在皮江法煉鎂技術的工藝裝備中,還原罐是最重要的裝備單元,屬易消耗部件。其典型結構由半球型封頭、直筒罐體和冷卻水套等三部分組成。還原罐工作條件惡劣,一般是在1180℃~1200℃的高溫及罐內抽真空的條件下長期工作,所以要求還原罐具有良好的高溫抗氧化、抗腐蝕性能,以及足夠的高溫強度和綜合機械性能。
還原罐的制造技術煉鎂還原罐罐體由罐身和帽頭焊接而成。目前,罐身一般采用離心鑄造工藝,帽頭采用砂型鑄造,半球端底和筒體的連接采用焊接工藝,冷卻水套采用鉚焊件。
其生產工藝主要包括:
(1)型筒轉速的確定在離心鑄造過程中,熔融的鋼水在旋轉的鑄型里,在離心力的作用下,鋼水布滿鑄型內表面且隨之轉動,最后形成鑄管。其優(yōu)點為:金屬組織致密,晶粒細化;力學性能高,可達到鍛件的性能指標;尺寸精度高,成品率也高。
(2)耐熱不銹鋼冶煉工藝(3)還原罐的離心鑄造工藝(4)帽頭的砂型鑄造工藝(5)罐身與帽頭的焊接工藝(6)試壓還原罐罐身與帽頭焊接完畢后,罐內通入0.5MPa壓縮空氣放在水槽中進行打壓試驗,持續(xù)8分鐘若無氣泡排出即為合格品。
還原罐生產中易產生的缺陷主要有:
裂紋,解決方法為采取措施使型筒各部位溫度、涂料層厚度均勻一致,提高鑄型精度,定時修整鑄型,提高鑄管機的平穩(wěn)性。
冷隔、鐵豆、凸凹不平,解決辦法為調整澆注槽的位置,提高鋼水的澆注溫度,提高涂料的強度。
罐身內表面有夾渣、氣孔,解決方法為提高鋼水的澆注溫度及罐身平穩(wěn)性,以利于鋼水中的雜質和氣體順利地浮出罐身的自由表面;提高鋼水的質量,減少鋼水中的雜質,提高涂料的高溫強度,降低有機物的含量,減少其發(fā)氣量。
還原罐的材質選擇長期以來,人們以延長使用壽命、降低生產成本為目標,對還原罐制造技術進行了多方面的廣泛研究;比較而言,關于皮江法煉鎂的工藝及設備的研究不多,至今在工藝與設備方面沒有實質性的改變。還原罐按材質可分為金屬材料、金屬與金屬/非金屬復合材料和非金屬材料三類。
(1)金屬還原罐耐熱鋼是使用最廣泛、制造技術相對最成熟的還原罐制造材料。長期以來,人們對耐熱鋼還原罐的制造技術進行了大量的研究,通過合金化、調整成分、優(yōu)化配料、控制冶煉、鑄造工藝以及改善罐體結構等等手段,不同程度地改善和提高了還原罐的質量,延長了其使用壽命。但由于材料本身性質的限制,耐熱鋼材質的還原罐使用壽命不可能有大幅度的提高。
(2)復合材料還原罐從上世紀60年代開始以碳素鋼或無鎳、低鎳耐熱鋼等金屬材料為基體,在表面覆以各種涂層作為防護層,制造具有復合結構還原罐的研究,開創(chuàng)了復合材料技術制造煉鎂還原罐的歷史。近年來采用復合方式制造還原罐方面的技術發(fā)明活動相當活躍,復合材料還原罐的前景大有希望。
(3)非金屬材料還原罐使用非金屬材料的主要出發(fā)點是抵抗高溫氧化與腐蝕,對還原罐的強度、氣密性、熱效率等相關問題缺乏必要的考慮。目前尚未見到實際使用的可靠技術數據與成功應用的權威報道。非金屬材料應用于制造還原罐的前景尚不明朗。
還原罐的使用壽命目前還原罐基本上是用高鉻鎳合金鋼鑄造成的,使用壽命較短,一般不超過2~3個月,由此導致還原罐生產成本居高不下一直是煉鎂廠家關切的問題。
爐內煙氣的氧化性氣氛的強弱是影響罐使用壽命的主要因素。目前,國內可供制作還原罐的合金鋼較少。合金鋼的最高抗氧化臨界溫度僅為1200℃。由于合金鋼罐長期在抗氧化臨界溫度的上限使用,表面氧化,產生起皮、氧化層剝落、再起皮、再氧化等現象,罐壁逐漸減薄,導致罐體損壞。
還原罐的使用壽命與下述因素有關:
(1)煙氣中含氧量高,會加速氧化;(2)煙氣中含硫量高,氧化速度更快;(3)溫度超過抗氧化臨界溫度極限,也會加快氧化速度;(4)溫度超過使用溫度,合金鋼罐機械強度極差,在真空下,造成擠壓變形;(5)臺金鋼的質量、制造方法及焊接質量也會影響罐的使用壽命。
分析上述影響還原罐使用壽命的各個因素,可以采取幾種延長使用壽命的途徑,常用的有:(1)控制煙氣中的含氧量;(2)完善測控儀表,實行低氧控制燃燒自動調節(jié);(3)開發(fā)新型抗高溫氧化臺金鋼;(4)罐體涂膜。
還原罐的制造技術煉鎂還原罐罐體由罐身和帽頭焊接而成。目前,罐身一般采用離心鑄造工藝,帽頭采用砂型鑄造,半球端底和筒體的連接采用焊接工藝,冷卻水套采用鉚焊件。
其生產工藝主要包括:
(1)型筒轉速的確定在離心鑄造過程中,熔融的鋼水在旋轉的鑄型里,在離心力的作用下,鋼水布滿鑄型內表面且隨之轉動,最后形成鑄管。其優(yōu)點為:金屬組織致密,晶粒細化;力學性能高,可達到鍛件的性能指標;尺寸精度高,成品率也高。
(2)耐熱不銹鋼冶煉工藝(3)還原罐的離心鑄造工藝(4)帽頭的砂型鑄造工藝(5)罐身與帽頭的焊接工藝(6)試壓還原罐罐身與帽頭焊接完畢后,罐內通入0.5MPa壓縮空氣放在水槽中進行打壓試驗,持續(xù)8分鐘若無氣泡排出即為合格品。
還原罐生產中易產生的缺陷主要有:
裂紋,解決方法為采取措施使型筒各部位溫度、涂料層厚度均勻一致,提高鑄型精度,定時修整鑄型,提高鑄管機的平穩(wěn)性。
冷隔、鐵豆、凸凹不平,解決辦法為調整澆注槽的位置,提高鋼水的澆注溫度,提高涂料的強度。
罐身內表面有夾渣、氣孔,解決方法為提高鋼水的澆注溫度及罐身平穩(wěn)性,以利于鋼水中的雜質和氣體順利地浮出罐身的自由表面;提高鋼水的質量,減少鋼水中的雜質,提高涂料的高溫強度,降低有機物的含量,減少其發(fā)氣量。
還原罐的材質選擇長期以來,人們以延長使用壽命、降低生產成本為目標,對還原罐制造技術進行了多方面的廣泛研究;比較而言,關于皮江法煉鎂的工藝及設備的研究不多,至今在工藝與設備方面沒有實質性的改變。還原罐按材質可分為金屬材料、金屬與金屬/非金屬復合材料和非金屬材料三類。
(1)金屬還原罐耐熱鋼是使用最廣泛、制造技術相對最成熟的還原罐制造材料。長期以來,人們對耐熱鋼還原罐的制造技術進行了大量的研究,通過合金化、調整成分、優(yōu)化配料、控制冶煉、鑄造工藝以及改善罐體結構等等手段,不同程度地改善和提高了還原罐的質量,延長了其使用壽命。但由于材料本身性質的限制,耐熱鋼材質的還原罐使用壽命不可能有大幅度的提高。
(2)復合材料還原罐從上世紀60年代開始以碳素鋼或無鎳、低鎳耐熱鋼等金屬材料為基體,在表面覆以各種涂層作為防護層,制造具有復合結構還原罐的研究,開創(chuàng)了復合材料技術制造煉鎂還原罐的歷史。近年來采用復合方式制造還原罐方面的技術發(fā)明活動相當活躍,復合材料還原罐的前景大有希望。
(3)非金屬材料還原罐使用非金屬材料的主要出發(fā)點是抵抗高溫氧化與腐蝕,對還原罐的強度、氣密性、熱效率等相關問題缺乏必要的考慮。目前尚未見到實際使用的可靠技術數據與成功應用的權威報道。非金屬材料應用于制造還原罐的前景尚不明朗。
還原罐的使用壽命目前還原罐基本上是用高鉻鎳合金鋼鑄造成的,使用壽命較短,一般不超過2~3個月,由此導致還原罐生產成本居高不下一直是煉鎂廠家關切的問題。
爐內煙氣的氧化性氣氛的強弱是影響罐使用壽命的主要因素。目前,國內可供制作還原罐的合金鋼較少。合金鋼的最高抗氧化臨界溫度僅為1200℃。由于合金鋼罐長期在抗氧化臨界溫度的上限使用,表面氧化,產生起皮、氧化層剝落、再起皮、再氧化等現象,罐壁逐漸減薄,導致罐體損壞。
還原罐的使用壽命與下述因素有關:
(1)煙氣中含氧量高,會加速氧化;(2)煙氣中含硫量高,氧化速度更快;(3)溫度超過抗氧化臨界溫度極限,也會加快氧化速度;(4)溫度超過使用溫度,合金鋼罐機械強度極差,在真空下,造成擠壓變形;(5)臺金鋼的質量、制造方法及焊接質量也會影響罐的使用壽命。
分析上述影響還原罐使用壽命的各個因素,可以采取幾種延長使用壽命的途徑,常用的有:(1)控制煙氣中的含氧量;(2)完善測控儀表,實行低氧控制燃燒自動調節(jié);(3)開發(fā)新型抗高溫氧化臺金鋼;(4)罐體涂膜。
