Литейная форма для производства охлаждающего элемента и охлаждающий элемент, изготовленный в указанной форме

1 Настоящее изобретение относится к литейной форме для производства охлаждающего элемента для пирометаллургического реактора,в которой литейная форма имеет, по меньшей мере, частичное охлаждение и облицована материалом, который может противостоять высоким температурам. Настоящее изобретение также относится к охлаждающему элементу, изготовленному в указанной форме. В пирометаллургических процессах кирпичная обмуровка реактора защищена охлаждающими элементами с водяным охлаждением так, что благодаря охлаждению тепло, поступающее к поверхности кирпичной обмуровки,передается через охлаждающие элементы в воду, при этом износ облицовки существенно уменьшается по сравнению с реакторами, не оборудованными системой охлаждения. Снижение износа достигается в результате охлаждения так называемой автогенной облицовки, выполненной из шлака и других расплавленных фаз,которые прилипают к огнеупорной поверхности облицовки. Традиционно охлаждающие элементы изготовляют двумя способами: во-первых, элементы могут быть изготовлены с помощью отливки в песке. При этом способе охлаждающие трубы, изготовленные из материала с высокой теплопроводностью, такого как медь, устанавливают в полость формы в песок так, что во время отливки осуществляют охлаждение воздухом или водой вокруг этих труб. Элемент,который предназначен для отливки вокруг труб,также выполнен из материала с высокой теплопроводностью, предпочтительно из меди. Этот способ производства был описан, например, в патенте Великобритании GB 1386645. Проблема, связанная с этим способом, состоит в неравномерном креплении труб, которые воздействуют как каналы потока для окружающего литейного материала, так как часть труб может полностью не иметь контакта с элементами отливки, окружающей их, и часть труб может полностью расплавиться и, таким образом, быть повреждена. Если между охлаждающей трубой и другими элементами отливки, окружающими ее, не формируется связь по металлу, передача тепла будет неэффективной. Если труба расплавится полностью, поток охлаждающей воды прекратится. Литейные свойства литейного материала могут быть улучшены с помощью, например, подмешивания в медь некоторого количества фосфора, который улучшает связь по металлу, формирующуюся между трубами и литейным материалом, но при этом свойства передачи тепла (теплопроводность) литейной меди существенно ухудшаются даже при небольших добавках. Можно отметить такие преимущества этого способа, как сравнительно низкая стоимость производства и независимость от размеров. 2 В способе производства, который также используют до настоящего времени, в форму с охлаждающим элементом устанавливают стеклянные трубы в форме канала для потока, причем эти стеклянные трубы разбивают после отливки так, что внутри элемента сформирован канал для потока. В американском патенте 4382585 описан другой широко используемый способ производства охлаждающих элементов, в соответствии с которым элементы изготовляют, например, из прокатанной медной пластины путем фрезерования необходимых каналов. Преимущество этого способа состоит в том, что формируется плотная, прочная структура и обеспечивается хорошая передача тепла от охлаждающей среды, такой как вода, к элементу. Недостатки состоят в ограничениях (размерах) и высокой стоимости. В настоящем изобретении была разработана отливочная литейная форма, предназначенная для производства охлаждающего элемента для пирометаллургического реактора, предназначенная для замены использовавшегося ранее литья в песок. Литейная форма выполнена из отдельных медных пластин с высокой теплопроводностью так, что, по меньшей мере, некоторые из них охлаждаются водой. Так как сам охлаждающий элемент в большинстве случаев выполнен из меди, конструкционные пластины литейной формы должны быть изолированы от литейной меди, и это достигается с помощью облицовки внутренней части формы материалом с высокой теплопроводностью, таким как графитовые пластины, при этом части формы соединяются с поверхностью благодаря пониженному давлению. Графит предотвращает прилипание расплава, залитого в форму, к поверхности формы. Литейная форма с охлаждающим элементом предпочтительно имеет покрытие,так что литье может быть выполнено в атмосфере защищающего газа. Перед литьем охлаждающие трубы, необходимые для циркуляции охлаждающей воды, которая должна проходить внутри охлаждающего элемента, помещают в форму. Эти трубы предпочтительно изготовлены из трубы, выполненной из никелевой меди,поскольку температура плавления Ni-Cu трубы выше, чем температура плавления меди, заливаемой вокруг ее, и поэтому устраняется риск расплава трубы во время литья. Существенные свойства изобретения станут очевидными при рассмотрении прилагаемой формулы изобретения. Конструкция литейной формы, описанная в настоящем изобретении, позволяет получить следующие преимущества: охлаждаемая форма и графитовая облицовка обеспечивают плотное и мелкозернистое литье, в частности, в основании литейной формы; конструкция формы означает, что охлаждающий элемент формирует гладкую поверхность, которая не подвергается коррозирующим условиям расплава. Никелевая медь, используемая в качестве материала для охлаждающих труб охлаждающего элемента, обеспечивает хорошие условия сварки трубы с массой собственно элемента. Конструкция литейной формы может быть дополнительно усовершенствована так, чтобы ее также можно было использовать для производства охлаждающих элементов, предназначенных для специальных целей. Для этого, например, в литейную форму добавляют графит или огнеупорные элементы специальной формы так, чтобы конструкция, полученного в результате элемента, отличалась от соответственно плоского варианта. Настоящее изобретение будет описано далее со ссылкой на прилагаемые чертежи, где фиг. 1 - схематичное изображение литейной формы в соответствии с настоящим изобретением; и фиг. 2 - вид литейной формы в поперечном сечении, в которой может производиться отливка охлаждающих элементов специального назначения. На фиг. 1 изображена принципиальная схема охлаждающего элемента литейной формы 1. Эта форма состоит из пластины 2 основания формы, в нее установлены охлаждающие трубы 3. Форма также имеет боковые стенки 4 и 5 и концевые стенки, из которых на чертеже показана только задняя стенка 6. На чертеже охлаждающие трубы установлены только в пластине основания, но, если требуется, боковые и концевые стенки могут также быть оборудованы системой охлаждения. Передняя концевая стенка не показана на чертеже для ясности изображения,хотя она определенно присутствует в самой форме. Внутренняя часть формы облицована графитовыми пластинами 7. Охлаждающие трубы 8 охлаждающего элемента, которые предпочтительно изготовлены из никелевой меди, устанавливают внутри формы. Форма также оборудована покрытием (не показано) так, что можно 4 использовать защищающий газ для предотвращения окисления отливаемого элемента. На фиг. 2 можно видеть, что элементы 9 определенной формы, изготовленные из графита или некоторых других видов огнеупорного материала, могут быть размещены в основании формы. С помощью этих элементов определенной формы стороне 11, находящейся в контакте с основанием 2 формы охлаждающего элемента 10, при отливке может быть придана требуемая форма. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Литейная форма, состоящая из основания (2), стенок (4, 5) и концевых пластин (6),предназначенная для производства охлаждающего элемента пирометаллургического реактора, отличающаяся тем, что литейная форма (1),изготовленная из медных пластин, по меньшей мере, частично снабжена охлаждающими трубами (3), и тем, что форма облицована изнутри пластинами (7), устойчивыми к воздействию высоких температур. 2. Литейная форма по п.1, отличающаяся тем, что литейная форма (1) облицована графитовыми пластинами (7). 3. Литейная форма по п.1, отличающаяся тем, что пластины (7), устойчивые к воздействию высоких температур, закреплены на поверхности формы (1) с помощью пониженного давления. 4. Литейная форма по п.1, отличающаяся тем, что элементы (9) определенной формы,изготовленные из графита или огнеупорного материала, установлены на основании литейной формы (1). 5. Охлаждающий элемент пирометаллургического реактора, изготовленный в литейной форме, отличающийся тем, что охлаждающие трубы (8), помещенные внутри охлаждающего элемента (10), изготовлены из никелевой меди. 6. Охлаждающий элемент по п.4, отличающийся тем, что в охлаждающем элементе(10) одна сторона элемента (11) образована с помощью элементов (9) определенной формы,помещенных на основании литейной формы.