抑制海绵钛生产用反应器拉伸装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种海绵钛生产用反应器，特别是涉及一种抑制海绵钛生产用反应器拉伸装置。


背景技术：

2.在采用kroll法全流程生产海绵钛过程，反应器一般采用碳钢、不锈钢或复合板等金属材质，反应器在海绵钛一个生产周期需要经历：室温
→
800℃左右的熔镁阶段、850℃左右的还原阶段、1040℃左右的蒸馏阶段和1040℃左右
→
室温的冷却阶段四个阶段。反应器一般采用吊装方式，放置在还原蒸馏电炉中。反应器筒体除因温度升高发生弹性形变变长外，另外，在高温下因自身重量和盛装物重量所生产的应力作用下，因高温蠕变发生塑性形变而被拉长。蠕变变形量随温度、时间及应力的增加而增加。而蠕变形变是不可逆的，随着反应器使用周期的增加，反应器会被拉长，使其壁厚度会越来越薄，直至不能安全使用而报废。
3.随着海绵钛生产装置的大型化，反应器因自身重量和盛装物重量会增加，所产生的应力也会增大，因应力增加导致海绵钛每一个生产周期中反应器因蠕变高温产生的拉伸形变量增加，反应器使用寿命减少，单位海绵钛生产成本增加。
4.现有一种真空蒸馏还原反应器防拉伸控制装置：包含托盘、筋板、筒式连结体、固定板、调整垫板组、紧定螺栓：在筒式连结体的底部、固定板下设有调整垫板组，由紧固螺栓连接固定板。调整垫板组是由12～14块调整垫板组成，固定板与托盘之间有距离h间隙。筋板上方与托盘、下方与筒式连结体是焊接连接。固定板与筒式连结体是焊接连接。在固定板的中间部位设有一个通气孔。固定板与托盘之间有h间距，h间距是400-500mm。各调整垫板由沉头螺栓连接。调整垫板组由12～14块调整垫板组成，第一块调整垫板与第二块调整垫板之间由4个沉头螺栓联接，螺栓位置按90
°
均布排列。第二块调整垫板与第三块调整垫板之间由4个沉头螺栓联接，螺栓位置按旋转45
°
均布排列。第三块调整垫板与第四块调整垫板之间由4个沉头螺栓联接，螺栓位置按90
°
均布排列
…
依次类推。筋板与托盘及筒式连结体是焊接连接。
5.工作过程：首次使用前防拉伸调整垫板组与还蒸炉底部之间预留10-12mm间隙，高温加热时，罐体受热膨胀影响抻长，使调整垫板组与还蒸炉底部间隙消失，此时托盘、筒式连结体、固定板、调整垫板组与还蒸炉底部共同承受由于弹性变形而发生的罐体拉伸抻长。调整垫板组不但阻止罐体因受热抻长量继续增长，而且能够克服罐体因抻长与还蒸炉底部接触产生的顶升力，继续保持反应器罐体的整体密封状态。反应器罐体经过15天时间的还原—蒸馏流程后，防拉伸控制装置完成第一次工作使命。第二次使用时，先撤下调整垫板组最下层的第一块δ=14mm垫板，采用机械方式拆除该调整垫板与第二层调整垫板间的沉头螺栓。撤下第一块调整垫板后还原反应器罐体仍为自由状态悬置，此时防拉伸控制垫板装置与还蒸炉底部之间间隙为14mm。依次类推，第三次、第四次
…
第十二次第次依次撤下一块调整垫板，则可有效控制还原反应器罐体因张力及压下量产生的伸长变形。这种现有技术随
着每次反应器拉长而进行逐渐变低支撑，每次变低仍然存在操作复杂的缺陷，并且容易伤害还蒸电炉上端与反应器上部之间的密封法兰。


技术实现要素：

6.本实用新型目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种抑制海绵钛生产用反应器拉伸装置。该装置通过减小反应器因自身重量和盛装物重量所生产的应力，来抑制蠕变高温产生的拉伸形变量，延长反应器使用寿命，操作简便，且不会伤害还蒸电炉上端密封法兰。
7.为实现上述目的，本实用新型抑制海绵钛生产用反应器拉伸装置包括用于加热反应器的内周设电阻丝的竖筒式还蒸电炉，其特别之处在于隔热密封向上穿过竖筒式还蒸电炉底面中心竖孔的竖向升降柱上端设支撑座，支撑座上面设置用于向上支撑反应器的硬质耐火材料托盘，竖向升降柱下端设置能够适应反应器自身热胀冷缩和不妨害竖筒式还蒸电炉与反应器间密封法兰的自动竖向支撑机构。适应和不妨害是自动竖向支撑机构的支撑既能满足反应器自身热胀冷缩的需要，又能对超出反应器自身热胀冷缩之外额外拉伸进行有效抑制支撑，还不妨害所述密封法兰，从而起到抑制海绵钛生产用反应器拉伸的作用。还蒸电炉即是还原蒸馏电热炉。也就是将硬质耐火材料托盘放置在支撑座上，将支撑座下面的竖向升降柱放置液压缸上。具有通过减小反应器因自身重量和盛装物重量所生产的应力，来抑制蠕变高温产生的拉伸形变量，延长反应器使用寿命，操作简便，且不会伤害还蒸电炉与反应器间密封法兰的优点。
8.作为优化，用于支撑竖向升降柱的自动竖向支撑机构为竖向弹簧支撑机构或者为能够适应反应器自然热胀冷缩的智能液压支撑机构。竖向弹簧支撑机构随着反应器拉伸程度的加大而自动同步加大对反应器拉伸抑制强度，无需要额外控制和调整，智能液压支撑机构根据抑制反应器拉伸需要自由设置及自动调节对反应器拉伸抑制的支撑强度。
9.作为优化，所述智能液压支撑机构是配连智能液压站的液压缸向上支撑竖向升降柱。在行程范围内，智能液压站根据反应器自身热胀冷缩需要，在不影响反应器密封支撑法兰的前提下设定一个合理的支撑液压值范围；智能液压站配置用于实时检测液压缸支撑液压的电子液压计，当测得支撑液压值高于支撑液压值范围上限时，就降低液压缸直到测得支撑液压值下降到支撑液压值范围下限，停止下降；当测得支撑液压值低于支撑液压值范围下限时，就提升液压缸直到测得支撑液压值上升到支撑液压值范围上限，停止上升，依次反复运行，从而抑制反应器超过自身热胀冷缩范围的拉伸。
10.作为优化，所述智能液压站包括液压泵以及控制液压油向液压缸输出输入的电控阀系统和智能控制器及用于实时检测液压缸支撑液压的电子液压计，电子液压计电连智能控制器，智能控制器电连控制液压泵及电控阀系统。
11.作为优化，所述隔热密封是波纹密封装置与还蒸电炉底部之间密封连接，波纹密封装置与竖向升降柱之间设置陶瓷纤维隔热棉。
12.作为优化，所述隔热密封是还蒸电炉底面中心竖孔外周壁与下方竖向升降柱外周之间密封设置波纹密封筒，波纹密封筒内周与竖向升降柱外周之间设置耐热保温隔热材料夹套；液压缸支撑的竖向升降柱向下伸出波纹密封筒底。
13.所述耐热保温隔热材料为陶瓷纤维隔热棉，向下伸出波纹密封筒底的竖向升降柱
下端与液压缸上端之间设置竖向隔热机构。竖向隔热机构是竖向升降柱下端与液压缸上端外周间隔套配保温管，保温管内周和竖向升降柱下端面与液压缸上端面之间设置竖向隔热垫，竖向耐压隔热垫上面的竖向升降柱下端外周与保温管内周之间夹套设置上陶瓷纤维隔热棉隔热管，竖向耐压隔热垫下面的液压缸上端外周与保温管内周之间夹套设置下陶瓷纤维隔热棉隔热管。所述竖向耐压隔热垫为至少中层垫芯由多层陶瓷纤维隔热布制成的竖向耐压隔热垫。至少保温管上下端中的一端与竖向升降柱下端和液压缸上端的一端外周之间活接或固接。
14.作为优化，所述波纹密封筒上端与还蒸电炉底面中心竖孔外周壁之间进行密封焊接或者通过波纹密封筒上端兰盘及上面耐热密封垫圈与还蒸电炉底面中心竖孔外周壁下伸的螺栓进行密封栓固。
15.竖向升降柱竖向穿过波纹密封筒底设置的竖孔，波纹密封筒底竖孔周壁与竖向升降柱竖之间进行密封焊接或者竖向升降柱竖密封固装的下兰盘以及上面耐热密封垫圈与波纹密封筒底向下伸出的螺栓进行密封栓固。
16.作为优化，硬质耐火材料托盘为莫来石熔铸材质或石墨材质的硬质耐火材料托盘，反应器下端为椭圆封头，硬质耐火材料托盘上端面为与椭圆封头下端面套配的椭圆凹形，即硬质耐火材料托盘呈凹形，凹形的形状与反应器底部封头的形状一致，凹形的深度与反应器底部封头的高度一致；反应器支撑力控制在反应器自身重量与盛装物的总重量的15%以下。
17.作为优化，反应器支撑力控制在反应器自身重量与盛装物的总重量的5%～10%之间。
18.作为优化，竖筒式还蒸电炉向下连接或固装有底支架，自动竖向支撑机构为竖向弹簧支撑机构或者为能够适应反应器自然热胀冷缩的智能液压支撑机构；竖向弹簧支撑机构或者智能液压支撑机构的液压缸设置在底支架上。
19.总之，本新型装置由硬质耐火材料托盘、支撑架、液压缸、波纹密封装置、智能液压站及其油泵和智能控制器等组成。操作步骤有；第一步：通过操控液压缸将硬质耐火材料托盘及支撑座下降至最低位置；第二步：将反应器放置还蒸电炉内，启动电炉将反应器升温至所需温度，让反应器发生自由热膨胀形变。第三步：通过液压缸将支撑架和硬质耐火材料托盘上升至与反应器底部封头接触，持续支持反应器。第四步：通过智能液压站的电子压力计及智能控制器来自动控制反应器支撑力。反应器支撑力控制在反应器自身重量与盛装物的总重量的5%～10%之间。
20.采用上述技术方案后，本实用新型抑制海绵钛生产用反应器拉伸装置具有通过减小反应器因自身重量和盛装物重量所生产的应力，来抑制蠕变高温产生的拉伸形变量，延长反应器使用寿命，操作简便，且不会伤害还蒸电炉上端密封法兰的优点。
附图说明
21.图1是本实用新型抑制海绵钛生产用反应器拉伸装置的结构示意图。图中标号：1竖向升降柱、11硬质耐火材料托盘、12支撑座、13液压缸、14智能液压站、15电子液压计、16液压油管、17波纹密封筒、18陶瓷纤维隔热棉、20反应器、30竖筒式还蒸电炉、31电阻丝、10底支架、h3反应器底部封头高度、h反应器底部封头壁厚、h0竖筒式还蒸电炉上端密封兰盘
顶部到竖筒式还蒸电炉内反应器下端距离、h1竖筒式还蒸电炉上端密封兰盘顶部到竖筒式还蒸电炉内反应器内腔下端距离。
具体实施方式
22.如图所示，本实用新型抑制海绵钛生产用反应器拉伸装置包括用于加热反应器20的内周设电阻丝31的竖筒式还蒸电炉30；隔热密封向上穿过竖筒式还蒸电炉30底面中心竖孔的竖向升降柱1上端设支撑座12，支撑座12上面设置用于向上支撑反应器20的硬质耐火材料托盘11，竖向升降柱1下端设置能够适应反应器20自身热胀冷缩和不妨害竖筒式还蒸电炉30与反应器20间密封法兰的自动竖向支撑机构。适应和不妨害是自动竖向支撑机构的支撑既能满足反应器自身热胀冷缩的需要，又能对超出反应器自身热胀冷缩的额外拉伸进行有效抑制支撑，还不妨害所述密封法兰，从而起到抑制海绵钛生产用反应器拉伸的作用。竖筒式还蒸电炉即是还原蒸馏电热炉。也就是将硬质耐火材料托盘放置在支撑座上，将支撑座下面的竖向升降柱放置液压缸上。具有通过减小反应器因自身重量和盛装物重量所生产的应力，来抑制蠕变高温产生的拉伸形变量，延长反应器使用寿命，操作简便，且不会伤害竖筒式还蒸电炉与反应器间密封法兰的优点。
23.用于竖向升降柱的自动竖向支撑机构为能够适应反应器自然热胀冷缩的智能液压支撑机构，也可以是竖向弹簧支撑机构。竖向弹簧支撑机构随着反应器拉伸程度的加大而自动同步加大对反应器拉伸抑制强度，无需要额外控制和调整，智能液压支撑机构根据抑制反应器拉伸需要自由设置及自动调节对反应器拉伸抑制的支撑强度。所述智能液压支撑机构是配连智能液压站14的液压缸13向上支撑竖向升降柱1。在行程范围内，智能液压站根据反应器自身热胀冷缩需要，在不影响反应器密封支撑法兰的前提下设定一个合理的支撑液压值范围；智能液压站配置用于实时检测液压缸支撑液压的电子液压计，当测得支撑液压值高于支撑液压值范围上限时，就降低液压缸直到测得支撑液压值下降到支撑液压值范围下限，停止下降；当测得支撑液压值低于支撑液压值范围下限时，就提升液压缸直到测得支撑液压值上升到支撑液压值范围上限，停止上升，依次反复运行，从而抑制反应器超过自身热胀冷缩范围的拉伸。所述智能液压站14包括液压泵以及控制液压油向液压缸13输出输入的电控阀系统和智能控制器及用于实时检测液压缸13支撑液压的电子液压计15，电子液压计15电连智能控制器，智能控制器电连控制液压泵及电控阀系统。
24.所述隔热密封是波纹密封装置与竖筒式还蒸电炉30底部之间密封连接，波纹密封装置与竖向升降柱1之间设置陶瓷纤维隔热棉。所述隔热密封是竖筒式还蒸电炉30底面中心竖孔外周壁与下方竖向升降柱外周之间密封设置波纹密封筒17，波纹密封筒17内周与竖向升降柱1外周之间设置耐热保温隔热材料夹套；液压缸13支撑的竖向升降柱1向下伸出波纹密封筒17底。所述耐热保温隔热材料为陶瓷纤维隔热棉18，向下伸出波纹密封筒底的竖向升降柱1下端与液压缸13上端之间设置竖向隔热机构。竖向隔热机构是竖向升降柱下端与液压缸上端外周间隔套配保温管，保温管内周和竖向升降柱下端面与液压缸上端面之间设置竖向隔热垫，竖向耐压隔热垫上面的竖向升降柱下端外周与保温管内周之间夹套设置上陶瓷纤维隔热棉隔热管，竖向耐压隔热垫下面的液压缸上端外周与保温管内周之间夹套设置下陶瓷纤维隔热棉隔热管。所述竖向耐压隔热垫为至少中层垫芯由多层陶瓷纤维隔热布制成的竖向耐压隔热垫。至少保温管上下端中的一端与竖向升降柱下端和液压缸上端的
一端外周之间活接或固接。
25.所述波纹密封筒17上端与竖筒式还蒸电炉30底面中心竖孔外周壁之间进行密封焊接或者通过波纹密封筒上端兰盘及上面耐热密封垫圈与竖筒式还蒸电炉底面中心竖孔外周壁下伸的螺栓进行密封栓固；竖向升降柱1竖向穿过波纹密封筒17底设置的竖孔，波纹密封筒17底竖孔周壁与竖向升降柱竖1之间进行密封焊接或者竖向升降柱竖密封固装的下兰盘以及上面耐热密封垫圈与波纹密封筒底向下伸出的螺栓进行密封栓固。
26.硬质耐火材料托盘11为莫来石熔铸材质或石墨材质的硬质耐火材料托盘11，反应器20下端为椭圆封头，硬质耐火材料托盘11上端面为与椭圆封头下端面套配的椭圆凹形。即硬质耐火材料托盘呈凹形，凹形的形状与反应器底部封头的形状一致，凹形的深度与反应器底部封头的高度一致；反应器支撑力控制在反应器自身重量与盛装物的总重量的15%以下。反应器支撑力控制在反应器自身重量与盛装物的总重量的5%～10%之间。
27.竖筒式还蒸电炉30向下连接或固装有底支架10，自动竖向支撑机构为能够适应反应器自然热胀冷缩的智能液压支撑机构，也可以是竖向弹簧支撑机构；智能液压支撑机构的液压缸（或竖向弹簧支撑机构）设置在底支架10上。
28.也就是：本新型装置由硬质耐火材料托盘、支撑架、液压缸、波纹密封装置、智能液压站及其油泵和智能控制器等组成。操作步骤有；第一步：通过操控液压缸将硬质耐火材料托盘及支撑座下降至最低位置；第二步：将反应器放置竖筒式还蒸电炉内，启动电炉将反应器升温至所需温度，让反应器发生自由热膨胀形变。第三步：通过液压缸将支撑架和硬质耐火材料托盘上升至与反应器底部封头接触，持续支持反应器。第四步：通过智能液压站的电子压力计及智能控制器来自动控制反应器支撑力。反应器支撑力控制在反应器自身重量与盛装物的总重量的5%～10%之间。
29.总之，本实用新型抑制海绵钛生产用反应器拉伸装置具有通过减小反应器因自身重量和盛装物重量所生产的应力，来抑制蠕变高温产生的拉伸形变量，延长反应器使用寿命，操作简便，且不会伤害还蒸电炉与反应器间密封法兰的优点。