用于制取海绵钛的复合板还原蒸馏容器制作方法技术

一种用于制取海绵钛的复合板还原蒸馏容器制作方法，由呈Ｕ型的复合筒体１材料制作而成，复合筒体材料由基层材料６和外层材料５构成，其厚度比控制在３～１０∶１之间，外层材料厚度控制在３～６ｍｍ之间；基层材料提供强度支撑并隔离内部熔体对外层材料腐蚀；外层材料防止基层材料氧化，具备一定安全壁厚并提高整体强度；上部开口处焊接有联接法兰２，还设置有排氯化镁管３可延伸到复合筒体底部，且在其底部封头处设置吊耳４对封头具有加强作用，焊接时都要先剥去复合筒体的外层再进行焊接。利用该方法所制作的复合板还原蒸馏容器，既能提高容器的使用寿命，又能保证海绵钛生产品质，从而降低生产使用成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于有色金属冶炼装备
，特别适合钛冶炼的一种用于制取海 绵钛的复合板还原蒸馏容器制作方法。
技术介绍
海绵钛是钛合金熔炼中的初级原材料，目前工业上生产海绵钛的主要方法是Kroll法，该方法是首先利用Mg与TiCL的还原反应生成Ti，然后通过真空蒸 馏除去过量的Mg、反应产物MgCL和少量钛氯化物，最后得到海绵状的钛坨。还 原蒸馏容器是整个生产工艺流程中的关键设备，反应期间容器工作温度达到850 'C以上，承受一定的内压，蒸馏期间工作温度达到100(TC左右，受到高真空作 用，还原和蒸馏期间，还原蒸馏容器一直承受载物、容器自重、压力、热应力 的作用，工作时间长(对于大型反应器，容器一次使用周期长达半个月)，工作 条件特别恶劣。现有技术中，通常采用普通碳钢和不锈钢制作还原蒸馏容器。1、文献海绵钛还原蒸馏反应器的选择提到我国主要采用普通碳钢制造还原蒸馏容器，使用寿命仅仅为9次左右，不太适合还原蒸馏容器严酷的工作环境。采用普通碳钢虽然具有加工工艺简单、成本低廉、生产的海绵钛Cr、 Ni元 素含量低等一系列优点，但是由于碳钢的高温强度和蠕变强度很低，如，20g 在1000。C下的高温强度仅仅为37Mpa左右，900。C下工作1500小时，变形6. 5% 的蠕变强度为0.11Mpa，容器使用一段时间后会产生严重的变形，造成钛坨不 易取出，容器失效不能使用。此外，碳钢的高温抗氧化能力很差，如，200h小 时95(TC氧化深度达到2mm，这样使得容器外壁不断氧化减薄，不仅承载能力变 弱，脱落的氧化铁皮还经常使炉膛电阻丝发生短路。2、 专利JP61012836提到采用不锈钢SUS410制造还原蒸馏容器，但是该 不锈钢焊接性能较差，使用一段时间后，焊缝易发生蠕变脆断，国内使用寿命 仅仅12次左右。3、 文献Corrosion resistance of metallic in titanium tetrachloride vapor禾口文献[Resistance and protection of constructional materials in media for magnesiothermal production of titanium sponge以及文献[Corrosion resistance of chrome-nickel steels under conditions of magnesium—thermal production of spongy titanium石开究了多禾中不诱钢， 包括铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢，认为可以采用12Crl8NilOTi及其相似的钢 种制造还原蒸馏容器，但是该钢种在使用的过程中，Cr、 Ni元素易于污染海绵 钛，尤其是Ni在Mg中具有很大的溶解度，80(TC左右时镁中大约B」-以溶解42^的 镍自由原子(莫尔分数)，因此12Crl8NilOTi并不适合高品质海绵钛的牛产。4、 专利JP2006131976虽然展示了一种新的钢种替代SUS304、 SUS316 等不锈钢，但是仍然存在Cr、 Ni污染的问题。另外，采用不锈钢制造还原蒸馏容器成本较高，含镍不锈钢长时间使用后 与Mg作用容易发生脱镍性脆断，并且补焊困难，使得不锈钢的应用性价比不高。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种用于制取海绵钛的复合板还原蒸馏容器 制作方法，利用该方法所制作的复合板还原蒸馏容器，既能提高容器的使用寿 命，又能保证海绵钛生产品质，从而降低生产使用成本。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案所述的，其方法是还原蒸 馏容器主要由呈U型的复合筒体材料制作而成，复合筒体材料由基层材料和外层材料构成，其厚度比控制在3 10: l之间，艽中外层材料厚度控制在3 6mm之 间；基层材料主要提供强度支撑，并隔离内部熔体对外层材料的腐蚀；外层材料主要防止基层材料的氧化，保证容器具备一定.的安'全壁'厚，并且提高容器的整体强度；复合筒体上部开口处焊接有联接法兰，焊接时要先剥去复合筒体的 外层，然后将法兰与基层材料对接焊接；在复合筒体上部还设置有排氯化镁管， 排氯化镁管在焊接时也要先剥去复合筒体的外层，然后将排氯化镁管与基层材 料进行焊接，排氯化镁管可延伸到复合筒体底部，且在其底部封头处设置吊耳， 吊耳对封头具有加强作用，其焊接时也要先剥去复合筒体的外层再焊接吊耳。所述的，其复合筒体材料 的制备方式可以采用堆焊制备、或爆炸复合制备、或轧制复合制备，无论哪种 制备方式其基层材料和外层材料的复合要达到完全冶金结合。所述的，其基层材料可以 是低碳钢，或是低合金钢，其碳含量应在0 0.5%之间。所述的，其外层材料可以 是不锈钢，或是耐热钢，其Cr含量应在17% 25%之间。由于采用如上所述的技术方案，本专利技术具有如下优越性1、 容器具有-一定的承载壁厚，防止氧化减薄，就能大大降低容器变形速度， 延长容器寿命。2、 在碳钢或者强度更高的低合金钢外表面包覆不锈钢或耐热钢以增加容器 整体壁厚，减轻容器整体变形。3、 基层材料主耍提供强度支撑，并隔离内部熔体对外层材料的腐蚀，复层 材料主要防止基层材料的氧化，保证容器具备一定的安全壁厚，并且提高容器 容器的整体强度。4、 外层材料选用不锈钢或耐热钢时，要求Cr含量在17°/。 25%之间。奥氏 体不锈钢或奧氏体型耐热钢无论是抗氧化性能、机械性能、焊接性能方面都表 现优异，加上奧氏体不锈钢在加热和冷却过程中，不会发生组织转变，能够保 持较好的尺寸稳定性和高温性能，适合用作还原蒸馏容器外层。5、 基层材料与复层材料的厚度选择原则是尽量保证低碳钢或低合金钢为主要承载壁厚，不锈钢或耐热钢层主要作用是防氧化，不能过厚，否则材料成 本和加工成本会显著上升，且过厚的复层与基层之间易于产牛较大的热应力， 对界面的结合性能要求更高。附图说明图l是本专利技术的复合板制作还原蒸馏容器结构示意图；图2是筒体复合板示意图；图1、 2中1—复合筒体；2—法兰；3—排氯化镁管；4一吊耳；5—外层材料；6—基层材料。具体实施方式结合图l、 2，本专利技术的， 其方法是还原蒸馏容器主要由呈U型的复合筒体1材料制作而成，复合筒体材 料1由基层材料6和外层材料5构成，其厚度比控制在3 10 : 1之间，其屮外 层材料5厚度控制在3 6mm之间；基层材料6主要提供强度支撑，并隔离内部 熔体对外层材料的腐蚀；外层材料5主要防止基层材料的氧化，保证容器具备 一定的安全壁厚，并且提高容器的整体强度；复合筒体1上部开口处焊接有联 接法兰2，焊接时要先剥去复合筒休1的外层，然后将法兰2与基层材料6对 接焊接；在复合筒体1上部还设置有排氯化镁管3，排氯化镁管3在焊接时也 要先剥去复合筒体1的外层，然后将排氯化镁管3与基层材料6进行焊接，排 氯化镁管3可延伸到复合筒休1底部，且在其底部封头处设置吊耳4，吊耳4 对封头具有加强作用，其焊接时也要先剥去复合筒体l的外层再焊接吊耳4。以复层材料3mm厚/材质为0Crl7Nil2Mo2、基层材料28,厚/材质为15Mo3 的爆炸复合板为例，复合界面呈波浪型，属完全冶金结合方式，容器可以使用 36次以上。相比28mm的20g反应器仅仅使用9次足足提高了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制取海绵钛的复合板还原蒸馏容器制作方法，其特征在于：其方法是还原蒸馏容器主要由呈Ｕ型的复合筒体（１）材料制作而成，复合筒体材料（１）由基层材料（６）和外层材料（５）构成，其厚度比控制在３～１０∶１之间，其中外层材料（５）厚度控制在３～６ｍｍ之间；基层材料（６）主要提供强度支撑，并隔离内部熔体对外层材料的腐蚀；外层材料（５）主要防止基层材料的氧化，保证容器具备一定的安全壁厚，并且提高容器的整体强度；复合筒体（１）上部开口处焊接有联接法兰（２），焊接时要先剥去复合筒体（１）的外层，然后将法兰（２）与基层材料（６）对接焊接；在复合筒体（１）上部还设置有排氯化镁管（３），排氯化镁管（３）在焊接时也要先剥去复合筒体（１）的外层，然后将排氯化镁管（３）与基层材料（６）进行焊接，排氯化镁管（３）可延伸到复合筒体（１）底部，且在其底部封头处设置吊耳（４），吊耳（４）对封头具有加强作用，其焊接时也要先剥去复合筒体（１）的外层再焊接吊耳（４）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志强，刘正红，
申请(专利权)人：洛阳双瑞万基钛业有限公司，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]