close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY3273

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 3273
(13)
C1
(51)
(12)
6
F 26B 3/347
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
АППАРАТ ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ
(21) Номер заявки: 950099
(22) 1995.02.28
(46) 2000.03.30
(71) Заявитель: Тамбовцев Ю.И. (BY)
(72) Автор: Тамбовцев Ю.И. (BY)
(73) Патентообладатель: Тамбовцев Юрий Иванович
(BY)
(57)
Аппарат для термообработки дисперсных материалов, включающий загрузочный бункер, вертикальный
корпус с нагревателем, индуктор, охватывающий часть корпуса, и затвор в нижней части корпуса, отличающийся тем, что корпус выполнен из частей, установленных относительно друг друга с зазором в горизонтальной плоскости, причем зазор перекрыт перфорированной решеткой и заполнен зернистым материалом,
внутри индуктора дополнительно установлен электронагреватель, а на затворе размещен слой зернистого
материала, несмачиваемого жидким металлом.
BY 3273 C1
(56)
1. SU 1216593 A, MПK F 26 B 3/347, 1981 (прототип).
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано как для подготовки мелких металлических отходов в виде стружки, порошков, к переплаву, так и для переплава.
BY 3273 C1
Известный аппарат для термической обработки дисперсных материалов по [1] включает загрузочный
бункер, вертикальный корпус с нагревателем, индуктор, охватывающий часть корпуса, и затвор в нижней
части корпуса.
Недостаток устройства состоит в том, что при термообработке таких материалов, как стальной порошок,
выделенный из отходов шлифования, мелкая латунная и алюминиевая стружка, выделяется значительное количество газов, проходу которых из герметичного корпуса препятствует наличие плотного слоя обрабатываемого материала над зоной термообработки, что ведет к повышению давления газов внутри корпуса,
выполненного из огнеупорного керамического материала, нарушению герметичности при определенном
давлении этих газов с выбросом обрабатываемого материала из корпуса, а также препятствует непрерывной
подаче материала в зону термообработки. Более того, при перемещении через зону предварительного подогрева в индуктор металлический порошок (стружка) имеет очень низкую электропроводность и практически
не нагревается в индукционной печи. Кроме того, затруднено удаление шлака и спеков из вертикального
корпуса.
Задача изобретения - повышение эффективности термообработки дисперсных материалов, т. е. возможность переработки материалов, выделяющих газы при их нагреве, возможность их индукционного нагрева,
спекания и переплава, упрощение раздельного удаления из корпуса жидкого металла, спеков и шлака.
Поставленная задача достигается тем, что в аппарате для термообработки дисперсных материалов, включающем загрузочный бункер, вертикальный корпус с нагревателем, индуктор, охватывающий часть корпуса,
и затвор в нижней части корпуса, а также отличающемся тем, что корпус выполнен из частей, установленных относительно друг друга с зазором в горизонтальной плоскости, причем зазор перекрыт перфорированной решеткой и заполнен зернистым материалом, внутри индуктора дополнительно установлен
электронагреватель, а на затворе размещен слой зернистого материала, несмачиваемого жидким металлом.
На фигуре изображен аппарат для термообработки дисперсных материалов.
Этот аппарат включает вертикальный корпус 1, выполненный из трех частей: верхней - 1, охваченной
электронагревателем 2, средней - 3, охваченной электронагревателем 4 и индуктором 5, и нижней - 6, охваченной индуктором 7 и частично электронагревателем 8. Эти части вертикального корпуса размещены одна
над другой с зазорами в горизонтальной плоскости, перекрытыми слоями зернистого материала 9 и 10, расположенными соответственно на перфорированных решетках 11 и 12. Над верхней частью 1 вертикального
корпуса размещен корпус дозатора 13 с шарами 14 из ферромагнитного материала на решетке 15, охваченный соленоидом 16, а также вибробункер 17 с обрабатываемым материалом 18 (металлоотходами), выполненный из токопроводящего материала. При этом дозатор 13 съемный, что достигается погружением его
корпуса в песочный затвор 19, являющийся одновременно дисперсным клапаном, так как слой зернистого
материала 19 размещен на перфорированной решетке 20. Под нижней части 6 вертикального корпуса выполнен в виде затвора 21, перемещающегося по направляющим 22, с леткой по его центру - 23, перекрытой
дополнительным затвором 24, и слоем зернистого материала 25, размещенным непосредственно на затворе
21. Под леткой на тележке 26 установлены соответственно форма 27 для разливки жидкого металла 28 и емкость 29 для отвода шлака и спеков - 30.
Аппарат, изображенный на фиг. 1, работает следующим образом. Прежде всего затвором 21 перекрывается основание вертикального корпуса - нижней его части 6. Устанавливается затвор 24, перекрывающий летку 23.
Через открытое верхнее основание вертикального корпуса загружается слой зернистого материала 25, а на
него обрабатываемый материал-18 (металлоотходы) вплоть до заполнения всех трех частей вертикального
корпуса. В песочный затвор 19 устанавливается корпус дозатора 13 с вибробункером 17, заполненным дисперсным материалом 18. Если сразу же включить индукторы 5 и 7, то нагрева дисперсных металлоотходов
не происходит из-за их очень низкой электропроводности. Поэтому вначале включаются нагреватели предварительного подогрева отходов до температуры начала их спекания (электронагреватели 2, 4 и 8). Температура эта равна примерно 0,8⋅Тпл - температуры плавления металла дисперсных металлоотходов 18.
Электронагреватель подогревает также слой 25 для того, чтобы на его поверхности не застыл жидкий металл.
В результате спекания электрическое сопротивление слоя дисперсных металлоотходов уменьшается в
миллионы раз. В это время включается индуктор 5, а нагреватель 4 выключается. Образовавшийся полый спек
работает как короткозамкнутый нагреватель: в процессе спекания вовлекаются все более глубинные слои
обрабатываемого материала, охватываемого спеком, как токопроводящей оболочкой. Сам спек претерпевает
в зоне максимальной температуры значительную усадку как по высоте, так и по горизонтальному сечению,
и, наконец, начинается плавка спека. Жидкий металл стекает на слой отходов, находящийся в корпусе 6, разогревая и спекая их. Одновременно включен подогреватель 8. Включается индуктор 7 (индуктор 5 в этот
момент может быть выключен, а вместо него включен электронагреватель 4), и начинается интенсивный разогрев образовавшихся спеков и предварительно разогретых нагревателем 8 отходов, а жидкий металл стекает на поверхность предварительно разогретого слоя зернистого материала 25.
После этого соленоид 16 подключается к источнику импульсного тока частотой 1-5 Гц, шары 14 приходят в колебательное движение, а бункер 17 вибрирует с частотой импульсного магнитного поля: металлоот2
BY 3273 C1
ходы 18 догружаются в верхнюю часть 1 вертикального корпуса, поскольку перед этим произошла значительная усадка слоя металлоотходов, вследствие их спекания и плавления в средней - 3 и нижней - 6 частях
вертикального корпуса. В это время электронагреватель 4 включен и формируется первоначальный спек короткозамкнутый нагреватель, после чего нагреватель 4 отключается от электросети, но замыкается накоротко, и включается индуктор 5. По мере прогрева стенки корпуса до 1000-1100 °С нагреватель 4 размыкается, и идет только индукционный разогрев спека 30 и материала 18, находящегося в объеме, охваченном спеком.
При этом жидкий металл 28 сам становится источником тепла, а спек 30 постепенно погружается в него и
расплавляется.
Дополнительная подача дисперсных металлоотходов 18 осуществляется дозатором 13 многократно, но
после того как в вертикальном корпусе достигнут необходимый уровень жидкого металла, эта подача прекращается. Наконец, дозатор 13 снимается с верхней части 1 вертикального корпуса, и в него вводится
флюс, древесный уголь, проводится механическое уплотнение и перемешивание шихты, сопровождающееся
всплытием шлака. Вместо дозатора 13 в песочный затвор 19 вставляется заглушка (на чертеже не показана),
и как только процесс плавки завершается, открывается затвор 24, и часть зернистого материала 25 высыпается либо в нижнюю часть формы 27, либо отводится в сторону до появления жидкого металла. Образуется
своеобразная воронка под углом естественного откоса сыпучего материала 25, и жидкий металл стекает через нее в форму 27, в которой ему дают возможность застыть, после чего тележка 26 перемещается влево, и
под частью 6 вертикального корпуса располагается емкость 29, выполненная в виде конуса. Затвор 21 удаляется, верхняя часть корпуса открывается, и далее стальным стержнем остатки спеков и шлак удаляются из
вертикального корпуса внутрь емкости 29 и засыпаются смесью дробленного шлака с графитом. Затем цикл
термообработки дисперсных материалов повторяется.
В данном аппарате можно перерабатывать даже содержащие воду и масло металлоотходы, с дожиганием
смеси водяного пара с горючими газами над слоями 9, 10 и 19, с образованием бездымного факела.
Кроме того, в нем можно вести не только спекание с переплавом, но и просто спекание дисперсных металлоотходов, производительность которого в несколько раз выше по сравнению с переплавом. В случае
спекания порошка быстрорежущей стали температура спекания 1100-1250 °С, но при этом нихромовая спираль работает лишь при температуре ниже 1100 °C, что обеспечивает ее высокую долговечность, так как
окончательное спекание завершает индукционный нагрев. Изменение электрического сопротивления слоя
порошка быстрорежущей стали с ростом температуры происходило согласно приведенной ниже таблице.
Тп, °С
Тс, °С
R/Rmin
370
20
2⋅107
760
350
92,8
900
560
26
1000
760
10
1090
855
6
1110
1000
3,6
1110
1025
1,57
1110
1040
1,16
1110
1050
1
Здесь Тп - температура в центре печи, Тс - температура в центре слоя, R/Rmin - отношение электрического сопротивления между стальным стержнем, опущенным до центра слоя, и капсулой, охватывающей слой, к минимальному значению этого сопротивления. Минимальное сопротивление при температуре в центре слоя
1050 °С оказалось 0,14 Ом. Диаметр слоя - 130 мм, высота - 300 мм. Отходы первоначально содержали 2 %
масла и представляли микростружку, извлеченную из высушенных от воды отходов шлифования стали марки Р6М5. При температуре в центре слоя 350 °С над дисперсным клапаном прекращалось горение факела.
Начиная с температуры в печи около 1000 °С на выходе из слоя зернистого материала наблю-далось горение
оксида углерода, с максимальным размером факела при температуре в печи 1100 °С. Данная таблица свидетельствует, что для эффективного индукционного разогрева дисперсных металлоотходов их достаточно разогреть до температуры 1000-1050 °С (в случае отходов стали марки Р6М5), не превышающей оптимальную
рабочую температуру нихромового нагревателя.
Аналогичная зависимость наблюдается для любых дисперсных металлоотходов, в том числе для медной
сечки, латунной и алюминиевой стружки, только при более низких температурах спекания.
Выполнение вертикального корпуса из частей, установленных относительно друг друга с зазором в горизонтальной плоскости, перекрытым перфорированной решеткой и заполненным зернистым материалом,
обеспечивает удаление газов, выделяющихся в ходе нагрева отходов, и предотвращает попадание воздуха в
нагретые отходы, т. е. предотвращает угар металла, а дополнительная установка внутри индуктора электронагревателя обеспечивает предварительный нагрев и резкое уменьшение электрического сопротивления металлоотходов за счет их спекания, повышение эффективности последующего индукционного нагрева и
переплава отходов, причем выполнение подвижного затвора в нижней части вертикального корпуса в виде
зернистого материала, несмачиваемого жидким металлом, предотвращает всплытие этого материала в жидком металле и обеспечивает раздельное удаление из корпуса жидкого металла, спеков и шлака.
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
147 Кб
Теги
by3273, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа