一种海绵钛反应罐外壁的再制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于海绵钛生产技术领域，具体涉及一种海绵钛反应罐外壁的再制造方法。
【背景技术】
[0002]在海绵钛生产过程中，其中一个过程为海绵钛的还原反应。其反应过程是在海绵钛反应罐中进行。在反应时对海绵钛罐加热以促进还原反应的进行，但是由于在反应时钛罐加热温度很高，而反应过后钛罐又逐渐冷却，反复的加热冷却便使海绵钛反应罐发生热疲劳效应。其后果是海绵钛罐外表面出现大量的裂纹甚至出现脱皮现象。如果长时间不对其进行处理，海绵钛反应罐壁变薄，强度降低。当海绵钛反应罐强度降低到不足以承受海绵钛反应罐内的海绵钛的重力时，海绵钛罐便会被拉长，从而失效。海绵钛反应罐的这种失效方式是海绵钛生产中比较普遍的一种现象。失效的海绵钛反应罐只能做报废处理，很大程度上提高了生产成本。
【发明内容】
[0003]针对现有技术存在的问题，本发明提供一种海绵钛反应罐外壁的再制造方法，目的是通过对出现裂纹或轻微脱皮的海绵钛反应罐外表面进行激光熔覆修复，延长海绵钛反应罐的使用寿命，降低海绵钛的生产成本。
[0004]实现本发明目的的技术方案按照以下步骤进行:
(1)筛选出现裂纹或是轻微裂纹的海绵钛反应罐，对其进行车削，将表面的脱皮和裂纹车削掉；
(2)对车削后的海绵钛反应罐进行预热，预热温度为250-300°C，保温时间10-20min；
(3)对预热后的海绵钛反应罐进行激光熔覆，载气携带熔覆粉末喷吹在海绵钛反应罐外表面实现同轴送粉，在氮气的保护下，同时启动激光发射器发射激光，激光光斑直径为6mm，发射功率为6KW，熔覆速率为30mm/s，搭接率40_60%，每层熔覆厚度为0.8-1.2mm，最终恪覆层厚度为2-4mm，实现海绵钛反应罐外壁的再制造。
[0005]其中，所述的车削厚度为2_4mm。
[0006]所述的载气流量为8-121/min，送粉转数为13rad/min。
[0007]所述的氮气流量为0.2-0.5MPA。
[0008]所述的熔覆粉末成分按重量百分比为:Gr:13-15%, N1:3_6%，T1:12-14%, Si:0.2-0.5%, Nb:04-0.6%, Al:1.2-1.5%，稀土氧化物 CeO2:0.25%，其余为 Fe，粉末粒度为 100
目?200目。
[0009]与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是:
采用本发明方法对出现裂纹或轻微脱皮的海绵钛反应罐外壁进行再制造，激光熔覆获得的金属熔覆层与海绵钛反应罐基体成冶金结合，熔覆粉末的力学性能保证了熔覆层的力学性能，耐热疲劳性较强，能够实现海绵钛反应罐使用寿命的延长。
[0010]本发明是通过控制变量方法与理论分析得出激光熔覆参数为:发射功率为6KW，熔覆速率为30mm/s，搭接率为40_60%，送粉转数为13rad/min，这些熔覆参数相互匹配，能够降低熔覆层内的内应力，避免熔覆裂纹的产生，同时也减少了熔覆层内的气泡含量，同时得到的熔覆层组织细密，力学性能良好，这些参数在保证了熔覆质量的前提下能够以较高的效率进行熔覆。
[0011]本发明方法使海绵钛反应罐的使用次数得到了很大的提升，其优点是:提高反应罐的利用率，降低了成本，节约了资源并减少对环境的污染。
【附图说明】
[0012]图1为本发明的海绵钛反应罐外壁经再制造后的剖视图；
其中:1:金属熔覆层，2:海绵钛反应罐壁；
图2为海绵钛反应罐外壁的基体组织金相视图；
图3为本发明实施例1得到的熔覆层组织金相视图；
图4为海绵钛反应罐外壁和实施例1的熔覆层结合区的组织金相视图。
【具体实施方式】
[0013]以下结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
[0014]本发明实施例中的熔覆粉末成分按重量百分比为:Gr:13-15%, N1:3-6%, Ti:12-14%，Si:0.2-0.5%，Nb:04-0.6%，Al:1.2-1.5%，稀土氧化物 CeO2:0.25%，其余为 Fe，粉末粒度为100目?200目。稀土氧化物的纯度为99.9%。
[0015]实施例1
本实施例的海绵钛反应罐外壁的再制造方法按照以下步骤进行:
(1)筛选出现裂纹或是轻微裂纹的海绵钛反应罐，利用吊车将其放到带回转和进给的平台上，给定旋转速度和进给速度对其进行车削，车削厚度根据其外壁受损情况而定，将表面的脱皮和裂纹车削掉，本实施例中车削深度为2mm ;
(2)车削完毕后利用加热器在回转平台上对海绵钛反应罐进行预热，预热温度为280 °C，保温时间15min ；
(3)对预热后的海绵钛反应罐进行激光熔覆，根据给定的熔覆参数设定平台旋转速度和进给速度，实现同轴送粉，由载气携带熔覆粉末喷吹在海绵钛反应罐外表面，载气流量为121/min，，送粉转数为13rad/min，在氮气的保护下，同时启动激光发射器发射激光，所述的氮气流量为0.4MPA，激光光斑直径为6mm，发射功率为6KW，熔覆速率为30mm/s，搭接率40%，每层熔覆厚度为0.8-1.2mm，最终熔覆层厚度为2mm，如图1所示，I为金属熔覆层，厚度为2mm，2为海绵钛反应罐壁，厚度为20mm，实现了海绵钛反应罐外壁的再制造。
[0016]其中，海绵钛反应罐外壁的基体组织金相视图如图2所示，其组织特点是马氏体位相分布的回火索氏体，其硬度，强度，韧性等综合力学性能比较好；本实施例得到的熔覆层组织金相视图如图3左部分所示，从图左部分3中可以看出组织特点是粗大的粗状晶奥氏体，这种组织具有优良的耐蚀性和耐热性，另外其综合力学性能也非常好；图3右部分和图4是海绵钛反应罐外壁与本实施例的熔覆层结合区的金相组织，其组织特点是针状马氏体及回火托氏体，组织较均勾，由此可以看出熔覆层与基体成冶金结合，其结合性能比较好，不易脱落。
[0017]实施例2
本实施例的海绵钛反应罐外壁的再制造方法按照以下步骤进行:
(1)筛选出现裂纹或是轻微裂纹的海绵钛反应罐，利用吊车将其放到带回转和进给的平台上，给定旋转速度和进给速度对其进行车削，车削厚度根据其外壁受损情况而定，将表面的脱皮和裂纹车削掉，本实施例中车削深度为3mm ;
(2)车削完毕后利用加热器在回转平台上对海绵钛反应罐进行预热，预热温度为300 °C，保温时间1min ；
(3)对预热后的海绵钛反应罐进行激光熔覆，根据给定的熔覆参数设定平台旋转速度和进给速度，实现同轴送粉，由载气携带熔覆粉末喷吹在海绵钛反应罐外表面，载气流量为81/min，，送粉转数为13rad/min，在氮气的保护下，同时启动激光发射器发射激光，所述的氮气流量为0.5MPA，激光光斑直径为6mm，发射功率为6KW，熔覆速率为30mm/s，搭接率50%，每层熔覆厚度为0.8-1.2mm，最终熔覆层厚度为3mm，如图1所示，I为金属熔覆层，厚度为3mm，2为海绵钛反应罐壁，厚度为20mm，实现了海绵钛反应罐外壁的再制造。
[0018]实施例3
本实施例的海绵钛反应罐外壁的再制造方法按照以下步骤进行:
(1)筛选出现裂纹或是轻微裂纹的海绵钛反应罐，利用吊车将其放到带回转和进给的平台上，给定旋转速度和进给速度对其进行车削，车削厚度根据其外壁受损情况而定，将表面的脱皮和裂纹车削掉，本实施例中车削深度为4mm ;
(2)车削完毕后利用加热器在回转平台上对海绵钛反应罐进行预热，预热温度为250 °C，保温时间20min ；
(3)对预热后的海绵钛反应罐进行激光熔覆，根据给定的熔覆参数设定平台旋转速度和进给速度，实现同轴送粉，由载气携带熔覆粉末喷吹在海绵钛反应罐外表面，载气流量为101/min，，送粉转数为13rad/min，在氮气的保护下，同时启动激光发射器发射激光，所述的氮气流量为0.2MPA，激光光斑直径为6mm，发射功率为6KW，熔覆速率为30mm/s，搭接率60%，每层熔覆厚度为0.8-1.2mm，最终熔覆层厚度为4mm，如图1所示，I为金属熔覆层，厚度为4mm，2为海绵钛反应罐壁，厚度为20mm，实现了海绵钛反应罐外壁的再制造。
【主权项】
1.一种海绵钛反应罐外壁的再制造方法，其特征在于按照以下步骤进行: (1)筛选出现裂纹或是轻微裂纹的海绵钛反应罐，对其进行车削，将表面的脱皮和裂纹车削掉； (2)对车削后的海绵钛反应罐进行预热，预热温度为250-300°C，保温时间10-20min； (3)对预热后的海绵钛反应罐进行激光熔覆，载气携带熔覆粉末喷吹在海绵钛反应罐外表面实现同轴送粉，在氮气的保护下，同时启动激光发射器发射激光，激光光斑直径为6mm，发射功率为6KW，熔覆速率为30mm/s，搭接率40_60%，每层熔覆厚度为0.8-1.2mm，最终恪覆层厚度为2-4mm，实现海绵钛反应罐外壁的再制造。2.根据权利要求1所述的一种海绵钛反应罐外壁的再制造方法，其特征在于所述的车削厚度为2-4mm。3.根据权利要求1所述的一种海绵钛反应罐外壁的再制造方法，其特征在于所述的载气流量为8-121/min，送粉转数为13rad/min。4.根据权利要求1所述的一种海绵钛反应罐外壁的再制造方法，其特征在于所述的氮气流量为0.2-0.5MPA。5.根据权利要求1所述的一种海绵钛反应罐外壁的再制造方法，其特征在于所述的熔覆粉末成分按重量百分比为:Gr:13-15%, N1:3_6%，T1:12-14%, S1:0.2-0.5%，Nb:04-0.6%, Al:1.2-1.5%，稀土氧化物CeO2:0.25%，其余为Fe，粉末粒度为100目?200目。
【专利摘要】本发明属于海绵钛生产技术领域，具体涉及一种海绵钛反应罐外壁的再制造方法。本发明是首先筛选出现裂纹或是轻微裂纹的海绵钛反应罐，对其进行车削，将表面的脱皮和裂纹车削掉，然后对车削后的海绵钛反应罐进行预热，对预热后的海绵钛反应罐进行激光熔覆，激光光斑直径为6mm，发射功率为6KW，熔覆速率为30mm/s，搭接率40-60%，每层熔覆厚度为0.8-1.2mm，最终熔覆层厚度为2-4mm，实现海绵钛反应罐外壁的再制造。本发明延长了海绵钛反应罐的使用寿命，降低了海绵钛的生产成本。
【IPC分类】C23C24/10, C22C38/50, B22F1/00
【公开号】CN105088226
【申请号】CN201510614696
【发明人】李源, 郭辰光, 王薇, 李威力
【申请人】辽宁工程技术大学
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年9月24日