УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗЛИВКИ И КРИСТАЛЛИЗАЦИИ МЕТАЛЛА Российский патент 1994 года по МПК B22D21/02 

Изобретение относится к металлургии редких металлов и может быть использовано для получения слитков лития заданного размера и формы.

В производственной практике металлургии лития слитки получают на установке, содержащей разливочную емкость и кристаллизационную форму из стали Х1849Т (1).

Поверхность формы покрывают обезвоженным техническим вазелином или парафином, что облегчает извлечение слитка из формы и предохраняет поверхность металла от коррозии.

Использование лития в народном хозяйстве требует расширения номенклатуры выпускаемых слитков по размерам, форме и качеству поверхности. В производстве химических источников тока нужны заготовки цилиндрические или плоские для изготовления электродной фольги. Одним из переменных требований при этом выдвигается отсутствие каких-либо смазок на поверхности слитка и твердых включений в его объеме.

Известно устройство для плавления и дозированной разливки расплавов, преимущественно из материалов с низкой температурой плавления, содержащее плавильную емкость, корпус который выполнен из концентрично установленных с зазором сферических оболочек, выпускной канал и приемную форму. Внутренняя поверхность наружной оболочки выполнена зеркальной, а в выпускном канале с зазором относительно его стенок размещен электронагревательный элемент, выполненный в виде разомкнутой петли, установленной в керамической втулке, разделенной перегородкой и охваченной снаружи защитной оболочкой (2).

Наиболее близким к заявляемому следует отнести установку для заливки металла (3), включающую в качестве емкости для заливки автоклав, форму в виде тигля и стопор с приводом.

Данное устройство принято в качестве прототипа по максимальному совпадению существенных признаков.

В качестве недостатка устройства для работы с расплавленным литием следует отметить:
высокие эксплуатационные затраты, обусловленные химической активностью расплавленного лития к керамике;
низкое качество поверхности слитков, обусловленное повышенной адгезией, и наличие усадочной раковины.

Целью заявляемого технического решения является сокращение эксплуатационных затрат и повышение качества слитков.

Цель достигается тем, что заливочная емкость снабжена фильтровальной перегородкой, расположенной перед выпускным каналом, а внутренняя поверхность литиевой формы выполнена с покрытием из оксида лития.

Сущность заявляемого устройства состоит в том, что в диапазоне 200-260^оС поверхностное натяжение настолько велико, что столб под собственным весом не проходит через перфорированную перегородку и может быть расплавлен или залит в емкость с сетчатым днищем.

В металле в том или ином количестве всегда присутствуют твердые включения на основе нитридов лития и его окислов. Перфорированная перегородка одновременно является фильтром для твердых включений.

Прибыльная часть формы обеспечивает отсутствие раковины в основной части слитка. Оксидное покрытие рабочих поверхностей формы способствует равномерному температурному режиму кристаллизации лития и сводит к минимуму адгезионного взаимодействия слитка с формой.

Предлагаемое устройство показано на чертеже.

Устройство содержит заливочную емкость 1, перфорированную перегородку 2, выпускной канал 3, прибыльную часть 4, патрубок для подачи аргона 5 и форму 6. Прибыльная часть отделена от формы перегородкой из оксида с диаметральным пазом шириной 5 мм.

Форма состоит из нескольких сопряженных форм с общей прибыльной частью. Футеровочный слой из оксида лития покрывает всю поверхность, которая соприкасается с расплавленным металлом. Объем прибыльной части зависит от массы разливаемого металла с учетом изменения объема при кристаллизации. Перфорированную перегородку выполняют, как правило, из материала коррозионоустойчивого в расплавленном литии. В данном случае использована сетка из стали Х18Н10Т. Размер ячейки не более 1 мм. Экспериментально установлено, что большее сечение перфорации не удерживает столб расплавленного металла более 500 мм.

Устройство для разлива и кристаллизации металла работает следующим образом.

Расплавленный металл при температуре 230-250^оС заливают в заливочную емкость 1. В патрубок 5 подают осушенный аргон и создают давление в заливочной емкости от 0,15 до 0,25 ати. Металл проходит через перфорированную перегородку 2 и по выпускному каналу заливается в прибыльную часть, которая в свою очередь соединяется с формой диаметральным пазом перегородки, через который идет заполнение формы расплавленным металлом.

После кристаллизации металла форму разбирают и слитки при этом отделяют от прибыльной части.

Покрытие оксидом лития внутренних поверхностей формы обеспечивает свободный выход слитка из формы после кристаллизации. Это обуславливает высокую удельную производительность установки в целом и отсутствие смазочных материалов. Кроме того, сопряжение заливочной емкости с формой и наличие перфорированной перегородки позволяют избежать окисление металла в процессе разлива, отделение твердых включений. По данным потребителя (предприятия по производству химических источников тока) потери металла при производстве фольги могут быть снижены на 20-25% при внедрении данного устройства. (56) Авторское свидетельство СССР N 1266654, кл. В 22 D 41/08, 1986.

Авторское свидетельство СССР N 343765, кл. В 22 D 21/04, 1970.

Использование: разливка редких металлов, преимущественно лития. Сущность изобретения: устройство для разливки и кристаллизации лития содержит заливочную емкость и сопряженную форму-кристаллизатор, покрытую оксидом лития. Разливочная емкость имеет фильтровальную перегородку, расположенную перед выпускным каналом, и патрубок для создания давления над поверхностью металла. 1 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗЛИВКИ И КРИСТАЛЛИЗАЦИИ МЕТАЛЛА, преимущественно лития, содержащее заливочную емкость с выпускным каналом и патрубком для создания газового давления над поверхностью металла, и литейную форму, сопряженную с заливочной емкостью, отличающееся тем, что, с целью сокращения эксплуатационных затрат и улучшения качества слитков, она снабжена фильтровальной перегородкой, расположенной в заливочной емкости перед выпускным каналом, а внутренняя поверхность формы выполнена с покрытием из оксида лития.