CN1040666C - 钛铁合金的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种含钛为20～75%(重量)的钛铁合金的制造方法，以回收残钛或海绵钛为原料，经分析、破碎、除油、烘烤处理后，与按比例配比的低碳钢于真空感应炉的坩埚中熔炼，该方法工艺简单可行，成本低，钛回收率高，环境污染小，劳动条件好，夹杂少，外观与内在质量高，可以熔炼任意质量要求的钛铁合金，本发明填补了我国不能生产高钛钛铁的空白。
Description
本发明涉及一种钛铁合金的制造方法。
钛铁是经还原或重熔而得到的含钛在20％～75％的铁和钛中间合金，主要用于炼钢(作脱氧剂、合金剂和除气剂)，铸造及电焊条涂料等行业。
我国铁合金企业目前仍沿用传统的铝热法(亦称炉外法)生产钛铁，该工艺是将焙烧好的钛磁铁精矿粉和铝粉、硅铁粉按照一定的比例充分混合，用镁点燃靠自身热源进行还原氧化钛而得到含钛25～45％的低钛钛铁。铝热法仅能生产我国现行标准的含钛30％和40％两个品种四个牌号的低钛钛铁，但不能生产含钛70％左右的高钛钛铁，以及低Al、Si含量的低钛钛铁。因为铝热法生产性质决定了其较高的杂质(Al8～9.5％，Si3.0～5.0％，Mn2.5％)。炼钢后期加入时，因无法排除而增加了钢中夹杂，直接影响钢的质量。苏联专利SU339701公开了“钼-铁-钛三元合金的生产方法”，该法实质是用铝热法生产“钼-铁-钛三元合金”，只不过是用制取钼铁的原料将钛原料覆盖，自上而下熔化，以减少钛的烧损和合金中的N含量，且该法用于冶炼三元合金，合金中钛含量只有40.17％，用此法冶炼钛铁合金同样具有铝热法的诸多弊端，当然不可能生产含钛70％左右的钛铁合金。
美国专利US2776113公开了“冶炼钛合金的方法”，该方法用电弧炉采用自耗电极电弧熔炼法将海绵钛熔化在一水冷钢模中，在惰性气体保护下形成具有均匀成分的钛合金锭，为钛材加工提供原料，该法需制备自耗电极，产品成本很高，单制备自耗电极费用加上熔炼成本基本上就等于钛铁合金的市场售价，显然用此法生产钛铁合金是不大可能的。
本发明的目的在于提供一种成本低，钛回收率高，环境污染小，劳动条件好，夹杂少，外现与内在质量高，特别是可以熔炼任意质量要求的钛铁合金的制造方法。
本发明利用真空感应炉，在真空条件下或真空充氩下，可以生产含钛20％～75％的各种规格的钛铁。真空感应炉生产的低钛钛铁杂质低，且该方法可因采用原料的不同而生产出所要求的各种等级的钛铁包括含钛70％左右的高品质高钛钛铁，而高钛钛铁由于正好是铁-钛合金的共晶成分，熔点低(1085℃，比低钛钛铁低342℃)，比重适宜(5.4g/cm3)，且含钛高(钢水中加入量仅是低钛钛铁的40％)，杂质含量少，炼钢中使用可节约电能，钢水成分均匀，偏析少，钢的质量高，而且在真空感应炉中熔炼铁铁，钛烧损少，烟尘小，改善了环境和劳动条件。
本发明以回收残钛或海绵钛为原料，配料范围：残钛或海绵钛或其二者：30％-80％，低碳钢料20％-70％，将经分析、破碎、除油、烘烤处理后的残钛或海绵钛或其二者与按比例配比的低碳钢，均匀混合加入真空感应炉的坩埚中熔炼。为了防止钛与坩埚反应，选用电熔镁砂或其它较稳定的耐火材料制作坩埚，在真空度≤66500Pa或真空充氩≤66500Pa条件下，通电将钛、铁熔化，待液体均匀并平静后，浇入锭模内，冷却后破真空取出，水冷、破碎后装桶。
本发明与国内外现有钛铁生产工艺相比，具有工艺简单易行，成本低，减少了钛的烧损，钛回收率95％以上，环境污染小，劳动条件好，夹杂少，外观与内在质量高，特别是可以熔炼任意质量要求的钛铁合金。本发明填补了我国不能产生高钛钛铁的空白。
发明具体应用实施例：在实验室ZG-0.25型真空感应炉试验炼出钛铁后，已在本厂ZGJ-0.5型中频真空感应炉中冶炼250多炉次，首批高质量的含钛70％的高钛钛铁已出口西欧。
实施例1：将残钛料和低碳钢分析后(化学成分见表二)切割成小料并经除油、烘烤处理后，以80％残钛料和20％低碳钢料的配比比例(具体配比比例见表三)，均匀装入用电熔镁砂打结的坩埚内，采用真空熔炼，真空度选用6000Pa左右，熔炼温度控制在1250℃左右，熔炼出FeTi70钛铁合金，其成分见表一。
实施例2：将残钛料和低碳钢分析后(化学成分见表二)，切割成小料并经除油、烘烤处理后，以80％残钛料和20％低碳钢料的配比比例(具体配比比例见表三)，均匀装入用电熔镁砂打结的坩埚内，采用真空熔炼，真空度选用10Pa左右，熔炼温度控制在1250℃左右，熔炼出FeTi70钛铁合金，其成分见表一。
实施例3：将残铁料和低碳钢分析后(化学成分见表二)，切割成小料并经除油、烘烤处理后，以80％残钛料和20％低碳钢料的配比比例(具体配比比例见表三)，均匀装入用电熔镁砂打结的坩埚内，采用真空充氩熔炼，真空度选用25Pa左右，原料即将开始熔化时充氩，充氩压力5000Pa左右，熔炼温度控制在1250℃左右，熔炼出FeTi70钛铁合金，其成分见表一。
实施例4：将残钛料和低碳钢分析后(化学成分见表二)，切割成小料经除油、烘烤处理后，以33％残钛料和67％低碳钢料的配比比例(具体配比比例见表三)，均匀装入用石墨制作的坩埚内，采用真空熔炼，真空度选用4-10Pa，熔炼温度控制在1580℃左右，熔炼出FeTi30钛铁合金，其成分见表一。(表一、二、三见文后)
表一：实施例制得的钛铁合金的
化学成分(重量％)：
表二：原料的化学成分(重量％)：
| 化学成分％ | Ti | Al | C | S | P | Si | V | Sn | N | Mn |
| 实施例1 | 71.56 | 3.85 | 0.06 | 0.01 | 0.01 | 0.22 | 0.15 | 0.12 | 0.025 | 0.25 |
| 实施例2 | 71.26 | 3.65 | 0.07 | 0.01 | 0.01 | 0.24 | 0.16 | 0.12 | 0.018 | 0.34 |
| 实施例3 | 70.66 | 3.5 | 0.10 | 0.01 | 0.01 | 0.36 | 0.18 | 0.36 | 0.048 | 0.30 |
| 实施例4 | 28.52 | 3.7 | 0.25 | 0.011 | 0.012 | 0.13 | 0.10 | 0.21 |
| 化学成分(％)牌号 | Ti | Al | Si | Mn | Mo | Sn | Zr | C≤ | S≤ | P≤ | N≤ |
| TA7(残钛合金) | 基 | 4.0-5.0 | 0.15 | 2.0-3.0 | 0.10 | 0.01 | 0.01 | 0.05 | |||
| TC11(残钛合金) | 基 | 5.5-7.5 | 0.35 | 3.0-4.0 | 0.5-2.5 | 0.10 | 0.01 | 0.01 | 0.05 | ||
| 残钛混合料(钛屑压饼) | 90-96 | 3.0-6.0 | 0.20 | 0.10 | 0.01 | 0.01 | 0.05 | ||||
| 低碳钢 | ≤0.37 | ≤0.65 | 0.22 | 0.05 | 0.045 |
表三：实施例原料的配比(重量％)
| 配比(％)应用实例 | TA7 | TC11 | 残钛混合料 | 低碳钢 |
| 实施例1 | 7 | 23 | 50 | 20 |
| 实施例2 | 20 | 60 | 20 | |
| 实施例3 | 80 | 20 | ||
| 实施例4 | 33 | 67 |
Claims (4)
1.一种合钛为20～75％(重量)的钛铁合金的制造方法，以回收残钛或海绵钛为原料，其特征在于：将经分析、破碎、除油、烘烤处理后的残钛或海绵钛或其二者与按比例配比的低碳钢于真空感应炉的坩埚中熔炼。
2.根据权利要求1所述的钛铁合金的制造方法，其特征在于：用电熔镁砂或其它较稳定的耐火材料制作真空感应炉的坩埚。
3.根据权利要求1所述的钛铁合金的制造方法，其特征在于：真空感应炉熔炼时的真空度≤66500Pa。
4.根据权利要求所1述的钛铁合金的制造方法，其特征在于：真空感应炉熔炼时可充入≤66500Pa的氩气。
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