專利名稱：海綿鈦生產還原過程的散熱及鈦坨成孔裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及海綿鈦生產，特別涉及鎂還原法海綿鈦生產中還原過程的生產 裝置。
背景技術：
目前國內外工業(yè)生產海綿鈦均采用鎂還原四氯化鈦的方法，鎂法生產海綿 鈦的過程是將常溫下的液態(tài)四氯化鈦通過加料管道直接加入反應器內與反應器 內的液體金屬鎂接觸，進行還原反應，四氯化鈦被金屬鎂還原，蒸餾提純后制 得海綿鈦。四氯化鈦被金屬鎂還原反應是一個強烈的放熱反應，隨著反應過程 進行，必須排除余熱，如果不排除余熱，溫度升高，鎂大量氣化，致使工藝過 程不能正常進行；溫度過高時還可形成鈦鐵合金及造成海綿鈦結構致密和產品 燒結，影響產品質量，因而海綿鈦生產還原過程的散熱是重要的工藝控制之一。 為降低生產成本，鈦工業(yè)的發(fā)展方向在于單爐產量的大型化。但是，隨著爐型 的增大，還原期間反應器的中心部位尤其是鈦坨中心部位，散熱情況不好，散熱 不及時，熱量聚集，溫度升高，工藝控制上必需降低四氯化鈦加料速度，控制 反應，從而嚴重影響了整個生產周期，增加了能耗；鈦坨中心部位溫度偏高， 還會造成產品中心部位燒結、夾心MgCh偏多、硬塊量增加、產品結構致密，嚴 重影響產品的合格率，增加了海綿鈦的生產成本。為此，國內外一些廠家多采 用了爐殼強制通風散熱的辦法，如本申請人的專利申請?zhí)?00610110203 1 "聯(lián) 合法生產海綿鈦的加熱爐"也在于要解決這個問題;也有采用在反應器內部散熱的辦法，如科學技術文獻出版社重慶分社1975年9月出版的"國外釩鈦"(第七 輯)第31頁圖27所示的圖，又如專利申請?zhí)?00710011744. 3 "鎂法海綿鈦生產 反應器內部熱交換的方法和裝置"，現(xiàn)有技術的在反應器內部散熱的辦法，由于 熱交換器只進入反應器內部液體鎂以上氣體空間，不能強化鈦坨散熱，散熱效 果有限，仍不能根本解決問題。

發(fā)明內容
為解決海綿鈦生產過程中還原期間反應器內中心部位，尤其是鈦坨中心部 位,散熱情況不好，溫度過高、影響還原加料速度和產品質量的問題，本發(fā)明的 目的在于提出一種用于海綿鈦生產中還原過程的散熱和鈦坨成孔裝置。為了達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是反應器與大蓋通過法蘭連接，在 其連接法蘭處設有耐高溫密封圈，其特征在于在反應器大蓋上開口，加設筒體，該筒體伸入至反應器內部液體鎂液面以下，筒體為下端密封、上端敞口結構；在筒體上設有法蘭并與反應器大蓋連接，其間設有密封圈。本發(fā)明的技術方案中，由于筒體為下端密封、上端敞口結構，在還原反應時，反應器內反應溫度較高(一般為95(TC左右)，筒體內的空氣因受熱而上升， 外部的冷空氣隨之進入到筒體內，通過充分的熱交換而排出余熱，從而實現(xiàn)及 時有效的散熱，達到解決還原期間反應器內部溫度過高，特別是鈦坨中心部位因 熱傳遞不夠，溫度過高而造成海綿鈦結構致密的目的。在本發(fā)明中，還可直接在筒體內部插入壓縮空氣管道，通入壓縮空氣以加 快熱量的排出；而且為進一步突出散熱效果，還可在在筒體內設冷卻組件以增 加散熱效果。根據(jù)反應器直徑的大小和加料方式的不同，在大蓋上設的筒體為1個或筒體的;晴截面形狀是圓形或三角形或矩形或橢圓形等形狀； 為避免筒體污染產品，在本發(fā)明的裝置首次使用前，先對筒體進行滲鈦，使筒體外表面形成一層滲鈥層；在反應器內靠近筒體處，可設測溫管，在測溫管內裝有測溫元件，以便監(jiān)測反應器內反應的溫度情況，隨時調整加料速度，防止中心部位溫度過高，燒壞筒體；筒體4的材質是0Crl8Ni9Ti或1Crl8Ni9Ti或1Crl8Si2等耐高溫合金。 本發(fā)明除具有散熱效果外，還原結束后，吊出筒體(及其內的冷卻組件) 后，在所產海綿鈦坨中還形成了與筒體4外徑大小相同的孔。在后續(xù)的蒸餾過 程中，增加了蒸餾表面積，也減少了鈦坨中心部位因熱傳遞不夠而蒸餾不徹底 的情況，起到了縮短蒸餾周期、減少夾心鈦(主要含MgCh)量的積極效果。因此，根據(jù)這一積極效果，即使不考慮散熱，將上述筒體上端密封，即也可 得到一種用于海綿鈦生產中還原過程的鈦坨成孔裝置。采用這種結構后，在后 續(xù)的蒸餾過程中，增加了海綿鈦蒸餾表面積，也減少了鈦坨中心部位因熱傳遞 不夠而蒸餾不徹底的情況，達到了縮短蒸餾周期、減少夾心鈦(主要含MgCl2) 量的積極效果。本發(fā)明具有如下優(yōu)點和積極效果1、 克服了反應器內中心部位尤其是鈥坨中心部位散熱不及時，熱量聚集，造 成中心部位海綿鈦燒結、夾心MgCl2和硬塊偏多的結構致密問題，以12噸 /爐為例，每爐夾心MgCl2鈦減少250kg左右。2、 因實現(xiàn)了積極的散熱效果，可大大提高還原加料速度，以12噸/爐為例， 減少還原加料時間25小時，大幅度減少了海綿鈥的生產周期，降低了生 產成本和能源消耗。3、 由于在海綿鈦坨內部成孔，在蒸餾時形成真空通道，有利于Mg和MgC12 的揮發(fā)，從而減少海綿鈦的蒸餾時間。 本發(fā)明的海綿鈦生產還原散熱及鈦坨成孔裝置改善了海綿鈦還原期間中心 部位，尤其是鈦坨中心部位，溫度散熱不及時、加料速度小、還原-蒸餾期間電耗 高、生產周期長，海綿鈦結構致密等問題；提高了產品質量，P務低了生產成本， 改善了操作工人的勞動條件。本裝置具有設備簡單，操作方便，運行時間長等 優(yōu)點，是一種很實用有效的生產裝置。本發(fā)明適用于采用鎂法生產海綿鈦的廠 家，適用于聯(lián)合法和非聯(lián)合法生產海綿鈦。


圖1為本發(fā)明的實施例1剖視示意圖。 圖2為實施例2:有壓縮空氣管的剖視示意圖 圖3為實施例3:有冷卻組件的剖視示意圖 圖4為實施例4: 一種改進方案的剖視示意圖 圖5為本發(fā)明的一種鈦坨成孔裝置剖視示意圖上述各圖中1-反應器，2-大蓋，3-耐高溫密封圏，4-筒體，5-法蘭， 6-彈性密封圈，7-壓縮空氣管，8-導熱管，9-測溫管，10-液體4美，11-冷卻筒。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細說明。 實施例1:如圖1所示，反應器1與大蓋2通過法蘭連接，在其連接法蘭處設有耐高溫密封圏3,在大蓋2上設有筒體4,筒體4伸入至反應器1內部液體4美10液面 以下，筒體4為下端密封、上端敞口結構；在筒體4上設有法蘭5并與大蓋2 連接，其間設有彈性密封圈6;在反應器內靠近筒體4處，設有測溫管9，在測 溫管9內裝有測溫元件。由于筒體4為下端密封、上端敞口結構，在還原反應時，由于反應器內反應 溫度較高(一般為95(TC左右)，筒體4內的空氣受熱而上升，外部的冷空氣隨 之進入到筒體4內，如此循環(huán)，實現(xiàn)了海綿鈦生產中還原過程的散熱效果。實施例2:如圖2所示，在實施例1的基礎上的一種改進方案在筒體4內部插入壓 縮空氣管7，通過壓縮空氣以加快熱量的排出，增加散熱效果。 實施例3:如圖3所示，為更好地實現(xiàn)本發(fā)明的散熱效果，本發(fā)明的設計人還針對實施 例1的技術方案提出了又一種改進方案，即在筒體4內設冷卻組件，冷卻組件 為導熱管8，導熱管8管口分別為冷卻介質入口和冷卻介質出口。在本實施例中，導熱管8的材質是銅或鐵或合金材料等制成，導熱管8在筒 體4內的是螺旋管或蛇形管或U型管或其它設置方式。等。實施例4:如圖4所示，本發(fā)明的設計人還針對實施例3的技術方案提出了又一種改進 方案，即在筒體4內設冷卻組件，冷卻組件由冷卻筒11和導熱管8組成，冷卻 筒11上設有法蘭與筒體4連接，在的冷卻筒11內部裝有導熱管8，導熱管8管口分別為冷卻介質入口和冷卻介質出口 。實施例5:如圖5所示，將上述實施例1的筒體4的上端密封，即可得到一種用于海 綿鈦生產中還原過程的鈦坨成孔裝置，本裝置由反應器1與大蓋2通過法蘭連 接，在其連接法蘭處設有耐高溫密封圏3,在大蓋2上設有筒體4，筒體4伸入 至反應器1內部液體鎂10液面以下，筒體4的上、下端均為密封結構；筒體4 上設有法蘭5并與大蓋2連接，其間設有彈性密封圈6。還原結束后，吊出筒體 4后，在所產海綿鈦坨中形成了與筒體4外徑大小相同的孔。 在上述筒體4內可填充耐熱材料。
權利要求
1、一種海綿鈦生產還原過程的散熱及鈦坨成孔裝置，反應器(1)與大蓋(2)通過法蘭連接，在其連接法蘭處設有耐高溫密封圈(3)，其特征在于在大蓋(2)上設有筒體(4)，所述筒體(4)伸入至反應器(1)內部液體鎂(10)液面以下，筒體(4)為下端密封、上端敞口結構。
2、 按照權利要求1所述的一種海綿鈦生產還原過程的散熱及鈦坨成孔裝置， 其特征在于在筒體(4 )上設有法蘭(5 )并與大蓋(2 )連接，其間設有彈 性密封圈(6)。
3、 按照權利要求1所述的一種海綿鈦生產還原過程的散熱及鈦坨成孔裝置， 其特征在于在筒體(4)內部插入壓縮空氣管(7)。
4、 按照權利要求1所述的一種海綿鈦生產還原過程的散熱及鈦坨成孔裝置， 其特征在于在大蓋(2)上設的筒體(4)為1個或多個。
5、 按照權利要求1所述的一種海綿鈦生產還原過程的散熱及鈥坨成孔裝置， 其特征在于筒體(4)的^f黃截面形狀是圓形或三角形或矩形或橢圓形形狀。
6、 按照權利要求1所述的一種海綿鈦生產還原過程的散熱及鈥坨成孔裝置， 其特征在于對筒體(4 )的材質是0Crl8Ni9Ti或1Crl8Ni9Ti或1Crl8Si2耐 高溫合金。
7、 按照權利要求1所述的一種海綿鈦生產還原過程的散熱及鈥坨成孔裝置， 其特征在于對筒體(4)進行滲鈥，使筒體(4)外表面形成一層滲鈦層。
8、 按照權利要求1所述的一種海綿鈦生產還原過程的散熱及鈦坨成孔裝置， 其特征在于在反應器內靠近筒體(4)處，設有測溫管(9),在測溫管(9) 內裝有測溫元件。
9、 按照權利要求1所述的一種海綿鈦生產還原過程的散熱及鈦坨成孔裝置，其特征在于在筒體(4)內設冷卻組件，冷卻組件為導熱管(8),導熱管 (8 )管口分別為冷卻介質入口和冷卻介質出口 。
10、 按照權利要求1所述的一種海綿鈦生產還原過程的散熱及鈥坨成孔裝置， 其特征在于在筒體(4)內設冷卻組件，冷卻組件由冷卻筒(11)和導熱 管(8 )組成，冷卻筒(11)上設有法蘭與筒體(4 )連接，在的冷卻筒(11) 內部裝有導熱管(8),導熱管(8)管口分別為冷卻介質入口和冷卻介質出13 。
11、 按照權利要求9或10所述的一種海綿鈦生產還原過程的散熱及鈦坨成孔 裝置，其特征在于所述導熱管(8)的材質是銅或鐵合金材料制成，導熱 管(8)在筒體(4)內的是螺旋管或蛇形管或U型管設置方式。
12、 按照權利要求9或10所述的一種海綿鈦生產還原過程的散熱及鈦坨成孔 裝置，其特征在于所述從冷卻介質入口加入的冷卻介質是水或冷凍鹽水或 冷凍氣體。
13、 一種海綿鈦生產還原過程的鈦坨成孔裝置，反應器(1)與大蓋(2 )通過 法蘭連接，在其連接法蘭處設有耐高溫密封圈(3 ),其特征在于在大蓋(2 ) 上設有筒體(4 ),所述筒體(4 )伸入至反應器(1)內部液體鎂(10 )液 面以下，筒體(4)的上、下端均為密封結構。
14、 按照權利要求13所述的一種海綿鈦生產還原過程的鈦坨成孔裝置，其特 征在于所述筒體(4)內填充耐熱材料。
全文摘要
一種用于海綿鈦生產中還原過程的散熱和鈦坨成孔裝置方案是反應器與大蓋通過法蘭連接，在其連接法蘭處設有耐高溫密封圈，其特征在于在反應器大蓋上開口，加設筒體，該筒體伸入至反應器內部液體鎂反應液面以下，筒體為下端密封、上端敞口結構；在筒體上設有法蘭并與反應器大蓋連接，其間設有密封圈。解決了海綿鈦生產過程中還原期間反應器內中心部位，尤其是鈦坨中心部位，散熱情況不好，溫度過高、影響還原加料速度和產品質量的問題。
文檔編號C22C14/00GK101250637SQ20081006870
公開日2008年8月27日 申請日期2008年4月11日 優(yōu)先權日2008年4月11日
發(fā)明者余家華, 劉建國, 張履國, 王忠朝, 翁啟鋼 申請人:遵義鈦業(yè)股份有限公司