JPS6137339B2 - - Google Patents
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- JPS6137339B2 JPS6137339B2 JP21877383A JP21877383A JPS6137339B2 JP S6137339 B2 JPS6137339 B2 JP S6137339B2 JP 21877383 A JP21877383 A JP 21877383A JP 21877383 A JP21877383 A JP 21877383A JP S6137339 B2 JPS6137339 B2 JP S6137339B2
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- Japan
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- reaction chamber
- metal
- magnesium
- chamber
- reaction
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- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Description
本発明は金属塩化物の還元用の反応容器に関す
る。金属材料のうち高融点高靭性金属材料である
チタンとジルコニウムは主としてその塩化物のマ
グネシウムによる還元によつて製造され、金属ス
ポンジとして得られている。
本明細書において高融点高靭性金属と称するも
のはチタン、ジルコニウムその他類似の塩化物の
還元によつて製造される金属を意味する。
このような高融点高靭性金属のスポンジの製造
は、今のところ、密閉され加熱できる反応室内で
マグネシウムと目的金属の塩化物(例えば四塩化
チタン)とを反応させる還元工程と、それに続
く、生成スポンジ状金属から副生塩化マグネシウ
ムと未反応マグネシウムを減圧蒸留によつて除去
する真空分離工程とによつている。
このような反応容器には、マグネシウムに侵食
されない材料、今日工業的には炭素鋼、フエライ
ト系ステンレス鋼が使用されているが、これらの
材料は耐熱強度が小さく、必要な強度を得るため
には器壁の肉厚を増すことになり、これは必然的
に重量の増加、加熱時の熱効率の低下、内部温度
推定の精度の低下等をもたらし、また高温時の強
度低下により変形しやすく、不可避的に耐用回数
が少ない。
オーステナイト系ステンレス鋼は耐熱強度は大
きいが溶融マグネシウムに侵され易い。オーステ
ナイト系ステンレス鋼製の反応容器を使用する場
合は、最初にまず塩化マグネシウムを装入して溶
融マグネシウムとの直接の接触を避ける方法、特
開昭57−9847に開示されているような本質的にマ
グネシウムと反応ないし合金化しない材料で製作
された保護内筒を使用する装置などが提案されて
いる。
しかし、前者では操作が繁雑であり、後者では
反応容器に加えて保護内筒を使用するために必然
的に重量の増加、加熱時の熱効率の低下、内部温
度推定の精度の低下、等をもたらす。
一般に上記の容器では、目的金属はスポンジ状
の塊として生成し、器壁に付着しているから、こ
れを機械的に取り出さねばならない。通常、容器
の底に設けられた塩化マグネシウム排出管を切断
して、そこからプレスで押される棒を挿入して、
保護内筒ごと取り出される。保護内筒を使用しな
い場合も容器の底に目皿板のようなものを置いて
生成スポンジ状金属をこれで受け、その板ごと取
り出される。次回使用の際には塩化マグネシウム
排出管を再び溶接して取り付ける。
容器が、チタンの場合は1081℃以上、ジルコニ
ウムの場合は935℃以上に加熱されると、容器と
の接触部において、往々生成スポンジ状金属が鉄
との合金を生成し容器に強固に固着する。そうな
ると生成金属の取り出しが困難になる。このよう
な合金の生成を防止するために、容器内面を
MgOおよび/またはCaOで被覆する方法も提案
されている(特開昭56−4823)。しかし、この方
法は単にMgOおよび/またはCaOを容器内に塗
布して500℃程度で焼成するのみであるから、得
られた被覆層の強度が弱く、還元、真空分離中、
または生成物を機械的に取り出す場合に被覆層が
剥離して製品中に混入して不純物となり、また被
覆層の耐用回数は極端に少ない。
本発明者らは反応容器の内面に何らかの被覆を
施し溶融金属マグネシウムおよび塩化マグネシウ
ムによる侵食を防ぎ、かつ生成スポンジ金属の取
り出しの際の機械的摩擦にも耐える、MgOおよ
び/またはCaOよりも耐久力の大きい被覆財を探
究した結果カーボンスタンプ材がこの目的に適す
ることを見出し本発明をなすに至つた。
本発明は保護内筒や耐火物の被覆の代りに、反
応容器の内壁を溶融マグネシウムに対する耐蝕性
の高いカーボンスタンプ材で被覆することによつ
て四塩化チタンまたは四塩化ジルコニウムの還元
装置の材質としてオーステナイト系ステンレス鋼
の使用を可能にし、生成スポンジ状金属の機械的
取り出しの際の抵抗の減少、反応容器寿命の延長
等をもたらすものであり、その要旨は
SUS304、SUS310、SUS316等のオーステナイト
系ステンレス鋼の反応容器の内壁をカーボンスタ
ンプ材で被覆したことを特徴とする還元反応容器
である。
カーボンスタンプ材とは石油精製における蒸留
残渣であるタール、ピツチ等を主成分とする常温
で固体(水素を含んでいる)であり、施工時に
120℃程度に加熱して軟化させ基体表面に適用し
てランマー等で打ち固め、1000℃前後で焼成して
(水素が除去される)炭素質の層を形成し得るも
のであり、成形用の処方物が市販されている。反
応容器の内面をカーボンスタンプ材で被覆する方
法は各製造業者の提供するカーボンスタンプ材に
よつて異つており、製品に添付された使用指針に
従わなければならない。例えば、日本カーボン株
式会社製のNCKスタンプペーストは120℃に加熱
したスタンプ材をランマー等で突き固め、1000℃
程度に加熱焼成する。
また被覆に当つては、反応容器の器壁の浸炭を
防ぐために、Al2O3、CaO、MgO、SiO2、ZrO2ま
たはそれらの混合物よりなるセメント材を反応容
器の内面に施してから、その上にカーボンスタン
プ材を施すことが望ましい。また、カーボンスタ
ンプ材の内壁への付着を容易にするために、容器
内面に突起を設けてもよい。
次に図面を参照して本発明を詳細に説明する。
第1図は本願出願人の出願にかかる特開昭58−
126936(特願昭57−8771)に開示されている塩化
物の還元による高融点高靭性金属の製造装置の断
面図である。この装置は、高融点高靭性金属の塩
化物を活性金属によつて還元して該金属を得るた
めの塩化物と活性金属を反応させるための加熱す
ることのできる反応室(レトルト)10と、その
内部に納められた保護内筒(内部容器)20と、
反応室内で生成金属から蒸発によつて分離された
活性金属ならびに副生塩化物を凝縮させるための
減圧冷却可能な凝縮室40と、これらを連通した
り遮断したりするための中間連結部30からなる
装置であつて、該中間連結部に漏斗状体38とそ
の開口脚部を受け入れる /36からなり易融易
蒸発物質を保持するシールポツト手段と該易融易
液蒸発物質を溶融蒸発させるための加熱手段70
を設けたことを特徴とする。
この装置では、反応室10内に保護内筒20を
使用しているので必然的にその分だけ重量は大き
い。これを可及的に軽量化するため、本発明にお
いては、容器をオーステナイト系ステンレス鋼で
製作し、保護内筒を廃止して、その内面にカーボ
ンスタンプ材の被覆を施す。そのような本発明の
一実施態様の装置を第2図に示す。装置の構造の
大部分は両者共通であるから、細部の説明は第2
図について行なう。
装置はオーステナイト系ステンレス鋼で造られ
る。第1図では、反応室10は、実用上は円筒形
であり、保護内筒20は反応室よりも一まわり小
さい円筒であつて、その底部は、溶融した塩化マ
グネシウムを排出できるように少なくとも1個の
小孔がうがつてあるものであるが、第2図では、
内部容器はなく、その代りに、反応容器の内面に
前記のようにカーボンスタンプ材の被覆10aが
施されている。
反応室の底部にも塩化マグネシウムを排出する
ためのバルブのような開閉手段14を有する排出
管13が設けられている。この反応室の上端には
フランジ11が形成され、さらに後述する加熱炉
に懸架するためのつば12が設けられている。
中間連結部30は本質的に反応室の内径よりも
小さい直径を有する円筒体31よりなり、その上
端から広いフランジ32が張出しており、その下
端からは別のフランジ33が張出し、後者の中程
から上方に伸びる、円筒体30より低い円筒壁3
4が形成され、その上縁からフランジ35が張り
出している。このフランジ35は前記反応室のフ
ランジ11と重なるように構成されている。中間
連結部の下端のフランジ33の直径は、反応室1
0の内径よりわずかに小さく、反応室10内に嵌
入し、その内壁に接触する程度の大きさである。
中間連結部のフランジ35と反応室のフランジ
11はガスケツトを間挿してボルト、またはクラ
ンプなどで脱離可能に固定される。ガスケツトは
既知の耐熱性エラストマー製のものでよい。
凝縮室はジヤケツト構造となつた反応室に類似
した形状の冷却室40とその内部に納められた凝
縮筒50よりなつている。冷却室40には排気口
41、ジヤケツトには冷却液(水)の導入口4
2、排出口43が設けられ、下端は反応室と同様
のフランジ44となつている。凝縮筒50は冷却
室より一回り小さい円筒状の容器であつて、天井
部には気体を通過させるため少なくとも1個の孔
がうがつてある。その下端部は冷却室と同様にフ
ランジ52になつている。冷却室40と凝縮筒5
0のフランジ44,52と中間連結部30のフラ
ンジ32をガスケツトを間挿して重ねて、ボルト
などで離脱可能に固定される。ただし通常冷却室
40と凝縮筒50は凝縮室として一体に取り扱わ
れる。この部分のガスケツトも既知の耐熱性エラ
ストマーでよい。中間連結部30には、その円筒
体31の中央部に低い円筒状の容器(パン)36
と、その上方にパンに臨むように漏斗状体38が
設けられ、その円錐部の上端は中間連結部の内周
に密着固定され、その管状脚部の下端はパンの周
壁の上縁より下方に侵入している。
通常この中間連結部30には、所望の金属塩化
物と不活性気体などを導入する導管61と、排気
用の導管62とが設けられている。これらの導管
は反応室10本体に設けてもよいが、この中間連
結部に設ける方が便利である。
これらの導管は中間連結部から遠くない位置に
バルブを有し、そのバルブの外方で親管から取り
外すことができるようにしてある。この図では右
方の導管は金属塩化物導入用の枝管と不活性気体
を導入する枝管に別れ、その各々にバルブが設け
られている。
中間連結部30の前記漏斗状部38の上端には
パンに封止材料80を導入するための導管39が
設けられ、中間連結部と封止材料導入導管39の
外周には加熱手段、通常は電気抵抗加熱手段70
が設けられている。
反応室10は適当な加熱装置90に納められて
いる。適当な加熱装置は電気抵抗形式のものであ
る。この加熱装置は、反応室10の塩化マグネシ
ウム排出管のための開口を有する。この加熱装置
は、当業者が適宜設計し得るものであるから特に
説明はしない。
この装置の操作法は次の通りである。反応室に
マグネシウム塊を装入してから、フランジ11と
35を固定して中間連結部を結合し、ついで凝縮
室40+50を固定して全装置を組み立てる。凝
縮室の固定は反応室(中間連結部を含む)を加熱
装置90内に据えつけてからなされる。装置組立
後、導管41から排気してもれ試験を行なう。
気密を確認した後、排気導管41から排気し、
導管61より不活性気体を全装置内に気圧より
少々高い圧に充填する。次に導管39より封止材
料の融液80をパン36に導入し固化させる。つ
いで加熱炉90を操作して反応室を加熱して先に
装入されたマグネシウムを溶融後、導管61より
金属塩化物を導入して反応を遂行し、スポンジ状
金属を得、副生した塩化マグネシウムを導管13
より排出する。
次いで、導管13の閉鎖手段を閉じた後、中間
連結部30の加熱装置70に通電してシールポツ
トを加熱し、その中の封止材料を蒸発させる。
この状態で再び真空排気し反応室の加熱を続け
ると、スポンジ状金属内に取り込まれていた塩化
マグネシウムも未反応マグネシウムも気化して金
属から分離し、凝縮筒50内に補集される。
真空分離処理が終了したら、装置内をアルゴン
で復圧し、導管39から再び封止材料を導入して
固化させる。そして凝縮部を中間連結部から分離
して反応室(中間連結部を含む)加熱炉より取り
出し、冷却後、排出管13を切断して生成スポン
ジを取り出す。かくして一バツチの操作を終る。
次の操作に際しては、排出管13を再び溶接し
て取り付け、マグネシウム塊を装入した後、中間
連結部の通路は既に遮断されているから、そのま
ま装置を組み立て前期の操作を繰り返す。
実施例 1
実質的に第2図に示されるような装置を組立て
た。その諸元は次の通りである。
反応室及び凝縮室は共に外形700mm、高さ1760
mm、のベル型であり、中間連結部の円筒体は長さ
(高さ)370mm、内径185mmであつた。反応室はオ
ーステナイト系ステンレス鋼(SUS304)で製作
し、肉厚16mmであつた。その内面にマグネシアセ
メントを厚さ約5mmに貼り付け、その上に、120
℃に加熱した日本カーボン(株)製NCKスタンプペ
ーストを、厚さ約10mmに貼りつけ、ランマーでつ
き固め、トーチで約1000℃になるように、加熱し
て、カーボン被覆を施した。シールポツト部分は
5mm厚さのステンレス鋼板を使用し、シールポツ
トは外径108mm、高さ40mmであつた。漏斗状体は
外径68mm、高さ52mm、であつた。凝縮室の冷却室
と凝縮筒は10mm厚さの軟鋼で製作した。
作業例 1
前述の操作法に従つてチタンを製造した。最初
に350Kgの固形マグネシウムを反応室に装入し、
装置内に不活性気体としてアルゴンを装置内の内
圧が大気圧より高くなるように導入した。ついで
封止材料として金属マグネシウムを使用して中間
連結部の通路を遮断してから、反応室を800〜850
℃に加熱して装入したマグネシウムを溶融し、約
1020Kgの四塩化チタンを反応室内の温度が上り過
ぎないように滴下導入して反応させた。反応終了
後装置全体をアルゴンで復圧し、生成した塩化マ
グネシウムを底の排出管から排出し、シールポツ
トを前記のように操作して中間連結部の通路を開
放する。
反応室を1000℃に加熱し真空分離処理を約30時
間継続して真空分離を完了した。
再びシールポツトに溶融マグネシウムを導入し
固化させて、凝縮室を脱離し、反応室(中間連結
部を含む)を加熱炉から取り出して冷却後、反応
室を開放して、反応室下端の下端の塩化マグネシ
ウム排出管を切断し、そこからプレスで押される
棒を挿入して押し出して250Kgのスポンジチタン
を得た。この操作を100回繰り返しても大きな変
形は見られなかつた。そして得られたスポンジは
カーボンによる汚染はなかつた。
比較例
比較のために、内筒を有し、反応室、内筒とも
にSUS410で製作した、反応室の外径700mm、肉厚
25mm、内筒の外径600mm、肉厚10mmの装置を用
い、約250Kg/バツチのチタン生産を行なつたと
ころ、反応室の耐用回数は約50回であつた。
作業例1と比較例の生成物の化学分析の結果と
押し出し圧力と容器可使用回数を次の表にまとめ
て示す。
The present invention relates to a reaction vessel for the reduction of metal chlorides. Among the metal materials, titanium and zirconium, which are high melting point and high toughness metal materials, are mainly produced by reducing their chlorides with magnesium, and are obtained as metal sponges. As used herein, the term high melting point high toughness metal refers to metals produced by the reduction of titanium, zirconium, and similar chlorides. The production of such high-melting-point, high-toughness metal sponges is currently limited to a reduction step in which magnesium is reacted with a chloride of the target metal (e.g., titanium tetrachloride) in a sealed, heatable reaction chamber, followed by a production process. This process involves a vacuum separation process in which by-product magnesium chloride and unreacted magnesium are removed from the sponge metal by vacuum distillation. Materials that are not corroded by magnesium, such as carbon steel and ferritic stainless steel, are currently used industrially for such reaction vessels, but these materials have low heat-resistant strength, and it is difficult to obtain the necessary strength. This increases the thickness of the vessel wall, which inevitably results in an increase in weight, a decrease in thermal efficiency during heating, and a decrease in the accuracy of estimating internal temperature.In addition, the strength decreases at high temperatures, making it easier to deform, which is unavoidable. It has a relatively short service life. Austenitic stainless steel has high heat resistance but is easily attacked by molten magnesium. When using an austenitic stainless steel reaction vessel, it is essential to first charge magnesium chloride to avoid direct contact with molten magnesium, as disclosed in JP-A-57-9847. Devices that use a protective inner cylinder made of a material that does not react with or alloy with magnesium have been proposed. However, the former method is complicated to operate, and the latter method uses a protective inner cylinder in addition to the reaction vessel, which inevitably results in increased weight, decreased thermal efficiency during heating, decreased accuracy in estimating internal temperature, etc. . Generally, in the above-mentioned containers, the target metal is produced as a spongy mass and adheres to the vessel wall, so it must be mechanically removed. Usually, the magnesium chloride discharge pipe installed at the bottom of the container is cut, and a rod pressed by a press is inserted through it.
The protective inner cylinder is taken out. Even when the protective inner cylinder is not used, a perforated plate or similar plate is placed at the bottom of the container to catch the generated spongy metal, and the plate can be taken out. For next use, re-weld and attach the magnesium chloride discharge pipe. When a container is heated to 1081℃ or higher for titanium or 935℃ or higher for zirconium, the spongy metal that forms at the contact area with the container often forms an alloy with iron and firmly adheres to the container. . In this case, it becomes difficult to extract the generated metal. To prevent the formation of such alloys, the inner surface of the container should be
A method of coating with MgO and/or CaO has also been proposed (Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-4823). However, since this method simply coats MgO and/or CaO inside the container and bakes it at about 500°C, the strength of the resulting coating layer is low, and during reduction and vacuum separation,
Alternatively, when the product is mechanically removed, the coating layer peels off and becomes an impurity in the product, and the number of times the coating layer can be used is extremely small. The present inventors applied some type of coating to the inner surface of the reaction vessel to prevent erosion by molten magnesium metal and magnesium chloride, and also to withstand mechanical friction during removal of the formed sponge metal, which is more durable than MgO and/or CaO. As a result of searching for a coated material with a large surface area, it was discovered that a carbon stamp material is suitable for this purpose, leading to the present invention. In the present invention, instead of coating the protective inner cylinder or refractory, the inner wall of the reaction vessel is coated with a carbon stamp material that is highly resistant to corrosion against molten magnesium. This enables the use of austenitic stainless steel, reduces resistance when mechanically removing the spongy metal produced, and extends the life of the reaction vessel.
This reduction reaction vessel is characterized in that the inner wall of the reaction vessel is made of austenitic stainless steel such as SUS304, SUS310, or SUS316 and is coated with a carbon stamp material. Carbon stamp material is solid at room temperature (contains hydrogen) and is mainly composed of tar, pitch, etc., which are distillation residues from petroleum refining.
It is heated to about 120℃ to soften it, applied to the surface of the substrate, hardened with a rammer, etc., and fired at about 1000℃ (hydrogen is removed) to form a carbonaceous layer, which can be used for molding. Formulations are commercially available. The method of coating the inner surface of the reaction vessel with the carbon stamp material varies depending on the carbon stamp material provided by each manufacturer, and must follow the usage guidelines attached to the product. For example, NCK stamp paste manufactured by Nippon Carbon Co., Ltd. is made by heating the stamp material to 120°C, tamping it with a rammer, etc., and then heating it to 1000°C.
Heat and bake to a certain degree. In addition, in order to prevent carburization of the walls of the reaction vessel, a cement material made of Al 2 O 3 , CaO, MgO, SiO 2 , ZrO 2 or a mixture thereof is applied to the inner surface of the reaction vessel. It is desirable to apply a carbon stamp material thereon. Further, in order to facilitate the attachment of the carbon stamp material to the inner wall, a protrusion may be provided on the inner surface of the container. Next, the present invention will be explained in detail with reference to the drawings. FIG.
126936 (Japanese Patent Application No. 57-8771) is a cross-sectional view of an apparatus for producing a high-melting-point, high-toughness metal by reduction of chlorides. This apparatus includes a reaction chamber (retort) 10 that can be heated for reacting a chloride of a high-melting point, high-toughness metal with an active metal to obtain the metal by reducing the chloride of the metal; A protective inner cylinder (inner container) 20 housed therein,
From a condensation chamber 40 that can be cooled under reduced pressure for condensing active metals and by-product chlorides separated from produced metals by evaporation in the reaction chamber, and an intermediate connection section 30 for communicating or blocking these. The apparatus comprises: a funnel-shaped body 38 and its open leg portions received in the intermediate connecting portion; a seal pot means consisting of /36 for holding a readily melting and evaporating substance; and a sealing pot means for melting and evaporating the easily melting liquid evaporating substance. Heating means 70
It is characterized by having the following. In this apparatus, since the protective inner cylinder 20 is used in the reaction chamber 10, the weight is inevitably increased accordingly. In order to reduce the weight as much as possible, in the present invention, the container is made of austenitic stainless steel, the protective inner cylinder is eliminated, and the inner surface is coated with carbon stamp material. Such an apparatus according to one embodiment of the present invention is shown in FIG. Most of the structure of the device is common to both, so detailed explanation will be given in the second part.
Follow the diagram. The device is constructed of austenitic stainless steel. In FIG. 1, the reaction chamber 10 is practically cylindrical, and the protective inner cylinder 20 is a cylinder that is slightly smaller than the reaction chamber, and the bottom part of the protective inner cylinder 20 has at least a cylindrical shape so that the molten magnesium chloride can be discharged. In Fig. 2, there are several small holes.
There is no internal vessel; instead, the inner surface of the reaction vessel is coated with carbon stamp material 10a as described above. A discharge pipe 13 having an opening/closing means 14 such as a valve for discharging magnesium chloride is also provided at the bottom of the reaction chamber. A flange 11 is formed at the upper end of this reaction chamber, and a collar 12 is further provided for suspending the reaction chamber in a heating furnace, which will be described later. The intermediate connection 30 essentially consists of a cylindrical body 31 having a diameter smaller than the internal diameter of the reaction chamber, from its upper end projects a wide flange 32, from its lower end a further flange 33, the middle of the latter a cylindrical wall 3 that is lower than the cylindrical body 30 and extends upwardly from the cylindrical wall 3;
4 is formed, and a flange 35 protrudes from its upper edge. This flange 35 is configured to overlap with the flange 11 of the reaction chamber. The diameter of the flange 33 at the lower end of the intermediate connection is equal to the diameter of the reaction chamber 1.
It is slightly smaller than the inner diameter of 0, and is large enough to fit into the reaction chamber 10 and come into contact with its inner wall. The flange 35 of the intermediate connecting portion and the flange 11 of the reaction chamber are removably fixed with bolts, clamps, etc. with a gasket interposed therebetween. The gasket may be made of known heat resistant elastomers. The condensing chamber is composed of a cooling chamber 40 having a jacket structure and a shape similar to a reaction chamber, and a condensing cylinder 50 housed inside the cooling chamber 40. The cooling chamber 40 has an exhaust port 41, and the jacket has a cooling liquid (water) inlet 4.
2. A discharge port 43 is provided, and the lower end is a flange 44 similar to that of the reaction chamber. The condensing cylinder 50 is a cylindrical container that is one size smaller than the cooling chamber, and has at least one hole in the ceiling to allow gas to pass through. Its lower end forms a flange 52 similar to the cooling chamber. Cooling chamber 40 and condensing cylinder 5
The flanges 44, 52 of 0 and the flange 32 of the intermediate connecting portion 30 are overlapped with a gasket interposed therebetween, and are removably fixed with bolts or the like. However, normally the cooling chamber 40 and the condensing cylinder 50 are treated as one unit as a condensing chamber. The gasket in this part may also be made of a known heat-resistant elastomer. The intermediate connecting portion 30 has a low cylindrical container (pan) 36 in the center of the cylindrical body 31.
A funnel-shaped body 38 is provided above the pan so as to face the pan, the upper end of the conical part is closely fixed to the inner periphery of the intermediate connecting part, and the lower end of the tubular leg is located below the upper edge of the peripheral wall of the pan. is invading. Usually, this intermediate connecting portion 30 is provided with a conduit 61 for introducing a desired metal chloride, an inert gas, etc., and a conduit 62 for exhaust. Although these conduits may be provided in the main body of the reaction chamber 10, it is more convenient to provide them at this intermediate connection. These conduits have a valve not far from the intermediate connection so that they can be removed from the parent pipe outside the valve. In this figure, the conduit on the right is divided into a branch pipe for introducing metal chloride and a branch pipe for introducing inert gas, each of which is equipped with a valve. A conduit 39 for introducing the sealing material 80 into the pan is provided at the upper end of the funnel-shaped part 38 of the intermediate connecting part 30, and heating means, usually Electric resistance heating means 70
is provided. The reaction chamber 10 is housed in a suitable heating device 90. A suitable heating device is of the electrical resistance type. This heating device has an opening for the magnesium chloride discharge pipe of the reaction chamber 10. This heating device can be appropriately designed by a person skilled in the art, and therefore will not be particularly described. The method of operating this device is as follows. After charging the reaction chamber with the magnesium mass, the flanges 11 and 35 are fixed and the intermediate connections are connected, and then the condensation chambers 40+50 are fixed and the entire apparatus is assembled. The condensation chamber is fixed after the reaction chamber (including the intermediate connection) has been installed in the heating device 90. After assembling the device, a leak test is performed by exhausting air from the conduit 41. After confirming airtightness, exhaust air from the exhaust pipe 41,
Inert gas is filled into the entire apparatus through conduit 61 to a pressure slightly higher than atmospheric pressure. Next, a melt 80 of the sealing material is introduced into the pan 36 through the conduit 39 and solidified. Next, the heating furnace 90 is operated to heat the reaction chamber to melt the previously charged magnesium, and then a metal chloride is introduced from the conduit 61 to carry out the reaction to obtain a spongy metal and the by-produced chloride. Magnesium conduit 13
Emit more. After closing the closure means of the conduit 13, the heating device 70 of the intermediate connection 30 is then energized to heat the sealing pot and evaporate the sealing material therein. When the reaction chamber is evacuated again in this state and the reaction chamber is continued to be heated, both the magnesium chloride incorporated in the sponge-like metal and unreacted magnesium are vaporized and separated from the metal, and collected in the condensing cylinder 50. When the vacuum separation process is completed, the pressure inside the apparatus is restored with argon, and the sealing material is again introduced through the conduit 39 and solidified. Then, the condensing part is separated from the intermediate connecting part and taken out from the reaction chamber (including the intermediate connecting part) from the heating furnace, and after cooling, the discharge pipe 13 is cut and the produced sponge is taken out. Thus, one batch operation is completed. In the next operation, after the discharge pipe 13 is welded and attached again and the magnesium ingot is charged, the passage of the intermediate connection part has already been blocked, so assemble the device as is and repeat the previous operation. Example 1 A device substantially as shown in FIG. 2 was assembled. Its specifications are as follows. The reaction chamber and condensation chamber both have an external diameter of 700 mm and a height of 1760 mm.
mm, and the cylindrical body of the intermediate connecting part had a length (height) of 370 mm and an inner diameter of 185 mm. The reaction chamber was made of austenitic stainless steel (SUS304) and had a wall thickness of 16 mm. Paste magnesia cement on the inner surface to a thickness of about 5 mm, and add 120
NCK stamp paste manufactured by Nippon Carbon Co., Ltd. heated to 0.degree. C. was applied to a thickness of about 10 mm, hardened with a rammer, and heated with a torch to about 1000.degree. C. to form a carbon coating. A stainless steel plate with a thickness of 5 mm was used for the seal pot part, and the seal pot had an outer diameter of 108 mm and a height of 40 mm. The funnel-shaped body had an outer diameter of 68 mm and a height of 52 mm. The cooling chamber and condensing cylinder of the condensing chamber were made of 10 mm thick mild steel. Working Example 1 Titanium was produced according to the procedure described above. First, 350Kg of solid magnesium was charged into the reaction chamber.
Argon was introduced into the apparatus as an inert gas so that the internal pressure within the apparatus was higher than atmospheric pressure. Then, after blocking the passage in the intermediate connection using metallic magnesium as a sealing material, the reaction chamber was heated to 800-850 m
The charged magnesium is melted by heating to
1020 kg of titanium tetrachloride was introduced dropwise and reacted so as not to raise the temperature in the reaction chamber too much. After the reaction is complete, the entire apparatus is repressurized with argon, the produced magnesium chloride is discharged from the bottom discharge pipe, and the seal pot is operated as described above to open the passage in the intermediate connection. The reaction chamber was heated to 1000°C and the vacuum separation process was continued for about 30 hours to complete the vacuum separation. The molten magnesium is introduced into the seal pot again and solidified, the condensation chamber is removed, the reaction chamber (including the intermediate connection part) is taken out from the heating furnace, and after cooling, the reaction chamber is opened and the lower end of the reaction chamber is chlorinated. The magnesium discharge pipe was cut, and a rod pressed by a press was inserted and extruded to obtain 250 kg of titanium sponge. No major deformation was observed even after repeating this operation 100 times. The obtained sponge was free from carbon contamination. Comparative example For comparison, the reaction chamber has an inner cylinder, and both the reaction chamber and the inner cylinder are made of SUS410, the outer diameter of the reaction chamber is 700 mm, and the wall thickness is 700 mm.
Approximately 250 kg/batch of titanium was produced using a device with an outer diameter of 25 mm, an inner cylinder outer diameter of 600 mm, and a wall thickness of 10 mm, and the reaction chamber could be used approximately 50 times. The results of chemical analysis, extrusion pressure, and number of times the container can be used in Work Example 1 and Comparative Example are summarized in the following table.
【表】
ここに見られるように、本発明容器では押し出
し圧力は大いに減少している。
作業例 2
作業例1と同様の操作してジルコニウムを製造
した。
反応室に約50Kgのマグネシウムを装入した。封
止材料としては前記同様に金属マグネシウムを使
用した。反応室を800〜850℃に加熱し、約210Kg
の四塩化ジルコニウムを反応室に装入した。前記
同様に中間連結部を開放し、ついで反応室を900
〜950℃に加熱して真空分離処理を約20時間継続
した。以下チタンの場合と同様に処理して、約80
Kgのスポンジジルコニウムを得た。この操作を
100回繰り返しても反応容器に大した変変形は見
られなかつた。
以上詳説したように、本発明は反応容器をオー
シテナイト系ステンレス鋼で製作することを可能
にしたことにより、次のような利点をもたらす。
1 従来の装置に比べ、反応面積の増加による反
応速度の向上、生成物の単位重量当りの器壁と
の接触面積減少による歩止りおよび品質の向上
が得られる。
2 単位製品量当りの容器重量を低減と容器の耐
用回数の増加が達成される。
3 加熱に要する熱エネルギーの減少、加熱冷却
に対する感度の向上、容器外からの温度測定に
おける温度推定精度の向上が達成される。
4 容器から生成金属のスポンジ塊を機械的に取
り出す際の抵抗が小さいので、押圧力を減少さ
せることができる。Table 1 As can be seen, the extrusion pressure is greatly reduced in the containers of the present invention. Work Example 2 Zirconium was produced in the same manner as in Work Example 1. Approximately 50 kg of magnesium was charged into the reaction chamber. As the sealing material, metal magnesium was used as described above. Heat the reaction chamber to 800-850℃, about 210Kg
of zirconium tetrachloride was charged into the reaction chamber. Open the intermediate connection in the same manner as above, and then open the reaction chamber to 900 m
The vacuum separation process was continued for approximately 20 hours by heating to ~950°C. The following process is performed in the same way as for titanium, and approximately 80
Kg of sponge zirconium was obtained. This operation
Even after repeating the process 100 times, no significant deformation was observed in the reaction vessel. As explained in detail above, the present invention enables the reaction vessel to be manufactured from austenitic stainless steel, thereby providing the following advantages. 1. Compared to conventional equipment, the reaction rate is improved by increasing the reaction area, and the yield and quality are improved by reducing the contact area with the container wall per unit weight of the product. 2. It is possible to reduce the weight of the container per unit product amount and increase the number of times the container can be used. 3. Reduction in thermal energy required for heating, improvement in sensitivity to heating and cooling, and improvement in temperature estimation accuracy in temperature measurement from outside the container are achieved. 4. Since there is little resistance when mechanically removing the produced metal sponge lump from the container, the pressing force can be reduced.
第1図は本発明の背景をなす既知の装置の概念
を示す縦断面図である。第2図は第1図の装置に
本発明の適用した態様を示す縦断面図である。
これらの図面において、 10+20……反応
室、40+50……凝縮室、30……中間連結
部、36……パン、37……回転軸、38……漏
斗状体、36+37+38……シールポツト。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the concept of a known device forming the background of the present invention. FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing an embodiment in which the present invention is applied to the apparatus shown in FIG. In these drawings, 10+20...reaction chamber, 40+50...condensation chamber, 30...middle connection section, 36...pan, 37...rotating shaft, 38...funnel-shaped body, 36+37+38...seal pot.
Claims (1)
高靭性金属を製造するための反応容器において、
オーステナイト系ステンレス鋼で形成され、その
内面にカーボンスタンプ材の内張りを施したこと
を特徴とする反応容器。1. In a reaction vessel for producing a high-melting-point, high-toughness metal by reduction of chloride with an active metal,
A reaction vessel characterized by being made of austenitic stainless steel and having its inner surface lined with carbon stamp material.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21877383A JPS60110824A (en) | 1983-11-22 | 1983-11-22 | Reaction vessel for producing high melting high- toughness metal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21877383A JPS60110824A (en) | 1983-11-22 | 1983-11-22 | Reaction vessel for producing high melting high- toughness metal |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60110824A JPS60110824A (en) | 1985-06-17 |
| JPS6137339B2 true JPS6137339B2 (en) | 1986-08-23 |
Family
ID=16725157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21877383A Granted JPS60110824A (en) | 1983-11-22 | 1983-11-22 | Reaction vessel for producing high melting high- toughness metal |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60110824A (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003020992A1 (en) * | 2001-09-03 | 2003-03-13 | Sumitomo Titanium Corporation | Reaction vessel for use in producing titanium sponge, heat shielding plate provided therein, and method for producing titanium sponge |
| CN105546256A (en) * | 2016-01-22 | 2016-05-04 | 河北钢铁股份有限公司邯郸分公司 | Four-way pipe |
| JP6784746B2 (en) * | 2016-02-23 | 2020-11-11 | 東邦チタニウム株式会社 | Manufacturing method of metal container or tube, sponge titanium, and manufacturing method of titanium processed product or cast product |
-
1983
- 1983-11-22 JP JP21877383A patent/JPS60110824A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60110824A (en) | 1985-06-17 |
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