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钛与钛合金熔炼锻造棒材、管材、丝材、板材生产方法钛设备制造钛生活用品docx

作者:admin 发布时间:2019-06-18 09:36

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  目 录 钛的基本知识概述 钛的熔炼 钛及钛合金锻造 钛及钛合金铸件 钛棒、钛丝和钛带 焊接钛管的生产 钛及钛合金管挤压生产 钛及钛合金管生产 钛板生产的基本知识 钛设备制造 钛日常生活用品的应用制作及实例 钛的应用与展望 钛的基本知识概述 钛是近四十多年来新发展起来的金属材料,由于钛资源丰富、性能优异,进入工业领域以来,在现代科技和国民经济部门迅速获得了广泛的应用,发展那很快,被评为“崛起的第三大金属”。 钛金属工业发展简史 在十八世纪末,一位英国神甫业余物理学家威廉·格兰盖尔(Wiliam Greger)发现英国安特沃尔州眉纳岗出产的一种黑色磁性砂中含有一种未知元素的氧化物,格兰盖尔在1971年发表的研究报告立将这个新元素命名为“眉纳岗尼特”。当时,还有一位奥地利化学家克拉伯劳脱曾对许多岩石和矿物的组成进行系统的检验,其中有的含有一种现在已知为金矿石的矿物。克氏通过对这些矿物进行深入的物理检验,于1795年得出结论:金矿石是一种金属的氧化物,这种金属将力大无穷,以希腊神话中的“大力神”命名为“泰坦”,即钛。此后,他又检验过一种钛铁矿的矿样,发现也有钛,并证明这个“钛”与格兰盖尔的“眉纳岗尼特”确实是一种元素。 在整个十九世纪中,许多学者做过许多努力企图制取金属钛,但在大多数情况下,只能得到钛的氧化合物和低价氧化物。直到十九世纪末(1896)莫德桑等人才制取到95%和低价氧化物的纯度的钛,此后,亨特及其同事于1910年在英国电气公司研究灯丝材料时,首次制取了较纯的钛试样,其方法是将钛的氧化物和钠放入一钢真空筒内一起加热,其产物在冷态呈脆性,加热时呈展性,据说有时可取得99.9%的纯度。但是使亨特失望的是他们获得的钛在1800℃就熔化了,而不是当时所号称的熔点6000℃,因此不能做灯丝材料,不过在此后的三十年中,仍被用做制取金属钛的标准工艺。 1925年阿克尔(VonArkel)和布尔(deBoer)用他们发明的四碘化钛热分解发,从钠还原过的钛制得了少量已脱净非金属杂质的钛。 1940年维约·克劳尔(W.J.Kroll)发表了将四氯化钛通入熔融镁浴内,还原而制得了海绵钛的工业方法。为钛金属工业奠定了基础。 1947年在美国最早生产了两吨海绵钛。 1948年在美国杜邦公司建立了世界上第一个钛加工厂,使用真空电弧炉融化钛生产钛铸锭。 1950年最早在美国使用线年在克劳尔指导下玩成了带水冷铜坩埚的真空自耗电弧炉,奠定了钛材加工业发展的基础,实现了工业化生产,月产能力达125吨。 1953年美国矿业局研制出电弧式真空凝壳炉,为钛的铸件生产开辟了道路。 此后,英国、日本、苏联都相继在五十年代中期开始了钛金属工业起步。 我国钛金属工业的起步也不算晚,早在1955年,北京有色金属研究总院就开始研制海绵钛,1956年开始了真空非自耗电弧熔炼钛的研究,1958年在抚顺铝厂建立了中国第一个海绵钛生产车间,1960年在沈阳有色金属加工厂建立了中国第一个熔炼车间。 一九六五年兴建了我国大型专业化稀有金属加工厂---宝鸡有色金属加工厂,主要产品是钛材。1969年形成年产钛及钛合金锭1000吨能力。1979年世界海绵钛产量首次突破10万吨,目前总产量约11.2万吨,熔炼加工能力远超过海绵钛生产能力。这标志中国也进入世界上生产钛材的主要国家行列。世界生产钛材的国家依次是苏联、美国、日本、英国、中国、西德(不生产海绵钛)。 钛的资源和海绵钛的制取 钛的资源 钛在地壳中的含量丰富,占0.61%,在所有元素中占第十位,在常用金属中仅次于铝、铁、镁而居第四位,是铜的十倍,超过锡百倍,锰、铬、锌、氯、铅在地壳中的总含量加在一起也不到钛的三分之一。已发现的含钛矿多达70多种,最富开采价值的是天然金红石(TiO2)和钛铁矿(FeO.TiO2), 但是天然金红石在自然界中储量有限,已查明的仅1.5亿吨,主要蕴藏于巴西、塞拉利昂、印度、澳大利亚和南非。已探明世界钛资源(折TiO2)约28亿吨,其中国外19.7亿吨,有经济开采价值的约4.23亿吨,其中钛铁矿3.941亿吨,占93%,金红石2890万吨,占6.8%。 拥有钛铁矿的主要国家是加拿大、为24.7%,挪威18.7%,印度12.7%,苏联12.2%,南非共和国为8.2%,美国7.4%,澳大利亚7.1%。 在2890万吨金红石储量中澳大利亚占33.7%,印度占24%,塞拉利昂占12%,苏联占8.35,南非及美国占6.9%。 我们的钛资源居世界首位,已探明钛矿储量比居前列的加拿大、美国、澳大利亚之总储量还多。最大的钛矿资源是攀枝花---西地区的原生钛铁矿,还有承德地区的原生钛铁矿,两广和海南的钛铁矿砂矿,湖北省还有相当储量的天然金红石。所以我们说世界钛资源丰富,我国名列前茅。 世界钛精矿目前的利用主要是用来生产钛白(纯TiO2),钛白主要用于涂料,塑料及造纸等工业,国外钛白用量占钛精矿产量90%,年产约300万吨,我国钛白年产量在2.6~2.8万吨之间,还有少量钛精矿用于生产钛铁合金,用于生产钛金属的在10~15%左右。 海绵钛的制取 金属钛的制取方法有镁热还原法,钠热还原法,钙热还原法,碘热分解法和熔盐电解法等。其中碘法是纯钛原料基础上制取高纯晶条钛,一般规模小,成本高。目前工业上占主导地位的是镁法,还有少量的用钠还原法生产。 金属热还原精Ticl4,得到金属钛,呈海绵状,所以工业上又叫海绵钛。还原用的金属为镁,钠或钙。 镁热还原过程为间隙式作业,在惰性气体氩或氦的保护下进行 ,还原工艺温度为800~920℃(理论温度714—1000℃)在还原过程中排出生成物Mgcl2,反应式为: Ticl4 + 2Mg→2Mgcl2(液)+Ti(固) 还原所得到产物中夹有Mgcl2和残留金属镁,可用真空蒸馏法除去并回收。也有用酸浸法代替蒸馏的。线℃。 制取金属钛的原料主要为金红石,其中TiO2含量大于96%。我国、苏联、加拿大等因缺少金红石都采用钛铁精矿通过电弧炉精炼制取高钛渣,其中TiO2含量90%以上。高钛渣、金红石,石油焦•●经混合装入料仓,送入氯化炉进行氯化,产物为Ticl4---经冷凝器冷却获得棕色的粗四氯化钛液体,再经精制塔去除Fe、Al、Slv等杂质制取白色液体获精四氯化钛。在还原炉Ticl4熔融镁发生置换反应产生Mgcl2和海绵钛铊→真空蒸馏,现代技术实现了将还原和蒸馏在一体上进行的联合法。 世界上镁还原炉容量最大的如日本石冢8—10吨,美国采用还原和蒸馏联合法容量3—7吨,我国已实现2吨容量的联合法装置,正向5吨联合法装置迈进。铊体越大其中心部位铁、氧含量愈低,一级品越高,如10吨钛铊,中心部位含O2量200ppm者可达10%,而2---5吨级仅小量400ppm含氧部位。 镁法主要技术经济指标,每生产1吨海绵钛: 液氯3.3—4.5吨 电耗3---5万吨 补充镁80—100公斤,精四氯化钛4.07~4.3吨,相当高钛渣2.2吨,钛精矿4吨或40吨原矿。 钠还原过程比镁热还原过程易于实现连续化,还原温度为800~900℃其化学反应式为: Ticl4 + 2Na1→ Ticl2 +2Nacl Ticl2 +2Na → Ti + 2Nacl 因此即可一次还原,也可分两段进行,后者在工业上叫做二段还原法。还原产物中杂有Nacl和少量钠,可用0.1~1%稀盐酸浸洗去除。 我国国家标准对海绵钛的标准见GB2524----81,镁法和钠法都各有五级五个牌号其中0级为含钛纯度为99.76%,布氏硬度不大于100,工业中常用的为1—3级纯度在99.65%~~99.36%之间,布氏硬度在110~155之间。 日本海绵钛四种,镁、钠还原法品级◇•■★▼稍有差别,布氏硬度105—160。美国海绵钛,以镁、钠还原不同成品品位分成四种,实际上是两个级别,纯度在99.1---99.3%以上。 我国的海绵钛标准见表1—1 表1—1 GB2524—81 产品名称 产品牌号 成 分 % HB10/1500/30 不大于 Ti含(%) 不小于 杂质元素 Fe Si Cl C N O 0级钛 MHTi--0 99.76 0.06 0.02 0.06 0.02 0.02 0.06 100 1级钛 MHTi-1 99.65 0.10 0.03 0.08 0.03 0.03 0.08 110 2级钛 MHTi-2 99.54 0.15 0.03 0.10 0.03 0.04 0.10 135 3级钛 MHTi-3 99.36 0.02 0.04 0.15 0.04 0.05 0.15 155 4级钛 MHTi-4 99.15 0.35 0.05 0.15 0.04 0.06 0.02 175 共有五个牌号也就是五个等级。钠法钛的特点就是Fe含量低,LI含量稍高。 钛的主要性质 钛,元素符号Ti,银白色金属,在元素周期表中属IVB族过度元素,原子序数22,原子量47.9,与其它常用结构金属相比:具有熔点高,密度低,强度高、高温和低温性能及腐蚀性好等优点。钛是高活性金属,在金属分类中被划归稀有轻金属。 钛的主要物理性质 密度(20) 4.5 克/厘米3 熔点 1668 ℃ 沸点 3285 ℃ 同素异形体转变温度 882 ℃ (相变点) 热导率(0---100 ℃) 21.6 W/(m.k) 电阻率(20 ℃) 54 μΩ.cm 2.钛的机械性能 钛的密度为钢的60%,铜的50%,铝的1.8倍。纯钛的抗拉强度σb在265~620MP,一般钛合金σb690~1180MPa,有希望研制出σb高达1764MPa的高强钛合金。钛合金的比度可达不锈钢的3.5倍,铝的1.5倍,是结构金属材料最高的。一般钛合金在540℃温度下能保持其有用的性能,但仅能供短时间使用,目前已研制出供600℃温度下使用的钛合金。钛合金作为导弹材料可在540℃温度下长期使用,还可以在760℃温度下使用。钛和钛合金在低温下仍能保持其原有的力学性能。 3. 钛的化学性质 钛是高活性金属,其氧化物及其稳定,但由于钛在含氧环境中易形成一层薄而坚固的氧化物薄膜,这种薄膜能耐氧化溶液的侵蚀,因而使钛具有优异的耐腐蚀性能。钛具有极为突出的的耐工业腐蚀气氛及海水腐蚀腐蚀的性能,事实上没有一种材料的耐盐水腐蚀性能超过钛,它还能耐许多酸和盐类溶液的腐蚀,甚至王水。因而作腐蚀介质的结构材料,正在日益增长。但是,作为腐蚀材料,尚无一种全能的选手。对于硫酸,钛的选择性很强,钛在315.5℃以上时,于发烟硝酸,熔融氯化物盐类,干的氯化钠中;或者在34.9℃时于含有痕量氯化物的甲醇,氯化碳,氢化物和10%的盐酸中,会因应力腐蚀而破裂,还很容易被所有浓度的氢氟酸浸蚀,在选材时应该注意。 四、 钛和钛合金的分类及其特性 纯钛与其它金属如铁、铜、铝一样可以通过添加合金元素,进一步优化其性能以满足特定工作条件的需要,如高强度、耐热、耐蚀、耐低温、功能生物工程、超塑成型等。 由于加入合金元素后,在钛中所产生显微组织的变化,按退火后组织,可将钛合金划分为α,α+β和β型三种类型。那些能提高β转变温度 α稳定元素有:铝、硼、氧和镓等。 β稳定元素有:锰、铁、铬、钒、钼和铌等,氢也是β稳定元素之一,另一种元素如Zr,Sn对β转变温度无明显影响,被称为中性元素。我国的钛合金命名科学地分成三大体系,TA0-TA7,明显地知道是α型钛合金;TB-β型钛合金,TC系列是α+β两相钛合金。在α型和β型钛合金中还可以细分,也还各有其特点。在此要指出的是钛合金的显微组织类型决定了工艺性和力学性能及采取何种热处理方式,以充分发挥钛合金的潜力。 钛合金与其他金属材料相比具有以下优点: 比强度大,以TC4为例:100℃时为铝合金的1.2倍,是不锈钢的2倍,400℃时是不锈钢的2.5倍,铝合金则已不能工作;2)可在中温(450—500℃)下长期工作。3)耐蚀性好,4)低温性能好;5)弹性模量低,导热率小,无磁性等。按用途还可将钛合金分为耐热,高强、低温、耐蚀,生物工程和功能(记忆、储氢等)用钛合金等。钛合金的牌号很多,常用的不下30种,我国正式生产的有19个牌号,包括工业,工业试生产的在内约有35个牌号。 五.、钛及钛合金加工材料主要品种及生产特点 1.钛及钛合金加工材料的主要品种、规格见表1—2 表1—2我国钛及钛合金的主要品种、规格 品 种 规 格 (mm) 板材 冷轧板 0.3×(400~1000)×3000 (0.5~4.00)×1000×3000 热轧板 (4.0~10.0)×1000×3000 (8.0~30.0)×2000×3000 带材 (0.1~0.3)×(100~320)×L 箔材 ( (0.01~0.09)×(100~320)×L 饼材、环材 直径≤600,厚度>40 棒材 挤制棒 (Φ12~100)×L 轧棒 (Φ8~Φ210)×L 锻棒 最大型Φ250,旋锻棒Φ3~φ5 管材 轧管 (Φ3~φ120)×11000 挤管 (Φ18~φ210)×L 焊接管 (Φ15~40)×(0.5~2.5)×20000 丝材 (Φ0.1~Φ6.0)×L 铸件 单重350公斤以下 此外还有粉末冶金制品等。 2. 钛及钛合金加工材的基本生产方法及特点 除了少量是粉末冶金工艺的制品外,最大宗的钛及钛合金加工材使用熔炼锭坯—压力加工成材的基本生产方法。为此:(1)必须将海绵钛制备成适合于加工的形态,以避免金属或合金污染。在高温下钛与空气反应十分迅速,而当温度超过649℃—1200℃下左右,会产生大量氧化物鳞皮,而且氧和氮在钛中溶解非常迅速,它们的存在严重损害加工产品的性能。因此在钛材加工过程中,氧的污染是个严重问题。因为一旦氧进入钛或钛合金固溶体中,除非去掉污染层,否则是不可能除掉的。氢也能迅速地溶解于钛中并损害钛的性能,但是,氢可用真空处理法去除。这一切决定钛的产品生产工艺是基于真空冶金范畴。熔炼,铸造物是在真空或惰性气体保护下进行,在一些中间和最终热处理,也应在真空或保护气氛下进行。 钛及钛合金加工材料生产基本工艺路线如下: 海绵钛 金合添加剂 返回料 海绵钛 金合添加剂 返回料 挤压带材薄材轧管卷焊冷轧板焊接管真空自耗电弧熔炼无缝管 挤压 带材 薄材 轧管 卷焊 冷轧板 焊接管 真空自耗电弧熔炼 无缝管 凝壳熔炉 凝壳熔炉 锻造开坯 铸 锭 锻造开坯 板坯板坯 板坯 板坯 铸造锻棒 铸造 锻棒 管坯 管坯 棒坯饼、环锻件 棒坯 饼、环锻件 铸件 铸件 挤压热轧板热轧 挤压 热轧板 热轧 挤压棒冷轧 挤压棒 冷轧 图1—3钛及钛合金材产品生产工艺路线图 ⑵在钛及钛合金加工中通常都是要进行热处理,以控制残余应力或产生时效强化效果,在控制成品性能时也需要进行热处理。在热处理过程中,随温度提高温度污染增加产生鳞片,应有效清除,否则必须在真空中进行。在空气炉中进行热处理时,必须保持为氧化性气氛以防止吸氢。 ⑶由于钛弹性模量低,变形抗拉力大,热加工温度控制要求严,压力加工设备能力与高温合金类似,一般铜、铝合金压力加工设备难于胜任。 钛的熔炼 窦永庆 熔炼方法及设备 我们都知道,高炉炼铁,平炉,电路和转炉炼钢,反射炉炼铜等等,这些炉子都是由耐火材料筑成的,而且,熔炼是在与空气接触下进行的。那么钛的熔炼是怎样的呢?钛的熔炼方法与钢,铁,铜等金属完全不同。为什么?因为钛是一种化学活性很强的金属,在高温下,很容易与大气中的氧、氮等气体反应,也与几乎所有的坩埚材料(如耐火材料,石墨,陶瓷等)起反应,使金属钛受到污染。钛被污染后,他的加工性能和力学性能变坏,甚至根本不能再进行压力加工,因此,钛必须在真空或者在惰性气体保护下进行熔炼,并在水冷的铜坩埚中铸成锭子。 熔炼方法 钛的熔炼方法,如果按电极的熔炼方法分类,可分为两大类: 自耗熔炼:真空自耗电弧熔炼;电渣熔炼;真空凝壳熔炼; 非自耗熔炼:真空非自耗电弧熔炼;电子束熔炼;等离子束熔炼; 在上述许多的熔炼方法中,真空自耗电弧熔炼是熔炼钛的最根本,最主要的方法,从五十年代初至今,世界上几乎所有的钛都是用这种方法生产的。 那么,真空自耗电弧熔炼法的实质是什么?概括的讲,就是借助于直流电弧的热能,把已知化学成分的金属自耗电极,在真空或低分压惰性气体保护下进行熔炼,在水冷铜坩埚中铸锭,以提高其质量的过程。 熔炼设备及发展史 前面我们已经提到,熔炼钛锭的设备是真空自耗电弧炉,它从简单型到现代型,从小型到大型,经历了一百多年的发展过程: 1839年,罗伯特首次利用电弧热能,用非自耗方法,在Ar气体保护下,进行了金属Ta的熔炼实验。 到1903年,包勒坦用钽自耗电极在水冷铜坩埚中,在Ar气体保护下,熔炼出一吨多Ta锭。因此,包勒坦是自耗电弧熔炼的创始人。 1937年以后,由于Ti,Zr等活性金属的发展,自耗电弧熔炼法有了较大的发展。1943年,巴克尔在前人的基础上,设计出了带动密封的真空自耗 电弧炉,首次实现了线年以后,随着真空技术的发展和大型真空泵的出现,具有现代形成的VAR炉才得以迅速发展。在60年代里大型真空自耗炉不断的制造出来。目前VAR炉可熔炼直径1.5米,重30t以上的大钛锭。 七十年代末以来,科学技术的发展和电子计算机的应用,现代化的VAR炉又具有许多新的特点:如 同轴供电系统 熔炼过程中的微机程序化自动操作系统; 熔炼过程中电极重量瞬时称重及显示系统; 电极杆在X-Y方向上的位置自动调整系统,不仅大大节省了劳动力,更重要的是避免了人为因素对熔炼过程的干预,提高了熔炼过程的再现性。同时,也保证了熔炼过程的安全性。 VAR的主要优缺点 提纯作用 提高合金元素的收得率 防止外来夹杂物影响 改善铸锭冶金质量 主要缺点: 金属回收率低; 易挥发元素不易控制; 铸锭成本高; 归根结底:再现性差,生产成本高。 VAR炉的结构: 电源,真空,炉体,坩埚,冷却,传动,监视,控制等▲=○▼系统。 铸锭生产工艺过程 概括的讲:钛及钛合金铸锭生成分为三大过程,即:炉料→准备→熔炼→检验。 详细工艺过程是: 炉料→配料→称重→混料→压电极→焊接→一次熔炼→二次熔炼→扒皮→取样→入库。 炉料:海绵钛,返回料,合金添加剂 配料与称重:根据不同的牌号,不同的控制范围和合金元素在熔炼过程中的损失量,确定配料比例。 TC4 AL V 要求成分 6.0~6.8 4.0~4.5 配料成分 6.4% 4.25% 按配料计算的HT1,返回料,合金量进行称料 混料:把HT1返回料和合金添加剂进行均匀混合,以保证电极块中合金元素分布均匀。 压电极:要有一定强度,一定致密度,合金分布均匀。 焊接: ①足够的强度 ②平直度 ③导电性 ④合金分布均匀 ⑤焊点不氧化,不被污染 采用等离子Ar气体保护焊,真空等离子焊箱焊接。 熔炼: 钛锭一般要进行两次熔炼,特殊要求时,如航空发动机旋转件用时要进行三次熔炼。 真空自耗熔炼操作过程: 电极焊接:自耗电极,辅助电极之间的焊接 方法:小电流→短弧→长时间→快速焊接; 大电流→短弧→短时间→快速焊接; 引弧期:在空载电压下,借助于自耗电极和起弧料之间瞬时接触产生弧光放电,达到稳定的电弧燃烧,造成一定的金属熔池,为过度到正常熔炼准备条件。当熔池形成后,可以用正常电流的110—120%熔化一段时间,以减轻底部疏松和气孔。 正常熔炼期:控制好电流,电压和熔化速度,弧过长时(大于40mm)熔池呆滞,表面模糊,有漂浮浮物,熔池发暗;弧过短时(小于15mm)金属喷浅严重,熔池颜色明暗不定;电流电压表波动大。在正常情况下(20—30mm),熔池清晰活跃,熔池微微波动并把漂浮物推向坩埚壁,电流,电压表比较稳定。 热封顶期:多级封顶,低电流保温。 主要工艺参数: 真空度,漏气率,电流,电压,冷却水压和温度,温弧电流,冷却时间等。 熔炼电流的选择: 电流大:电弧温度高,金属熔化速度快,铸锭表面质量较好,生产效率高。 电流增大:金属熔池深,铸锭组织恶化——柱状晶粗大,径向生长,铸锭疏松,成份偏析增加,同时加工材产生各向异性。 电流小:熔化速度慢,金属熔池浅,柱状晶细小,且轴向生长,有利于获得成份偏析度低,结晶致密的铸锭。 因此,电流大小的选择必须综合考虑,不能只求生产效率而忽视铸锭的内部冶金质量,应根据不同的合金,电极及坩埚尺寸的不通,选择最佳的熔炼电流。 熔炼电压的选择: 电压的高低,反映了电弧的长短,Ti的熔炼电压一般选择在30~35伏,使电弧长度在20~30mm之间,如果电压过高,电弧过长,超过电极与坩埚之间的间隙,将造成击穿坩埚的恶性事故。 铸锭质量评价 检验项目内容 化学成分检验 首先符合标准 成分均匀性好,波动范围小 控制范围最佳达到内控标准要求 布氏硬度检查 合金牌号 TA1 TA2 TA3 TC4 HB范围 120~140 135~150 140~180 230~280 超声探伤:检查头部缩孔位置及内部气孔等 扒皮去除皮下气孔 铸锭尺寸检查 铸锭的成品率 成品率一般为90~92% 金属损失量:扒皮量+一次冒口切除+切头量+无形损失,一般为8~10% 成份偏析 气体偏析:点状N.O化合物 α偏析:亮块,亮条,主要是富钛,贫合金元素 β偏析:暗斑,β合金元素含量高 结晶偏析:由于合金元素分配系数K值不同,在结晶过程中造成成份不均匀。 容比重夹杂物W.Mo夹杂等 缩孔及疏松 我厂钛熔炼简介 从熔炼方法及设备看,除了电渣熔炼我们没有外,其他方法及设备均有,如:真空自耗电弧炉,电子束炉,等离子束炉,真空凝壳炉,真空非自耗电弧炉。 从容量大小看,我厂的电弧炉,可熔炼Φ60~Φ710mm重量5~3300kg的Ti及Ti合金铸锭。有5k●g,50kg,200kg,1t,2t,3t等容量的线kg的凝壳炉。 从生产产品牌号看,除了能熔炼国标规定的16种纯钛和Ti合金外,还可熔炼几十种新的Ti合金,如仿美合金Ti-8Al-1Al-1V,Ti1023,Ti-Mo-Ni,Ti-0.2Pa等 仿英合金 IM1679,IM1230 仿苏合金 Ti-32Mo,Ti-15Mo,BT9,BT3-1等等 从产品质量看,我们厂钛及钛合金铸锭的质量,经历了不断改进,不断提高的过程,目前基本上达到了国外的质量水平。 我厂为航空,航天,等军工部门提供了大量的钛合金加工材及民用Ti材,如TC4和纯钛锭已批量出口。 TC4铸锭获国家质量金奖,纯钛锭获省优。钛铸件或部省优。 钛及钛合金锻造 刘洪义 我厂可以按各种技术标准向军工民用提供优质的锻制棒、饼、环材及异形锻体,在全国享有盛誉。 钛锻造的有关知识: 钛的锻造分类及特点 为了改善钛制品的性能和用钛铸锭制成具有一定形状的锻件和各种坯料就必须进行锻造。 钛的锻造分为两大类: 模锻,也叫胎膜锻造。即将一定大小的坯料放在模具内,在锻压设备上锻打成形。它的优点是成形好,材料利用率高,但设备和模具复杂,成本高。 自由锻,也叫斤模锻造。自由锻造具有设备和工具简单、成本低生产灵活性好等优点,但对工件而言,它的成型性不好,加工余量大,材料利用率低。自由锻造是铸锭开坯,模锻坯料的锻造等必不可少缺的工序,也是我厂生产棒饼环等最主要的生产手段。 我厂目前只有自由锻,下面主要讲自由锻。 自由锻的基本方法: 钛的自由锻的基本方法有五种: 镦粗:在锻造中使坯料减少,横截面积增加的工序叫做镦粗。镦粗时金属变形有三个区域。 Ⅰ区:称为死区。即与上下粘接触的平面部分。这部分锻造中应尽量使之减少,其方法有加大镦粗比或降低锤头与工件之间的摩擦力等。 Ⅱ•☆■▲区:即镦粗坯料中间部分,其变形量最大。 Ⅲ区:即镦粗坯料外缘圆环部分。这部分变形量介于Ⅰ、Ⅱ区之间。此部分表面受拉应力很大,因此易产生裂纹。 镦粗时的变形取决于原始坯料高径比,即H0D0,实践证明H 镦粗方法是生产饼、环、材的主要工序。 2、 拔长:锻造中,使坯料横截面减小,长度增加的工序叫做拔长。拔长可以认为是多次变换方向的镦粗工序。因此,变形特点也可用镦粗时变形特点去分析。Ⅲ区则刚好交换。因此拔长时,金属变形比镦粗时均匀一些。 拔长方法用于生产方棒、圆棒、扁坯等。对于质量要求很高的锻件,如飞机发动机盘,重要结构件等,为保证它的组织均匀,综合性能好,性能均匀,则需要多次换向镦拔,一般采用三墩两拔。 冲孔和扩孔 用冲头在锻件上锻制孔的工序叫冲孔。冲孔与扩孔是环材生产不可缺少的工序。扩孔有分冲头扩孔和马杠扩孔。常用的方法为马杠扩孔。 切割 锻造中,使坯料锻开的工序叫切割。 自由锻造的主要设备 自由锻造在钛合金生产中是非常重要的必不可缺少的加工工序。那么它需要哪些设备呢: 加热设备 钛在高温下是很容易被氢氧氮碳等杂质元素污染的。但相比之下,氢的污染是更令人忌讳的。所以一般钛是在微氧化气氛中加热的。当然为防止气体污染、采用涂层保护是最好的。现在我厂铸锭的加热就是采用涂层的,这也为钛屑回收创造了有利条件。 钛锻造加热有三种炉子: 油炉:主要燃料是重油,也有烧柴油的。 气炉:有煤气炉、天然气炉。 电炉:主要是电阻炉。 上述三种炉子,对加热钛而言,最好的是电炉。电炉具有强度控制性好,炉温均匀,气体污染程度小等优点所以军工产品和重要产品接近成品锻造时应选用电炉加热。 我厂锻造加热有重油炉和电炉。 锻造设备 一般来说,锻钢的锻造设备可以锻钛,但它要求锻造能力更大些,单位时间内锻打次数更高些。主要有两大类: 锻锤:有蒸汽锤、空气锤。用这种设备锻造,金属是在锤头的冲击能量下变形。其特点是变形速度快,打击次数高,金属变形热高。 液压机:有水压机和油压机两种。用这种设备锻造,金属在静压历下变形,其特点是变形速度低,金属变形热小,容易获得均匀组织。适于锻造各种锻件。 七十年代后期出现了比较完善的精锻机。这种锻造设备主要是锻造棒材。它具有锻锤和液压机的优点,是棒材的理想锻造设备。 我厂锻钛的设备有水压机和SXP13精锻机。这台精锻机是1986年从奥地利引进的。在我厂的钛材军工产品生产中发挥着重要作用。 锻造工艺要点: 基本概念: 锻造比: y=F0F, 或y= 镦粗比: 镦粗比=H0H,或 高径比: 高径比=H 它是制定坯料能否镦粗镦粗变形优劣的指标。如高径比≥3时,镦粗时会产生弯曲或双鼓形。 变形量ε: 对拔长而言:ε=F0-FF 锻造工艺的要点 变形温度: 钛的锻造中,加热度是一个非常重要的参数,必须严格控制。 对铸锭而言,都应选择在α+β/β转变点以上,而后随变形火次增加,温度逐渐降低。接近成品锻造时,对于α、α+β合金应在α+β/β相变点以下有足够的变形,起码应50%以上。对于合金而言,因其相变点很低,加热基本上应在α+β/β转变点以上。加热时间应遵守在加热合适的情况下,时间越短越好。 对于锻造,加热温度是很重要,但更重要的是掌握变形温度。变形温度又受操作时间和变形速☆△◆▲■度影响。加热温度虽合适,如操作时间过长,会导致温降很快,完不成锻造工序,如温度升高,因而性能破坏。所以,锻造过程中,要求操作工人准确地控制变形温度。 变形量 变形量是得到均匀细碎组织的重要保证。一般将,在合适的温度下,变形量愈大,组织愈均匀、愈好。 对铸锭而言,变形70%—80%,铸造品才会基本破碎。为得到好的锻件,还要在两相区有足够火次的变形量。每火次的变形量不应小于20%,才会得到好的组织和性能。 变形速度 变形速度愈高时,所产生的变形热也愈高。钛的导热性是很差的,因此,当变形速度高到一定速度时(如锤锻的速度),就会使锻件局部过热,因而导致局部组织恶化,甚至过烧,导致锻件性能低劣。 合适的锻造变形速度是:在变形中,工件温度不升高,但也不很快下降,这样可以使工件在一定的温度下获得足够的变形时间,也可获得好的组织性能。 从变形速度方面讲,锻锤速度太高了,锻造中产生变形热很高,易导致组织不均,因此锻造中必须凭经验,很好地掌握锤锻的打击轻重,快慢程度。 液压机的变形速度大约是锤锻的130 精锻机的变形速度介于锻锤和液压机之间,所以,它即能使工件在一定温度下保持相当长时间,以不致使工件升温很高。所以对锻钛而言,精锻机是比较好的设备。 综合上述,锻造工艺必须严格掌握变形温度、变形量和变形速度。三个因素,忽视其中一个就不会获得高质量的锻件,但实际上三者又受很多因素影响。要综合处理好三者关系很复杂,要做很多工作。 钛及钛合金铸件 白良鳌 铸件产品和应用 通过前几讲,大家对钛及钛合金的优异性能了解得更清楚了。比如,比强度大、耐腐蚀等等。正是由于他具有这些优异的性能,人们才在国民经济各部门广泛应用钛及钛合金材料。 一般来说,钛及钛合金的加工材,大都是几何形状比较简单的产品,例如:板材、管材、丝材、棒材等,他们的截面分别为方或圆,而箔材的截面几乎就是一条线。 对于那些几何形状复杂,甚至有多种几何形状组合而成的零件或部件来讲,单纯用机械加工的办法就不宜制造,或者即使能够制造出来,也需耗费较大的人力物力,生产周期也长,显然这样做是不经济的,因此,在冶金史上就产生了“近成品形状”的铸造方法。 钛及钛合金铸件有哪些?应用在什么地方? 用钛量占结构总重量95%的“全钛飞机”,她的发动机机匣壳体,压气机的空必叶片,就是用钛合金铸造的。 航行在海洋上的舰船,其前进的动力是由发动机带动的螺旋桨产生的,这个螺旋桨用钛合金铸造就可以耐海水的腐蚀;潜水艇上用来排水的泵,就是钛合金的铸件。 化工部厂的钛合金全铸件,主要应用在腐蚀性机体的运输方面,例如各种泵和阀。 近年来,钛及钛合金在城市美化方面的应用备受青睐,在苏联莫斯科红场上,第一位宇航员加加林的全钛塑像高12米,就是用钛铸造的;我厂办公楼前的钛塑内有大小不同的8个钛球,是用钛铸造的。此外还可以用铸造方法加工制作奖杯等艺术品。 用铸造方法生产的钛关节、牙冠被广泛应用在医疗部门。 从这些事例中,大家可以看得出来,钛及钛合金铸件产品种类很多,应用很广,而且这些产品若不用铸造方法是很难制造出来的。 我厂自1967年开始生产钛及钛合金铸件迄今已有23年历史。最高年产品量达6.8吨,产量虽然不大,但生产的铸件品种很多。军工方面,我厂曾研制过机匣壳件,25快艇推进器,无后坐力炮管等;化工方面生产各种型号规格的泵、阀门、隔离套等;钛关节在国内也是我厂首先用铸造法生产的。在这些铸件中,最大的铸件名称是泵体,其重量为168公斤,最大的钛球直径为900毫米,重量158公斤;最小的钛铸件是膝关节,其重量仅为0.3公斤。 钛铸件的生产设备 钛的化学性质很活泼,高温下,能与氮、氢、氧、碳等许多元素激烈反应,生成各种性质稳定的化合物,从而严重的破坏了钛的优良性能。因此钛及钛合金的铸件生产必须在真空条件下进行。 目前,钛铸件生产应用最广泛的设备是“自耗电极真空凝壳炉”简称“壳式炉”或“壳炉”。它是真空自耗电弧炉的一种形式。 这种设备(壳式炉)是在真空状态下,将钛或钛合金做为自耗电极与冷铜坩埚之间,通过直流电产生电弧,作为负极的钛锭被电弧高温迅速熔化并以液态存在作为正极的坩埚中,然后将钛液倒入铸型,冷却凝固后形成铸件。在坩埚的内表面形成一个钛壳,每浇铸一次就会产生一个凝壳,这就是“凝壳炉”、“壳式炉”名字的由来。 凝壳炉有卧式、立式之分,我厂的两台凝壳炉都属卧式的。 1965年从日本引进的25公斤凝壳炉,经过改造,可以浇铸40公斤的铸件;1987年底,我厂自己设计制造的ZT-500凝壳炉试车成功,该设备可生产的最大铸件是500公斤。这是我国现有最大的钛及钛合金铸件生产设备。 除我厂外,目前我国还有西安、洛阳、北京、上海、沈阳等六个企业事业单位装备有八台凝壳炉,承担着钛及钛合金铸件的生产和科研任务。 除自耗电极真空凝壳炉外,还有电子束凝壳炉、等离子束凝壳炉等。 通过上述,可以看出,凝壳炉集熔炼、铸造、凝固过程为一体,其产品为形状完整,轮廓清晰的铸件,而电弧炉的产品通常为原型铸锭。 造型材料和铸造钛合金 前面提到钛的化学性质活泼,几乎能与迄今为止所有的耐火材料发生化学反应。因此必须选用合适的造型材料,才能生产出性能优异的钛铸件。 通常采用石墨、陶瓷和一些金属氧化物或纯金属材料,做为造型材料。这些材料并非根本不与钛合金发生反应,只不过反映比较微弱,对钛铸件的污染较小而已,并且通过对铸件的处理可以除去。比如,应用比较普遍的石墨粉捣实型,铸件表面污染层仅为0.2~0.3mm,通过喷砂、打磨或化学洗削,可以完全去◇…=▲除。 采用这些材料,其造型工艺方法,可以是机加工石墨型、 钛棒、钛丝和钛带 刘国荣 钛棒、钛丝和钛带作为钛加工材在工业中得到广泛应用,日益引起人们的关注,下面就生产特点,使用设备◆▼以及技术要求予以介绍。 钛棒、钛丝及钛带的生产 国外把直径小于7.9mm的圆棒称为丝材。国内习惯上把盘状出厂的产品称为丝材。经轧制、锻造、挤压或校直切割出厂的成为棒材。 至于带材,国外把宽度小于609mm,厚度小于4.76mm的钛轧制板称为钛带,国产钛带的几何尺寸因厚度不同,长宽尺寸也不一样。厚度0.03~0.3mm,宽度范围:50~500mm,长度500以上,厚度:0.4~0.8mm,宽度为50~400mm,长度1000mm以上。常用的钛棒、钛丝牌号有TA1,TA2,TA7,TC4等,钛带牌号有:TA1、TA2等。 钛及钛合金一般采用热轧、热旋锻的方法生产棒材,采用冷拉伸生产纯钛丝,冷轧方法生产带材。所使用的坯料是经过两次真空电弧炉熔炼出铸锭坯。在经过剥皮、加热、锻造、精锻或挤压。 钛及钛合金棒生产加热制度,热轧加工率对产品组织性能极为重要。其坯料的加热制度一般是根据内部组织形态α、α+β、β的不同和订货标准的要求进行。α+β型合金的轧前加热稍低于α+β/β相变温度。即α+β相区内进行加热,使轧制过程在(α+β)相区内完成,保证产品的组织性能较好,α型合金的加热也是在α+β相区内,此时热加工性能良好并是室温性能也比较好,β型合金的加热温度是在高于β相变温度以上进行,使其变形在β的相区内完成,此时合金的变形抗力小,塑形较好。 热轧加工率对产品组织影响极大,例如920℃下,热轧的TC4棒材变形量不通,性能和组织有明显差别。合金在28%变形量下轧制,其组织基本上是α相呗β相网络分割成等轴状晶粒,这种组织性能较差。变形量为44%时,β相网络已被破碎,α粒度较大,这种组织性能也较差,当变形量为66~78%时,有大致相同的组织,其性能也较好,TC9合金棒材,变形量为76%时才能得到较好的组织及性能。 钛及钛合金丝材拉伸,是在被拉伸丝材的前段头施加一定拉拔力,使其通过断面逐渐减少的模孔,从而实现断面减缩和长度增加的塑性变过程,拉伸后,金属的组织、性能和表面质量也都发生明显的改变。 拉伸按温度分类为冷拉伸和温拉伸。冷拉伸温度低于回复温度,此时金属变形抗力较大,因而拉伸模的消耗也较大。纯钛丝拉伸属于这一类型。 拉模数分类,钛及钛合金丝拉伸,有单模拉伸和多模拉伸。粗规格的丝材,一般采用单模拉伸,细丝拉伸有采用单模、也有多模拉伸的。多模拉伸总变形量较大,拉伸速度快生产率比淡漠明显提高。但他对于线坯的质量、道次压缩率,拉伸速度控制,以及润滑条件要求更加严格。 丝材拉伸时,摩擦力较大,一般条件下,拉伸过程的能量约有70%消耗在支付摩擦阻力上。因此,改善润滑条件,减少摩擦阻力是极为重要的。以便得到良好的丝材表面质量和减少拉伸模的消耗。 钛带材坯料,根据成品规格和要求不同,经过若干次冷轧,除油清洗,退火加工到所要求的几何尺寸。钛带材生产中,表面清理是一项不可少的工艺环节。包括除油清洗,碱酸洗,喷砂等。除油清洗的目的是去除金属表面的油污,提高退火质量,碱酸洗是一种化学蚀洗氧化皮的方法。碱洗是在熔炼碱液中进行,使氧化皮去除货其破碎疏松,酸洗的目的去除氧化皮。 为了改善钛棒,钛丝及钛带的性能,除了通过必要的合金化之外,一般还采用适当的热处理,加热时,除了有冷加工组织的回复及再结晶过程外,还有化合物的熔解和α+β的多型性转变。钛及钛合金从β相区缓慢冷却到α+β相区时,要发生β→α的多型性转变,快速冷却中生成的亚稳定相同时效时均要向平衡的组织转变。相变过程主要有亚稳定β相的分解,马氏体回大、过饱和α相的分解等。这些相变过程以及和相变相结合的时效是钛及钛合金热处理强化的依据。 主要设备及模具 钛棒、钛丝生产,国内使用的主要设备有:孔型轧机、旋锻机、挤压机及精锻机等。 钛带生产的主要设备有不同型号的轧机例如四辊可逆式轧机、20辊轧机等。 丝材生产主要工具是拉伸模,有硬质合金模,人造金刚石模和天然金刚石模(又称钻石模)。生产Φ0.26以下丝材使用天然金刚石模。 钛棒、钛丝及钛带的主要技术要求 关于钛棒、钛丝及钛带的技术要求,国家标准有详细规定。我国于1983年制定了这些产品的相应标准,确定了品种,技术条件,试验方法,检验规则和包装运输等五方面的有关规定。目前,在我国钛棒、钛丝及钛带材的检验工作中,一般对表面质量为100%检查,品种(牌号,弯曲度,化学成分,状态,长度,重量)为100%检查,物化性能为抽样检查,试验方法则根据品种不同,按照不同的标准进行。 组织性能检查包括:宏观检查,显微检验晶粒度评级。 工艺性能检查:拉伸性能,持久强度,冲击值,费氏硬度,弯曲角等。 此外,有的品种要求进行无损检验。例如超生探伤和涡流探伤等。 晶粒度▪•★评级是根据金属及合金晶粒的大小,将晶粒分成若干级,各级所占•□▼◁▼的百分数称为晶粒评级。 宏观检验又称低倍检查,通常指用肉眼或不大于十倍的放大镜下检验金属及其合金纵、横断面或断口上的组织,缺陷的检查方法。方法有酸碱浸蚀试验和断口检验等,用它可以检查各种皮下和内部缺陷,如疏松、气孔、裂纹、分层、夹杂、缩尾等。宏观检查与其他检查方法结合起来,可以对钛棒、钛丝及钛带材的质量作出全面的判断。 焊接钛管的生产 薄壁焊接钛管的应用 近年来,美国、日本、英国、法国、瑞典,东南亚等国的滨海发电站和原子能发电站中,都相继采用了管式全钛型凝冷器,以防止海水的严重腐蚀。而制造全钛型凝冷器需要大量的优质钛材,并对钛列管在数量与质量上技术性与经济性方面都提出了严格的要求。随着我国国民经济的迅速、稳步发展能源的发展尤为突出,大量的火力、水力发电站相继新建,并投产,同时我国的原子能发电站也在加速建设中。我厂作为全国钛加工基地为了能源化工等工业的建设,多年来也做出了很大贡献。大量的优质钛板、钛管供应了电站设备的制造,并装机投产。但是,随着能源工业及其他工业的迅速发展,我们在满足用户对钛材数量、质量、技术性、经济性方面还有一定的差距。为了充分满足用户的要求,我厂近年来提出了一系列的技术改造项目。其中,焊接钛管的生产就是我厂技术改造项目之一。 钛焊接管材生产线的简介 我厂现在引进并安装调试投产的钛焊管生产线年元月与美国制造厂签订合同,86年10月安装完毕到88年7月经俄方人员调试正式竣工验收,而后投入钛焊管试生产阶段。该生产线系、全套引进项目,全线分四部分组成: 纵剪分条机—用于宽钛带分条为主焊管线备料。 成型焊管生产线---钛焊管主生产设备。 精整生产线---钛焊管精整和焊管测试设备。 专用数控机床---为焊管生产线加工工具辊。 钛焊管生产的工艺流程 钛带卷(原料)→纵剪分条→开卷→剪切端焊→单压辊活套贮存→窄带圆周弯曲直缝成型→自动钨极氩弧焊→冷却→定径→四辊二面矫直→中频感应退火→双平面14辊矫直→在线涡流探伤→旋转粗切定尺→在线超声探伤→精切定尺→平头去毛刺→自动打标记→气密测试→宏观检验→性能检验→包装。 全线单机设备组成 纵剪分条机 双臂自动定心开卷机 剪切端焊机 单压辊活套装置 焊管成型机列(粗成型五架、精成型三架) 焊管自动钨极氩弧焊机 氩气与水的冷却装置 定径机列(3架) 四辊二面矫直机(土耳其头装置) 中频感应是火以及自动冷却装置 双面十四辊矫直机 在线涡流探伤 旋转刀头粗切机 在线超声波探伤装置 精切平头去毛刺机 气密打压测试装置 宏观检验台 焊管生产线主要技术性能 主成型焊接机型号:w-v-15—11型 焊接管的材质:工业纯钛(TA1 TA2 TA3)不锈钢。 焊接方式:自动钨极氩弧焊。 成型方式:圆周弯曲,直缝成型。 钛焊管的规格:外经?10~? 由于工具辊限制目前可生产规格为?16 ?19 ?25 ?31 ? 壁厚:0.4~2.5毫米 长度: 6~20米 钛焊管生产速度:0.5~10米/分 典型产品为3米/分、一般为3~7米/分 设计生产能力:(三班制)典型产品?25×0.5毫米钛焊管200t/年。 管材符合标准:美国ASTM B338---83二级标准。 工艺及设备特点: 纵剪分★◇▽▼•条机为610型的微机控制分条装置,可分切厚度为0.3~2.5毫米,宽度为610毫米,重量为吨的带卷,该机可与我厂现有钛锭型,钛带卷配套。其分条速度达100米/分,分条精度可达0.1毫米。 双臂自动定心开卷机,带有带卷用尽传感器;可保证连续上卷自动化生产。 剪切端焊机可自动、手动两种,氩弧焊枪可自动行走焊接,工作周期短,一般为3分钟,熟练操作可为1.5分钟。 焊管成型机采用5机架粗成型,3机架精成型,系属短机架多辊成型,有利于钛带坯的均匀变形。 精成型第一架装有心轴支承内驱气装置直到焊接点,可有效保护焊缝内壁不被氧化。 焊接机在设计上设有主付二把自动氩弧焊焊炬,保证焊缝质量。 焊接装置全部装入焊箱内,向内充满氩气保护气氛。 具有电弧稳定装置,和电压稳定控制装置以及电弧观察镜装置,焊接参数可自动显示。 定径机架和平面矫直装置可有效控制钛焊管的几何尺寸达技术标准要求。 中频感应退火装置,焊接参数可自动显示。 在线涡流探伤装置,具有缺陷定位的自动标记装置和报警装置标记偏差为1毫米。 自动旋转刀头式切断机、采用旋转刀头,避免了锯片式、砂轮片式飞锯带来的噪声和锯屑污染,可切焊管长度为6--20米,长度偏差为- 在线超声波探伤装置可自动探测为记录焊管的内外壁总线横向缺陷,并可测试焊管的几何尺寸。 精切去毛刺机为步进式工作程序,可精切定尺管长度为:6—20米,公差为-0 气密打压装置可每次打压3支焊管,并自动完成打压的全过程,测试压力可达10公斤/厘米。 标记机,可自动在焊管表面连续打印标记。 该生产线电器控制部分均采用微机程序控制,自动化程度较高。 今后需要改进的几项工作: 加强操作人员培训,熟练掌握先进设备的使用和维护。 通过焊管试验进一步提高工程技术人员和工人的工艺技术、操作水平稳定钛焊管生产工艺,不断提高钛焊管的质量和成品率。 加强引进设备的消化吸收和改进,进一步解决钛焊管生产线电气、机械元件的国产化。 钛及钛合金管挤压生产 挤压方法简介 所谓挤压,就是对放在容器(即挤压筒)中的锭坯的一端施加力,使之通过模孔以实现塑性变形的一种压力加工方法。 挤压有两种最基本的方法:正挤压与反挤压。 正挤压时,金属的流动方向与挤轴的运动方向相同,其最主要的特征是金属锭坯与挤压筒内壁间有相对滑动,故存在摩擦。摩擦力的作用方向与金属运动方向相反。 反挤压时的金属流动方向与挤压轴的运动方向相反,其特点靠近模孔附近处之外,金属与挤压筒内壁间无相对滑动,故无摩擦。反挤压的这一特点,使之与正挤压相比,具有压力小和废料少等优点。 拥挤压法不仅可以生产一般形状简单的管、棒、型材、线坯,而且可以生产断面极其复杂的以及变断面的管材和型材。 早在上一个世纪就有了有色金属的挤压生产,最早挤压的是 软和最普通的金属——铅。 十九世纪九十年代挤压出了黄铜和其它铜合金。 二十世纪四十年代,法国人赛茹尔内发明了玻璃润滑剂,使挤压生产得到了突破性发展。五十年代西方英、美、日等国相继得到了玻璃润滑剂的专利使用权,近四十年来挤压生产得到了迅速发展。 我国挤压生产开始于解放之后。我国第一根钛管是1962年挤压出来的。 我厂钛及钛合金挤压生产开始于1969年。除钛及钛合金外,还先后挤压了钨、钼、钽、铌、锆、铪等稀有金属和铝、不锈钢、普通钢、镍、铜等产品,棒材最小规格直径为18mm,管材最小直径为26mm,最大规格直径为200mm。 我厂拥有两台挤压机,一台为600t立式挤压机,一台为3150t卧式挤压机及其配套的1000t立式穿孔机。 钛及钛合金挤压 钛及钛合金管材挤压工艺包括挤压锭坯制备、挤压锭坯、加热、挤压、精整、检验等五个部分。 1挤压锭坯制备 挤压前锭坯表面应充分车削除去熔炼或锻造时形成的缺陷,保证无分层、裂纹、氧化皮、夹杂和凹坑等,才能保证挤压制品的质量。 钛及钛合金挤压锭坯一般采用二次真空自耗电弧熔炼锭锻造成棒坯经车皮、钻锭孔等机械加工制备成空心锭坯;对纯钛还可采用1000t立式穿孔机热穿孔后经机械加工成空心锭坯。 近年我厂研究成功了二次真空自耗电弧熔炼纯钛锭机械加工成空心锭或者采用1000t立式穿孔机热穿孔后经机械加工成空心锭坯直接挤压的工艺,省去了锻造工艺,大幅度提高成品率,取得了明显的经济效益。 2 挤压锭坯加热 为了保证钛及钛合金具有较低的变形抗力和较好的塑性,在挤压前锭坯必须加热。 由于钛在空气中加热时易被气体污染,所以挤压锭坯加热时必须设法保护锭坯表面不受或少受气体污染。钛及钛合金的加热按其保护方法可分为包套加热、涂层加热、盐浴加热、玻璃熔体加热及常规加热方法。 我厂挤压钛及钛合金常用的加热方法有包套加热、涂层加热、加热设备有电阻加热、中频感应加热、工频感应加热炉。 3 挤压 同其它压力加工方法一样,挤压的目的不仅改变钛及钛合金的规格形状,还在于改善组织和性能。 挤压的主要工序参数包括变形程度即挤压比、挤压温度、挤压速度。 挤压比的确定 所谓挤压比是指挤压前锭坯断面积与制品面积的比。 选择挤压比时,除考虑金属本身的特点外,还必须考虑挤压机的能力和工具模的许用应力。 为了改善制品的组织和性能,希望采用较大的挤压比。 挤压温度的确定原则 挤压温度应考虑使被挤压的钛及钛合金具有较低的变形抗力和较好的塑性。一般要依据钛及钛合金的工艺塑性图和K-t曲线进行选择。要是挤压制品具有良好的组织和性能,可以参考该合金的相图和再结晶全图进行。但应避免在挤压过程中发生相变。 对纯钛及α型钛合金,虽然挤压温度对制品的组织和性能影响较小,但一般不希望挤压温度太高,一般要低于(α+β)/β转变温度以下挤压。 对于β型钛合金,要保证在挤压温度范围内部是β相,通常采用较高温度挤压。 挤压锭坯出炉后,由于锭坯与大气接触,使锭坯外层尤其是边缘棱角部分迅速冷却使得这部分变形抗力增加,而内部变形抗力较小,导致金属流动的不均匀。 挤压锭坯与温度较低的挤压工具(包括挤压筒、挤压模,挤压针、挤压垫□◁)接触,锭坯被接触表面温度迅速降低,增加了金属流动的不均匀,因此,为了减少锭坯表面温降,同时也为了增加模具使用寿命,防止挤压工具模与锭坯接触急热后产生龟裂,挤压前工具要予热。 挤压速度的选择 被挤压金属的性质是选择挤压速度的首要条件。 钛及钛合金管生产 吕培成 钛及钛合金管加工方法 金属管材既有单金属(或其合金)管,又有双金属或多金属复合管,按断面形状分,既有圆形断面的圆管,又有异形断面的异型管。按有无焊缝又可分为○▲-•■□有焊缝的焊接管和无焊缝的无缝管。 钛及钛合金的工艺生产中,大量的是单金属或其合金的具有圆形断面的无缝管和焊接管。 焊接管 焊接管按焊缝形状分为螺旋焊缝和直焊缝焊接管两种。螺旋焊管的加工方式是将带卷开卷、矫直、带边机加工、卷边,而后形成螺旋的管,并对螺旋缝进行焊接。直焊缝焊接管的加工方式是将带卷根据焊管直径,纵向分剪成具有一定宽度的盘条通过一系列的成型辊将盘条滚压成管状,而后对焊缝进行焊接。焊接法生产钛及钛合金管材的主要特点是生产周期短,成材率高,并且可生产定尺长,壁厚薄的管材,因此,它很适合于品种规格相对固定、批量大、定尺长、壁厚薄的钛及钛合金金属材的生产。 无缝管 钛这种金属活性高,焊接时尽管加了保护,焊缝有时也难免受污染,焊缝和热影响区的存在,使其综合性能受到影响,而且,有些钛合金成型较差,生产焊接管也有一定困难。因此,无缝钛及钛合金管占有很重要的位置。 无缝钛管在各种钛加工材中,生产工序最长、工艺最复杂,成本也比较高,比如,纯钛焊接管在日本每公斤三—四千日元,而Φ25纯钛挤压管每公斤高达九千多日元。 冷加工无缝钛管的生产工艺过程包括管坯制备、冷加工、热处理、精整、检验五个部分。 管坯制备 管坯制备方法有挤压、斜轧穿孔、压力顶管、铸造、机加工等,但主要的是挤压和斜轧穿孔两种。 斜轧穿孔是由两个或三个与穿孔中心线空间相交而且旋转方向相同的轧辊将实心棒坯在轧辊和顶头的作用下,被穿成空心管坯。斜轧穿孔与挤压相比,具有设备简单,工模具消耗少,成材率高,表面质量好等优点。我厂已在1979年用三辊斜轧穿孔机成功地生产了工业纯钛、钛合金TC1、TC4、TA7管坯。斜轧穿孔,要求穿孔用的棒坯表面无折叠、裂纹等缺陷,否则,穿孔时,表面会被撕裂而造成废品。 冷加工 钛及钛合金管材除了部分以挤压状态即热加工状态(R)交付使用时,大部分都必须要经过冷加工(难变形的钛合金管需要温加工),最后经过再结晶退火,或消除应力退火,即以软态(M)或消除应力状态(M)交付使用。冷加工或温加工的目的,是进一步改善管材的组织性能,提供表面质量更好、尺寸精度更高的产品。无缝钛管冷加工方法有轧制与拉伸两种。管材轧制又可分为纵轧、横轧、斜轧三种。 纵轧——纵向轧制,她是轧辊速度方向(轧辊与变形金属接触部分)与变形金属主延伸方向相一致的轧制方法。实现这种轧制方法的轧管机有皮尔格轧机、多排辊轧管机,行星轧管机等。在稀有金属管材加工行业中,用的最多的是皮尔格轧机。二分厂这种轧管机,无论是两辊或多辊轧管机已成系列,可轧制Φ3—120mm各种规格的管材。二辊轧管与多辊轧管相比,有如下优缺点:二辊比多辊道次加工率大,减径、减壁量大,生产效率高,对壁厚均匀性的改善效果明显,但是,二辊轧制,管材表面质量和尺寸精度不如多辊轧管,而且,由于钛和钛合金与变形工具之间的亲和力强,易粘结变形工具,因此,二辊轧管对润滑剂性能要★△◁◁▽▼求更苛刻。 横轧——横向轧制,它是轧辊的速度方向与变形金属主延伸方向相垂直的一种轧制方法,横轧,即我们通常所说的旋压。管材旋压按金属变形特点可分为拉伸旋压和扩径旋压。随着航空航天等尖端技术的发展对大直径(大于400mm)薄壁管材的需要量日益增加,旋压管生产得到发展。这种大直径薄壁管用现有的皮尔格等周期式轧管机是不可能生产的。目前用旋压法生产的管材,最大直径为4500mm,最小壁厚为0.04mm。 斜轧:它是轧辊速度方向与变形金属主延伸方向空间斜交,这种轧制方法在稀有金属材加工行业中很少使用。 拉伸:管材拉伸这种加工方法即可生产圆管又可生产异型管。拉伸方法根据模孔的构成可分为固定模孔拉伸和辊式拉伸两种,根据有无芯头又可分为无芯头的空减径拉伸和带芯头拉伸,按金属变形特点可分为减径拉伸和扩径拉伸。冷轧与拉伸相比较,冷轧加工率大,表面质量好,成材率高,但效率低,设备较复杂。拉伸加工率小。辅助工序多,成才率较低,但效率高,设备简单,而且可以拉制异型管。钛和钛合金大多采用轧制,而很少采用拉伸。 热处理 钛是一种活性金属,高温下易被氧化污染,因此,钛和钛合金管通常采用真空热处理。为避免管材退火后,表面受到污染,退火管材表面应清洁无油污,故冷轧后的管材表面应进行除油酸洗,同时还应保证真空退火炉具有足够的真空度和低的漏气率。传热方式有:对流、传导、辐射,但在真空条件下,主要的传热方式为辐射。一层层的管材对热起屏蔽作用,因此,真空退火炉内,里外各层管进入保温温度的时间是不一样的,真空退火后管材组织性能的均匀性除了与退火温度,升温速度有关外,还与装炉量,保温时间有关。 成品退火后,管材的组织性能除了与材料的化学成分有关外还与管材成品热处理前的冷加工率,热处理制度有关。但是,应特别指出的是,再结晶退火状态的纯钛管材,其拉伸性能主要取决于材料的杂质含量,而成品退火前的加工率和退火温度对拉伸性能的影响非常小。在C、N含量相对稳定的情况下,与Fe、O含量有如下关系式: δb=0.052X1+0.115X2+27703(MPa) 式中X1为铁含量,X2 为氧含量,单位为P PM,实践证明,为控制δb用上述公式来选择铁、氧含量是足够精确的。 精整 精整工序包括矫直、平头、切定尺、打毛刺。矫直的目的对于中间坯料是为下工序的加工便于装料,对于成品是满足用户对平直度的要求,并降低不圆度。管材矫直除了手工矫直,机械压力矫直以外,通常采用斜辊式矫直机矫直。 检验 成品管材的检验项目因技术标准的不同,检验内容也不同,但表面及尺寸检验、力学性能检验是必检的,对热交换器及冷凝器用钛管还需进行水压或气密试验,工艺性能如压扁,扩口检验,超声或涡流无损探伤,有的还要求在成品管上作部分杂质含量分析。 不同的钛和钛合金管材的加工工艺过程基本相似,只不过是不同牌号、不同规格、形状、不同技术条件的管材,在加工方法,加工设备和工艺参数的选择上有所不同罢了。比如:异型管通常采用成品拉伸成型;大直径(几百mm以上)薄壁管通常采用焊接或旋压;纯钛,Ti-Pa、Ti-Mo-Ni、Ti-3Al-2.5V等合金可在周期性轧管机上冷轧,而对于室温强度高、塑性差的某些钛合金如TC4、Ti-32M。用周期性轧管机轧制时,则采用温轧。 二 我厂钛及钛合金管生产历史和现状 我厂从1969年底生产出第一批冷轧纯钛管起已经生产了各种工业牌号的工业纯钛以及Ti-5Al-2.5Sn、Ti-2Al-1.5Mn、Ti-6Al-4V、Ti-3Al-2.5V、Ti-Mo-Ni、Ti-0.2Pd等钛及钛合金管。提供的冷轧钛管规格,直径最小3mm,最大120mm,壁厚最薄0.2mm,挤压管直径最大200mm。 产品遍布全国除西藏、海南、台湾以外的27个省、市、自治区,并远销泰国、法国。产品广泛用于化工、制盐、冶金、医药、纺织、电站、航空、航天、航船等行业。目前,我厂钛及钛合金管产品质量稳定可靠,纯钛管1984年获得国家优质产品银质奖,热交换器及冷凝器用纯钛管1985年获总公司优质产品称号。向国外出口的纯钛管经具有国际权威性检验机构英国劳埃尔船级杜于今年四月份在现场验收,确认符合ASTM-B338标准和用户特殊要求。 我们相信,随着我国经济的发展,随着对内搞活、对外开放政策的逐步深入,钛及钛合金管的生产将得到进一步发展。 钛板生产基本知识 本讲主要讲述如下四个问题: 1. 钛板加工分类及主要特点; 2. 钛板生产的主要设备及其特点; 3. 钛板加工特性及生产工艺; 4. 钛板深加工产品的开发和应用。 一. 钛板加工分类及主要特点: 钛板生产目前主要采用两种方法:一是热轧法;而是冷轧法。所谓热轧法就是材料被加热到所需温度后,进行轧制加工。由于热轧是在高温下进行,材料塑性好,易变形,其减薄能力较大。所以热加工生产效率高,周期短。但热加工生产的板材表面较粗糙,尺寸精度较低,内部组织及性能较差,而且一般只可生产中厚板材。钛板国家标准(GB3621---83)中规定了≥4mm的板材,用热轧法进行生产,称热轧状态板,用“R”表示。 所谓冷轧法一般是指材料在室温下进行加工。室温下材料强度大高,塑性差,加工困难,因此冷加工设备能力一般比热加工设备能力大。冷加工过程中材料的变形减薄能力小,生产效率低,周期长。板材每加工减薄到一定的程度后,需要停下来进行中间处理,如除油、退火、去鳞皮等,然后再进行冷加工,如此反复循环直至成品厚度。冷加工虽然工序多,工艺较复杂,周期长,但经冷加工的产品表面光亮,尺寸精度高,内部组织性能好,又能产出很薄规格的板材。GB3621—83标准中规定了小于4mm的板材采用冷轧法生产,称冷状▪…□▷▷•态板,以“Y”表示。 无论是热轧板还是冷轧板,在出厂前根据用户要求,一般需要进行退火,使材料软化。这种退火状态板,用“M”表示。 二、钛板生产主要设备及其特性: 钛板生产的直接原料是具有一定厚度和尺寸规格的并经过了刨铣面,取出表面缺陷的光板坯。板坯经过一系列工序的加◆●△▼●工,被生产出来的板材最薄可达0.2mm。(再薄就是簿材)为满足生产要求,各个工序都要有一定的适合工艺要求的配套设备。钛板生产主要有如下一些设备: 加热设备(加热炉) 加热炉一般有油炉(主要是重油炉)、气炉(主要是煤气炉)和电炉(感应炉与电阻加热炉)。由于钛是一种活性金属,容易与空气中,环境中的气体及杂质元素发生反应而生成有害物质,使钛板受到污染,改变钛的性质,降低产品质量。所以,钛在加热过程中一般使用电炉----感应炉和电阻炉。 感应炉的加热特点是加热速度快,是其他加热炉速度的5倍以上。这不仅减少钛在加热中的污染,而且提高了生产效率,但不足的地方是加热温差较大,在轧制中由于产生不均匀变形,有阻与同板差和板型的改善。对于导热性差的钛合金板坯,在大型功率快速加热下,易产生热应力而导致热轧裂纹的产生。对此,必须合理加热制度和严守工艺规程。 电阻炉的特点是加热温度均匀,温度差小,保证了加热质量,有害气体和杂质的污染比油、气炉小得多。温度控制比油气炉与感应炉都要方便、准确。 电炉加热操作方便、灵活,易于实现自动化,一般占地较小,有利于生产的文明,环境的卫生和产品质量的提高。但电炉具有投资大、电控系统复杂,维修较困难等不足之处。 轧制设备 热、冷轧机是生产钛板的主体设备。热、冷轧制可使板材达到我们所需的规尺寸和精度,以及满意性能和表面质量。 板材轧机的种类和形式很多,如2辊、3辊、4辊、6辊、12辊、20辊轧机……,还有星型轧机、异步轧机、串连式轧机等等。目前轧机最大轧速制速度达40m/秒以上,最薄达达0.01mm以下,最宽可生产5米以上。我国现有4米多宽板轧机。 我厂板材轧机种类也不少,如三分厂的1.2m四辊冷、热轧机,去年从西德买回来的3.3米宽板轧机。四分厂有二辊钼片轧机、550mm及650mm四辊冷、热轧机和20辊轧机等。 三分厂热轧机是四辊可逆式的。上下各有一个规格为?1350×1200的支承辊,其材质为NICrMo合金铸钢,中间是两个?600×1200mm的工作辊,其材质为NI(Cr)合金冷硬铸铁。热轧机最大轧制压力可达2000t。可将加热好的150mm厚的钛板坯一火轧到10mm以下。最薄可生产2.5mm板材。 冷轧机也是四辊可逆◁☆●•○△式的,上下各一个规格为?1480×1200mm的支承辊,中间是两个?450×1200mm或?250×1200mm的工作辊。支承辊和工作材质均为Cr Mo合金锻钢,轧机轧制压力可以可达2500t。板材经退火,纯钛的减薄能力在50%以上,最薄可生产0.3mm以下,合金减薄能力在20%以上,最薄可生产0.5mm以上。 精整设备 板材精整工序有平整、矫直、压平,剪切等设备,本工序的目的是将经过加工后的的板材进一步整形,改善表面板型质量,并去除毛边、剪切到所要求的外形尺寸精度。满足用户要求。 设备有二辊平整机、油压式压平机、多辊矫直机、张力拉伸机,不同厚度的剪切机等。 三、钛板加工特性及生产工艺 1.钛板加工特性 钛有许多独特的性质: 较高的化学活性----在空气中易和氧等气体元素反应,特别在高温下于空气中易于生成氧化物,表面产生一层较致密氧化皮,并且氧原子易向内部扩散,改变了材料组织结构,导致性能恶化,同时增加材料烧损。为了克服这些现象,在加热、退火过程中要尽量采取一些防护措施,如涂层保护、真空处理、保护气氛下退火,采用大功率电炉快速加热等。尽量缩短加热时间、严格控制加热温度来达到防止或减轻氧化,污染之目的。 良好的耐蚀性—-钛和钛的氧化物都有很好的耐蚀性,也有一定的坚固性,这层氧化皮不易清除,一般采用喷砂、机械抛磨或高温碱溶液等办法来去除。 导热性较差---钛的导热能力是铜的1/26,铁的1/5,所以于加热、热处理中,为使加热温度均匀一致,需要有足够的加热、保温时间。 加工塑性较差-----特别是钛合金,在热、冷加工过程中易产生裂纹,给生产带来了一定困难,其根源是钛材本身加工塑性低所致,变形范围较窄,加工能力较小,因此加工困难,生产周期较长。 回弹能力大----加工中不易变形,板型和同板差不易控制和改善。不良板型不像钢铁和其他有色金属材料,易通过机械设备进行矫直、压平。特别是合金板型问题,必须在生产中要精心操作严守规程。一旦板型达不到标准要求时,则需要采取诸如热矫形或蠕变校形,这类特殊办法加以解决。 由于钛存在有上述许多特点,从而导致生产工序多,工艺较复杂,桂城控制严格。钛材和钢铁及其他有色金属材料相比,生产周期长,成品率低,成本高,加之原料昂贵,使出厂价格增高,不利于钛的生产和使用发展,因此,在钛加工方面,需要努力改进工艺,不断提高质▪▲□◁量和成品率,降低成本和价格,才能深受市场欢迎。 2.钛板生产主要工艺流程 板坯验收处理→加热→热轧→热矫→中断→定尺→表面处理→加热→热轧→加热→热轧→退火→碱酸洗→表面修磨→冷轧→去油→退火→碱酸洗→取样检查性能→剪切→检查表面→、尺寸、板型→矫直→包装入库。 四、钛板深加工产品的开发和应用 1.钛网板----由0.8~1.5mm厚的钛薄板,经拉网机拉制而成。主要应用于氯碱工业中做电解槽金属阳极,网板尺寸规格由原始板厚、网眼规格(包括长、短节距、丝梗宽度)及外形尺寸(网板长、宽)所决定。 2.钛/钢复合板---是利用了钛的优异的耐蚀性和钢的良好结构刚度、韧性与低廉的价格而发展起来的一种耐蚀结构材料。它是通过爆炸(B)、爆炸---轧制(BR)或直接轧制(R)而成的金属复合材料。广泛地应用与石油、化工等部门作耐蚀结构材料。 3.钛/铜复合板---利用了钛的耐蚀性和铜的优良的导电性,通过直接轧制而成的复合材料。主要应用于冶金工业中作电解电极材料。 4.钛的换热器片----由纯钛(TA1/TA2))薄板,通过模具采用冷压或热压方法加工形成的。利用了纯钛的优异耐蚀性和良好的成形性、先压制成换热器片,然后组装成各种换热设备,广泛应用于化工、食品、船泊、机械、发电等工业作换热设备。 5.钛种板---利用钛的耐蚀性和高比强而发展起来的。应用于铜、镍等金属的电解中,作电极阴极。使用钛板作电极材料能提高电解产品质量,同时又省电节能,以及减少设备的维修等。 总之,钛板应用广泛,它以销售于全国27省、市、自治区,出口于美国、法国、瑞士、香港等国家和地区,应用和与化工、冶金、轻工、机械、军工等各个部门。 目前我国生产钛板的厂家主要有抚顺钢厂、沈阳有色金属加工厂,上钢三厂和我厂等四个。 我厂是全国钛材加工基地,号称钛城,加工材占全国总产量的70%以上。产量居全国第一,质量也是在全国之首。纯钛板荣获了国家银质奖,TC1合金板及换热器板都获得了省、部优质产品。在钛的加工、开发方面成绩突出。但我们还要继续努力,要进一步提高质量、不断开发新产品,去满足市场日益发展的要求,使我厂钛工业生产在新形势下更上一层楼。 钛设备制造 一、压力容器的应用 压力容器的应用是极为广泛的,日常生活中用的高压锅,液化气瓶是大家所熟悉的。工业上最为常见的各种气瓶,压缩空气的制取及贮存所用的各种贮瓶,贮罐也是大家所熟悉的。但工业上的应用绝不止于上述这些,尤其是在化学工业,或石化工业部门,压力容器的应用就更为普遍了。可以这样说,无论是化学工业或是化工业都离不开压力容器。离开了压力容器,其生产将无法进行,这是由化学工业和石化工业的生产工艺特点和需要所决定的。如换热器、反映器、分离器、成装器等容器是其应用的最为普遍的示例。 在冶金、制碱、制药、火力发电、海水淡化、医疗部门应用也是比较广泛的,总之它几乎涉及国民经济的各个部门。从这个意义上讲,国民经济的发展离不开压力容器。随着国民经济的进一步发展,也必然需要设计与制造更多品种、规格的压力容器去适应这一发展需要。 那么究竟何谓压力容器呢?通俗的讲承受介质压力容器就称为压力容器,显然这样的定义比较笼统,也不便于对压力容器实行具体有效监察,故国务院颁发的《锅炉压力容器安全监察暂行条例》对压力容器的监察范围作了明确规定,即“本条例适用于所有承压锅炉和压力为一个表压以上的各种压力容器。” 二、压力容器的分类 压力容器的分类方法很多,按不同的要求,不同的属性,则有不同的分类方法。如按容器的壁厚来分,可分为薄壁容器,厚壁容器。按容器承受的压力方式来分,可分为内压容器,外压容器。按容器的壁温来分,可分为低温、常温、高温容器。按容器的壳体形状来分,有球形,圆筒型,圆锥型,圆环型等容器。在这里就不一一列举了。下面仅就《压力容器安全监察规程》和《锅炉压力容器安全监察暂行条例》规定的分类介绍如下: 按压力容器的承受等级分类,将压力容器分为抵压、中压、高压、超高四个等级,具体规定为: .低压容器 1≤P<16 kg/cm2 中压容器 16≤P<1000 kg/cm2 高压容器 100≤P<1000 kg/cm2 超高压容器 P≥1000 kg/cm2 2按压力容器的工艺用途分类: 大体上可分为:反应容器、换热容器、分离容器、贮运容器四种,具体划分如下: ㈠反应容器,主要是用来完成介质的物理,化学反应的容器。如,反应容器、发生器、反应釜、反应锅、分解塔聚合釜,高压釜、超高压釜、合成塔、蒸锅、蒸球等。 ㈡换热容器:主要用来完成热量交换的容器,如废热锅炉、热交换器、冷却器、冷凝器、蒸发器、加热器、消毒锅、蒸压釜等。 ㈢分离容器:主要用来完成介质的液体压力平衡和气体净化 分离等容器。如分离、过滤器、集油器、缓冲器、洗涤器、吸收塔、干燥塔等。 ㈣贮运容器:主要用来盛装生产和生活用的原料、气体、液体、液化气体等的容器,如多种形式的贮槽。 一点说明:压力容器的工艺作用不只局限一个,对于某一特定的容器往往具有几种工艺作用。这时应按工艺过程中的主要作用来划分。如合成氨厂的二氧化碳水洗塔,既有冷却原料的作用(热交换器)又有吸收分离出二氧化碳的作用(分离)但它们的主要作用是后者,所以应划为离容器。 综合分类: 这是根据容器使用时危及潜在危险的程度人为划分的。《规程》和《条例》都把各种容器划分为三类。但因其着观点不同,故其划分为的结果也不一致,分别介绍如下: 《规程》规定的压力容器综合类别划分(见《规程》规定的压力容器类别划分表) 这一类别的划分与侧重在压力容器的安全技术管理和为容器设计制造有关安全技术的制定提供统一的最佳法规依据。 《规程》规定的压力容器类别划分表 超高压P≥1000 高压100≤P<1000 (3) 中压 16≤P<100 (2) PW.V≥5000反应容器 PW.V≥50000贮运容器 低压 1≤P<16 (1) 反应容器 贮运容器 PW·V≥2000 内径>1000 分离容器 换热容器 内径≤1000 压力级别介质容器类别 压力级别 介质 容器类别 非易燃 无毒 易燃 有毒 剧毒 废热 锅炉 注:单位 pp·w-----kgf/cm2 pw·v---L·kgf/cm2 内径尺寸 mm 二.《条例》规定的压力容器种类划分(见《条例》规定的压力容器种类划分表)这一划分虽然也是侧重在容器的安全技术管理,但主要是为确认设计制造,检验容器的单位人员资格提供统一的认可范围法规依据。 《条例》规定的压力容器 种类划分表 类别名称 品种范围名称 第一类压力容器 低级压力容器,第一类低压容器 第二类压力容器 液化石油气钢瓶,第二类低压容器,第二类中压容器 第三类压力容器 第三类低压容器,第三类中压容器,液态气体槽车,有缝气瓶,无缝气瓶,高压容器,超高压容器,特种材料容器,特种用途容器 三.压力容器的安全及安全监察 1.压力容器破坏的历史教训: ㈠.历年来世界各国由于压力容器的爆炸所造成的灾难性事故为数不少,如1944年10月在美国的东俄亥俄州的某天然气贮存基地发生爆炸并引起火灾事故,损失惨重。该事故死亡128人。1984年6月日本川崎市化工厂发生了一起环氧炳烷贮罐爆炸事故,伤亡135人,同年9月日本茨木市的一个液化

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