[发明专利]一种复合型镁还原罐及其生产方法

说明书

一种复合型镁还原罐及其生产方法，属于金属镁冶炼所使用还原罐的生产技术领域。具体为：用直径559mm至1500mm，厚度50mm至120mm，长度2.8米至8米，材质为9%Cr钢的大口径厚壁无缝钢管作为基体，在其外表面采用增材制造技术激光熔覆1.0‑3.5mm厚的耐高温、耐腐蚀的合金强化层；得到在基体外表面设置强化层的复合型镁还原罐体；再将所述罐体顶端焊接冷却水套，尾部焊接排渣锥体及水套得到一种复合型镁还原罐。产品具有良好的导热性能和耐高温抗氧化性能，良好的高温持久强度、热稳定性和高温抗蠕变能力等综合性能。

技术领域

本发明属于金属镁提炼设备技术领域，具体为一种复合型镁还原罐及其生产方法。

背景技术

目前金属镁提炼主要采用材质为ZG35Cr24Ni7SiN的离心浇铸管制作的还原罐，该离心浇铸管含有较高的碳含量及外表面覆盖一层浇注石英砂，因此具有较优良的耐高温烧蚀性能，此优点也是浇注管在炼镁行业一直使用的原因。

但由于浇注件内表面粗糙度高的固有缺陷，导致浇注管在熔炼镁的过程中管的内表面粘结严重，迫使炼镁装置每20天就需要下线清洁管件内壁，影响生产效率。

此外，管外壁的石英砂虽然具有较高的耐高温烧蚀性能，但也影响导热，导热性能差，降低炼镁装置的热使用率，提高了生产的能源使用量，增加了镁还原加热成本、并且该铸造管的制造成本高。

综上，离心浇铸管的弊端：高温强度差、使用寿命短、内壁结渣清理周期短、增加了维护量和运行成本；导热性能差阻碍了镁提炼行业高效节能的发展方向。

发明内容

为了解决镁还原罐实现高温强度高、抗高温氧化性强、内壁结渣少、生产能耗低、使用寿命长、低成本制造这个难题，本发明第一目的在于提出一种综合性能强、性价比高的复合型镁还原罐。

实现上述目的的技术方案是：一种复合型镁还原罐，包括两端开口的罐体,罐体内安装有中心管，罐体的顶部焊接顶部冷却水套、冷却水套内设置有连接在罐体顶端的镁蒸气冷凝收集仓，底部焊接排渣尾锥，排渣尾锥的尾端焊接有底部冷却水套，顶部冷却水套和底部冷却水套分别对应设置有进水口、出水口，顶部水套上还设置有连通顶部冷却水套和镁蒸气冷凝收集仓之间腔体的抽气口；其特征在于：罐体采用无缝钢管作为基体, 罐体外表面增材制造有合金强化层。

进一步地，合金强化层为镍基钴基合金粉末层，所述镍基钴基合金粉末层的化学成分重量百分比为：铬50-60%、镍20-30%、钴10-15%、碳0.1-0.15%、碳化钨9-12%、其余为铁。

高铬含量可以提高熔覆层的熔点，镍和钴做为提高抗氧化、抗烧蚀性能以及起到提高熔覆层与基体的结合强度；碳化钨可以起到阻断煤粉烧蚀的作用；碳含量低有利于提高材料的熔点。以上组分综合了提高熔覆层熔点、提高抗烧蚀性能，并且具有良好的结合性能。

进一步地，罐体采用9%Cr钢的热轧无缝钢管。

本发明的有益效果：

本发明采用9%Cr钢的热轧无缝钢管作为还原罐的基体，一方面具有足够的高温强度，另一方面保障了对于提炼镁时其内部的气体的密封性和良好的导热性。

本发明的无缝管内壁粗糙度达到轧制级别的3.2μm，而离心浇铸管的内壁粗糙度高于砂型铸造级别，达到64μm，本发明较低的内壁粗糙度，降低了镁熔炼挂壁的可能。

由于无缝管的碳含量低及外表面没有石英砂，直接用作镁熔炼罐则会出现外表面耐烧蚀性能降低，使用寿命不理想的弊端，因此，本发明在无缝管外表面增材制造有一层具有耐高温性能的镍基钴基合金粉末层，保障了其耐高温及耐高温氧化性能；以满足镁还原炉内恶劣的环境条件。

复合型镁还原罐基体采用热轧工艺成型，内部组织致密，改善了材料晶体的结构，消除间隙，很大程度上提高了材料的强度和韧性。复合型镁还原罐高温强度性能优于离心铸造罐。