CN103962421B - 反应容器矫正装置及使用该装置的反应容器的矫正方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及反应容器矫正装置及使用该装置的反应容器的矫正方法。提供了对基于镁热还原法的海绵钛的制造所使用的反应容器的老化而引起的应变的矫正而言优选的矫正装置及矫正方法。一种反应容器的矫正装置，是装入圆筒状的反应容器内部并矫正反应容器的应变的矫正装置，具备：能够沿圆周方向放射状地伸长的多个缸臂、安装于缸臂的顶端部的矫正头、连接于缸臂并驱动矫正头的液压装置、矫正头的行程检测单元、以及针对反应容器的按压力测定单元。另外，一种反应容器的矫正方法，使用该装置，根据反应容器的变形量，调整矫正头的行程并同时按压反应容器。

Description

反应容器矫正装置及使用该装置的反应容器的矫正方法

技术领域

本发明涉及海绵钛的反应容器的矫正装置及使用该装置的反应容器的矫正方法，特别地，涉及能够高效地矫正反应装置的变形的装置及方法。

背景技术

通过经过还原工序而形成海绵钛，该还原工序通过将四氯化钛滴下到事先装入不锈钢制的反应容器内的熔融镁浴表面，从而利用熔融镁还原四氯化钛(镁热还原法)。通过使该海绵钛进一步经过保持于高温、减压下的真空分离工序，从而制造几乎不含有氯化镁、金属镁的高纯度海绵钛。

上述还原工序、真空分离工序的温度为900～1000℃的高温，因而在重复进行反应批次的期间，反应容器显示逐渐变形的倾向。

上述反应容器的变形多为变形为如反应容器的顶部引起颈缩(necking)(铅垂方向的长度增大并且内径减少)的形状，若该状态发展，则遭遇不能够将在反应容器内生成的海绵钛从反应容器抽出的问题。

因此，寻求在如上所述的反应容器的变形处于能够矫正的容许限度内时矫正上述反应容器的对策(例如，参照日本特开平05-212443号公报)。

上述矫正对策在将反应容器保持为高温的状态下，使安装于矫正装置(其装入反应容器内)的缸臂伸长并按压，从而能够高效地矫正在反应容器壁发生的颈缩状变形。

然而，由于上述矫正作业在700～800℃的高温下作业，因而留有需要用于将反应容器加热至该温度的时间和电能的问题。

另外，由于矫正装置自身也暴露于上述高温环境，因而需要隔热耐热对策，装置自身的重量变重，有时在操纵的观点上产生障碍，谋求改善。

而且，在进行该矫正作业之前，需要事先把握反应容器内的变形状态，在包含该测定作业的作业效率的观点上，留有改善的余地。

另外，对于变形的反应容器，关于何种程度的矫正量最佳这一点的认识不充分，在反应容器的矫正中或矫正后，有时因矫正装置的按压而在反应容器壁产生裂缝，谋求改善。

如此，谋求能够对变形进行的海绵钛的制造用反应容器高效地进行矫正作业的矫正装置及矫正方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在基于镁热还原法的海绵钛的制造所使用的反应容器的矫正时解决上述各问题的优选的矫正装置及矫正方法。

在鉴于此种实际情况对上述课题进行专心研究的情况下，发现了通过内置一种作为海绵钛的制造所使用的反应容器的矫正装置、且检测设于矫正装置的矫正头的位移行程并且用于检测用于保持上述行程的应力的设备，从而能够在不使反应容器壁的裂缝发生的情况下，高效地矫正反应容器的变形部位，最终完成了本发明。

另外，还发现了通过在本发明所涉及的矫正装置中一并设置测定反应容器内壁面与矫正装置的距离的装置，从而能够简便地了解反应容器内壁面的变形状况。

而且，还认识到通过强化能够沿反应容器的内表面方向伸长的缸的容量，以往在高温下作业的矫正作业能够在室温下进行矫正作业，最终完成了本发明。

即，本发明所涉及的反应容器的矫正装置是装入圆筒状的反应容器内部而矫正反应容器的应变的矫正装置，其特征在于，具备：能够沿圆周方向放射状地伸长的多个缸臂、安装于缸臂的顶端部的矫正头、连接于缸臂并驱动矫正头的液压装置、矫正头的行程检测单元、以及针对反应容器的按压力测定单元。

在本发明中，优选的方式为：在上述矫正装置，安装有支撑矫正装置整体的夹具，在夹具连接有缓冲器。

在本发明中，优选的方式为，具备：数据传输单元，该数据传输单元用于将利用上述检测单元以及测定单元测定的测定值传输至反应容器外部的记录单元。

另外，本发明所涉及的反应容器的矫正方法是将矫正装置装入圆筒状的反应容器内部而矫正反应容器的应变的方法，其特征在于，矫正装置具备：能够沿圆周方向放射状地伸长的多个缸臂、安装于缸臂的顶端部的矫正头、连接于缸臂并驱动矫正头的液压装置、矫正头的行程检测单元、以及针对反应容器的按压力测定单元，根据反应容器的变形量，调整矫正头的行程并同时按压反应容器。

在本发明中，优选的方式为以使施加于上述缸臂的应力不超过反应容器的最大变形载荷的方式调节缸臂的伸长量。

在本发明中，优选的方式为：上述矫正装置具备测定反应容器内表面半径方向的变形量的传感器，将利用传感器测定的测定值通过通信而传输至设置于管理室的计算机，并将测定值记录于安装在该计算机中的记录单元。

在本发明中，优选的方式为：基于记录于上述记录单元中的反应容器的变形信息，利用上述计算机来运算反应容器整体的矫正量，并基于矫正量而矫正反应容器整体。

通过依照本发明，实现如下效果：能够高效地矫正在提供至四氯化钛的还原工序中变形的反应容器。

附图说明

图1是示出本发明的反应容器的矫正装置的侧面图。

图2是示出将本发明的反应容器的矫正装置装入反应容器的状态的平面图。

图3是示出将本发明的反应容器的矫正装置装入反应容器的状态的侧面图。

图4是示出将本发明的反应容器的矫正装置装入反应容器的状态的平面图。

符号说明

M 矫正装置、

1 矫正装置本体、

2 矫正头、

3 缸臂、

4 行程检测单元、

5 缓冲器、

6 位移测定装置、

7 数据传输装置、

8 反应容器(壁)、

8a 矫正前反应容器壁、

8b 矫正后反应容器壁、

10 升降装置。

具体实施方式

以下，参照附图并同时说明本发明的最佳实施方式。

图1表示本发明所涉及的优选装置构成。另外，图2以及3表示该装置装入反应容器内的状态。本发明所涉及的反应容器的矫正装置M由矫正装置本体1、矫正头2、缸臂3以及行程检测单元4、缓冲器5、位移测定装置6、数据传输装置7构成，表示该装置整体垂悬于升降装置10的挂钩的状态。

处于上述垂悬状态的矫正装置M利用升降装置10的升降操作而装入变形发展的反应容器8内，在将矫正装置M配置于欲矫正的铅垂位置之后，使上述矫正装置M所具备的缸臂3伸长，能够利用矫正头2按压并矫正沿向内侧收缩的方向变形的反应容器8的变形部位。

在本发明所涉及的矫正装置M，配置有上述伸缩的缸臂3的行程检测单元4，实现如下效果：能够在事前设定的位移量为止，将反应容器8的变形部位矫正至适当范围。

而且，在本发明所涉及的反应容器8的矫正装置M，介入安装有缓冲器5，并连接于升降装置10。上述缓冲器5实现如下效果：使矫正装置本体1在矫正操作中上下地摇动时的冲击缓和。

矫正装置本体1所具备的位移测定装置6能够采用具有如下传感器的装置，该传感器是放射声波或光并利用其反射波测定与对象物体(在该情况下为反应容器8壁)的距离、对象物体的表面性状的公知的传感器。

位移测定装置6所具备的数据传输装置7是用于利用通信单元将位移测定装置6的测定值传输至反应容器外部的装置。上述通信能够利用无线或有线单元来实施。

接着，以下描述使用反应容器8的内壁面的位移测定装置6的情况的优选方式。在该实施方式中，分为反应容器8的变形量测定工序和反应容器8的矫正工序这两个工序来说明。

1) 反应容器的变形量测定工序

优选的方式为：在本发明所涉及的反应容器的矫正装置本体1，具备反应容器8的内壁面的位移测定装置6。依据矫正装置本体1所具备的位移测定装置6，能够实现如下效果：通过将矫正装置M插入反应容器内，从而能够测定在反应容器内壁面形成的凹凸。

还能够使上述位移测定装置6具备数据传输装置7。通过具备如前所述的数据传输装置7，能够实现如下效果：能够将当场测定的数据实时地移送至例如设于管理室的服务器。

2) 反应容器的矫正工序

在本发明所涉及的反应容器8的矫正工序中，优选为如下构成：基于在上述反应容器8的变形量测定工序中测定的数据，自动计算变形的反应容器的位移量，之后，计算作为目标的该反应容器壁的矫正量。

以下，使用图4说明上述测定值的具体内容。图4利用平面图示意性地表示使反应容器矫正装置M位于反应容器8内的某铅垂位置时的一种状况。

在此，设从反应容器矫正装置M所具备的矫正头2的表面起到矫正装置M的中心的距离为R_i，到矫正前的容器壁8a的内表面的距离为δ_i，而且，设到矫正后的容器壁8b的距离为δ_i’。此外，在图4中示出设置有4件缸臂3以及矫正头2的示例，因而取i＝1、2、3、4。然而，在本发明中，缸臂3以及矫正头2不限于4件，能够变更为任意的件数，在该情况下，i所取的值变化。

在图4时，矫正前的反应容器壁8a的平均半径Ra能够以

R_a＝Σ(R_i＋δ_i)/4 (mm)

表示。

另外，矫正后的反应容器壁8b的平均半径Ra’能够以

R_a’＝Σ(R_i＋δ_i＋δ_i’)/4 (mm)

表示。

因此，在反应容器8的矫正时发生于反应容器的应变(ε)以

ε＝π·(R_a－R_a’)/π·R_a

表示。

因此，施加于反应容器整体的应力σ能够利用上述ε和杨氏模量(YK)而以下式表示

δ＝E·ε。

在此，E是为杨氏模量的系数。因此，若杨氏模量和矫正时施加的应变确定，则施加于反应容器的应力σ也确定。因此，上述σ需要以不超过反应容器材料的破坏应力的方式控制。

通过进行如上所述的信息处理，实现如下效果：能够高效地抑制因过矫正引起的矫正部的破损。

利用上述方法计算的矫正量优选作为反应容器高度的函数而保存。通过保存该函数，实现如下效果：能够将如前所述的矫正量作为输入值，控制使本发明所涉及的矫正装置具备的缸臂3的伸长量(位移量)。

另外，通过使卡合有本发明所涉及的矫正装置M的升降装置10的挂钩上下运动，实现如下效果：能够确定该矫正装置的铅垂位置，此时，能够利用保管于服务器的函数，算出该铅垂位置处的矫正目标值，使缸臂3伸长至目标值，其结果，能够作为最佳的矫正量而保持。

通过进行如上所述的操作，实现如下效果：能够高效且精度良好地矫正发生于反应容器壁的凹凸部。

实施例

以下，利用实施例以及比较例来更具体地说明本发明。

将在实施例中使用的设备以及条件列于以下。

1. 设备条件

1) 反应容器

形状：内径1900mm×高度5000mm

材质：不锈钢。

2) 反应容器矫正装置

使用如图1所示的装置。该装置所装备的传感器的规格如下。

矫正头行程检测单元：机械式行程长度检测装置

与反应容器壁的距离测定装置：光学式传感器

矫正装置的铅垂位置把握装置：光学式传感器。

3) 手动矫正

使插入反应容器内的矫正装置所内置的缸臂伸长，且使矫正头伸长至作为目标的行程。

4) 自动矫正

测定数据处理以及自动矫正装置

步骤1：在利用AD转换器将信号数字化之后，对于该数据，利用无线通信单元将数据移送至位于管理室的服务器。

步骤2：与保持于服务器的反应容器壁的轮廓进行对照，作为反应容器铅垂位置的函数，计算复原反应容器壁的形状所需的矫正装置所内置的缸的行程长度并保存于服务器。

步骤3：基于插入反应容器内的反应容器的矫正装置的铅垂方向的位置信息，计算反应容器壁的伸长量，在不超过该计算值的范围内，调整缸的行程，矫正反应用容器变形。

2. 试验方法

使用上述装置构成来进行反应容器的矫正作业。

[实施例1]

在利用人工测定内壁变形的反应容器的状态并制作铅垂方向的变形轮廓之后，基于该轮廓，使本发明所涉及的矫正装置从反应容器的上部在垂悬于反应容器内的状态下下降至既定的铅垂位置。

接着，使内置于该装置的缸伸长既定的长度。此时观看安设于该装置的行程检测单元4的标示并同时使缸伸长至既定行程。

通过沿钳垂下方依次操作上述操作，能够在常温下矫正从反应容器的顶部到底部的整体。此外，在矫正结束后，将容器密闭并加压至既定的1个气压，在确认没有如因破损引起的泄漏之后，作为海绵钛的制造容器而使用。

[比较例1]

在实施例1中，在将反应容器加热至1000℃并实施矫正操作以外，在相同条件下进行了反应容器的矫正操作。其结果，与在常温下进行了矫正的实施例1相比，矫正时间恶化了66%左右。而且，具有在矫正之前进行的反应容器的加热时间，综合而言，与实施例1相比，需要约3～4倍的时间。

[实施例2]

在实施例1中，对于反应容器壁的变形的测定，使用在本发明所涉及的矫正装置M设置的容器壁位移测定装置，测定反应容器内内壁的铅垂方向的变形轮廓而移送至位于管理室的服务器。

接着，使矫正装置M移动至反应容器内的顶部附近。在利用传感器自动测量停止于反应容器内的矫正装置M的高度并将该信号发送至服务器之后，计算该位置处的适当矫正量并反馈至矫正装置，自动控制内置于该矫正装置的缸的伸长量而实施反应容器的矫正。

[比较例2]

在实施例1中，通过目视调节配置于反应容器内的矫正装置的行程位移并同时进行矫正作业。其结果，与进行自动矫正作业的实施例1相比，需要1.5倍的时间。另外，在当该矫正作业结束之后进行了泄漏检查的情况下，从反应容器的矫正部位的一部分检测到气体的泄漏。在详细地调查了该气体泄漏处的情况下，观察到了线状的裂缝。在对检测到气体泄漏的该部位进行修补之后，该反应容器被提供至海绵钛的制造工序。

本发明能够优选地利用于海绵钛制造所使用的反应容器的矫正操作。

Claims (8)

1.一种反应容器的矫正装置，是装入圆筒状的反应容器内部并矫正反应容器的应变的矫正装置，

其特征在于，具备：

能够沿圆周方向放射状地伸长的多个缸臂；

安装于所述缸臂的顶端部的矫正头；

连接于所述缸臂并驱动所述矫正头的液压装置；

支撑所述矫正装置整体的夹具；

连接至所述夹具的缓冲器；

所述矫正头的行程检测单元；以及

针对所述反应容器的按压力测定单元。

2.根据权利要求1所述的反应容器的矫正装置，其特征在于，具备数据传输单元，所述数据传输单元用于将利用所述行程检测单元以及所述按压力测定单元测定的测定值传输至所述反应容器外部的记录单元。

3.一种反应容器的矫正方法，是将矫正装置装入圆筒状的反应容器内部并矫正反应容器的应变的方法，其特征在于，

所述矫正装置具备：能够沿圆周方向放射状地伸长的多个缸臂、安装于所述缸臂的顶端部的矫正头、连接于所述缸臂并驱动所述矫正头的液压装置、支撑所述矫正装置整体的夹具、连接至所述夹具的缓冲器、所述矫正头的行程检测单元、以及针对所述反应容器的按压力测定单元，

根据所述反应容器的变形量，调整所述矫正头的行程并同时按压所述反应容器。

4.根据权利要求3所述的反应容器的矫正方法，其特征在于，

以使施加于所述缸臂的应力不超过反应容器的最大变形载荷的方式调节所述缸臂的伸长量。

5.根据权利要求3所述的反应容器的矫正方法，其特征在于，

所述矫正装置具备测定所述反应容器内表面的半径方向的变形量的传感器，

将利用所述传感器测定的测定值通过通信而传输至设置于管理室的计算机，

将所述测定值记录于安装在所述计算机中的记录单元。

6.根据权利要求5所述的反应容器的矫正方法，其特征在于，

基于记录于所述记录单元的反应容器的变形信息，利用所述计算机运算反应容器整体的矫正量，

基于所述矫正量而矫正反应容器整体。

7.根据权利要求4所述的反应容器的矫正方法，其特征在于，

所述矫正装置具备测定所述反应容器内表面的半径方向的变形量的传感器，

将利用所述传感器测定的测定值通过通信而传输至设置于管理室的计算机，

将所述测定值记录于安装在所述计算机中的记录单元。

8.根据权利要求7所述的反应容器的矫正方法，其特征在于，

基于记录于所述记录单元的反应容器的变形信息，利用所述计算机运算反应容器整体的矫正量，

基于所述矫正量而矫正反应容器整体。