Піч електрична сольова для рафінування магнію та сплавів на його основі

22840 Изобретение относится к металлургическому оборудованию, в частности, к печам для рафинирования магния и сплавов на его основе. Известна электрическая солевая печь для непрерывного рафинирования магния (А.с. СССР № 1061567), содержащая ванну, разделенную вертикальными перегородками на периферийные камеры рафинирования, центральную шахту, электроды и перекрытие с технологическими патрубками и люками, отличающаяся тем, что центральная шахта установлена с возможностью вертикального перемещения и закреплена своим верхним торцом. Основным недостатком такой конструкции печи является ограниченный срок ее службы из-за разрушения центральной шахты и, в особенности, вертикальных перегородок, разделяющих рабочее пространство печи на периферийные камеры рафинирования. Замена центральной шахты требует временной остановки печи, примерно, на 4-6 час., а при хотя бы частичном разрушении одной из вертикальных перегородок печь подлежит полной остановке на капитальный ремонт. Этих недостатков лишена печь для непрерывного рафинирования расплавленного магния (патент США № 4385931), включающая: корпус прямоугольной формы, имеющий огнеупорную футеровку, образующую вн утреннюю (рабочую) полость печи, на подине которой располагается слой расплавленной соли; большое число вертикальных перегородок, разделяющих в продольном направлении внутреннее пространство печи на одну сборную камеру для шлама и на несколько последовательно расположенных в продольном направлении отстойных камер, при этом нижние торцы стенок указанных вертикальных перегородок находятся на расстоянии от подины печи верхней поверхности расплавленной соли; отстойные камеры предназначены для заполнения расплавленным магнием над верхней поверхностью расплава соли, а сборная камера должна быть свободна от магния, при чем подина первой отстойной камеры имеет уклон по направлению к указанной сборной камере таким образом, чтобы осаждающиеся из магния примеси направлялись вниз вдоль наклонной подины из первой отстойной камеры в камеру сборную для шлама; каждая вертикальная перегородка между двумя смежными отстойными камерами имеет наклонные каналы для последовательного перетока расплавленного магния из первой отстойной камеры в последующие последовательно расположенные отстойные камеры; каждая из указанных камер имеет свод, который имеет закрывающиеся крышками отверстия, сообщающиеся с каждой из камер; в стенки печи вмонтированы электроды для подогрева солевого расплава в печи и регулирования температуры расплавленного магния электрическим током. Рафинирование магния в вышеописанной печи происходит следующим образом. В печь во время ее пуска загружают расплавленные соли того же типа, что используются в электролизерах при производстве магния. Солевой расплав подогревается с помощью электродов перед загрузкой в печь расплавленного магния. Расплавленный магний заливают в первую отстойную камеру через отверстие в своде печи. Магний постепенно накапливается в отстойных камерах вследствие последовательного перетекания из камеры в камеру через наклонные каналы в вертикальных перегородках. Количество солевого расплава в этих камерах уменьшается и он постоянно вытесняется и заполняет сборную камеру, в которой всегда содержится только солевой расплав и не должен находиться магний. Примеси из жидкого магния оседают в виде шлама на наклонную подину первой отстойной камеры и сползают на подину сборной камеры, откуда периодически шлам удаляют с помощью специальных устройств без прерывания процесса рафинирования магния. Рафинирование магния происходит отстаиванием во время его перетекания последовательно через отстойные камеры. Из последней отстойной камеры извлекают уже рафинированный магний. Для предотвращения окисления магния в отстойные камеры вводится защитный газ. Однако, несмотря на очевидные преимущества, и эта конструкция печи не лишена недостатков. Основной недостаток - это продольное последовательное расположение сборной и отстойных камер в печи, вследствие чего не весь шлам поступает в сборную камеру, а часть его постепенно накапливается в отстойных камерах, из которых его удаление затруднено, либо требует разгерметизации отстойных камер для удаления из них шлама через отверстия в своде. Кроме того, печь предназначена для рафинирования только расплавленного магния. Задачей настоящего изобретения является устранение этого недостатка и создание универсальной конструкции печи, пригодной для рафинирования не только расплавленного магния, но и сплавов не его основе. Эта задача решается путем изменения в печном пространстве взаимного расположения сборной и отстойных камер: сборная камера печи для шлама располагается параллельно и вдоль большого числа отстойных камер, причем разделительная вертикальная стенка, отделяющая сборную камеру от отстойных у подины печи имеет отверстия в виде арок для перетока шлама из отстойных камер в сборную, а противоположная разделительной стенке стенка имеет уклон не менее 40° в сторону разделительной стенки. Расположение сборной камеры параллельно и вдоль отстойных камер создает условия для очистки печи от шлама без прерывания процесса рафинирования магния и его сплавов. При этом шлам не скапливается в отстойных камерах, а собирается в сборной камере, откуда легко удаляется без разгерметизации отстойных камер. На фиг. 1, 2, 3 показана электрическая солевая печь: Hа фиг. 1 - горизонтальное поперечное сечение печи; на фиг. 2 - вертикальное продольное сечение печи по линии А-А фиг. 1; на фиг. 3 -вертикальное поперечное сечение печи по линии В-В фиг. 1. 22840 Печь (фиг. 1) включает прямоугольный корпус (1) с огнеупорной и теплоизоляционной футеровкой (2) на подине и боковых стенках; разделительную стенку (3), разделяющую печь на одну общую сборную камеру для шлама (4) и несколько последовательно расположенных отстойных камер (5, 6, 7). Отстойные камеры сообщаются друг с другом через отверстия (8, 9), в перегородках (10, 11), обеспечивающими последовательный переток расплавленного металла (12) из первой отстойной камеры (5) в последнюю (7). Отверстия 8, 9 выполнены в виде наклонных каналов (см. фиг. 2) с выпускным отверстием 13 на более высоком уровне, чем выпускное отверстие 14. Каждая отстойная камера (см. фиг. 2) в нижней части печи (у подины) соединена отверстиями (15, 16, 17), выполненными, в виде арок со сборной камерой, в которой накапливается шлам (18) (см. фиг. 3). Футерованная огнеупором стенка (19) печи (см. фиг. 3) имеет уклон в сторону разделительной стенки (3) не менее, чем в 40° для обеспечения сползания шлама со стенки (3) через арочное отверстие (15) в сборную камеру (4). В стенки печи вставлены греющие электроды 20 (фиг. 1, 2, 3) для подогрева электрическим током слоя солевого расплава (21), а через него – и для подогрева металлического расплава (12). Сверху все рабочее пространство печи укрыто сводом (22) с теплоизоляцией, в своде над каждой из камер имеются отверстия (23, 24, 25, 26), предназначенные для загрузки расплавленного металла в печь (24), для выборки рафинированного металла (26) и отверстие (23) для извлечения шлама (18) из сборной камеры (4). Эти отверстия снабжены крышками для того, чтобы содержать камеры закрытыми во время процесса рафинирования. Через специальные отверстия на своде печи (на фиг. не показаны) в подсводное пространство отстойных камер печи может подаваться защитный газ для предотвращения окисления расплавленного металла кислородом воздуха. Печь может быть также снабжена датчиками для измерения температуры и высоты слоя солевого расплава (на фиг. не показаны). Печь работает следующим образом. После сушки и разогрева футеровки печи через отверстия (23) и (25) печь заполняют расплавом солей (21), имеющим плотность большую, чем плотность расплавленного металла, подлежащего рафинированию в печи, и подают напряжение на греющие электроды (20). При прохождении электрического тока через солевой расплав в междуэлектродном пространстве выделяется тепловая энергия, за счет которой солевой расплав в печи разогревается до нужной температуры. После разогрева солевого расплава в печь через отверстие (24) загружают расплавленный металл (магний или магниевый сплав). Слой магния постепенно нарастает в отстойных камерах (5, 6, 7) вследствие последовательного перетока из камеры в камеру в направлении от камеры (5) к камере (7) через отверстия-каналы (8, 9) в перегородках (10, 11). Соответственно количество солевого расплава в отстойных камерах уменьшается и он постепенно вытесняется в сборную камеру (4), в которой всегда присутствует только солевой расплав и отсутствует расплавленный металл. Рафинирование (очистка) металла от примесей происходит за счет отстаивания во время последовательного перетока его по отстойным камерам. Рафинированный металл любым из известных приемов (центробежный насос, сифон, электромагнитный насос) извлекается из последней отстойной камеры. Переточных каналов (8, 9) в каждой из перегородок (10, 11) может быть больше одного для замедления скорости перетока металла из камеры в камеру, что обеспечивает более благоприятные условия для отстаивания металла от взвешенных частиц примесей (оксиды, нитриды, железо и др.). Примеси в виде шлама оседают на наклонной стенке (19) и подине печи и сползают через арочные отверстия (15, 16, 17) в сборную камеру (4), откуда периодически шлам (18) удаляется из печи через отверстие (23) без прерывания процесса рафинирования или окисления металла, так как отстойные камеры, заполненные металлом, изолированы от сборной камеры, а в подсводное пространство отстойных камер подается инертный или защитный газ, предотвращающий окисление расплавленного металла в отстойных камерах кислородом воздуха . Предлагаемая конструкция печи может работать непрерывно без остановки на капитальный ремонт в течение 3-4 лет. За счет создания более благоприятных условий для удаления шлама из отстойных камер ликвидируются простои печи на периодическую очистку отстойных камер от шлама, что является неизбежным при работе печи - прототипе данного изобретения. Дополнительным преимуществом предлагаемой конструкции является возможность её использования для рафинирования не только магния, но и сплавов на его основе (сплавы типа AM и А согласно А ТМ В93/В93М). 22840 Фиг. 1 22840 Фиг. 2 22840 Фиг. 3