一種制備海綿鈦反應(yīng)器的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及海綿鈦還原蒸餾反應(yīng)器，特指一種制備海綿鈦還原蒸餾反應(yīng)器的方法。采用20CrMo作為反應(yīng)器的內(nèi)層基板，Cr24Ni7NRE不銹鋼作為反應(yīng)器的防氧化外層板，厚度1.5-2mm，內(nèi)外層板之間的厚度比為8-12:1。根據(jù)反應(yīng)器的尺寸用卷板機(jī)將復(fù)合板卷成圓筒并焊接。同時(shí)，與用相同材料制成的筒底進(jìn)行焊接即可制成海綿鈦還原蒸餾反應(yīng)器。實(shí)際使用結(jié)果表明：用20CrMo+Cr24Ni7NRE復(fù)合板制作的海綿鈦還原蒸餾反應(yīng)器抗氧化性性能優(yōu)良，對(duì)海綿鈦的雜質(zhì)元素Cr、Ni含量沒有影響，其使用壽命較先前使用的鍋爐鋼板反應(yīng)器可提高5倍以上，達(dá)到50-60爐。20CrMo+Cr24Ni7NRE復(fù)合板還原蒸餾反應(yīng)器的使用不但提高了設(shè)備的利用率，而且顯著地降低了海綿鈦的生產(chǎn)成本。
【專利說(shuō)明】一種制備海綿鈦反應(yīng)器的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及海綿鈦還原蒸餾反應(yīng)器，特指一種采用20CrMo鋼+Cr24Ni7NRE不銹鋼復(fù)合板制備海綿鈦還原蒸餾反應(yīng)器的方法，屬于金屬基復(fù)合材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]海綿鈦還原蒸餾反應(yīng)器是生產(chǎn)海綿鈦的關(guān)鍵設(shè)備，其工作條件十分惡劣；在海綿鈦生產(chǎn)過(guò)程中，還原蒸餾反應(yīng)器長(zhǎng)時(shí)間處于900-1000°C的高溫狀態(tài)下，其內(nèi)壁與金屬鎂液、四氯化鈦和氯化鎂接觸，受到這些物質(zhì)的持續(xù)侵蝕；并且，其外壁暴露在空氣中，氧化傾向嚴(yán)重；另外，還原蒸餾反應(yīng)器承載著大量的金屬鎂、TiCl4溶液反應(yīng)物和氯化鎂及海綿鈦反應(yīng)產(chǎn)物，使反應(yīng)器壁受壓向外膨脹變形；同時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)又處于低壓真空狀態(tài)，使反應(yīng)器壁受壓向內(nèi)收縮變形；因此，反應(yīng)器氧化、熱腐蝕和變形傾向異常嚴(yán)重，通常使用壽命僅9次，成為影響海綿鈦生產(chǎn)成本、質(zhì)量和生產(chǎn)效率的重要因素之一。
[0003]為了有效地解決還原蒸餾反應(yīng)器存在的問題，日本和前蘇聯(lián)對(duì)此開展了大量的相關(guān)研究工作；日本早在上世紀(jì)70年代曾經(jīng)使用過(guò)不銹鋼作為還原蒸餾容器材質(zhì)，取得了良好的效果；1978年前蘇聯(lián)幾位學(xué)者專門也設(shè)計(jì)了幾個(gè)不銹鋼用來(lái)制備反應(yīng)器，并且，采用了熱擴(kuò)散涂層和耐熱涂層加強(qiáng)對(duì)容器內(nèi)、外層進(jìn)行保護(hù)使得反應(yīng)器的使用壽命獲得顯著的提聞。
[0004]然而，不銹鋼還原蒸餾反應(yīng)器雖然提高了使用壽命。但是，由于不銹鋼中的Cr和Ni含量高，這些元素在海綿鈦生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)逐漸擴(kuò)散進(jìn)入到產(chǎn)品中使海綿鈦的純凈度降低，不能滿足對(duì)質(zhì)量的嚴(yán)格要求；并且，不銹鋼的生產(chǎn)成本高，這些因素限制了不銹鋼反應(yīng)器的廣泛推廣應(yīng)用。
[0005]我國(guó)海綿鈦還原蒸餾反應(yīng)器的制造水平總的來(lái)講與國(guó)外先進(jìn)生產(chǎn)國(guó)家相比落后許多；目前，我國(guó)海綿鈦還原蒸餾反應(yīng)器主要采用低碳鋼板制造，金屬?gòu)?fù)合板反應(yīng)器在我國(guó)還基本上處于空白；因此，研制新型金屬基復(fù)合材料海綿鈦還原蒸餾反應(yīng)器對(duì)于提升我國(guó)海綿鈦工藝的技術(shù)水平和我國(guó)鈦產(chǎn)業(yè)的持續(xù)快速發(fā)展具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種用20CrMo鋼+Cr24Ni7NRE不銹鋼復(fù)合板制備海綿鈦還原蒸餾反應(yīng)器的方法，從而，顯著的提高反應(yīng)器的使用壽命。
[0007]技術(shù)解決方案:工藝步驟如下:
Cl)內(nèi)層基板為20CrMo鋼，外層防氧化板為Cr24Ni7NRE奧氏體不銹鋼，奧氏體不銹鋼板的厚度1.5-2mm ;內(nèi)外層板之間的厚度比為:10-12:1 ；
(2)內(nèi)外層板之間采用爆炸的方式進(jìn)行復(fù)合；其工藝流程為:板材表面處理一地基鋪墊一基、復(fù)板安裝一布藥一檢查一起爆一檢驗(yàn)一退火一校平；所用炸藥的主要性能指標(biāo)為:松裝密度為0.5?0.7g/cm3 ;爆速為2000?2500 m/s ；
(3)復(fù)合板可采用熱切割方法下料或開孔；下料后，用刨削或打磨的方法去除淬硬層，根據(jù)還原蒸餾反應(yīng)器的尺寸用卷板機(jī)將復(fù)合板卷成圓筒；然后，在對(duì)接部位開出雙V形梯級(jí)坡口(如圖1)，坡口的角度60±5°，即:在V形坡口的基礎(chǔ)上將兩側(cè)不銹鋼復(fù)層各剝離去≥ 5mm;組裝施焊前，應(yīng)將不銹鋼復(fù)層坡口和兩側(cè)20mm范圍內(nèi)清理干凈，不得有油污和銹蝕；同時(shí)，錯(cuò)邊量控制在2±1mm ;焊接時(shí)，首先用HOSCrMoA低合金鋼焊條對(duì)基材層部分進(jìn)行焊接，待基材層部分的焊縫填滿后用A312焊條將焊縫填滿；
(4)根據(jù)反應(yīng)器底尺寸用相同材料的復(fù)合板制作罐底，并在罐底上端開口部位開出一個(gè)V形梯級(jí)焊接坡口；
(5)在復(fù)合板圓筒的下端頭開出一個(gè)V形梯級(jí)焊接坡口，并采用與步驟(3)相同的焊接方法將筒身與筒底進(jìn)行連接；焊縫進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)合格后進(jìn)行500°C/2h退火處理。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1為雙V形梯級(jí)焊接坡口示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]實(shí)施例1
冶煉20CrMo鋼，將其軋制成為厚度不同的板材；冶煉Cr24Ni7NRE奧氏體不銹鋼，將其軋制成為厚度為1.5mm的板材。
[0010]根據(jù)反應(yīng)器的尺寸選擇20CrMo鋼的厚度，并且，使得20CrMo熱強(qiáng)鋼的厚度為不銹鋼鋼厚度的10倍，采用爆炸的方式使20CrMo鋼板與Cr24Ni7NRE不銹鋼板復(fù)合，其工藝流程為:板材表面處理一地基鋪塾一基、復(fù)板安裝一布藥一檢查一起爆一檢驗(yàn)一退火一校平，所用炸藥的主要性能指標(biāo)為:松裝密度為0.65g/cm3 ;爆速為2350 m/s。
[0011]根據(jù)海綿鈦還原蒸餾反應(yīng)器的尺寸用熱切割的方法下料及開孔，之后，用刨削、打磨等方法去除淬硬層，并用卷板機(jī)將復(fù)合板卷曲成圓筒，然后，在對(duì)接部位開出雙V形梯級(jí)坡口，即在V形坡口的基礎(chǔ)上將兩側(cè)不銹鋼復(fù)層各剝離去5mm，如圖1所示，這樣在焊接基材層時(shí)能避免對(duì)復(fù)層的影響，同時(shí)也便于在基材層焊接工作完成后進(jìn)行探傷檢驗(yàn)和基材層焊縫的返修，對(duì)坡口表面進(jìn)行檢查確認(rèn)無(wú)缺陷后可進(jìn)行下道工序；組裝施焊前，應(yīng)將不銹鋼復(fù)合板坡口和兩側(cè)20mm范圍內(nèi)清理干凈，不得有油污和銹蝕；不銹鋼復(fù)層錯(cuò)邊量控制在I mm以內(nèi)。焊接時(shí)，首先用HOSCrMoA低合金鋼焊條對(duì)基材層部分進(jìn)行焊接，待基材層部分的焊縫填滿后用A312焊條將焊縫填滿。
[0012]根據(jù)反應(yīng)器底尺寸用相同材料的復(fù)合板制作罐底，并在其上端頭開出V形梯級(jí)焊接坡口，在復(fù)合板筒身的一個(gè)端頭也開出V形梯級(jí)焊接坡口 ；用H08CrMoA低合金鋼焊條將對(duì)基材層部分進(jìn)行焊接，待基材層部分的焊縫填滿后用A312焊條將整個(gè)焊縫填滿；焊接無(wú)損檢測(cè)合格后進(jìn)行500°C/2h退火處理，即可制成海綿鈦還原蒸餾反應(yīng)器。
[0013]實(shí)際使用結(jié)果表明:用20CrMo+Cr24Ni7NRE復(fù)合板制作的海綿鈦還原蒸餾反應(yīng)器抗氧化性性能優(yōu)良，對(duì)海綿鈦的雜質(zhì)元素含量沒有影響，其使用壽命較先前使用的鍋爐鋼板反應(yīng)器可提高5倍以上，可以達(dá)到50-60爐。20CrMo+Cr24Ni7NRE復(fù)合板還原蒸餾反應(yīng)器的使用不但提高了設(shè)備的利用率，而且顯著地降低了海綿鈦的生產(chǎn)成本。
【權(quán)利要求】
1.一種制備海綿鈦反應(yīng)器的方法，其特征在于包括如下步驟: (1)內(nèi)層基板為20CrMo鋼，外層防氧化板為Cr24Ni7NRE奧氏體不銹鋼，奧氏體不銹鋼板的厚度1.5-2mm ;內(nèi)外層板之間的厚度比為:10-12:1 ； (2)內(nèi)外層板之間采用爆炸的方式進(jìn)行復(fù)合； (3)復(fù)合板可采用熱切割方法下料或開孔；下料后，用刨削或打磨的方法去除淬硬層，根據(jù)還原蒸餾反應(yīng)器的尺寸用卷板機(jī)將復(fù)合板卷成圓筒；然后，在對(duì)接部位開出雙V形梯級(jí)坡口，焊接時(shí)，首先用H08CrMoA低合金鋼焊條對(duì)基材層部分進(jìn)行焊接，待基材層部分的焊縫填滿后用A312焊條將焊縫填滿； (4)根據(jù)反應(yīng)器底尺寸用相同材料的復(fù)合板制作罐底，并在罐底上端開口部位開出一個(gè)V形梯級(jí)焊接坡口； (5)在復(fù)合板圓筒的下端頭開出一個(gè)V形梯級(jí)焊接坡口，并采用與步驟(3)相同的焊接方法將筒身與筒底進(jìn)行連接；焊縫進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)合格后進(jìn)行退火處理。
2.如權(quán)利要求1所述的一種制備海綿鈦反應(yīng)器的方法，其特征在于:所述內(nèi)外層板之間采用爆炸的方式進(jìn)行復(fù)合的工藝流程為:板材表面處理一地基鋪墊一基、復(fù)板安裝一布藥一檢查一起爆一檢驗(yàn)一退火一校平；所用炸藥的主要性能指標(biāo)為:松裝密度為0.5?0.7g/cm3 ;爆速為 2000 ?2500 m/s。
3.如權(quán)利要求1所述的一種制備海綿鈦反應(yīng)器的方法，其特征在于:所述的在對(duì)接部位開出雙V形梯級(jí)坡口指:坡口的角度60±5°，在V形坡口的基礎(chǔ)上將兩側(cè)不銹鋼復(fù)層各剝離去5mm ;組裝施焊前，應(yīng)將不銹鋼復(fù)層坡口和兩側(cè)20mm范圍內(nèi)清理干凈，不得有油污和銹蝕；同時(shí)，錯(cuò)邊量控制在2 ± 1mm。
4.如權(quán)利要求1所述的一種制備海綿鈦反應(yīng)器的方法，其特征在于:所述的退火處理指:500° C，退火 2h。
【文檔編號(hào)】B23P15/00GK103464970SQ201310373570
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月26日
【發(fā)明者】郭長(zhǎng)慶 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)