Устройство для разделения и очистки металлических материалов Советский патент 1993 года по МПК B01D59/44 

Изобретение относится к разделению металлических материалов и может использоваться в металлургической промышленности.

Целью изобретения является устране- ние указанных недостатков.

На чертеже показана принципиальная схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из вакуумной камеры 1, патрубка 2 (для подключения откачной системы), основания манипулятора 3, манипулятора 4, нагревательного устройства 5, блока охлаждения 6, тигля 7, сепарируемого материала 8, диффузора 9, кольцевых вставок 10, конических вставок 11,лучепровода 12, крышки 13, отверстий 14 и 15, лучепровода 16. Электронно-лучевого нагревателя 17, парообразного сепарируемого материала 18, загрузочного окна 19, крышки 20-и фундамента 21.

На фундамент 21 устанавливается вакуумная камера 1, затем к патрубку 2 подключается откачная система (на чертеже не показана). После этого монтируется манипулятор 4 на его основании 3 с нагреватель- ным устройством 5. Устанавливаются блоки охлаждения 6 с тиглем 7, в который загружается материал 8. Собирается диффузор 9 Ъ кольцевыми вставками 10 и с коническими вставками 11. На диффузор устанавливает- ся крышка 13 с лучепроводом 12. К крышке 13 крепится лучепровод 16, с помощью которого собранный узел присоединяется к торцовой поверхности электронно-лучевого нагревателя 17, соосно установленного на вакуумной камере с диффузором 9 и осью тигля 7. Затем герметизируется загрузочное окно 19 крышкой 20.

Включается откачная система и вакуумная камера 1 откачивается до давления не менее 5 мм рт. ст. После чего включается нагревательное устройство 5 и привод, вращающий тигель 7 (на чертеже не показан), а затем включается электронно-лучевой нагреватель 17.

За счет того, что при обработке материала движение и вращение электронного пучка происходит внутри лучепровода, расположенного во внутреннем объеме диффузора, обеспечивается разделение ма- териала по массовым числам, так как плотность вращающихся при испарении компонентов материала соответствует плотности газового потока. Поток при входе в диффузор закручивается и тем самым из- меняет траекторию движения каждого компонента смеси, соответственно массовому числу каждого компонента испаряющегося материала. Закручиванию потока помогают отверстия разного диаметра, расположенные в верхней части крышки, установленной на диффузоре. Под воздействием центробежных сил мелкодисперсные частицы группируются по своим массовым числам v осаждаются соответственно траектории своего движения на поверхности конических вставок 11, которые выполнены для снижения трудоемкости и облегчения снятия сепарированного материала со стенок диффузора. Конические вставки 11 отдалены друг от друга с помощью кольцевых вставок 10 для четкого и надежного разделения компонентов смеси потока.

Таким образом осуществляется удаление излишних цветных добавок металла из структуры расплавленного металла в условиях вакуума, а также осуществляется разделение материала на его основные составляющие в жидкой фазе.

Пример выполнения сепарации цветных сплавов на их основные составляющие в условиях вакуума.

Вакуумная установка с источником питания У 250А. Электронно-лучевой нагреватель - КЭП-2М. Сплав в тигле АМгб. Вес сплава - 300 г. Химический состав: А1- 93,4%, Мд - 6%, Мп - 0,6 %, кВ, скорость движения тигля - VT(25-55) м/ч; скорость вращения тигля - VB (2-5) об/мин. Рабочий ток , 200, 300, 400, 500 мА. Диффузор изготовлен из стали марки 12Х18Н9Т. Наименьший диаметр диффузора - Дм от 30 до 500 мм и более. Расстояние над тиглем 5т устанавливается в зависимости от условий тепловой нагрузки. При 1Л до 500 мА, ST(20-25) мм; при л от 500 до 1000 мА ST(30-35) мм.

Результаты сепарации приведены в таблице.

В результате сепарации в верхнем кольцевом слое зафиксирован чистый магний, в среднем - чистый марганец, а в нижней - чистый алюминий. В зоне входа в диффузор зафиксированы в незначительных количествах все компоненты сплава АМгб, что при оценке составляет не более 5 % от всей массы испарившегося материала.

Таким образом, предлагаемое устройство для разделения и очистки металлических материалов обладает довольно высокой эффективностью и обеспечивает по сравнению с известными устройствами снижение трудоемкости от двух до трех раз, а также повышает качество сепарации и исключает непроизводительные потери рабочего времени, и, кроме того, снижает материальные затраты и себестоимость технологического процесса.

Формула изобретения

1.Устройство для разделения и очистки металлических материалов, содержащее вакуумную камеру, тигель, электронно-лучевой нагреватель, металлоприемники, систему отклонения и разделения металлических паров, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности в работе устройства, система отклонения и разделения металлических паров выполнена в виде диффузора с крышкой, прикрепленной соосно к нижней части электронно-лучевого нагревателя, и соосно

0

размещенного внутри диффузора лучепро- вода, причем диффузор меньшим основанием обращен к тиглю, а в верхней части крышки выполнены по крайней мере два отверстия разного диаметра, сообщающие полость диффузора с полостью камеры.

2. Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что, с целью повышения эффективности разделения и очистки металлических материалов, тигель выполнен с возможностью вращения и возвратно-поступательного перемещения относительно вертикальной оси электронно-лучевого нагревателя.

Сущность изобретения: устройство для разделения и очистки металлических материалов содержит вакуумную камеру 1, тигель 7, электронно-лучевой нагреватель 17, металлоприемники в виде кольцевых и конических вставок 10 и 11, систему отклоне/J ния и разделения металлических паров. Упрощение конструкции и повышение надежности работы устройства достигается за счет того, что система отклонения и разделения металлических паров выполнена в виде диффузора 9 с крышкой 13, прикрепленной соосно к нижней части нагревателя 17, и соосно размещенного внутри диффузора 9 лучепровода 12, причем диффузора 9 меньшим основанием обращен к тиглю 7, а в верхней части крышки 13 выполнены по крайней мере два отверстия 14 и 15 разного диаметра, сообщающие полость диффузора 9 с полостью камеры 1, С целью повышения эффективности разделения и очистки металлических материалов тигель 7 выполнен с возможностью вращения и возвратно-поступательного перемещения относительно вертикальной оси электронно-лучевого нагревателя 17. 1 з. п. ф-лы, 1 ил., 1 табл Ё 00 ю VI ю VI О