一种海绵钛冶炼反应器用复合钢板及其制造方法与流程

本发明涉及复合钢板制造及应用领域，尤其涉及一种海绵钛冶炼反应器用复合钢板及其制造方法。

背景技术：

1、爆炸焊接复合板是利用炸药能量实现两种金属的冶金结合，既能发挥两种材料各自的性能特点，又节约了材料成本，在石油化工、金属冶炼、火力发电等行业有广泛的用途。

2、工业生产海绵钛一般采用镁热法或钠热法，利用镁或钠还原并分离出海绵钛，海绵钛冶炼炉的反应器是关键装置，反应器外部加热温度达900℃以上，内部进行冶炼还原反应。这不仅要求反应器耐高温抗氧化，而且要保证冶炼过程中钛金属的纯净度，因此反应器通常使用复合钢板制造，外层为不锈钢，内层侧为碳钢。

3、纯铁为碳含量小于0.02％的铁碳合金，金相组织为铁素体。由于纯铁材料基本不含其它合金元素，故强度低、易氧化，这导致其加工制造难度大，但纯铁却是海绵钛冶炼反应器最佳的内层材料。

4、本发明旨在提供一种海绵钛冶炼反应器用复合钢板及其制造方法，复合钢板材质为纯铁+不锈钢。

技术实现思路

1、本发明的目的就是针对上述问题，提供一种海绵钛冶炼反应器用复合钢板及其制造方法。

2、本发明的目的是这样实现的：一种海绵钛冶炼反应器用复合钢板，海绵钛冶炼反应器用复合钢板基层选用s31603不锈钢板，执行标准gb/t24511-2017，复层选用dt4纯铁板，执行标准gb/t6983-2008，基层与复层厚度比为2.5～3，s31603不锈钢板的化学成分质量百分比为c≤0.03，si≤0.75，mn≤2.00，p≤0.035，s≤0.015，ni：10.00～14.00，cr：16.00～18.00，mo:2.00～3.00，其余为铁和不可避免的杂质；dt4纯铁板的化学成分质量百分比为c≤0.01，si≤0.10，mn≤0.25，p≤0.015，s≤0.010，ni≤0.05，cr≤0.05，mo≤0.05，cu≤0.05，其余为铁和不可避免的杂质。

3、一种海绵钛冶炼反应器用复合钢板的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：基板和复板表面处理：结合面抛光处理，露出金属光泽，表面粗糙度ra≤2.5μm；步骤二：爆炸焊接及表面防护：(1)炸药选择：选用膨化硝铵炸药，添加3％～5％珍珠岩调整爆速至2000～2200m/s，装药密度0.5～0.6g/cm3；(2)装药量计算：单位面积炸药量和药厚利用经验公式wg＝kg(δ1ρ1)0.5计算，式中：wg为单位面积炸药使用量(g/cm2)，kg为爆炸系数，δ1为复板厚度，ρ1为复板密度，经计算wg＝2.5～3.5g/cm2，装药密度0.55～0.60g/cm3，得出装药高度45～65mm；(3)基板和复板间隙计算：基板、复板之间的间隙用经验公式确定：h＝1.2δ1，式中：δ1为复板厚度，h取12～14mm；(4)表面防护：铺放炸药前在复板上，表面均匀涂抹一层1～2mm厚的黄油进行防护；步骤三：挖补焊接：爆炸复合后，对ut检测发现的未结合进行挖补焊接，去除未结合复层并下挖至基层1～2mm，采用氩弧焊焊接过渡层，选用纯铁焊丝。手工电弧焊焊接复层，选用j422焊条。挖补面积不大于总表面积的1％。步骤四：热处理及表面防护：热处理加热温度940～960℃，保温时间为复合板厚度的1～1.5倍，出炉后风冷至300℃，热处理前在复板表面均匀刷涂一层厚度为0.5～1mm的抗氧化涂料，热处理后清理涂料层后再进行后续加工。

4、本发明的有益效果是：本发明提供了一种海绵钛冶炼反应器用复合钢板及其制造方法，该复合钢板的复层为纯铁、基层为不锈钢，利用爆炸焊接的方法实现冶金结合，具有优良的理化性能和结合质量。用其制作的冶炼反应器不仅使用寿命长，而且能够提高冶炼金属的纯净度。

技术特征：

1.一种海绵钛冶炼反应器用复合钢板，其特征在于：海绵钛冶炼反应器用复合钢板基层选用s31603不锈钢板，执行标准gb/t24511-2017，复层选用dt4纯铁板，执行标准gb/t6983-2008，基层与复层厚度比为2.5：1～3:1，s31603不锈钢板的化学成分质量百分比为c≤0.03，si≤0.75，mn≤2.00，p≤0.035，s≤0.015，ni：10.00～14.00，cr：16.00～18.00，mo:2.00～3.00，其余为铁和不可避免的杂质；dt4纯铁板的化学成分质量百分比为c≤0.01，si≤0.10，mn≤0.25，p≤0.015，s≤0.010，ni≤0.05，cr≤0.05，mo≤0.05，cu≤0.05，其余为铁和不可避免的杂质。

2.一种海绵钛冶炼反应器用复合钢板的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及复合钢板制造及应用领域，一种海绵钛冶炼反应器用复合钢板及其制造方法。复合钢板基层材料为不锈钢,复层材料为纯铁。其制造步骤包括：（1）基复层表面抛光；（2）爆炸焊接及表面防护；（3）未结合挖补处理；（4）消除爆炸硬化热处理及表面防护。该复合钢板具有优良的理化性能和结合质量，制作的冶炼反应器不仅使用寿命长，而且能够提高冶炼金属的纯净度。

技术研发人员：王强达,杨国俊,郭励武,杨峰,王海峰,张峰,刘云飞,乔利军
受保护的技术使用者：太原钢铁（集团）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13