[发明专利]一种提高还原蒸馏炉使用寿命的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高还原蒸馏炉使用寿命的方法。

背景技术

还原蒸馏炉是生产海绵钛的主体设备，一般是由一定厚度的耐热钢板焊接而成。在海绵钛生产过程中，还原蒸馏炉一直处于高温受热状态，特别是炉体的表面，几乎全部暴露在空气当中，和高温氧气及二氧化碳气体接触，极易发生高温氧化腐蚀，其氧化腐蚀速度为常温状态下的数十倍，甚至是数百倍。而且炉体和氧化铁层的膨胀系数各不相同，通常会使氧化铁层产生诸多裂纹，致使其不断剥落，炉体很快变薄，直到失去了足够的强度，不得不更换成新的还原蒸馏炉。事实上，钢铁制品在高温状态下氧化剥落一直是工业生产中经常遇到的一大技术难题。

其实在常温状态下，钢铁材料同样要受到大气腐蚀，所以也要通过采取与空气隔绝的方式进行钢铁制品的表面防护，其中很重要的一种技术就是21世纪发展起来的一种耐蚀性能优良的涂覆工艺，即在钢铁材料的表面进行热浸镀金属或金属合金材料，依靠热浸镀铝这种技术在钢铁材料表面扩散形成的合金层具有抗氧化、耐磨、硬度高以及耐工业介质腐蚀等优点，其中热浸镀铝技术作为一种简单高效的表面处理技术，既可有效提高碳钢的耐腐蚀及抗氧化能力，同时又能保证碳钢的力学性能。因此，热浸镀铝钢板的材料已广泛应用于石油化工和冶金、建筑等领域。

发明内容

本发明利用热浸镀技术，选择一种或多种金属元素，通过热浸镀的方式，将高温耐蚀的金属及其合金材料热浸镀到还原蒸馏炉的表面，以此避免其钢铁材质同高温氧化气体的直接接触，达到减少材料氧化，延长炉体使用寿命的目的。

根据本发明的提高还原蒸馏炉使用寿命的方法，将纯Al或铝基合金通过热浸镀的方法浸镀到还原蒸馏炉的外表面。

根据本发明的实施例，使用的铝基合金的成分按重量百分比计：Si含量为0～20％、Mo含量为0～3％、Ni含量为0～5％、稀土类元素RE含量为0～0.7％、余量为Al。

根据本发明的实施例，所述铝基合金的成分中的稀土类元素RE可以为金属La、金属Ce、La和Ce混合稀土以及金属Nd共4种中的任意一种。

根据本发明的实施例，可以使用如下的热浸镀方法完成还原蒸馏炉外表面的浸镀工艺过程：

(1)碱洗除油：用重量百分比浓度为10～20％、温度为40～80℃的NaOH溶液对焊接好的还原蒸馏炉进行碱洗除油处理；

(2)水洗除碱：用蒸馏水或者自来水清洗经过碱洗除油处理后的炉体表面，清洗掉炉体表面残留的碱液；

(3)酸洗除锈：用重量百分比浓度为5～20％的HCl溶液，清洗水洗除碱后的炉体表面；

(4)水洗除酸：用蒸馏水清洗酸洗除锈后的炉体表面，清洗掉炉体表面残留的酸液；

(5)助镀处理：将除酸后的锅体放入到助镀剂中进行助镀处理；

(6)表面烘干：热浸镀前，需在80～160℃下对于经助镀处理后的还原蒸馏炉进行烘干，烘干时间为2～30分钟；

(7)热浸镀：将经助镀和烘干后的还原蒸馏炉浸入到Al或Al基合金液中热浸镀1～20分钟，热浸镀液的温度为710℃～780℃。

根据本发明的实施例，所述助镀剂可以以水为溶剂，且每升助镀剂中含Na₃AlF₆为0.05～0.42g、含ZnCl₂为30～120g、含NH₄Cl为2～50g、含NaF为0.05～20g。

根据本发明的提高还原蒸馏炉使用寿命的方法可以提高还原蒸馏炉设备的使用寿命5-8倍，经济效益十分明显。

具体实施方式

下面将详细地描述本发明的示例性实施例。

经过反复实验，发明人选择铝元素作为还原蒸馏炉热浸镀的首选金属元素。研究表明，热浸镀铝可显著提高还原蒸馏炉的耐蚀性、高温抗氧化性，因此，热浸镀铝是提高还原蒸馏炉寿命的合适办法。但是，普通的热浸镀铝其镀层中存在较为粗大的针状相，表面则存在较多的氧化物夹杂和气孔等缺陷，这些针状相、夹杂和气孔等缺陷的存在不同程度的影响着还原蒸馏炉的耐蚀性效果。因此发明人进行了在铝液中加入各种合金元素的实验，经分析研究，在热浸镀铝中适度加入Si、Ni、Mo和RE四种元素中的一种或多种，涂镀到还原蒸馏炉表面后能够起到更好的高温抗氧化效果，从而使还原蒸馏炉的使用寿命得到数倍提高。

Si、Ni、Mo和RE四种元素的加入，分别起到如下作用。

Si的作用：

(1)Si是铝合金中最常见的合金元素，Si的加入可以显著降低铝液的黏度，提高其流动性，因此可以降低镀铝合金层的厚度，降低生产成本；