專利名稱：一種海綿鈦反應器的表面處理系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及有色金屬冶煉領域，具體地，涉及一種海綿鈦反應器的表面處理系統。
背景技術：
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良屬性，在各方面有著廣泛的應用，包括航天(噴氣發動機、導彈及航天器)、軍事、化工(化工與石油制品、海水淡化及造紙)、汽車、農產食品、醫學(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)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)的制備步驟包括用鈦礦石(如鈦鐵礦，FeTiO3)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。詳細地說，制備海綿鈦的方法包括在海綿鈦反應器中，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，海綿鈦反應器的材質一般為不銹鋼或碳鋼等金屬材料，在800-1050°C的高溫條件下，反應器的材質會向海綿鈦中滲透，從而降低海綿鈦的純度。因此，必須對海綿鈦反應器的表面進行處理，以防止海綿鈦被反應器材質污染。現有的海綿鈦反應器的表面處理系統包括反應器罐體、反應器蓋和涂刷在反應器罐體內表面的鈦粉層。該表面處理系統經真空下950-1050°C加熱后，鈦粉在反應器的內表面上形成滲鈦層。但是，上述系統在進行處理后得到的海綿鈦反應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器材質的含量。
實用新型內容本實用新型的目的是為了克服現有的海綿鈦反應器的表面處理系統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器雜質含量的海綿鈦反應器的表面處理系統。為了實現上述目的，本實用新型提供了一種海綿鈦反應器的表面處理系統，其特征在于，該系統包括反應器罐體和反應器蓋，所述反應器罐體具有開口 ；所述反應器蓋可拆卸地連接所述反應器罐體，以封閉所述開口 ；所述反應器蓋上設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器罐體內。 優選地，所述電極沿所述反應器蓋周向均勻分布，且突起于所述反應器罐體內。 優選地，所述電熱鈦升華器沿所述反應器罐體的內表面設置，且所述反應器罐體的內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器的該內表面到與之相對的另一內表面之間距離的1-10%。優選地，所述電熱鈦升華器為電阻加熱式鈦升華器、熱傳導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。優選地，所述系統還包括設置于所述反應器蓋上的氣體出口。優選地，所述系統還包括設置于所述反應器蓋上的氣體入口。優選地，所述系統還包括設置于所述反應器罐體上的測溫器。優選地，所述系統還包括保溫殼體，所述保溫殼體容納所述反應器罐體。優選地，所述反應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。優選地，所述反應器蓋通過法蘭可拆卸地連接所述反應器罐體。通過上述技術方案，本實用新型提供的海綿鈦反應器的表面處理系統，在進行處理后得到的海綿鈦反應器的滲鈦層完整且均勻地覆蓋于所述反應器的內表面，從而在用于制備海綿鈦時進一步降低海綿鈦中反應器材質的含量。本實用新型的其他特征和優點將在隨后的具體實施方式
部分予以詳細說明。
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器的表面處理系統的示意圖。附圖標記說明10反應器罐體 20反應器蓋 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
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
進行詳細說明。應當理解的是，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器的表面處理系統的示意圖。參考圖1，本實用新型提供了一種海綿鈦反應器的表面處理系統，其特征在于，該系統包括反應器罐體 10和反應器蓋20，所述反應器罐體10具有開口 ；所述反應器蓋20可拆卸地連接所述反應器罐體10，以封閉所述開口 ；所述反應器蓋20上設置有至少兩個電極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位于所述反應器罐體10 內。優選地，所述電極21沿所述反應器蓋20周向均勻分布，且突起于所述反應器罐體
410內，可以使電熱鈦升華器30的連接和設置更方便。優選地，所述電熱鈦升華器30沿所述反應器罐體10的內表面設置；具體地，所述含有鈦的電熱材料沿所述海綿鈦反應器的罐體的內表面最近點的切線平行的方向設置；且所述反應器罐體10的內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器的該內表面到與之相對的另一內表面之間距離的1_10%，在該距離范圍內，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器的內壁，又能夠使升華的鈦快速與所述反應器罐體10的內表面接觸，形成滲鈦層。本實用新型中，所述海綿鈦反應器可以為各種形狀，可以為圓柱形或立方體形或正方體形。當所述海綿鈦反應器為圓柱形時，所述海綿鈦反應器的該內表面到與之相對的另一內表面之間距離為所述海綿鈦反應器的內徑。優選地，所述電熱鈦升華器30為電阻加熱式鈦升華器、熱傳導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有電流通過，由于電流的熱效應，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，熱傳導式電熱鈦升華器是指含有鈦的金屬包裹在熱的良導體上形成的鈦升華器，且該熱的良導體具有電絕緣性并且內部設有電熱絲的材料。在通電時，該含有鈦的金屬沒有電流通過，該電熱絲內有電流通過，由于電流的熱效應，所述電熱絲的溫度升高，并且通過熱傳導的方式，使含有鈦的金屬的溫度升高，直至達到鈦升華的溫度；例如，所述熱傳導式電熱鈦升華器可以是以內部設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設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，該電熱絲內有電流通過，由于電流的熱效應，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設置有鎢絲的空心鈦球。優選地，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。優選地，所述系統還包括設置于所述反應器蓋20上的氣體出口 22，以利于抽出所述系統中的氣體而降低壓力至接近真空。優選地，所述系統還包括設置于所述反應器蓋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。優選地，所述系統還包括設置于所述反應器罐體10上的測溫器11，以利于測定所述反應器罐體10的溫度，從而控制滲鈦處理的過程。優選地，所述系統還包括保溫殼體12，所述保溫殼體12容納所述反應器罐體10， 以利于所述反應器罐體10保持進行滲鈦處理的溫度。優選地，所述反應器蓋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，以利于所述反應器罐體10保持進行滲鈦處理的溫度。優選地，所述反應器蓋20通過法蘭可拆卸地連接所述反應器罐體10。[0045]本實用新型提供的海綿鈦反應器的表面處理系統的工作原理為在一定壓力下， 通過外接電源對所述反應器蓋20上的兩個所述電極21通電時，所述鈦升華器30中的鈦發生升華，鈦升華后，形成鈦蒸氣，鈦蒸氣與所述反應器罐體10的內表面接觸，所述反應器罐體10的內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器罐體10的內表面，并可通過擴散在所述反應器罐體10的內表面形成滲鈦層。以上結合附圖詳細描述了本實用新型的優選實施方式，但是，本實用新型并不限于上述實施方式中的具體細節，在本實用新型的技術構思范圍內，可以對本實用新型的技術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，可以將鈦絲改變為鈦帶。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沿所述反應器罐體10的內表面設置，且所述反應器罐體10的內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器的內徑的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，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，其同樣應當視為本實用新型所公開的內容。
權利要求1.一種海綿鈦反應器的表面處理系統，其特征在于，該系統包括反應器罐體(10)和反應器蓋(20)，所述反應器罐體(10)具有開口 ；所述反應器蓋 (20)可拆卸地連接所述反應器罐體(10)，以封閉所述開口 ；所述反應器蓋00)上設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)位于所述反應器罐體(10)內。
2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述電極沿所述反應器蓋00)周向均勻分布，且突起于所述反應器罐體(10)內。
3.根據權利要求1或2所述的系統，其特征在于，所述電熱鈦升華器(30)沿所述反應器罐體(10)的內表面設置，且所述反應器罐體(10)的內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器的該內表面到與之相對的另一內表面之間距離的 1-10%。
4.根據權利要求1或2所述的系統，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.根據權利要求4所述的系統，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.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述系統還包括設置于所述反應器蓋 (20)上的氣體出口 (22)。
7.根據權利要求1或6所述的系統，其特征在于，所述系統還包括設置于所述反應器蓋 (20)上的氣體入口 (23) 0
8.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述系統還包括設置于所述反應器罐體 (10)上的測溫器(11)。
9.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述系統還包括保溫殼體(12)，所述保溫殼體(1 容納所述反應器罐體(10)。
10.根據權利要求9所述的系統，其特征在于，所述反應器蓋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.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述反應器蓋00)通過法蘭可拆卸地連接所述反應器罐體(10)。
專利摘要本實用新型公開了一種海綿鈦反應器的表面處理系統，其特征在于，該系統包括反應器罐體和反應器蓋，所述反應器罐體具有開口；所述反應器蓋可拆卸地連接所述反應器罐體，以封閉所述開口；所述反應器蓋上設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器罐體內。本實用新型提供的海綿鈦反應器的表面處理系統，在進行處理后得到的海綿鈦反應器的滲鈦層完整且均勻地覆蓋于所述反應器的內表面，從而在用于制備海綿鈦時進一步降低海綿鈦中反應器材質的含量。
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 優先權日2011年8月26日
發明者夏建輝, 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