專利名稱：海綿鈦生產(chǎn)還原過程的散熱及鈦坨成孔裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及海綿鈦生產(chǎn)，特別涉及鎂還原法海綿鈦生產(chǎn)中還原過程的生產(chǎn) 裝置。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)外工業(yè)生產(chǎn)海綿鈦均采用鎂還原四氯化鈦的方法，鎂法生產(chǎn)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(yīng)器內(nèi)與反應(yīng)器 內(nèi)的液體金屬鎂接觸，進(jìn)行還原反應(yīng)，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(yīng)是一個(gè)強(qiáng)烈的放熱反應(yīng)，隨著反應(yīng)過程 進(jìn)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(jìn)行；溫度過高時(shí)還可形成鈦鐵合金及造成海綿鈦結(jié)構(gòu)致密和產(chǎn)品 燒結(jié)，影響產(chǎn)品質(zhì)量，因而海綿鈦生產(chǎn)還原過程的散熱是重要的工藝控制之一。 為降低生產(chǎn)成本，鈦工業(yè)的發(fā)展方向在于單爐產(chǎn)量的大型化。但是，隨著爐型 的增大，還原期間反應(yīng)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(shí)，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(yīng)，從而嚴(yán)重影響了整個(gè)生產(chǎn)周期，增加了能耗；鈦坨中心部位溫度偏高， 還會(huì)造成產(chǎn)品中心部位燒結(jié)、夾心MgCh偏多、硬塊量增加、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)致密，嚴(yán) 重影響產(chǎn)品的合格率，增加了海綿鈦的生產(chǎn)成本。為此，國內(nèi)外一些廠家多采 用了爐殼強(qiáng)制通風(fēng)散熱的辦法，如本申請人的專利申請?zhí)?00610110203 1 "聯(lián) 合法生產(chǎn)海綿鈦的加熱爐"也在于要解決這個(gè)問題;也有采用在反應(yīng)器內(nèi)部散熱的辦法，如科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)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(chǎn) 反應(yīng)器內(nèi)部熱交換的方法和裝置"，現(xiàn)有技術(shù)的在反應(yīng)器內(nèi)部散熱的辦法，由于 熱交換器只進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)部液體鎂以上氣體空間，不能強(qiáng)化鈦坨散熱，散熱效 果有限，仍不能根本解決問題。

發(fā)明內(nèi)容
為解決海綿鈦生產(chǎn)過程中還原期間反應(yīng)器內(nèi)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(chǎn)品質(zhì)量的問題，本發(fā)明的 目的在于提出一種用于海綿鈦生產(chǎn)中還原過程的散熱和鈦坨成孔裝置。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是反應(yīng)器與大蓋通過法蘭連接，在 其連接法蘭處設(shè)有耐高溫密封圈，其特征在于在反應(yīng)器大蓋上開口，加設(shè)筒體，該筒體伸入至反應(yīng)器內(nèi)部液體鎂液面以下，筒體為下端密封、上端敞口結(jié)構(gòu)；在筒體上設(shè)有法蘭并與反應(yīng)器大蓋連接，其間設(shè)有密封圈。本發(fā)明的技術(shù)方案中，由于筒體為下端密封、上端敞口結(jié)構(gòu)，在還原反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)溫度較高(一般為95(TC左右)，筒體內(nèi)的空氣因受熱而上升， 外部的冷空氣隨之進(jìn)入到筒體內(nèi)，通過充分的熱交換而排出余熱，從而實(shí)現(xiàn)及 時(shí)有效的散熱，達(dá)到解決還原期間反應(yīng)器內(nèi)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(jié)構(gòu)致密的目的。在本發(fā)明中，還可直接在筒體內(nèi)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(jìn)一步突出散熱效果，還可在在筒體內(nèi)設(shè)冷卻組件以增 加散熱效果。根據(jù)反應(yīng)器直徑的大小和加料方式的不同，在大蓋上設(shè)的筒體為1個(gè)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(chǎn)品，在本發(fā)明的裝置首次使用前，先對筒體進(jìn)行滲鈦，使筒體外表面形成一層滲鈥層；在反應(yīng)器內(nèi)靠近筒體處，可設(shè)測溫管，在測溫管內(nèi)裝有測溫元件，以便監(jiān)測反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)的溫度情況，隨時(shí)調(diào)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(zhì)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(jié)束后，吊出筒體(及其內(nèi)的冷卻組件) 后，在所產(chǎn)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(chǎn)中還原過程的鈦坨成孔裝置。采用這種結(jié)構(gòu)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(dá)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(diǎn)和積極效果1、 克服了反應(yīng)器內(nèi)中心部位尤其是鈥坨中心部位散熱不及時(shí)，熱量聚集，造 成中心部位海綿鈦燒結(jié)、夾心MgCl2和硬塊偏多的結(jié)構(gòu)致密問題，以12噸 /爐為例，每爐夾心MgCl2鈦減少250kg左右。2、 因?qū)崿F(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(shí)間25小時(shí)，大幅度減少了海綿鈥的生產(chǎn)周期，降低了生 產(chǎn)成本和能源消耗。3、 由于在海綿鈦坨內(nèi)部成孔，在蒸餾時(shí)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(shí)間。 本發(fā)明的海綿鈦生產(chǎn)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(shí)、加料速度小、還原-蒸餾期間電耗 高、生產(chǎn)周期長，海綿鈦結(jié)構(gòu)致密等問題；提高了產(chǎn)品質(zhì)量，P務(wù)低了生產(chǎn)成本， 改善了操作工人的勞動(dòng)條件。本裝置具有設(shè)備簡單，操作方便，運(yùn)行時(shí)間長等 優(yōu)點(diǎn)，是一種很實(shí)用有效的生產(chǎn)裝置。本發(fā)明適用于采用鎂法生產(chǎn)海綿鈦的廠 家，適用于聯(lián)合法和非聯(lián)合法生產(chǎn)海綿鈦。


圖1為本發(fā)明的實(shí)施例1剖視示意圖。 圖2為實(shí)施例2:有壓縮空氣管的剖視示意圖 圖3為實(shí)施例3:有冷卻組件的剖視示意圖 圖4為實(shí)施例4: 一種改進(jìn)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(yīng)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(dǎo)熱管，9-測溫管，10-液體4美，11-冷卻筒。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。 實(shí)施例1:如圖1所示，反應(yīng)器1與大蓋2通過法蘭連接，在其連接法蘭處設(shè)有耐高溫密封圏3,在大蓋2上設(shè)有筒體4,筒體4伸入至反應(yīng)器1內(nèi)部液體4美10液面 以下，筒體4為下端密封、上端敞口結(jié)構(gòu)；在筒體4上設(shè)有法蘭5并與大蓋2 連接，其間設(shè)有彈性密封圈6;在反應(yīng)器內(nèi)靠近筒體4處，設(shè)有測溫管9，在測 溫管9內(nèi)裝有測溫元件。由于筒體4為下端密封、上端敞口結(jié)構(gòu)，在還原反應(yīng)時(shí)，由于反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng) 溫度較高(一般為95(TC左右)，筒體4內(nèi)的空氣受熱而上升，外部的冷空氣隨 之進(jìn)入到筒體4內(nèi)，如此循環(huán)，實(shí)現(xiàn)了海綿鈦生產(chǎn)中還原過程的散熱效果。實(shí)施例2:如圖2所示，在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上的一種改進(jìn)方案在筒體4內(nèi)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(shí)施例3:如圖3所示，為更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的散熱效果，本發(fā)明的設(shè)計(jì)人還針對實(shí)施 例1的技術(shù)方案提出了又一種改進(jìn)方案，即在筒體4內(nèi)設(shè)冷卻組件，冷卻組件 為導(dǎo)熱管8，導(dǎo)熱管8管口分別為冷卻介質(zhì)入口和冷卻介質(zhì)出口。在本實(shí)施例中，導(dǎo)熱管8的材質(zhì)是銅或鐵或合金材料等制成，導(dǎo)熱管8在筒 體4內(nèi)的是螺旋管或蛇形管或U型管或其它設(shè)置方式。等。實(shí)施例4:如圖4所示，本發(fā)明的設(shè)計(jì)人還針對實(shí)施例3的技術(shù)方案提出了又一種改進(jìn) 方案，即在筒體4內(nèi)設(shè)冷卻組件，冷卻組件由冷卻筒11和導(dǎo)熱管8組成，冷卻 筒11上設(shè)有法蘭與筒體4連接，在的冷卻筒11內(nèi)部裝有導(dǎo)熱管8，導(dǎo)熱管8管口分別為冷卻介質(zhì)入口和冷卻介質(zhì)出口 。實(shí)施例5:如圖5所示，將上述實(shí)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(chǎn)中還原過程的鈦坨成孔裝置，本裝置由反應(yīng)器1與大蓋2通過法蘭連 接，在其連接法蘭處設(shè)有耐高溫密封圏3,在大蓋2上設(shè)有筒體4，筒體4伸入 至反應(yīng)器1內(nèi)部液體鎂10液面以下，筒體4的上、下端均為密封結(jié)構(gòu)；筒體4 上設(shè)有法蘭5并與大蓋2連接，其間設(shè)有彈性密封圈6。還原結(jié)束后，吊出筒體 4后，在所產(chǎn)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(nèi)可填充耐熱材料。
權(quán)利要求
1、一種海綿鈦生產(chǎn)還原過程的散熱及鈦坨成孔裝置，反應(yīng)器(1)與大蓋(2)通過法蘭連接，在其連接法蘭處設(shè)有耐高溫密封圈(3)，其特征在于在大蓋(2)上設(shè)有筒體(4)，所述筒體(4)伸入至反應(yīng)器(1)內(nèi)部液體鎂(10)液面以下，筒體(4)為下端密封、上端敞口結(jié)構(gòu)。
2、 按照權(quán)利要求1所述的一種海綿鈦生產(chǎn)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(shè)有法蘭(5 )并與大蓋(2 )連接，其間設(shè)有彈 性密封圈(6)。
3、 按照權(quán)利要求1所述的一種海綿鈦生產(chǎn)還原過程的散熱及鈦坨成孔裝置， 其特征在于在筒體(4)內(nèi)部插入壓縮空氣管(7)。
4、 按照權(quán)利要求1所述的一種海綿鈦生產(chǎn)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(shè)的筒體(4)為1個(gè)或多個(gè)。
5、 按照權(quán)利要求1所述的一種海綿鈦生產(chǎn)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(quán)利要求1所述的一種海綿鈦生產(chǎn)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(zhì)是0Crl8Ni9Ti或1Crl8Ni9Ti或1Crl8Si2耐 高溫合金。
7、 按照權(quán)利要求1所述的一種海綿鈦生產(chǎn)還原過程的散熱及鈥坨成孔裝置， 其特征在于對筒體(4)進(jìn)行滲鈥，使筒體(4)外表面形成一層滲鈦層。
8、 按照權(quán)利要求1所述的一種海綿鈦生產(chǎn)還原過程的散熱及鈦坨成孔裝置， 其特征在于在反應(yīng)器內(nèi)靠近筒體(4)處，設(shè)有測溫管(9),在測溫管(9) 內(nèi)裝有測溫元件。
9、 按照權(quán)利要求1所述的一種海綿鈦生產(chǎn)還原過程的散熱及鈦坨成孔裝置，其特征在于在筒體(4)內(nèi)設(shè)冷卻組件，冷卻組件為導(dǎo)熱管(8),導(dǎo)熱管 (8 )管口分別為冷卻介質(zhì)入口和冷卻介質(zhì)出口 。
10、 按照權(quán)利要求1所述的一種海綿鈦生產(chǎn)還原過程的散熱及鈥坨成孔裝置， 其特征在于在筒體(4)內(nèi)設(shè)冷卻組件，冷卻組件由冷卻筒(11)和導(dǎo)熱 管(8 )組成，冷卻筒(11)上設(shè)有法蘭與筒體(4 )連接，在的冷卻筒(11) 內(nèi)部裝有導(dǎo)熱管(8),導(dǎo)熱管(8)管口分別為冷卻介質(zhì)入口和冷卻介質(zhì)出13 。
11、 按照權(quán)利要求9或10所述的一種海綿鈦生產(chǎn)還原過程的散熱及鈦坨成孔 裝置，其特征在于所述導(dǎo)熱管(8)的材質(zhì)是銅或鐵合金材料制成，導(dǎo)熱 管(8)在筒體(4)內(nèi)的是螺旋管或蛇形管或U型管設(shè)置方式。
12、 按照權(quán)利要求9或10所述的一種海綿鈦生產(chǎn)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(zhì)入口加入的冷卻介質(zhì)是水或冷凍鹽水或 冷凍氣體。
13、 一種海綿鈦生產(chǎn)還原過程的鈦坨成孔裝置，反應(yīng)器(1)與大蓋(2 )通過 法蘭連接，在其連接法蘭處設(shè)有耐高溫密封圈(3 ),其特征在于在大蓋(2 ) 上設(shè)有筒體(4 ),所述筒體(4 )伸入至反應(yīng)器(1)內(nèi)部液體鎂(10 )液 面以下，筒體(4)的上、下端均為密封結(jié)構(gòu)。
14、 按照權(quán)利要求13所述的一種海綿鈦生產(chǎn)還原過程的鈦坨成孔裝置，其特 征在于所述筒體(4)內(nèi)填充耐熱材料。
全文摘要
一種用于海綿鈦生產(chǎn)中還原過程的散熱和鈦坨成孔裝置方案是反應(yīng)器與大蓋通過法蘭連接，在其連接法蘭處設(shè)有耐高溫密封圈，其特征在于在反應(yīng)器大蓋上開口，加設(shè)筒體，該筒體伸入至反應(yīng)器內(nèi)部液體鎂反應(yīng)液面以下，筒體為下端密封、上端敞口結(jié)構(gòu)；在筒體上設(shè)有法蘭并與反應(yīng)器大蓋連接，其間設(shè)有密封圈。解決了海綿鈦生產(chǎn)過程中還原期間反應(yīng)器內(nèi)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(chǎn)品質(zhì)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(quán)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