ladle prepared for operation is closed with a crane using a removable cover 3 (Art. 3 GOST 380-2005), which is installed so that the intake pipe 9 enters the notch 8. Then, the removable cover 3 is fixed with eccentric clamps to the cylindrical tank 1, and the vacuum ladle on the cheeks of the beam is transported to a continuous refining furnace. Before sampling magnesium, a vacuum bucket is checked for tightness, as well as drying and heating of the vacuum bucket. The intake device is heated and the vacuum ladle is dried using hot air at a distance of about 50 mm from the molten metal for a period of 3 to 5 minutes by sucking air through the intake pipe 9 and the metal crucible 2 of the vacuum ladle. After drying the vacuum ladle, the rod 6 is closed. When the vacuum pressure in the metal crucible 2 is at least 5 kPa, the intake pipe 9 is lowered into a continuous refining furnace with molten magnesium. In this case, immediately open the rod 6 of the locking device 7, the molten magnesium begins to flow into the metal crucible 2 of the vacuum ladle. After filling the metal crucible 2 with molten magnesium, close the rod 6 with the control wheel of the locking device 7, turn off the vacuum with a three-way valve. A vacuum bucket filled with molten magnesium is mounted on an electric car, and transported to the recovery apparatus for pouring.

Таким образом, предложенная конструкция вакуумного ковша для расплавленного магния позволит повысить срок его службы, уменьшить теплопотери, исключить кристаллизацию расплавленного магния во время транспортировки.Thus, the proposed design of a vacuum ladle for molten magnesium will increase its service life, reduce heat loss, and prevent crystallization of molten magnesium during transportation.

Claims

1. A vacuum ladle for molten magnesium containing a cylindrical container in which a metal crucible is installed, a removable lid with a nozzle for evacuation, a rod introduced through a removable lid, a locking device and a tap hole, characterized in that the ratio of the diameter of the metal crucible to its height is 0 6: (0.8-0.96), and on the outer surface of the metal crucible there are made circular ribs rigidly attached to it, while the cavity between the cylindrical container and the metal crucible is filled with heat-insulating material m, attached to the inner surface of the cylindrical container, and the thickness of the layer of heat-insulating material is 0.15-0.35 diameter of the metal crucible.

2. The vacuum bucket according to claim 1, characterized in that the annular ribs are made of sheet steel with a thickness of 0.7-0.9 wall thickness of the metal crucible.

3. The vacuum bucket according to claim 1, characterized in that the annular ribs are rigidly attached to the outer surface in the lower, middle and upper part of the metal crucible.

4. The vacuum bucket according to claim 1, characterized in that the fibrous material with a density of not more than 200 kg / m ^{3 is} used as a heat-insulating material.