專利名稱：復合材料煉鎂還原罐的結構及其制造法與裝備的制作方法
技術領域：
本發明涉及金屬冶煉及特種鑄造技術領域，特別屬于復合材料煉鎂還原罐的結構及其制造法與裝備。
皮江法煉鎂使用的還原罐，是煉鎂生產工藝中的核心裝置，它需要在1200度以上的火焰爐內長期連續使用。其性能應具有良好的抗高溫氧化性，抗熱腐蝕性，比較好的高溫強度和真空密封性，較高的高溫持久強度。
當前，各皮江法冶煉鎂廠使用的還原罐材質大同小異，如國內鞍山鋼鐵集團公司西部鑄鋼廠制造的還原罐，多采用ZG3Cr24Ni7N、ZG3Cr24NiSiN、ZG3Cr24Ni7SiNRe為代表的合金鋼，在使用過程中多發生罐體表面被氧化剝蝕大小不等的腐蝕坑，局部或大部分產生凹陷，彎曲、變形、裂紋等現象，實際使用的壽命只有60-90天，影響了冶煉鎂生產。國外如日本太平金屬公司制造的還原罐，采用高鎳、鉻合金TAH1008、TAH1011、SCH22，如TAH1009合金含鉻26-30％、含鎳14-16％,SCH22合金含鉻23-26％、含鎳20-23％。該還原罐實際使用壽命在200天左右，但由于大量使用昂貴的Cr、Ni合金，致使成本價格高昂，生產廠和煉鎂廠均無利可圖。
本發明的目的一是提供一種復合材料煉鎂還原罐，來提高還原罐綜合高溫持久不變形的性能。
本發明的目的二是提供一種復合材料煉鎂還原罐的結構，使還原罐更換、維修方便易行。
本發明的目的三是提供一種復合材料煉鎂還原罐的制造方法，生產出內剛外柔、內外有別的冶金分層的還原罐。
本發明的目的四是提供一種制造復合材料煉鎂還原罐的裝備，通過該裝備使復合材料煉鎂還原罐得以實施。
本發明的技術方案是這樣完成的。
一種復合材料煉鎂還原罐，其特征在于所述的煉鎂還原罐其外層為合金層，內層為Al2O3剛玉層支撐殼體，中間層為合金和Al2O3的過渡層；外層合金為耐熱合金以Cr:12-28％(重量百分比，以下同)，Ni:4-21％為主要成分，另外含有Co、Mn、Cu,W、Al、Nb中的任意1-3種，其總量＜10％，其余為Fe；內層Al2O3剛玉層的Al2O3含量不低于90％；過渡層為合金層和Al2O3剛玉層的成份過渡層。這樣構成耐熱合金層和Al2O3剛玉層互補型復合還原罐。
復合材料煉鎂還原罐其外層可以是普通鐵合金層，內層為Al2O3剛玉層支撐殼體，中間為Fe+Al2O3過度層，外面普通鐵合金層以Fe為主，另含總量小于6％的幾種合金元素，如Co、Mn、Cu,W、AL、Nb中的任意幾種，內層的Al2O3含量不低于99％，這樣構成以Al2O3為主體結構的復合還原罐。
為了獲得成份合格的合金層，還要加入一定數量的鐵合金。
一種復合材料煉鎂還原罐的結構，其特征在于復合材料煉鎂還原罐由鑄有法蘭的還原罐直管和封頭及帶有螺孔的松套法蘭構成；還原罐直管的壁由外層為合金層，內層為Al2O3剛玉層，中間層為合金和Al2O3剛玉過渡層構成，還原罐直管一端設有與結晶器對接法蘭，在直管端面上設有密封槽，在對接法蘭外下面，直管的外側裝有帶螺孔松套法蘭；直管封頭呈半圓形，在直管封頭的開口端設有與直管連接的匹配連接螺紋，連接螺紋間裝有密封件，直管螺紋與直管封頭螺紋連接，外側有焊接層密封；還原罐的帶螺孔的松套法蘭與結晶器(已知技術)的法蘭由長帽螺釘連接，在還原罐直管端面的密封槽和結晶器法蘭的端面密封槽內裝有耐火膠泥填料。
一種復合材料煉鎂還原罐的制造方法，其特征在于在熔煉反應罐中裝入1-3種以上粉狀金屬氧化物和鋁粉，有時還要加入一定數量的鐵合金和金屬元素，按上述比例置于熔煉反應罐內，經點燃而發生劇烈的氧化還原放熱反應，使其金屬氧化物和鋁粉形成合金和Al2O3熔化物，將其熔化物倒入中間包，在熔煉反應罐檔板限制流量的作用下，先流出合金熔化物，其次流出合金和Al2O3的混合熔化物，再流出Al2O3熔化物，經中間包水口流入型筒，型筒座落在臥式離心機上，在型筒的直管段內流入的熔化物，在臥式離心機的轉動中，離心鑄成還原罐的直管；直管封頭是由立式離心機轉動封頭型腔而鑄成。
復合材料煉鎂還原罐制造方法所使用裝備，是由熔煉反應罐33(見圖3、4)、中間包18、直管型筒23、封頭金屬型45組成，中間包18呈煙斗形結構，外殼為綱板制成，內襯耐火磚，座落在移動小車19上，水口20插入型筒中間孔；型筒23呈圓形，鋼制外殼內襯覆膜砂17，型筒23兩端帶砂芯的端蓋22，端蓋外側有楔子21將其固定；熔煉反應罐外殼26為鋼制壺形殼體(見圖4)，內襯保溫層27、耐火磚層28，在熔煉反應罐澆口側用耐火磚32隔開一個澆嘴34，直通罐底下部，罐口裝有匹配的保溫蓋35，保溫蓋35上設有排煙筒40，保溫蓋內襯耐火層36；在罐體的側面設有對稱的小軸37，小軸37連接有n型轉動機構38固定保溫蓋35,n型轉動機構的小軸37處連接有n型手把39；在熔煉反應罐的側面對稱重心點安裝轉軸29，在轉軸29上裝有翻包機構31，轉軸29連接吊包環30，吊包環30連接吊桿41，吊桿41由橫梁42固定，橫梁42上裝有吊車掛環43；所述的中間包18呈煙斗形其外殼為鋼制，內襯耐火磚層，中間包座落在移動小車19上，水口20插入型筒中23，型筒為圓形耐火空腔體，兩端帶有砂芯16端蓋22，端蓋22用楔子21固定，型筒23座落在臥式離心機24上；封頭砂芯與封頭形狀匹配，座落在立式離心機金屬型內。
封頭金屬型座落在立式離心機上(見圖5)，金屬型45的內腔形狀與封頭1外形匹配，吊砂芯48與封頭1內腔匹配，放在金屬型45內，和還原罐直管連接的內、外螺紋分別由46、52形成，焊接坡口53，由吊砂芯48形成，在吊芯48內的扁平內澆口47、直澆口49、外澆口杯50相通，引入混合液體到封頭型腔51內鑄成封頭1。
本發明的特點是①還原罐的外層耐熱合金具有可焊性和較好的耐高溫性能，內層Al2O3剛玉層負荷軟化點比較高(大于18-40℃)，在內壁形成一個支撐殼體，在1200-1300℃高溫中支撐耐熱合金層不變形；在內外層之間的過渡層，雖然耐熱合金和Al2O3剛玉層在1200-1300℃時膨脹應力很大，由于這個中間過渡層的存在，應力得到緩解，內外層不開裂，使其保持一個整體。
②利用化學反應產生的兩個反應物一耐熱合金鋼水和Al2O3剛玉制成的復合材料，所采用的冶煉工藝和成型工藝是利用化學反應熱來熔化，而制成既分層又一體的離心鑄造工藝。
③利用熔煉反應罐進行氧化還原化學反應，利用反應熱熔化產物，節省了加熱熔化設備(或感應設備)，同時節省了大量的電力。
④利用熔煉反應罐制得合金和Al2O3混合液體方法工藝，為Al2O3等難熔氧化物的開發利用提供了新的制造工藝。
⑤本還原罐與結晶器連接方便，結構簡單、操作容易。
圖1為還原罐結構示意圖。
圖2為還原罐與結晶器連接結構示意圖。
圖3為還原罐直管裝備示意圖。
圖4為熔煉反應罐結構示意圖。
圖5為還原罐封頭裝備示意圖。
下面結合附圖詳細描述復合材料煉鎂用還原罐的結構及其制造方法與裝備的實施例。
實施例1復合材料煉鎂還原罐(見圖1)其外層5為合金層，內層7為Al2O3剛玉層支撐殼體，中間層6為合金和Al2O3的過渡層；外層5合金為耐熱合金以Cr:28％,Ni:4％為主要成分，另外含有Co、Mn、Al3種合金，其總量＜10％，其余為鋼；內層Al2O3剛玉層的Al2O3含量不低于90％；過渡層6為合金層和Al2O3剛玉層的成份過渡層。這樣構成耐熱合金層和Al2O3剛玉層互補型復合還原罐。
復合材料煉鎂還原罐由鑄有法蘭10的還原罐直管4、封頭1及帶有洛孔松套法蘭構成(見圖1)；還原罐直管4呈筒形，直管的壁由外層5為合金層，內層7的Al2O3層，中間層6為合金層和Al2O3過渡層構成，還原罐直管一端設有與結晶器對接法蘭10，在直管端面上設有密封槽11，在對接法蘭外下面，直管的外側裝有帶螺孔松套法蘭8；直管封頭呈半圓形1，在直管封頭的開口端，設有與直管連接的匹配連接螺紋9，連接螺紋間裝密封件2，直管螺紋與直管封頭螺紋連接，并有焊接層3；還原罐的帶螺孔松套法蘭8與結晶器15(已知技術)的法蘭13由長帽螺釘14連接(見圖2)，在還原罐直管端面的密封槽11和結晶器法蘭13的端面密封槽內裝有耐火膠泥填料12。
復合材料煉鎂還原罐的制造方法是(見圖3)，將1-3種以上粉狀金屬氧化物，和鋁粉按比例置于熔煉反應罐33內，有時也加入一些鐵合金和金屬元素，經點燃而發生劇烈的氧化還原放熱反應，產生合金和Al2O3熔化物，將其熔化物倒入中間包18，熔化物在熔煉反應罐檔板32的作用下，先流出合金液體，其次流出合金和Al2O3的混合熔化物，再流出Al2O3熔化物，中間包水口20通入型筒23，型筒23座落在臥式離心機24上，型筒的直管段內流入的熔化物，在臥式離心機的轉動中離心鑄成還原罐的直管4；直管封頭1是由立式離心機轉動封頭型腔51而鑄成。
復合材料煉鎂還原罐制造方法所使用裝備，是由熔煉反應罐33(見圖3、4)、中間包18、直管型筒23、封頭金屬型組成，中間包18呈煙斗形結構，外殼為綱板制成，內襯耐火磚，座落在移動小車19上，水口20插入型筒中間孔；型筒23呈圓形，鋼制外殼內襯覆膜砂17，型筒23兩端帶砂芯的端蓋22，端蓋外側有楔子21將其固定；熔煉反應罐外殼26為鋼制壺形殼體(見圖4)，內襯保溫層27、耐火磚層28，在熔煉反應罐澆口側用耐火磚32隔開一個澆嘴34，直通罐底下部，罐口裝有匹配的保溫蓋35，保溫蓋35上設有排煙筒40，保溫蓋內襯耐火層36；在罐體的側面設有對稱的小軸37，小軸37連接有n型轉動機構38固定保溫蓋35,n型轉動機構的小軸37處連接有n型手把39；在熔煉反應罐的側面對稱重心點安裝轉軸29，在轉軸29上裝有翻包機構31，轉軸29連接吊包環30，吊包環30連接吊桿41，吊桿41由橫梁42固定，橫梁42上裝有吊車掛環43；所述的中間包18呈煙斗形其外殼為鋼制，內襯耐火磚層，中間包座落在移動小車19上，水嘴20插入型筒中23，型筒為圓形耐火空腔體，兩端帶有砂芯16端蓋22，端蓋22用楔子21固定，型筒23座落在臥式離心機24上；封頭砂芯與封頭形狀匹配，座落在立式離心機金屬型內。
封頭金屬型座落在立式離心機上(見圖5)，金屬型45的內腔形狀與封頭1外形匹配，吊砂芯48與封頭1內腔匹配，放在金屬型45內，和還原罐直管連接的內、外螺紋分別由46、52形成，焊接坡口53，由吊砂芯48形成，在吊芯46內的扁平內澆口47、直澆口49、外澆口杯50相通，引入混合液體鑄成封頭1。
實施例2煉鎂還原罐的外層合金層的成份，取Ni:12％、Cr:20％為主要成份，其余同實施例1。
實施例3煉鎂還原罐的外層合金層的成份，取Ni:21％、Cr:28％為主要成份，其余同實施例1。
實施例4復合材料煉鎂還原罐其外層可以是普通鐵合金層，內層為Al2O3剛玉層支撐殼體，中間為Fe+Al2O3過度層，外面普通鐵合金層以Fe為主，另含總量小于6％的幾種合金元素，如Co、Mn、Cu,W、AL、Nb中的任意幾種，內層的Al2O3含量不低于90％，這樣構成以Al2O3為主體結構的復合還原罐。其余同實施例1、2、3。
實施例5如實施1、2、3的實施例，為了獲得成份合格的合金層，有時，還要加入一定數量的鐵合金。
權利要求
1．一種復合材料煉鎂還原罐，其特征在于所述的復合材料煉鎂還原罐其外層為合金層，內層為Al2O3剛玉層支撐殼體，中間層為合金和Al2O3的過渡層；外層合金為耐熱合金以Cr:12-28％(重量百分比，以下同)，Ni:4-21％為主要成分，另外含有Co、Mn、Cu,W、Al、Nb中的任意1-3種，其總量＜10％，其余為Fe；內層Al2O3剛玉層的Al2O3含量不低于90％；過渡層為合金層和Al2O3剛玉層的成份過渡層。這樣構成耐熱合金層和Al2O3剛玉層互補型復合還原罐。
2．根據權利要求1所述的復合材料煉鎂還原罐，其特征在于所述的復合材料煉鎂還原罐其外層可以是普通鐵合金層，內層為Al2O3剛玉層支撐殼體，中間為Fe+Al2O3過度層，外面普通鐵合金層以Fe為主，另含總量小于6％的幾種合金元素，如Co、Mn、Cu,W、AL、Nb中的任意幾種，內層的Al2O3含量不低于90％，這樣構成以Al2O3為主體結構的復合還原罐。
3．根據權利要求1或2所述的復合材料煉鎂還原罐，其特征在于為了獲得成份合格的合金層，還要加入一定數量的鐵合金。
4．一種復合材料煉鎂還原罐的結構，其特征在于復合材料煉鎂還原罐由鑄有法蘭的還原罐直管、封頭及帶有螺孔的松套法蘭構成；還原罐直管的壁由外層為合金層，內層為Al2O3剛玉層，中間層為合金和Al2O3剛玉過渡層構成，還原罐直管一端設有與結晶器對接法蘭，在直管端面上設有密封槽，在對接法蘭外下面，直管的外側裝有帶螺孔松套法蘭；直管封頭呈半圓形，在直管封頭的開口端設有與直管連接的匹配連接螺紋，連接螺紋間裝有密封件，直管螺紋與直管封頭螺紋連接，外側有焊接層密封；還原罐的帶螺孔松套法蘭與結晶器的法蘭由長帽螺釘連接，在還原罐直管端面的密封槽和結晶器法蘭的端面密封槽內裝有耐火膠泥填料。
5．一種復合材料煉鎂還原罐的制造方法，其特征在于在熔煉反應罐中裝入1-3種以上粉狀金屬氧化物和鋁粉及一些鐵合金和金屬元素，按上述比例置于熔煉反應罐內，經點燃而發生劇烈的氧化還原放熱反應，使其金屬氧化物和鋁粉形成合金和Al2O3熔化物，將其熔化物倒入中間包，在熔煉反應罐檔板限制流量的作用下，先流出合金熔化物，其次流出合金和Al2O3的混合熔化物，再流出Al2O3熔化物，經中間包水口流入型筒，型筒座落在臥式離心機上，在型筒的直管段內流入的熔化物，在臥式離心機的轉動中，離心鑄成還原罐的直管；直管封頭是由立式離心機轉動封頭型腔而鑄成。
6．復合材料煉鎂還原罐制造方法所使用裝備，是由熔煉反應罐33、中間包18、直管型筒23、封頭金屬型組成，其特征在于所述的反應罐外殼26為鋼制壺形殼體，內襯保溫層27、耐火磚層28，在熔煉反應罐澆口側用耐火磚32隔開一個澆嘴34，直通罐底下部，罐口裝有匹配的保溫蓋35，保溫蓋35上設有排煙筒40，保溫蓋內襯耐火層36；在罐體的側面設有對稱的小軸37，小軸37連接有n型轉動機構38固定保溫蓋35,n型轉動機構的小軸37處連接有n型手把39；在熔煉反應罐的側面對稱重心點安裝轉軸29，在轉軸29上裝有翻包機構31，轉軸29連接吊包環30，吊包環30連接吊桿41，吊桿41由橫梁42固定，橫梁42上裝有吊車掛環43。
全文摘要
本發明公開了復合材料煉鎂還原罐的結構及其制造法與裝備。其特征是還原罐帶有對接法蘭,罐壁分三層結構,外為合金層,內為Al
文檔編號F27B14/10GK1232956SQ9911273
公開日1999年10月27日 申請日期1999年3月13日 優先權日1999年3月13日
發明者曲智, 曲冬梅, 曲軼群, 曲軼眾 申請人:曲智