Патент на изобретение №2245401

(54) ЗАТВОР АППАРАТА ДЛЯ РАСПЛАВОВ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ МАГНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности, к производству металлического магния электролизом расплавленных солей. Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности регулирования струи расплава и повышение надежности перекрытия потока расплавленной среды. Затвор содержит сливную летку, пробку и снабжен корпусом. Пробка выполнена конусной со сливным каналом и неподвижно закреплена в сливной летке в дне аппарата. Корпус установлен с возможностью свободного вращения вокруг вертикальной оси пробки для совмещения отверстий корпуса с каналом в пробке. Конусная пробка и корпус выполнены с соотношением угла наклона рабочих поверхностей не более 1:4. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов, в частности, к производству металлического магния электролизом расплавленных солей.

Известен леточный затвор в миксере хлоратора для слива безводного карналлита в ковши (М.А.Эйдензон. Магний. М., Металлургия, 1969 г. с.155-157, 351 с.), которое состоит из зафутерованной в кладку миксера хлоратора корпуса и вкладыша чугунной летки, а регулирование и остановка струи расплава производится вертикальным или горизонтальным шаровым или конусным клапаном, прикрепленным к системе шток – рычаг. Надежность перекрытия и регулирования потока струи расплава при эксплуатации этого устройства понижены, так как конструкция запорных элементов не обеспечивает стабильной плотности прилегания плоскостей соприкосновения в процессе эксплуатации по следующим причинам:

– в зону контакта затвора попадают твердые частицы шлама, присутствующие в безводном карналлите, которые не позволяют плотно закрывать летку, а подтеки расплава ведут к безвозвратным потерям готового продукта и повышенным трудозатратам при замораживании сливной летки подтеками расплавленных солей;

– на границе раздела фаз вертикальный шток разрушается, что приводит к деформации его вертикального положения, а так как шток жестко связан с запорной пробкой, то это приводит к непредсказуемому характеру изменения положения плоскостей примыкания запорных элементов, а это приводит к аварийной течи расплава, что влечет за собой, как правило, остановку работы хлоратора для полной замены запорного устройства.

Также известен стандартный пробковый кран (Д.Ф. Гуревич. Расчет и конструирование трубопроводной арматуры. М.: Машиностроение, 1964, с.124-130, 831 с.), который состоит из корпуса, пробки и сальникового устройства. Регулирование и остановка струи рабочей жидкости производится поворотом пробки крана за шток ключом. Основные недостатки пробковых кранов на обычных средах (растворы, пульпы, кислоты и др.) и температурах до 200°С следующие:

– сравнительно быстрый износ и потеря плотности конусного соединения из-за разницы в величине пути трения для верхней и нижней части рабочей поверхности пробки;

– относительная сложность процесса притирки пробки к корпусу крана.

Для расплавленных сред в пределах 400-800°С данная конструкция пробкового крана потребует значительных моментов для поворота пробки из-за высокого коэффициента трения контактных поверхностей, а предварительный подъем пробки на некоторую высоту не обеспечит полную герметичность устройства и защиту его контактных поверхностей от оксидов солевых расплавов. Следовательно, известное устройство имеет низкую надежность перекрытия и регулирования потока струи расплава для процессов дозированного слива расплава солей и металла из аппаратов при производстве и рафинировании магния электролизом расплавленных солей.

В качестве наиболее близкого аналога к предлагаемому изобретению следует принять затвор аппарата для расплавов при производстве магния, в частности, затвор хлоратора для выпуска расплава безводного карналлита, содержащий сливную лету и пробку (Иванов А.И. Производство магния. М.: Металлургия, 1979. С.56-58). Заявленный затвор отличается от известного тем, что он снабжен корпусом, пробка выполнена конусной со сливным каналом и неподвижно закреплена в сливной летке в дне аппарата, при этом корпус установлен с возможностью свободного вращения вокруг вертикальной оси пробки для совмещения отверстий корпуса с каналом в пробке.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, – регулирование струи расплава и повышение надежности перекрытия потока расплавленной среды.

Поставленная цель достигается тем, что затвор аппарата для расплавов при производстве магния снабжен корпусом. Пробка выполнена конусной со сливным каналом и неподвижно закреплена в сливной летке в дне аппарата, при этом корпус установлен с возможностью свободного вращения вокруг вертикальной оси пробки для совмещения отверстий корпуса с каналом в пробке.

Новым является то, что затвор аппарата снабжен корпусом, пробка выполнена конусной со сливным каналом и неподвижно закреплена в сливной летке в дне аппарата. При этом корпус установлен с возможностью свободного вращения вокруг вертикальной оси пробки для совмещения отверстий корпуса с каналом в пробке. Кроме того, корпусная пробка и корпус выполнены с соотношением угла наклона рабочих поверхностей не более 1:4.

Поставленная задача – регулирование струи расплава и повышение надежности перекрытия потока расплавленной среды достигается путем изменения конструкции пробки, которая имеет сливной канал и закреплена неподвижно в корпусе сливной летки, а корпус затвора имеет возможность свободного вращения вокруг вертикальной оси пробки. Данное решение повышает надежность перекрытия потока среды и позволяет регулировать, изменяя положение корпуса, расход потока расплава от нуля до максимума.

Выполнение рабочих поверхностей затвора с углом наклона не более 1:4 позволяет свободно перемещать подвижный корпус при ручном и механизированном его вращении, т.к. при угле наклона более 1:4 происходит закусывание материала корпуса и пробки, что приводит к снижению надежности регулирования и перекрытия потока расплавленной среды.

Таким образом, все признаки затвора способствуют выполнению поставленной задачи – повышению надежности регулирования и перекрытия потока расплавленной среды для аппаратов в производстве магния.

Затвор изображен на чертеже.

Он закреплен в огнеупорной футеровке аппарата 1 и состоит из корпуса металлической летки 2, в которой закреплена полая конусная пробка 3. На пробке 3 установлен корпус 4, который вращают штоком 5 и регулируя расход потока расплава из аппарата 1, меняя сечение канала в корпусе 4 относительно канала в неподвижной пробке.

Затвор работает следующим образом. Штоком 5 поворачивают корпус 4 в положение “закрыто”. Аппарат 1 заполняется расплавленной средой при температуре 400-800°С. По ходу процесса периодически из аппарата 1 сливают готовую продукцию, для этого штоком 5 поворачивают корпус 4 запорного устройства в положение “открыто” и сливают необходимое количество расплава, регулируя расход во время слива, при необходимости изменяя проходное сечение канала б в корпусе, поворачивая его вокруг оси пробки 3. По окончании процесса слива шток 5 устанавливают в положение “закрыто”. При очередном сливе готовой продукции операции повторяются.

Таким образом, использование затвора, в основу которого положен принцип конструкции пробкового крана с наклоном рабочих поверхностей не более 1:4, повышает надежность перекрытия потока расплавленной среды в аппаратах при производстве металлического магния и его сплавов.

Формула изобретения

1. Затвор аппарата для расплавов при производстве магния, содержащий сливную летку и пробку, отличающийся тем, что он снабжен корпусом, пробка выполнена конусной со сливным каналом и неподвижно закреплена в сливной летке в дне аппарата, при этом корпус установлен с возможностью свободного вращения вокруг вертикальной оси пробки для совмещения отверстий корпуса с каналом в пробке.

2. Затвор по п.1, отличающийся тем, что конусная пробка и корпус выполнены с соотношением угла наклона рабочих поверхностей не более 1:4.

РИСУНКИ