一种海绵钛冶炼反应器用复合钢板及其制造方法技术

本发明专利技术涉及复合钢板制造及应用领域，一种海绵钛冶炼反应器用复合钢板及其制造方法。复合钢板基层材料为不锈钢,复层材料为纯铁。其制造步骤包括：（1）基复层表面抛光；（2）爆炸焊接及表面防护；（3）未结合挖补处理；（4）消除爆炸硬化热处理及表面防护。该复合钢板具有优良的理化性能和结合质量，制作的冶炼反应器不仅使用寿命长，而且能够提高冶炼金属的纯净度。而且能够提高冶炼金属的纯净度。而且能够提高冶炼金属的纯净度。

【技术实现步骤摘要】
一种海绵钛冶炼反应器用复合钢板及其制造方法


[0001]本专利技术涉及复合钢板制造及应用领域，尤其涉及一种海绵钛冶炼反应器用复合钢板及其制造方法。

技术介绍

[0002]爆炸焊接复合板是利用炸药能量实现两种金属的冶金结合，既能发挥两种材料各自的性能特点，又节约了材料成本，在石油化工、金属冶炼、火力发电等行业有广泛的用途。
[0003]工业生产海绵钛一般采用镁热法或钠热法，利用镁或钠还原并分离出海绵钛，海绵钛冶炼炉的反应器是关键装置，反应器外部加热温度达900℃以上，内部进行冶炼还原反应。这不仅要求反应器耐高温抗氧化，而且要保证冶炼过程中钛金属的纯净度，因此反应器通常使用复合钢板制造，外层为不锈钢，内层侧为碳钢。
[0004]纯铁为碳含量小于0.02％的铁碳合金，金相组织为铁素体。由于纯铁材料基本不含其它合金元素，故强度低、易氧化，这导致其加工制造难度大，但纯铁却是海绵钛冶炼反应器最佳的内层材料。
[0005]本专利技术旨在提供一种海绵钛冶炼反应器用复合钢板及其制造方法，复合钢板材质为纯铁+不锈钢。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的就是针对上述问题，提供一种海绵钛冶炼反应器用复合钢板及其制造方法。
[0007]本专利技术的目的是这样实现的：一种海绵钛冶炼反应器用复合钢板，海绵钛冶炼反应器用复合钢板基层选用S31603不锈钢板，执行标准GB/T24511
‑
2017，复层选用DT4纯铁板，执行标准GB/T6983
‑
2008，基层与复层厚度比为2.5～3，S31603不锈钢板的化学成分质量百分比为C≤0.03，Si≤0.75，Mn≤2.00，P≤0.035，S≤0.015，Ni：10.00～14.00，Cr：16.00～18.00，Mo:2.00～3.00，其余为铁和不可避免的杂质；DT4纯铁板的化学成分质量百分比为C≤0.01，Si≤0.10，Mn≤0.25，P≤0.015，S≤0.010，Ni≤0.05，Cr≤0.05，Mo≤0.05，Cu≤0.05，其余为铁和不可避免的杂质。
[0008]一种海绵钛冶炼反应器用复合钢板的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：基板和复板表面处理：结合面抛光处理，露出金属光泽，表面粗糙度Ra≤2.5μm；步骤二：爆炸焊接及表面防护：(1)炸药选择：选用膨化硝铵炸药，添加3％～5％珍珠岩调整爆速至2000～2200m/s，装药密度0.5～0.6g/cm3；(2)装药量计算：单位面积炸药量和药厚利用经验公式Wg＝Kg(δ1ρ1)
0.5
计算，式中：Wg为单位面积炸药使用量(g/cm2)，Kg为爆炸系数，δ1为复板厚度，ρ1为复板密度，经计算Wg＝2.5～3.5g/cm2，装药密度0.55～0.60g/cm3，得出装药高度45～65mm；(3)基板和复板间隙计算：基板、复板之间的间隙用经验公式确定：h＝1.2δ1，式中：δ1为复板厚度，h取12～14mm；(4)表面防护：铺放炸药前在复板上，表面均匀涂抹一层1～2mm厚的黄油进行防护；步骤三：挖补焊接：爆炸复合后，对UT检测发现的未结合进行
挖补焊接，去除未结合复层并下挖至基层1～2mm，采用氩弧焊焊接过渡层，选用纯铁焊丝。手工电弧焊焊接复层，选用J422焊条。挖补面积不大于总表面积的1％。步骤四：热处理及表面防护：热处理加热温度940～960℃，保温时间为复合板厚度的1～1.5倍，出炉后风冷至300℃，热处理前在复板表面均匀刷涂一层厚度为0.5～1mm的抗氧化涂料，热处理后清理涂料层后再进行后续加工。
[0009]本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种海绵钛冶炼反应器用复合钢板及其制造方法，该复合钢板的复层为纯铁、基层为不锈钢，利用爆炸焊接的方法实现冶金结合，具有优良的理化性能和结合质量。用其制作的冶炼反应器不仅使用寿命长，而且能够提高冶炼金属的纯净度。
附图说明
[0010]下面结合附图对本专利技术作进一步的描述。
[0011]图1是本专利技术的结构示意图。
[0012]其中：1为雷管，2为炸药，3为黄油保护层，4为纯铁复层，5为支点(间隙)，6为不锈钢基层，7为沙台。
具体实施方式
[0013]1、材料的选择
[0014]海绵钛冶炼反应器用复合钢板基层选用S31603不锈钢板，执行标准GB/T24511
‑
2017，复层选用DT4纯铁板，执行标准GB/T6983
‑
2008，基复层厚度比为2.5～3。基复层材料化学成分满足表1要求。
[0015]表1化学成分(质量分数)％
[0016][0017]2、制造流程
[0018]基复表面处理
→
爆炸焊接及表面防护
→
UT检测
→
挖补焊接
→
热处理及表面防护
→
矫平
→
定尺切割
→
表面处理
→
包装。
[0019]3、技术方案
[0020](1)基复板表面处理：结合面抛光处理，露出金属光泽，表面粗糙度Ra≤2.5μm。
[0021](2)爆炸焊接
[0022]a.炸药选择
[0023]根据基复层材料特点，选用膨化硝铵炸药，添加3％珍珠岩调整爆速至2000～2200m/s，装药密度0.55～0.60g/cm3。
[0024]b.装药量计算
[0025]单位面积炸药量和药厚利用经验公式Wg＝Kg(δ1ρ1)
0.5
计算，式中：Wg为单位面积炸药使用量(g/cm2)，Kg为爆炸系数，δ1为复板厚度，ρ1为复板密度，经计算Wg＝2.5～3.5g/
cm2，装药密度0.55～0.60g/cm3，得出装药高度45～65mm。
[0026]c.基复板间隙计算
[0027]基、复板之间的间隙用经验公式确定：h＝1.2δ1，式中：δ1为复板厚度。在实际操作过程中需要考虑复板不平度影响，因此实际操作h取12～14mm。
[0028]d.表面防护
[0029]纯铁材料强度低，为防止炸药冲击损伤表面，铺放炸药前在纯铁表面均匀涂抹一层1～2mm厚的黄油进行防护。
[0030](3)UT检测
[0031]对爆炸焊接后的复合板钢板按照NB/T47013.3
‑
2015标准进行UT检测，局部未结合区域(面积不大于总表面积的1％)挖补焊接处理。
[0032](4)挖补焊接
[0033]爆炸复合后，对UT检测发现的未结合进行挖补焊接，由于挖补焊接是在不锈钢上堆焊碳钢，需要避免过渡层形成脆性的高Cr马氏体组织，恶化焊缝性能。去除未结合复层并下挖至基层1～2mm，采用氩弧焊(TIG)焊接过渡层，选用纯铁焊丝，手工电弧焊(SMAW)焊接复层，选用J422焊条。挖补面积不大于总表面积的1％。
[0034]基复层采用爆炸焊接的方法实现冶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海绵钛冶炼反应器用复合钢板，其特征在于：海绵钛冶炼反应器用复合钢板基层选用S31603不锈钢板，执行标准GB/T24511
‑
2017，复层选用DT4纯铁板，执行标准GB/T6983
‑
2008，基层与复层厚度比为2.5：1～3:1，S31603不锈钢板的化学成分质量百分比为C≤0.03，Si≤0.75，Mn≤2.00，P≤0.035，S≤0.015，Ni：10.00～14.00，Cr：16.00～18.00，Mo:2.00～3.00，其余为铁和不可避免的杂质；DT4纯铁板的化学成分质量百分比为C≤0.01，Si≤0.10，Mn≤0.25，P≤0.015，S≤0.010，Ni≤0.05，Cr≤0.05，Mo≤0.05，Cu≤0.05，其余为铁和不可避免的杂质。2.一种海绵钛冶炼反应器用复合钢板的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：基板和复板表面处理：结合面抛光处理，露出金属光泽，表面粗糙度Ra≤2.5μm；步骤二：爆炸焊接及表面防护：(1)炸药选择：选用膨化硝铵炸药，添加3％～5％珍珠岩调整爆速至...

【专利技术属性】
技术研发人员：王强达，杨国俊，郭励武，杨峰，王海峰，张峰，刘云飞，乔利军，
申请(专利权)人：太原钢铁集团有限公司，
类型：发明
国别省市：