[發明專利]用于制取海綿鈦的復合板還原蒸餾容器制作方法

無效

• 申請號: 200810140890.0
• 申請日: 2008-07-25
• 公開（公告）號: CN101323913A
• 公開（公告）日: 2008-12-17
• 發明（設計）人: 陳志強;劉正紅
• 申請（專利權）人: 洛陽雙瑞萬基鈦業有限公司
• 主分類號: C22B34/12
• 分類號: C22B34/12
• 代理公司: 洛陽市凱旋專利事務所
• 代理人: 符繼超

技術領域

本發明屬于有色金屬冶煉裝備技術領域，特別適合鈦冶煉的一種用于制取海綿鈦的復合板還原蒸餾容器制作方法。

背景技術

海綿鈦是鈦合金熔煉中的初級原材料，目前工業上生產海綿鈦的主要方法是Kroll法，該方法是首先利用Mg與TiCl₄的還原反應生成Ti，然后通過真空蒸餾除去過量的Mg、反應產物MgCl₂和少量鈦氯化物，最后得到海綿狀的鈦坨。還原蒸餾容器是整個生產工藝流程中的關鍵設備，反應期間容器工作溫度達到850℃以上，承受一定的內壓，蒸餾期間工作溫度達到1000℃左右，受到高真空作用，還原和蒸餾期間，還原蒸餾容器一直承受載物、容器自重、壓力、熱應力的作用，工作時間長(對于大型反應器，容器一次使用周期長達半個月)，工作條件特別惡劣。

現有技術中，通常采用普通碳鋼和不銹鋼制作還原蒸餾容器。

1、文獻【海綿鈦還原蒸餾反應器的選擇】提到我國主要采用普通碳鋼制造還原蒸餾容器，使用壽命僅僅為9次左右，不太適合還原蒸餾容器嚴酷的工作環境。

采用普通碳鋼雖然具有加工工藝簡單、成本低廉、生產的海綿鈦Cr、Ni元素含量低等一系列優點，但是由于碳鋼的高溫強度和蠕變強度很低，如，20g在1000℃下的高溫強度僅僅為37Mpa左右，900℃下工作1500小時，變形6.5％的蠕變強度為0.11Mpa，容器使用一段時間后會產生嚴重的變形，造成鈦坨小易取出，容器失效不能使用。此外，碳鋼的高溫抗氧化能力很差，如，200h小時950℃氧化深度達到2mm，這樣使得容器外壁不斷氧化減薄，不僅承載能力變弱，脫落的氧化鐵皮還經常使爐膛電阻絲發生短路。

2、專利【JP61012836】提到采用不銹鋼SUS410制造還原蒸餾容器，但是該不銹鋼焊接性能較差，使用一段時間后，焊縫易發生蠕變脆斷，國內使用壽命儀僅12次左右。

3、文獻【Corrosion?resistance?of?metallic?in?titanium?tetrachloridevapor】和文獻【Resistance?and?protection?of?constructional?materials?inmedia?for?magnesiothermal?production?of?titanium?sponge】以及文獻【Corrosion?resistance?of?chrome-nickel?steels?under?conditions?ofmagnesium-thermal?production?of?spongy?titanium】研究了多種不銹鋼，包括鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼，認為可以采用12Cr18Ni10Ti及其相似的鋼種制造還原蒸餾容器，但是該鋼種在使用的過程中，Cr、Ni元素易于污染海綿鈦，尤其是Ni在Mg中具有很大的溶解度，800℃左右時鎂中大約可以溶解42％的鎳自由原子(莫爾分數)，因此12Cr18Ni10Ti并不適合高品質海綿鈦的生產。

4、專利【JP2006131976】雖然展示了一種新的鋼種替代SUS304、SUS316等不銹鋼，但是仍然存在Cr、Ni污染的問題。

另外，采用不銹鋼制造還原蒸餾容器成本較高，含鎳不銹鋼長時間使用后與Mg作用容易發生脫鎳性脆斷，并且補焊困難，使得不銹鋼的應用性價比不高。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種用于制取海綿鈦的復合板還原蒸餾容器制作方法，利用該方法所制作的復合板還原蒸餾容器，既能提高容器的使用壽命，又能保證海綿鈦生產品質，從而降低生產使用成本。

為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：

所述的用于制取海綿鈦的復合板還原蒸餾容器制作方法，其方法是還原蒸餾容器主要由呈U型的復合筒體材料制作而成，復合筒體材料由基層材料和外層材料構成，其厚度比控制在3～10∶1之間，其中外層材料厚度控制在3～6mm之間；基層材料主要提供強度支撐，并隔離內部熔體對外層材料的腐蝕；外層材料主要防止基層材料的氧化，保證容器具備一定的安全壁厚，并且提高容器的整體強度；復合筒體上部開口處焊接有聯接法蘭，焊接時要先剝去復合筒體的外層，然后將法蘭與基層材料對接焊接；在復合筒體上部還設置有排氯化鎂管，排氯化鎂管在焊接時也要先剝去復合筒體的外層，然后將排氯化鎂管與基層材料進行焊接，排氯化鎂管可延伸到復合筒體底部，且在其底部封頭處設置吊耳，吊耳對封頭具有加強作用，其焊接時也要先剝去復合筒體的外層再焊接吊耳。