專利名稱：一種海綿鈦反應(yīng)器的表面處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及有色金屬冶煉領(lǐng)域，具體地，涉及一種海綿鈦反應(yīng)器的表面處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
鈦金屬由于具有耐高溫、耐低溫、抗強酸、抗強堿、高強度和低密度等優(yōu)良屬性，在各方面有著廣泛的應(yīng)用，包括航天(噴氣發(fā)動機、導(dǎo)彈及航天器)、軍事、化工(化工與石油制品、海水淡化及造紙)、汽車、農(nóng)產(chǎn)食品、醫(yī)學(xué)(義肢、骨科移植及牙科器械與填充物)、運動用品、珠寶及手機等等。鈦金屬的冶煉主要包括“海綿鈦”(一種透氣的鈦金屬形態(tài))的制備步驟和熔化海綿鈦形成鈦金屬鑄錠的步驟。具體地，“海綿鈦”(一種透氣的鈦金屬形態(tài))的制備步驟包括用鈦礦石(如鈦鐵礦，F(xiàn)eTiO3)制備四氯化鈦，然后用鎂將四氯化鈦中的鈦元素還原以制備海綿鈦。詳細(xì)地說，制備海綿鈦的方法包括在海綿鈦反應(yīng)器中，在850°C左右的溫度下和真空條件下，使鎂與四氯化鈦接觸，生成海綿鈦和氯化鎂；然后在1000°c左右的溫度下和真空條件下，將氯化鎂和過量的鎂以氣相除去。其中，海綿鈦反應(yīng)器的材質(zhì)一般為不銹鋼或碳鋼等金屬材料，在800-1050°C的高溫條件下，反應(yīng)器的材質(zhì)會向海綿鈦中滲透，從而降低海綿鈦的純度。因此，必須對海綿鈦反應(yīng)器的表面進行處理，以防止海綿鈦被反應(yīng)器材質(zhì)污染。現(xiàn)有的海綿鈦反應(yīng)器的表面處理系統(tǒng)包括反應(yīng)器罐體、反應(yīng)器蓋和涂刷在反應(yīng)器罐體內(nèi)表面的鈦粉層。該表面處理系統(tǒng)經(jīng)真空下950-1050°C加熱后，鈦粉在反應(yīng)器的內(nèi)表面上形成滲鈦層。但是，上述系統(tǒng)在進行處理后得到的海綿鈦反應(yīng)器的滲鈦層不夠完整和均勻，因此難以在用于制備海綿鈦時進一步降低海綿鈦中反應(yīng)器材質(zhì)的含量。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是為了克服現(xiàn)有的海綿鈦反應(yīng)器的表面處理系統(tǒng)在進行處理后得到的滲鈦層不夠完整和均勻的缺陷，提供一種能夠在用于制備海綿鈦時進一步降低海綿鈦中反應(yīng)器雜質(zhì)含量的海綿鈦反應(yīng)器的表面處理系統(tǒng)。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種海綿鈦反應(yīng)器的表面處理系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括反應(yīng)器罐體和反應(yīng)器蓋，所述反應(yīng)器罐體具有開口 ；所述反應(yīng)器蓋可拆卸地連接所述反應(yīng)器罐體，以封閉所述開口 ；所述反應(yīng)器蓋上設(shè)置有至少兩個電極和至少一個電熱鈦升華器，每個電熱鈦升華器與兩個所述電極電連接；所述電熱鈦升華器位于所述反應(yīng)器罐體內(nèi)。 優(yōu)選地，所述電極沿所述反應(yīng)器蓋周向均勻分布，且突起于所述反應(yīng)器罐體內(nèi)。 優(yōu)選地，所述電熱鈦升華器沿所述反應(yīng)器罐體的內(nèi)表面設(shè)置，且所述反應(yīng)器罐體的內(nèi)表面與所述電熱鈦升華器的最近點間的距離為所述海綿鈦反應(yīng)器的該內(nèi)表面到與之相對的另一內(nèi)表面之間距離的1-10%。優(yōu)選地，所述電熱鈦升華器為電阻加熱式鈦升華器、熱傳導(dǎo)式電熱鈦升華器和輻射加熱式電熱鈦升華器中的至少一種。優(yōu)選地，所述電熱鈦升華器為電阻加熱式鈦升華器，所述電阻加熱式鈦升華器為含鈦金屬絲和/或包裹有含鈦金屬絲的金屬桿；所述含鈦金屬絲為鈦絲、鈦鎢合金絲、鈦鉭合金絲和鈦鉬合金絲中的至少一種；所述金屬桿為鎢桿、鉭桿和鉬桿中的至少一種。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括設(shè)置于所述反應(yīng)器蓋上的氣體出口。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括設(shè)置于所述反應(yīng)器蓋上的氣體入口。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括設(shè)置于所述反應(yīng)器罐體上的測溫器。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括保溫殼體，所述保溫殼體容納所述反應(yīng)器罐體。優(yōu)選地，所述反應(yīng)器蓋的邊緣連接有保溫圈，且所述保溫圈與所述保溫殼體可拆卸地連接。優(yōu)選地，所述反應(yīng)器蓋通過法蘭可拆卸地連接所述反應(yīng)器罐體。通過上述技術(shù)方案，本實用新型提供的海綿鈦反應(yīng)器的表面處理系統(tǒng)，在進行處理后得到的海綿鈦反應(yīng)器的滲鈦層完整且均勻地覆蓋于所述反應(yīng)器的內(nèi)表面，從而在用于制備海綿鈦時進一步降低海綿鈦中反應(yīng)器材質(zhì)的含量。本實用新型的其他特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式
部分予以詳細(xì)說明。
附圖與下面的具體實施方式
一起用于解釋本實用新型，但并不構(gòu)成對本實用新型的限制。在附圖中圖1是本實用新型提供的海綿鈦反應(yīng)器的表面處理系統(tǒng)的示意圖。附圖標(biāo)記說明10反應(yīng)器罐體 20反應(yīng)器蓋 30電熱鈦升華器11測溫器12保溫殼體 21電極22氣體出口23氣體入口M保溫圈
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
進行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實施方式
僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限制本實用新型。圖1是本實用新型提供的海綿鈦反應(yīng)器的表面處理系統(tǒng)的示意圖。參考圖1，本實用新型提供了一種海綿鈦反應(yīng)器的表面處理系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括反應(yīng)器罐體 10和反應(yīng)器蓋20，所述反應(yīng)器罐體10具有開口 ；所述反應(yīng)器蓋20可拆卸地連接所述反應(yīng)器罐體10，以封閉所述開口 ；所述反應(yīng)器蓋20上設(shè)置有至少兩個電極21和至少一個電熱鈦升華器30，每個電熱鈦升華器30與兩個所述電極21電連接；所述電熱鈦升華器30位于所述反應(yīng)器罐體10 內(nèi)。優(yōu)選地，所述電極21沿所述反應(yīng)器蓋20周向均勻分布，且突起于所述反應(yīng)器罐體
410內(nèi)，可以使電熱鈦升華器30的連接和設(shè)置更方便。優(yōu)選地，所述電熱鈦升華器30沿所述反應(yīng)器罐體10的內(nèi)表面設(shè)置；具體地，所述含有鈦的電熱材料沿所述海綿鈦反應(yīng)器的罐體的內(nèi)表面最近點的切線平行的方向設(shè)置；且所述反應(yīng)器罐體10的內(nèi)表面與所述電熱鈦升華器30的最近點間的距離為所述海綿鈦反應(yīng)器的該內(nèi)表面到與之相對的另一內(nèi)表面之間距離的1_10%，在該距離范圍內(nèi)，既能夠保證在對電熱鈦升華器30通電時不損壞海綿鈦反應(yīng)器的內(nèi)壁，又能夠使升華的鈦快速與所述反應(yīng)器罐體10的內(nèi)表面接觸，形成滲鈦層。本實用新型中，所述海綿鈦反應(yīng)器可以為各種形狀，可以為圓柱形或立方體形或正方體形。當(dāng)所述海綿鈦反應(yīng)器為圓柱形時，所述海綿鈦反應(yīng)器的該內(nèi)表面到與之相對的另一內(nèi)表面之間距離為所述海綿鈦反應(yīng)器的內(nèi)徑。優(yōu)選地，所述電熱鈦升華器30為電阻加熱式鈦升華器、熱傳導(dǎo)式電熱鈦升華器和輻射加熱式電熱鈦升華器中的至少一種。其中，電阻加熱式鈦升華器是指含有鈦的金屬材料作為電阻的鈦升華器；在通電時，該含有鈦的金屬材料內(nèi)有電流通過，由于電流的熱效應(yīng)，所述電阻加熱式鈦升華器的溫度升高，直至達到鈦升華的溫度。其中，熱傳導(dǎo)式電熱鈦升華器是指含有鈦的金屬包裹在熱的良導(dǎo)體上形成的鈦升華器，且該熱的良導(dǎo)體具有電絕緣性并且內(nèi)部設(shè)有電熱絲的材料。在通電時，該含有鈦的金屬沒有電流通過，該電熱絲內(nèi)有電流通過，由于電流的熱效應(yīng)，所述電熱絲的溫度升高，并且通過熱傳導(dǎo)的方式，使含有鈦的金屬的溫度升高，直至達到鈦升華的溫度；例如，所述熱傳導(dǎo)式電熱鈦升華器可以是以內(nèi)部設(shè)有錸鎢電熱絲的氧化鈹陶瓷上包裹鈦帶形成的鈦升華器。其中，輻射加熱式電熱鈦升華器是指含有鈦的金屬空心體的腔內(nèi)設(shè)置有電熱絲的鈦升華器；在通電時，該含有鈦的金屬沒有電流通過，該電熱絲內(nèi)有電流通過，由于電流的熱效應(yīng)，所述電熱絲的溫度升高，并且通過熱輻射的方式，使含有鈦的金屬的溫度升高，直至達到鈦升華的溫度；例如，所述輻射加熱式電熱鈦升華器可以是腔內(nèi)設(shè)置有鎢絲的空心鈦球。優(yōu)選地，所述電熱鈦升華器30為電阻加熱式鈦升華器，所述電阻加熱式鈦升華器為鈦金屬絲和/或包裹有鈦金屬絲的金屬桿；所述鈦金屬絲為鈦絲、鈦鎢合金絲、鈦鉭合金絲和鈦鉬合金絲中的至少一種；所述金屬桿為鎢桿、鉭桿和鉬桿中的至少一種。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括設(shè)置于所述反應(yīng)器蓋20上的氣體出口 22，以利于抽出所述系統(tǒng)中的氣體而降低壓力至接近真空。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括設(shè)置于所述反應(yīng)器蓋20上的氣體入口 23，以利于通入惰性氣體來保護形成的滲鈦層。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括設(shè)置于所述反應(yīng)器罐體10上的測溫器11，以利于測定所述反應(yīng)器罐體10的溫度，從而控制滲鈦處理的過程。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括保溫殼體12，所述保溫殼體12容納所述反應(yīng)器罐體10， 以利于所述反應(yīng)器罐體10保持進行滲鈦處理的溫度。優(yōu)選地，所述反應(yīng)器蓋20的邊緣連接有保溫圈對，且所述保溫圈M與所述保溫殼體12可拆卸地連接，以利于所述反應(yīng)器罐體10保持進行滲鈦處理的溫度。優(yōu)選地，所述反應(yīng)器蓋20通過法蘭可拆卸地連接所述反應(yīng)器罐體10。[0045]本實用新型提供的海綿鈦反應(yīng)器的表面處理系統(tǒng)的工作原理為在一定壓力下， 通過外接電源對所述反應(yīng)器蓋20上的兩個所述電極21通電時，所述鈦升華器30中的鈦發(fā)生升華，鈦升華后，形成鈦蒸氣，鈦蒸氣與所述反應(yīng)器罐體10的內(nèi)表面接觸，所述反應(yīng)器罐體10的內(nèi)表面的溫度低于該壓力下的鈦升華點，因而鈦蒸氣凝華于所述反應(yīng)器罐體10的內(nèi)表面，并可通過擴散在所述反應(yīng)器罐體10的內(nèi)表面形成滲鈦層。以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本實用新型的優(yōu)選實施方式，但是，本實用新型并不限于上述實施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本實用新型的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本實用新型的技術(shù)方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本實用新型的保護范圍。例如，可以將鈦絲改變?yōu)殁亷?。另外需要說明的是，在上述具體實施方式
中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，例如所述電熱鈦升華器30沿所述反應(yīng)器罐體10的內(nèi)表面設(shè)置，且所述反應(yīng)器罐體10的內(nèi)表面與所述電熱鈦升華器30的最近點間的距離為所述海綿鈦反應(yīng)器的內(nèi)徑的1-10% ；所述電熱鈦升華器30為電阻加熱式鈦升華器。為了避免不必要的重復(fù)，本實用新型對各種可能的組合方式不再另行說明。此外，本實用新型的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本實用新型的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本實用新型所公開的內(nèi)容。
權(quán)利要求1.一種海綿鈦反應(yīng)器的表面處理系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括反應(yīng)器罐體(10)和反應(yīng)器蓋(20)，所述反應(yīng)器罐體(10)具有開口 ；所述反應(yīng)器蓋 (20)可拆卸地連接所述反應(yīng)器罐體(10)，以封閉所述開口 ；所述反應(yīng)器蓋00)上設(shè)置有至少兩個電極和至少一個電熱鈦升華器(30)，每個電熱鈦升華器(30)與兩個所述電極電連接；所述電熱鈦升華器(30)位于所述反應(yīng)器罐體(10)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電極沿所述反應(yīng)器蓋00)周向均勻分布，且突起于所述反應(yīng)器罐體(10)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電熱鈦升華器(30)沿所述反應(yīng)器罐體(10)的內(nèi)表面設(shè)置，且所述反應(yīng)器罐體(10)的內(nèi)表面與所述電熱鈦升華器(30) 的最近點間的距離為所述海綿鈦反應(yīng)器的該內(nèi)表面到與之相對的另一內(nèi)表面之間距離的 1-10%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電熱鈦升華器(30)為電阻加熱式鈦升華器、熱傳導(dǎo)式電熱鈦升華器和輻射加熱式電熱鈦升華器中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電熱鈦升華器(30)為鈦金屬絲和/ 或包裹有鈦金屬絲的金屬桿；所述鈦金屬絲為鈦絲、鈦鎢合金絲、鈦鉭合金絲和鈦鉬合金絲中的至少一種；所述金屬桿為鎢桿、鉭桿和鉬桿中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括設(shè)置于所述反應(yīng)器蓋 (20)上的氣體出口 (22)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括設(shè)置于所述反應(yīng)器蓋 (20)上的氣體入口 (23) 0
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括設(shè)置于所述反應(yīng)器罐體 (10)上的測溫器(11)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括保溫殼體(12)，所述保溫殼體(1 容納所述反應(yīng)器罐體(10)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述反應(yīng)器蓋00)的邊緣連接有保溫圈 (M)，且所述保溫圈04)與所述保溫殼體(1 可拆卸地連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述反應(yīng)器蓋00)通過法蘭可拆卸地連接所述反應(yīng)器罐體(10)。
專利摘要本實用新型公開了一種海綿鈦反應(yīng)器的表面處理系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括反應(yīng)器罐體和反應(yīng)器蓋，所述反應(yīng)器罐體具有開口；所述反應(yīng)器蓋可拆卸地連接所述反應(yīng)器罐體，以封閉所述開口；所述反應(yīng)器蓋上設(shè)置有至少兩個電極和至少一個電熱鈦升華器，每個電熱鈦升華器與兩個所述電極電連接；所述電熱鈦升華器位于所述反應(yīng)器罐體內(nèi)。本實用新型提供的海綿鈦反應(yīng)器的表面處理系統(tǒng)，在進行處理后得到的海綿鈦反應(yīng)器的滲鈦層完整且均勻地覆蓋于所述反應(yīng)器的內(nèi)表面，從而在用于制備海綿鈦時進一步降低海綿鈦中反應(yīng)器材質(zhì)的含量。
文檔編號C22B34/12GK202265602SQ20112031656
公開日2012年6月6日 申請日期2011年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月26日
發(fā)明者夏建輝, 姜方新, 李開華, 楊仰軍, 程曉哲 申請人:攀鋼集團有限公司, 攀鋼集團研究院有限公司