[实用新型]衬套式硅热还原法炼镁蒸罐

说明书

本实用新型涉及一种硅热还原法炼镁蒸罐，特别是在铬镍耐热钢罐内加装了耐火衬套的炼镁蒸罐。

传统的硅热还原法蒸罐的炉内部分是用铬镍耐热钢浇铸而成，厚度在20毫米左右，冶炼时，90％以上的时间里温度维持在近于1200度(以下均为摄氏度)左右，罐内真空度维持在0.1毫米汞柱左右。这样的蒸罐在这样的冶炼条件下存在着材质的热学性能、力学性能的持久性不足问题，尤其是其弹性模量、机械强度、高温蠕变性能的不足。罐体长时间处在弹性极限上工作，使罐体产生凹陷或弯曲。一个新罐只能用100多周期次，然后在高温下通过充气，压力矫正，再用再矫正，共用200多周期次，最后不能再用而废弃，因为对它无法再进行正常的出料装料了。这样，除生产原料成本外，因蒸罐的昂贵而增加了设备损耗成本，造成了生产成本的大幅度增加，有的蒸罐损耗价值达到了镁原料和还原剂的价值。

本实用新型的目的是提供一种耐用、制造成本低、蒸罐损耗价值低的衬套式硅热还原法炼镁蒸罐。它能大幅度降低设备投资和生产成本。

本实用新型的目的是这样实现的：它是在普通蒸罐上的炉外部分之冷凝器保持不变，对炉内部分的耐热钢罐体进行了改进。由原来的约20毫米厚耐热钢铸造改为2--4毫米耐热钢薄板卷焊，然后在其内部装入一个由耐火材料烧制的陶瓷管状耐火衬套。这样外部的耐热钢罐起抗氧化及真空封闭的包皮作用，内部的耐火衬套起支撑骨架作用，可进行正常的炼镁作业。这样做的目的是：耐热钢的用量只有原来的五分之一至十分之一，降低了罐体造价，也即降低了建厂设备投资。而制造衬套的耐火材料种类繁多，对低于1728度使用温度的普通耐火材料和高于1728度使用温度的特殊耐火材料可任意选择和进行配方调整，来适应其力学性能和热学性能的需要。以最普通的以石英为主料的硅酸盐耐火衬套为例，其使用温度可大于1500度，以炼镁而言，1200度即可以了。若把炼镁温度提高到1250度至1300度，它依然胜任并能持久，这样就缩短了炼镁周期，提高了生产率。当长时间使用，衬套损坏后，换上一个新衬套就行了。衬套的造价不足耐热钢的10％，更比耐热钢耐用，这样，就更加降低了生产中的蒸罐损耗成本，其生产中的蒸罐损耗成本主要成了衬套损耗成本，耐热钢包皮虽然也要耗损，与普通蒸罐相比，它所占比例就小的多了，这样就大幅度降低了总生产成本。

本实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图给出。

图1是根据本实用新型提出的衬套式硅热还原法炼镁蒸罐剖面示意图。

下面结合图1详细说明本实用新型之蒸罐结构及工作情况。

图1中的1是耐热钢封头，由冲压而成。2是耐热钢焊缝。3是耐热钢罐体包皮，由3毫米薄板卷焊而成。4是硅酸盐耐火衬套，厚17毫米，由以石英为主料的耐火材料烧制而成，耐火温度大于1500度。耐火衬套和耐热钢罐外壳包皮总厚度与传统蒸罐相同，约20毫米，也可不同(炉外的镁冷凝器部分图中未绘)。在实际生产操作中，温度可控制在1200度--1300度之内，温度虽然可向上再提高，但考虑到蒸罐的耐久性，以不超过1300度为宜。当长时间使用，蒸罐的耐火衬套损坏后可割下蒸罐封头，顶出坏的衬套，顶入新的衬套，然后焊上封头即可再用。当耐热钢罐体包皮损坏后须更换时，可在炉外与镁冷凝器联接焊缝处割下，换焊上一个新的耐热钢罐体包皮即可。

为了便于对本实用新型的理解和实施，对传热过程说明一下：传统蒸罐炼镁时，炉内罐外进行的是两种传热方式，即对流传热和幅射传热，罐内进行的是幅射传热，罐内料球的相互之间和罐壁之间的球面触点甚小，通过传导传热的能量甚微，当外围料球温度达到反应温度后，料球内硅的氧化和氧化镁的还原系放热反应，与幅射传热一样起着重要作用，这也是把此法炼镁称之为硅热还原法的关键所在。本实用新型之衬套是耐火材料，其传热效率低于耐热钢之金属材料，是否会不利于炼镁作业呢？答案是肯定的。因为本实用新型之衬套式蒸罐的传热方式与传统蒸罐的传热方式相同，罐内靠的是幅射传热和硅氧化之自热，传导传热亦无明显作用。就像瓷器的烧制，尤其是工艺瓷器的烧制一样，瓷坯要装在匣钵里，它靠的主要是幅射传热。另外在耐火衬套的烧制配料中不可有可被硅还原的氧化物，以免耐火衬套的蚀损(例如氧化镁)。