Файл: Вяткин И.П. Рафинирование и литье первичного магния.pdf

Т а б л и ц а 12

Температура электродов в зависимости от схемы их подключения

Тепловой баланс соляной печи может быть составлен, исходя из следующего уравнения, внешне аналогичного уравнению теплового баланса магниевого электролизера:

I "U ■ 860 + Qx — Qa — Q3— Q4 — Qö — Qa = 0.

где I — сила тока, кА;

U — напряжение между электродами, В;

Q1— теплосодержание металла-сырца, загружаемо­ го в печь, ккал/ч;

Qa— расход энергии на разогрев сырца до темпера­ туры литья, ккал/ч;

Q3— теплосодержание выгружаемых веществ (маг­ ния рафинированного, электролита, шлама), ккал/ч;

Q4— тепловые потери вследствие теплопроводности, конвекции и излучения, ккал/ч;

полости между поверхностью электролита и сводом, что выполняется для поддержания нор­ мальных санитарно-гигиенических условий, ккал/ч.

Как следует из несложного расчета, для нагрева жид­ кого магния на 20—30 град необходима мощность не свыше 15 кВт. Мощность же холостого хода печи равня­ лась 80 кВт. Следовательно, для дальнейшего снижения удельного расхода электроэнергии необходимо снижать тепловые потери печи.

С л у ж б а р а з л и ч н ы х у з л о в п е ч и

Конструкция печи, как было показано выше, во мно* том базируется на конструктивном выполнении магние­ вых электролизеров. Монтаж печи выполняется по рег­ ламентам на монтаж электролизеров, а эксплуатация—■ по регламентам, написанным на основе технологических регламентов электролизных цехов. Это предопределило сравнительно быстрое освоение н внедрение нового тех­ нологического процесса рафинирования магния-сырца в соляной печи и длительный и надежный срок службы, исчисляемый годами, таких элементов печи, как кожух, футеровка, электроды, ошиновка. Особенно следует от­ метить хорошую работу электродов, срок службы кото­ рых в отличие от погружных равен межремонтному пробегу печи, т. е. 1,5—2 годам.

Однако при испытании и эксплуатации печи выяви­ лись конструктивные специфические особенности, опре­ деляющие срок ее службы. Прежде всего было установ­ лено, что срок службы патрубков колокола в зоне контакта электролит — газовая фаза в основном опреде­ ляется концентрацией хлористого магния в составе электролита печи, при гидролизе которого образуется со­ ляная кислота, разрушающая сталь. При концентрации хлористого магния 20—25% и выполнении патрубков из Ст. 3 толщиной 10 мм через 7—10 дней в стенке патруб­ ка возникали сквозные отверстия. Через них почти весь магний (2—3 т) из-под колокола из-за разности плотно­ стей между электролитом и магнием вытекал на поверх­ ность электролита. Здесь магний загорался, из-за чего полностью нарушалась работа печи. Металл выбирали вакуум-ковшом, колокол извлекали и ремонтировали.

Ни горячее алитирование, ни жароупорный бетон зна­ чительно не удлинили срока службы патрубков. При ис­ пытаниях же сменных защитных колпаков магний через 1—2 ч после заливки под колокол дважды при визуаль­ ной целостности колокола оказывался на поверхности электролита. Предполагали (что оправдалось впослед­ ствии), что металл выходит по зазору между сменным колпаком и патрубком колокола. Причиной этого было

сифонное перетекание магния из-под колокола вследст­ вие разности плотностей электролита и магния.

44

Подъем магния на высоту до 300 мм — следствие од­ ной из трех причин: а) расширения воздуха, попадаю­ щего со струей магния-сырца при заливке его в печь, и ударного воздействия на металл в зазоре; б) действия капиллярных сил; в)

растворения в магнии составляющих газов воздуха, находящего­ ся в зазоре, и возник­ новения в нем вследст­ вие этого вакуума.

Окончательно воп­ рос стойкости патруб­ ков был решен только после их защиты чугу­ ном. Срок службы ко­ локола благодаря это­ му в настоящее время составляет не менее года. Аналогично ре­ шен и вопрос защиты

чехлов термопар. Стойкость же самого колокола, нахо­ дящегося в электролите и магнии, достаточно велика и не лимитирует длительность работы колокола.

В первые опытные кампании печи, когда применяли графитовые электроды, ток к ним подавали от алюми­ ниевых шин через медные вставки; в промышленности в

ный электрод. Второй вариант намного практичнее, и па­ дение напряжения, а следовательно, и электрические по­ тери значительно меньше, чем в первом варианте.

Успешные испытания опытной печи послужили осно­ ванием для сооружения промышленной печи, которая в

45

Во время заливки магния-сырца из литейной камеры печи можно вести разливку рафинированного магния.

Производительность печи, а следовательно, удельный расход электроэнергии определяются пропускной способ­ ностью разливочного агрегата.

Внедрение печи с солевым обогревом непрерывного действия не только дало возможность решить задачу хранения металла в течение длительного времени, но п стабилизировало содержание железа в рафинированном магнии, выпускаемом на комплексе [34].

В печах-миксерах можно регулировать содержание железа в расплаве, так как избыточное для данной тем­

ПРИМЕНЕНИЕ АППАРАТОВ

ССОЛЕВЫМ ОБОГРЕВОМ

ВТИТАНО-МАГНИЕВОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

Внедрение аппарата с солевым обогревом для перера­ ботки магния-сырца на магний рафинированный с после­ дующей разливкой его в чушки позволило расширить

Рис. S. Печь-миксер для переплавки кон­ денсата:

сферу применения аппаратов аналогичной конструкции для других целей в титано-магниевом производстве. В последние годы разработано несколько новых конст­ рукций солевых печей для промышленного производства.

Представляет интерес печь-миксер для переплавки конденсата титанового производства. Она состоит из пла­ вильной камеры, соединенной в нижней части с миксе­

46

ром-когшлы-шком, и электродов для расплавления инерт­ ной соли. Как видно иа рис. 8, миксер снабжен подвес­ ным металлическим колоколом для сбора жидкого магния.

На рис. 9 приведены схемы аппаратов, внедренных на одном из титано-магниевых комбинатов. Все аппараты имеют несколько общих признаков:

а) теплоносителем является расплавленная соль; б) электроды вмонтированы в футеровку печи;

в) сбор металла осуществляется под стальным коло­ колом, благодаря чему отсутствует контакт металла с футеровкой и атмосферой;

в

г) плотность соли больше плотности магния; д) нагреваемый магний непосредственно контактирует

с греющей средой — солью, чем достигается высокая эф­ фективность теплообмена.

Единство принципиального устройства аппаратов и конструктивного их решения позволило в короткий срок разработать и освоить их.

47