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金属镁生产线硅热法炼镁还原罐介绍

发表日期: 2019-09-14 文章来源: 郑矿机器 阅读数:

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  一、还原罐的结构和工作环境


  金属镁生产线还原罐主体结构由球形端底、筒体、冷却水套组成。球形端底和筒体的材质是耐热钢,冷却水套的材质是普通碳素钢,多用a3缸。筒体用离心铸造方法生产,球形端底多以砂型铸造生产,冷却水套为铆焊件。正常工作时还原炉内的温度为1473k左右,因此球形端底和筒体的大部分部位的工作温度是1473k左右。冷却水套露于炉墙之外,且通循环水冷却,故冷却水套的主体部分温度低于373k。


  正常工作时,还原罐内抽出真空,其真空度为10pa左右。由此看出,炼镁还原罐的工作环境恶劣,对其材质的要求很高。既要能耐1473k左右的高温,能抵抗一定的延期腐蚀,又要具有较高的抗高温蠕变能力,以抵抗因抽真空儿带来的罐体变形。


  二、还原罐的材质


  我国*早采用的炼镁还原罐材质是zg2cr25ni20si2,后来根据我国国情研制成功的节镍型含氮耐热钢钢种zg3cr24ni7re迅速用于炼镁还原罐,zg40cr28ni16是国外普遍应用的耐热钢钢种。因为zg3cr24ni7re和zg40cr28ni16在成本,工艺性能,产品寿命等方面均优于zg2cr25ni20si2,所以,后者逐渐取代前者。目前,炼镁还原罐的材质主要为zg3cr24ni7re和zg40cr28ni16这两种。


  三、影响罐体使用寿命的因素


  还原罐是还原反应的容器,外部用高温加热到1473k,内部又要保持小于13.3pa的真空,还必须能够承受优于氧化消耗和外压产生的变形。这样苛刻的条件下还有具有较长的寿命。因此,还原罐一直是硅热法技术进步的重要课题之一。还原罐内径不断的扩大,长度变化不大,为了出渣方便,长度一般是内径的10倍左右。


  还原罐端头焊有冷却水套以及真空接管。还原罐内装入球团料后,放入隔热挡板,再放入镁结晶筒、碱金属搜集器,封罐接通真空系统。经过8~10h的还原后,开罐出镁扒渣,进入下一个循环。镁结晶筒内温度控制在773~873k为宜。


  前期的罐体设计厚度与其所受的应力状态有关,一般罐体的使用温度为1463±10k,内部为还原性气氛,压力在10pa一下,外部为热源,热量通过罐体传导曾持续加热时间为10~12h,每罐分解完毕必须破坏真空度,打开罐体,重换镁结晶器并扒出旧料,重装新料。这时罐体温度会降至1073~1273k,甚至更低。这种加热、冷却反复操作,使罐体高温蠕变强度下降,并有导致疲劳断裂的可能,应避免罐体温度的急升急降,放置过早断裂或变形。


  据我国金属镁生产线还原罐的使用情况统计,质量问题主要有早期变形,斑块剥落,罐体张粗及局部膨胀,轴向裂纹与局部突然塌陷,径向裂纹,焊口附近环状裂纹,充罐复原产生的轴向裂纹,蟹沫状渗漏,内壁钟乳状突起等。