CN1054165C - 一种高钛铁的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以钛材废料为原料加铁重熔制备高钛铁的方法，它的特点在于，是在敞开式加热炉中熔炼，且采用液面渣保护。本发明与已有技术相比，具有操作简便可靠，投资少，能节约铝资源，生产成本较低，成品杂质含量低，成份相对稳定等特点，是一种制备市场所需的各种高钛铁之理想的、经济合理的方法。

Description

一种高钛铁的制备方法

本发明属于铁合金生产技术领域，特别涉及以钛材废料为原料，采用敞开式加热炉加铁重熔制备高钛铁的方法。

众所周知，由于钢料的性能各异，对钛铁的要求也各不相同，例如不锈钢使用的钛铁希望其含铝量低，因为铝会降低不锈钢的晶间抗腐蚀性能。而铝镇静钢中使用的钛铁希望其含硅量和含碳量低，因为碳、硅元素会影响钢材的延展性。铝热法生产钛铁是采用金属铝来还原钛的氧化物，并添加部分硅元素以抑制合金中的残余铝含量。因此钛铁合金中的铝硅含量呈此消彼长的规律变化，很难生产铝、硅元素都低的钛铁合金。

随着用户对钢材质量要求的不断提高，炼钢行业也要求提供杂质元素含量低的钛铁产品，但铝热法生产钛铁的原料品种多，特别是钛精矿、铁矿石、石灰等原料，不可避免含有碳、硫、磷、铜等杂质元素，采用常规方法生产的钛铁，很难满足炼钢行业的需要。当然采用精制原料如用人造金红石取代钛精矿，采用精制氧化铁取代铁矿石等，可以获得杂质含量较低的钛铁，但由于原料成本大幅度上升而使生产厂家望而却步。炼钢厂为获得较为纯净的钛元素，有时投加工业纯钛来控制带入钢中的杂质含量，但由于纯钛熔点高(1667℃)，比重小(4.505克/厘米³)，投入钢水时不易熔化且易于上浮氧化，使用效果波动性很大而难以控制，至今很难推广应用。从钛铁相图分析，含钛量在67％的钛铁合金熔点最低(1086℃)；含钛量在50％-80％的钛铁合金熔点在1300-1150℃之间。在此范围内的钛铁合金含钛量高，相应的杂质元素含量低，熔点和比重适中，一直是炼钢行业所钟爱的理想品种。高钛铁合金的生产，一直是铁合金行业研究的课题，如中国专利申请号：93111975，公告号1101080所公开的利用金红石、铝粒、石灰为原料，采用铝热法生产高钛铁合金的方法。

随着科学技术的高速发展，钛及其合金材料在各个领域中的应用日益广泛，在钛制品的生产过程中产生大量的切头、边角料、车刨屑等等。铁合金生产行业，也曾使用这些废金属钛重熔生产高钛铁，但都是在真空感应电炉中或加特别气体保护进行冶炼。这种方法操作复杂，劳动生产率低，投资费用和生产成本高，因此也未得到普遍推广。

本发明的目的在于提供一种采用钛材废料(指钛材的切头、边角料和车刨屑等)作原料，在敞开式电加热炉中加铁(指废钢)重熔，并采用液面渣料保护生产高钛铁的制备方法，以克服已有制备技术的不足。

实现本发明目的之技术方案是，仍以钛材废料为原料，在敞开式电加热炉内加铁重熔，液面采用保护渣料保护，熔炼生产高钛铁。

而本发明采用的液面保护渣料为氯化物和氟化物的混合料，其百分含量(重量)为氯化物25～35％，氟化物65～75％。

本发明优选的液面保护渣料为氟化钠、氟化钙和氯化钡混合物，其百分含量(重量)为：氟化钠55～65％，氟化钙5～15％，氯化钡25～35％。

本发明所说的加铁重熔是，根据配料依次按照以下10个步骤进行：将废钢料投入敞开式电加热炉熔化；加铝脱氧；除渣；投放液面保护渣料；投入钛材废料；搅拌；炉前化验；液面带渣铸锭；脱模冷却；破碎。

本发明所采用的敞开式电加热炉，是敞开式中频电炉，或是敞开式工频电炉。

本发明由于在敞开式电加热炉中加铁重熔覆渣冶炼高钛铁，从而解决了钛元素的挥发损失与氧化损失问题，提高了钛元素的回收率，降低了生产成本。采用氯化物与氟化物的混合物作液面封闭保护，并在浇铸过程中采用带渣浇铸的方法，使钛元素回收率可达95％以上，与真空冶炼的指标相近，从而在冶炼成本上也达到了实用性。

综上所述，本发明具有以下特点：

(1)炉前操作方便。有利于投料、取样，特别是有利于调整炉内成分，以获得稳定成份的高钛铁。

(2)投资费用较低。同样容量的设备，敞开式电加热炉只有真空式电加热炉的十分之一。

(3)运作费用低。由于省却了一整套真空系统，运作费用明显降低。

(4)生产成本低。与铝热法生产高钛铁相比，成本大为降低。

本发明的一种优选的实施例如下：

(1)设备：采用250KW中频无芯感应电炉。

(2)原料：钛材废料采用其化学成分符合GB3620-83中的TA1-TA5的标准。块度以能入炉为准。废钢料采用优质低碳钢，其厚度为0.8-1.5mm，对于带油或锈蚀(主要是废钢料)的原料，先进行除油、除锈预处理，且烘干备用。铝采用含量在98％以上的低硅铝。

(3)液面保护渣料：采用工业级，以NaF₂ 60％，CaF₂10％，BaCL 30％的重量百分含量配比，经机械混合均匀，装桶密闭备用。

(4)熔炼：依次按照以下9个步骤进行：

将废钢入炉，通电加热熔化，钢水温度1630±30℃。

加入铝块脱氧。

捞去表面渣。

加入少量液面保护渣料至熔化。

加入钛材废料，等物料熔化后再陆续加入，且保持炉料在连续熔化状态，并不断加入液面保护渣料，使液面有一层熔渣封闭。

搅拌。待加入全部钛材废料且炉料全部熔化后，人工搅拌均匀成份。

炉前化验。取样快速分析钛含量，降功率保温，根据含钛量化验结果调整成份。

铸锭。将炉内物全部倾注于铸模中。

脱模冷却。待铸锭冷却至暗红色(大于650℃)时，将铸锭脱出，投入水中冷却至200℃左右后，捞出自然冷却至室温。

再将经过上述9个步骤而制备的高钛铁铸锭，进行人工破碎，至规定规格，取样做成份分析，成品装桶入库。

本发明配料之典型实施如下：

钛材废料  385Kg   平均成份如下(％)

Ti        AL          Si        C

97        ＜2.50      ＜0.15    ＜0.06

废钢  140Kg      化学成份如下(％)

Si       C           Fe

＜1.0    ＜0.02      余量

铝 5Kg 化学成份如下(％)

AL      Si

＞98    ＜0.5

取以上炉料采用本发明冶炼，可得高钛铁505±5Kg，其化学成份如下(％)：

Ti         AL       Si       C        P       S

70±1.0    ＜2.0    ＜0.4    ＜0.05   ＜0.04  ＜0.03

实验证明，本发明与其他生产方法相比，具有制备方法简便可靠，投资少，杂质含量低，成份相对稳定，能大量节省铝资源和炼钢厂应用工艺好等特点。因此采用本发明是制备市场所需的高钛铁所理想的经济合理的方法。

Claims (4)

1、一种高钛铁的制备方法，它以钛材废料为原料，在敞开式电加热炉内加铁重熔，液面采用保护渣料保护，其特征在于，所说的保护渣为氯化物和氟化物的混合料，其百分含量(重量)为

     氯化物    25～35％，

     氟化物    65～75％。

2、如权利要求1所述的高钛铁的制备方法，其特征在于所说的液面保护渣为氟化钠、氟化钙和氯化钡混合物，其百分含量(重量)为

    氟化钠    55～65％，

    氟化钙    5～15％，

    氯化钡    25～35％。

3、如权利要求1所述的高钛铁的制备方法，其特征在于，所说的加铁重熔是，依次按照以下步骤进行：将废钢料投入敞开式电加热炉熔化；加铝脱氧；除渣；投放液面保护渣料；投入钛材废料；搅拌；炉前化验；液面带渣铸锭；脱模冷却；破碎。

4、如权利要求3所述的高钛铁的制备方法，其特征在于，所说的敞开式电加热炉，是敞开式中频电炉，或是敞开式工频电炉。