一種制備海綿鈦反應器的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及海綿鈦還原蒸餾反應器，特指一種制備海綿鈦還原蒸餾反應器的方法。采用20CrMo作為反應器的內層基板，Cr24Ni7NRE不銹鋼作為反應器的防氧化外層板，厚度1.5-2mm，內外層板之間的厚度比為8-12:1。根據(jù)反應器的尺寸用卷板機將復合板卷成圓筒并焊接。同時，與用相同材料制成的筒底進行焊接即可制成海綿鈦還原蒸餾反應器。實際使用結果表明：用20CrMo+Cr24Ni7NRE復合板制作的海綿鈦還原蒸餾反應器抗氧化性性能優(yōu)良，對海綿鈦的雜質元素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器可提高5倍以上，達到50-60爐。20CrMo+Cr24Ni7NRE復合板還原蒸餾反應器的使用不但提高了設備的利用率，而且顯著地降低了海綿鈦的生產(chǎn)成本。
【專利說明】一種制備海綿鈦反應器的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及海綿鈦還原蒸餾反應器，特指一種采用20CrMo鋼+Cr24Ni7NRE不銹鋼復合板制備海綿鈦還原蒸餾反應器的方法，屬于金屬基復合材料領域。
【背景技術】
[0002]海綿鈦還原蒸餾反應器是生產(chǎn)海綿鈦的關鍵設備，其工作條件十分惡劣；在海綿鈦生產(chǎn)過程中，還原蒸餾反應器長時間處于900-1000°C的高溫狀態(tài)下，其內壁與金屬鎂液、四氯化鈦和氯化鎂接觸，受到這些物質的持續(xù)侵蝕；并且，其外壁暴露在空氣中，氧化傾向嚴重；另外，還原蒸餾反應器承載著大量的金屬鎂、TiCl4溶液反應物和氯化鎂及海綿鈦反應產(chǎn)物，使反應器壁受壓向外膨脹變形；同時，反應器內又處于低壓真空狀態(tài)，使反應器壁受壓向內收縮變形；因此，反應器氧化、熱腐蝕和變形傾向異常嚴重，通常使用壽命僅9次，成為影響海綿鈦生產(chǎn)成本、質量和生產(chǎn)效率的重要因素之一。
[0003]為了有效地解決還原蒸餾反應器存在的問題，日本和前蘇聯(lián)對此開展了大量的相關研究工作；日本早在上世紀70年代曾經(jīng)使用過不銹鋼作為還原蒸餾容器材質，取得了良好的效果；1978年前蘇聯(lián)幾位學者專門也設計了幾個不銹鋼用來制備反應器，并且，采用了熱擴散涂層和耐熱涂層加強對容器內、外層進行保護使得反應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)過程中會逐漸擴散進入到產(chǎn)品中使海綿鈦的純凈度降低，不能滿足對質量的嚴格要求；并且，不銹鋼的生產(chǎn)成本高，這些因素限制了不銹鋼反應器的廣泛推廣應用。
[0005]我國海綿鈦還原蒸餾反應器的制造水平總的來講與國外先進生產(chǎn)國家相比落后許多；目前，我國海綿鈦還原蒸餾反應器主要采用低碳鋼板制造，金屬復合板反應器在我國還基本上處于空白；因此，研制新型金屬基復合材料海綿鈦還原蒸餾反應器對于提升我國海綿鈦工藝的技術水平和我國鈦產(chǎn)業(yè)的持續(xù)快速發(fā)展具有重要意義。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種用20CrMo鋼+Cr24Ni7NRE不銹鋼復合板制備海綿鈦還原蒸餾反應器的方法，從而，顯著的提高反應器的使用壽命。
[0007]技術解決方案:工藝步驟如下:
Cl)內層基板為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 ;內外層板之間的厚度比為:10-12:1 ；
(2)內外層板之間采用爆炸的方式進行復合；其工藝流程為:板材表面處理一地基鋪墊一基、復板安裝一布藥一檢查一起爆一檢驗一退火一校平；所用炸藥的主要性能指標為:松裝密度為0.5?0.7g/cm3 ;爆速為2000?2500 m/s ；
(3)復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)還原蒸餾反應器的尺寸用卷板機將復合板卷成圓筒；然后，在對接部位開出雙V形梯級坡口(如圖1)，坡口的角度60±5°，即:在V形坡口的基礎上將兩側不銹鋼復層各剝離去≥ 5mm;組裝施焊前，應將不銹鋼復層坡口和兩側20mm范圍內清理干凈，不得有油污和銹蝕；同時，錯邊量控制在2±1mm ;焊接時，首先用HOSCrMoA低合金鋼焊條對基材層部分進行焊接，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)反應器底尺寸用相同材料的復合板制作罐底，并在罐底上端開口部位開出一個V形梯級焊接坡口；
(5)在復合板圓筒的下端頭開出一個V形梯級焊接坡口，并采用與步驟(3)相同的焊接方法將筒身與筒底進行連接；焊縫進行無損檢測合格后進行500°C/2h退火處理。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為雙V形梯級焊接坡口示意圖。
【具體實施方式】
[0009]實施例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)反應器的尺寸選擇20CrMo鋼的厚度，并且，使得20CrMo熱強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不銹鋼板復合，其工藝流程為:板材表面處理一地基鋪塾一基、復板安裝一布藥一檢查一起爆一檢驗一退火一校平，所用炸藥的主要性能指標為: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，并用卷板機將復合板卷曲成圓筒，然后，在對接部位開出雙V形梯級坡口，即在V形坡口的基礎上將兩側不銹鋼復層各剝離去5mm，如圖1所示，這樣在焊接基材層時能避免對復層的影響，同時也便于在基材層焊接工作完成后進行探傷檢驗和基材層焊縫的返修，對坡口表面進行檢查確認無缺陷后可進行下道工序；組裝施焊前，應將不銹鋼復合板坡口和兩側20mm范圍內清理干凈，不得有油污和銹蝕；不銹鋼復層錯邊量控制在I mm以內。焊接時，首先用HOSCrMoA低合金鋼焊條對基材層部分進行焊接，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)反應器底尺寸用相同材料的復合板制作罐底，并在其上端頭開出V形梯級焊接坡口，在復合板筒身的一個端頭也開出V形梯級焊接坡口 ；用H08CrMoA低合金鋼焊條將對基材層部分進行焊接，待基材層部分的焊縫填滿后用A312焊條將整個焊縫填滿；焊接無損檢測合格后進行500°C/2h退火處理，即可制成海綿鈦還原蒸餾反應器。
[0013]實際使用結果表明:用20CrMo+Cr24Ni7NRE復合板制作的海綿鈦還原蒸餾反應器抗氧化性性能優(yōu)良，對海綿鈦的雜質元素含量沒有影響，其使用壽命較先前使用的鍋爐鋼板反應器可提高5倍以上，可以達到50-60爐。20CrMo+Cr24Ni7NRE復合板還原蒸餾反應器的使用不但提高了設備的利用率，而且顯著地降低了海綿鈦的生產(chǎn)成本。
【權利要求】
1.一種制備海綿鈦反應器的方法，其特征在于包括如下步驟: (1)內層基板為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 ;內外層板之間的厚度比為:10-12:1 ； (2)內外層板之間采用爆炸的方式進行復合； (3)復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)還原蒸餾反應器的尺寸用卷板機將復合板卷成圓筒；然后，在對接部位開出雙V形梯級坡口，焊接時，首先用H08CrMoA低合金鋼焊條對基材層部分進行焊接，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)反應器底尺寸用相同材料的復合板制作罐底，并在罐底上端開口部位開出一個V形梯級焊接坡口； (5)在復合板圓筒的下端頭開出一個V形梯級焊接坡口，并采用與步驟(3)相同的焊接方法將筒身與筒底進行連接；焊縫進行無損檢測合格后進行退火處理。
2.如權利要求1所述的一種制備海綿鈦反應器的方法，其特征在于:所述內外層板之間采用爆炸的方式進行復合的工藝流程為:板材表面處理一地基鋪墊一基、復板安裝一布藥一檢查一起爆一檢驗一退火一校平；所用炸藥的主要性能指標為:松裝密度為0.5?0.7g/cm3 ;爆速為 2000 ?2500 m/s。
3.如權利要求1所述的一種制備海綿鈦反應器的方法，其特征在于:所述的在對接部位開出雙V形梯級坡口指:坡口的角度60±5°，在V形坡口的基礎上將兩側不銹鋼復層各剝離去5mm ;組裝施焊前，應將不銹鋼復層坡口和兩側20mm范圍內清理干凈，不得有油污和銹蝕；同時，錯邊量控制在2 ± 1mm。
4.如權利要求1所述的一種制備海綿鈦反應器的方法，其特征在于:所述的退火處理指:500° C，退火 2h。
【文檔編號】B23P15/00GK103464970SQ201310373570
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月26日 優(yōu)先權日:2013年8月26日
【發(fā)明者】郭長慶 申請人:江蘇大學