CN109205665A - 电焊条专用钛渣的制备方法 - Google Patents

电焊条专用钛渣的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于钛渣冶炼技术领域，具体涉及电焊条专用钛渣的制备方法。本发明解决的技术问题是现有电焊条药品所用的物料成本较高。本发明提供了一种电焊条专用钛渣的制备方法，包括如下步骤：a、炉内冶炼：以钛精矿和焦炭为原料，按照配碳比进行配料，电炉冶炼得到出炉钛渣，使出炉钛渣TiO2高于所需TiO2含量2～5个百分点；b、出炉钛渣粒化：控制出炉钛渣的粒径为97μm～5mm，粒化后钛渣通过收集仓进行回收；c、回转窑氧化：将收集仓内的粒化后钛渣送至回转窑进行氧化焙烧，结束后空冷；d、筛分破碎处理。采用本发明方法降低了生产电焊条产品的成本，稳定了电焊条药皮配方，方法简便，且可以实现定制化生产。

Description

电焊条专用钛渣的制备方法
技术领域
本发明属于钛渣冶炼技术领域，特别涉及电焊条专用钛渣的制备方法。
背景技术
目前电焊条药皮中加入的钛系产品主要有人造金红石、钛白粉、钛铁矿和还原钛铁矿四种。
人造金红石由于其氧化性较弱，起稳弧和造渣作用，同时使焊缝成形美观，调整熔渣的流动性使熔渣覆盖好，调整熔渣粘度有利于全位置焊接。钛白粉属于化工产品，基本是纯TiO2，在焊条中的作用是增强药皮的塑性、粘性，使焊条易于压凃生产，但是其对焊接工艺性能的改善不如人造金红石，且其价格比较昂贵，因此其用量不会过多。纯钛铁矿是铁和钛的氧化物，成分为FeTiO3，属于三方晶系的氧化物矿物，呈铁黑色或钢灰色。在焊接中起造渣剂的作用，使焊缝易脱渣。还原钛铁矿利用钛铁矿加工后用C还原，转换成还原钛铁矿，使钛铁矿中大部分的FeO、Fe2O3变成单质Fe，辅以钛白粉加入TiO2，增大焊条的熔敷系数，因其来源稳定，价格适中，已成为普通钛钙型及高钛型焊条药皮的主要原材料。
但是，人造金红石和钛白粉的价格均较高，大量使用会造成焊条生产成本增加；钛铁矿和还原钛中的TiO2均以锐钛型存在，对其使用范围及焊接效果均会造成一定影响。焊条药皮主要由金红石型二氧化钛、碳酸盐、高钾硅酸盐组成，这种焊条药皮中需要大量金红石材料，因此，有必要开发一种适合焊接材料应用的以金红石形态存在的新型钛系产品满足焊接材料的发展需要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有电焊条药品所用的物料成本较高。
本发明要解决其技术问题采用的技术方案是提供了一种电焊条专用钛渣的制备方法。该方法包括如下步骤：a、炉内冶炼：以钛精矿和焦炭为原料，按照配碳比进行配料，电炉冶炼得到出炉钛渣，使出炉钛渣TiO2高于所需TiO2含量2～5个百分点；所述配碳比是根据钛精矿和出炉钛渣的TiO2含量初步计算得到生产一吨所需要的钛精矿的量，然后根据FeO、Fe2O3还原反应计算得到；所述所需TiO2含量是指电焊条专用钛渣中TiO2的含量，为50％～90％；b、出炉钛渣粒化：控制出炉钛渣的粒径为97μm～5mm，粒化后钛渣通过收集仓进行回收；c、回转窑氧化：将收集仓内的粒化后钛渣送至回转窑进行氧化焙烧，结束后空冷；d、筛分破碎处理。
其中，上述电焊条专用钛渣的制备方法中，步骤a中，所述钛精矿中TiO2的质量百分含量为40％～60％；所述焦炭的含碳量为80％～95％。
其中，上述电焊条专用钛渣的制备方法中，步骤b中，所述出炉钛渣采用转筒或转杯进行粒化。
其中，上述电焊条专用钛渣的制备方法中，步骤b中，所述收集仓内部采用氧化铝晶体耐火陶瓷纤维铺设。
其中，上述电焊条专用钛渣的制备方法中，步骤b中，收集仓回收粒化后钛渣结束后，收集仓入口采用预热的压缩空气或烟气密封。
其中，上述电焊条专用钛渣的制备方法中，步骤c中，根据收集仓内粒化后钛渣的量选择不同规格的回转窑，使粒化后钛渣占回转窑体积的1/3。
其中，上述电焊条专用钛渣的制备方法中，步骤c中，所述粒化后钛渣在900～1100℃焙烧1～2h。
其中，上述电焊条专用钛渣的制备方法中，步骤d中，破碎前对步骤c中经氧化、空冷的粒化后钛渣进行筛分得到筛下物，20目～160目的钛渣直接作为合格原料出售；粒度小于160目的钛渣返回电炉熔炼或作为其他产品出售；粒度大于20目的钛渣经球磨后得到筛下物为20目～160目的合格原料。
本发明的有益效果是：
本发明采用钛精矿和焦炭为原料经过炉内冶炼、出炉钛渣粒化、回转窑氧化和筛分处理得到85％～90％制备电焊条的合格原料，钛渣作为制备电焊条的原料，与价格较高的人造金红石和钛白粉比较，降低了制备电焊条的成本。本发明电焊条专用钛渣的制备方法可以根据不同规格电焊条对钛系原料中金红石的需求制备所需钛渣。本发明方法不受原料种类的限制，可以利用不用的钛精矿制备得到二氧化钛含量稳定的产品。本发明方法制备得到的钛渣用于制备电焊条，可以保证电焊条生产过程中的稳定性。本发明电焊条专用钛渣的制备过程中有效利用了钛渣出炉时的固有热量，降低了钛渣的生产成本。
具体实施方式
为了降低电焊条的生产成本，本发明提供了一种以钛精矿和焦炭为原料制备得到的电焊条专用钛渣，具体的，电焊条专用钛渣的制备方法包括如下步骤：a、炉内冶炼：以钛精矿和焦炭为原料，按照配碳比进行配料，电炉冶炼得到出炉钛渣，使出炉钛渣TiO2高于所需TiO2含量2～5个百分点；所述配碳比是根据钛精矿和出炉钛渣的TiO2含量初步计算得到生产一吨所需要的钛精矿的量，然后根据FeO、Fe2O3还原反应计算得到；所述所需TiO2含量是指电焊条专用钛渣中TiO2的含量，为50％～90％；b、出炉钛渣粒化：控制出炉钛渣的粒径为97μm～5mm，粒化后钛渣通过收集仓进行回收；c、回转窑氧化：将收集仓内的粒化后钛渣送至回转窑进行氧化焙烧，结束后空冷；d、筛分破碎处理。
步骤a中，考虑到氧化增重的因素将出炉钛渣TiO2品位设定高于所需TiO2含量2～5个百分点。
本发明中，所述配碳比是根据钛精矿和出炉钛渣的TiO2品位初步计算得到生产一吨所需要的钛精矿的量，然后根据FeO、Fe2O3还原反应计算得到。首先根据钛精矿和钛渣的TiO2品位(Y矿、Y渣)初步估算生产一吨钛渣所需要的钛精矿量X＝Y渣÷(0.93～0.98)÷Y矿，然后根据FeO部分还原，还原量根据渣中FeO量计算可得、Fe2O3(全部还原)与C还原生成Fe的反应方程，计算X吨钛精矿生产1吨钛渣所需C的总量(Z1)及产生的铁量M(铁水对应的C需求为(0.01～0.02)M)，还原剂固定碳含量为N，利用率通常为0.7～0.9，则生产一吨钛渣的理论还原剂消耗＝(Z1+(0.01～0.02)M)÷N÷(0.7～0.9)÷0.95，从而计算得到配碳比。
其中，上述电焊条专用钛渣的制备方法中，步骤a中，所述钛精矿中TiO2的质量百分含量为40％～60％；所述焦炭的含碳量为80％～95。
其中，上述电焊条专用钛渣的制备方法中，步骤b中，所述出炉钛渣采用转筒或转杯进行粒化。出炉钛渣的粒径主要通过出渣流量和转筒或转杯的转速进行控制，出渣流量和转速根据产量计算和试验验证得出。
其中，上述电焊条专用钛渣的制备方法中，步骤b中，所述收集仓内部采用氧化铝晶体耐火陶瓷纤维铺设。
进一步的，收集仓内部的耐火温度≥1400℃。
其中，上述电焊条专用钛渣的制备方法中，步骤b中，为了防止散热，收集仓回收粒化后钛渣结束后，收集仓入口采用预热的压缩空气或烟气密封。
其中，上述电焊条专用钛渣的制备方法中，步骤c中，为了保证氧化率，根据收集仓内粒化后钛渣的量选择不同规格的回转窑，使粒化后钛渣占回转窑体积的1/3。
其中，上述电焊条专用钛渣的制备方法中，步骤c中，所述粒化后钛渣在900～1100℃焙烧1～2h。通过调整煤气和助燃空气流量使回转窑内的温度控制在900～1100℃。氧化焙烧结束后进行空冷，可以采用罐体或直接堆放进行空冷，空冷后的温度为常温或比常温温度稍高，满足破碎条件即可。
其中，上述电焊条专用钛渣的制备方法中，步骤d中，破碎前对步骤c中经氧化、空冷的粒化后钛渣进行筛分得到筛下物，20目～160目的钛渣直接作为合格原料出售；粒度小于160目的钛渣返回电炉熔炼或作为其他产品出售；粒度大于20目的钛渣经球磨后得到筛下物为20目～160目的合格原料。
下面将通过具体的实施例对本发明作进一步地详细阐述。
实施例1
根据云南某用户提出的需求，所提供的电焊条用钛原料的成分为：TiO2≥70％，C≤0.03％，P≤0.03％，S≤0.03％。出炉钛渣的TiO2品位设计为74％。
以含有TiO2质量百分含量为47％的攀枝花钛精矿、碳含量为85％的焦炭作为原料，还原剂利用率为75％，铁水渗碳2％，根据理论计算确定配碳比为100:11。冶炼得到出炉钛渣的主要成分为：TiO2：74％～76％，C：0.05％～0.08％，P≤0.008％，S≤0.1％～0.2％。
将出炉钛渣通过转筒进行粒化，钛渣的出炉速度为0.5t/min时，控制直径为1m、宽为1.5m的转筒的转速为50转/min时，钛渣的粒径在97μm～5mm。粒化后钛渣通过收集仓进行回收，收集仓内部采用氧化铝晶体耐火陶瓷纤维铺设，钛渣回收结束后，收集仓入口采用预热的压缩空气进行密封。
收集仓内的粒化后钛渣按10t/h的速度进入回转窑进行氧化焙烧，调整煤气和助燃空气流量，使回转窑内温度为950℃；粒化后钛渣进行氧化焙烧1.5h。氧化焙烧结束后的钛渣采用直接堆放进行空冷。
破碎前对经氧化、空冷后的粒化后钛渣进行筛分，其中粒度在20目～160目的钛渣为85％，直接作为合格原料出售；粒度小于160目的钛渣为15％，返回电炉熔炼；粒度大于20目的钛渣经过球磨后得到粒度在20目～160目的合格原料约5％，其余颗粒返回电炉熔炼。
制备得到电焊条专用钛渣的成分含TiO2：72％～74％，C：≤0.03％，P≤0.03％，S≤0.03％。
实施例2
根据四川某用户提出的需求，要求所提供的电焊条用钛原料的成分为：TiO2≥72％，C≤0.03％，P≤0.03％，S≤0.03％。出炉钛渣的TiO2品位设计为75％。
以含有TiO2质量百分含量为47％的攀枝花钛精矿、碳含量为85％的焦炭作为原料，还原剂利用率为80％，铁水渗碳2％，根据理论计算确定配碳比为100:7。冶炼得到出炉钛渣的主要成分为：TiO2：75％～77％，C：0.07％～0.15％，P≤0.008％，S≤0.15％～0.3％。
将出炉钛渣通过转筒进行粒化，钛渣的出炉速度为0.5t/min时，控制直径为1m、宽为1.5m的转筒的转速为50转/min时，钛渣的粒径在97μm～5mm。粒化后钛渣通过收集仓进行回收，收集仓内部采用氧化铝晶体耐火陶瓷纤维铺设，钛渣回收结束后，收集仓入口采用预热的压缩空气进行密封。
收集仓内的粒化后钛渣按10t/h的速度进入回转窑进行氧化焙烧，调整煤气和助燃空气流量，使回转窑内温度为1050℃；粒化后钛渣进行氧化焙烧1h。氧化焙烧结束后的钛渣采用直接堆放进行空冷。
破碎前对经氧化、空冷后的粒化后钛渣进行筛分，其中粒度在20目～160目的钛渣为90％，直接作为合格原料出售；粒度小于160目的钛渣为6％，返回电炉熔炼；粒度大于20目的钛渣经过球磨后得到粒度在20目～160目的合格原料约4％，其余颗粒返回电炉熔炼。
制备得到电焊条专用钛渣的成分含TiO2：73％～75％，C：≤0.03％，P≤0.03％，S≤0.03％。
由实施例1～2可知，通过本发明方法制备得到了85％～90％制备电焊条的原料，与人造金红石和钛白粉比较，降低了制备电焊条的成本。本发明方法可以根据不同规格电焊条对钛系原料中金红石的需求制备所需钛渣。

Claims (8)

1.电焊条专用钛渣的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
a、炉内冶炼：以钛精矿和焦炭为原料，按照配碳比进行配料，电炉冶炼得到出炉钛渣，使出炉钛渣TiO2高于所需TiO2含量2～5个百分点；所述配碳比是根据钛精矿和出炉钛渣的TiO2含量初步计算得到生产一吨所需要的钛精矿的量，然后根据FeO、Fe2O3还原反应计算得到；所述所需TiO2含量是指电焊条专用钛渣中TiO2的含量，为50％～90％；
b、出炉钛渣粒化：控制出炉钛渣的粒径为97μm～5mm，粒化后钛渣通过收集仓进行回收；
c、回转窑氧化：将收集仓内的粒化后钛渣送至回转窑进行氧化焙烧，结束后空冷；
d、筛分破碎处理。
2.根据权利要求1所述的电焊条专用钛渣的制备方法，其特征在于：步骤a中，所述钛精矿中TiO2的质量百分含量为40％～60％；所述焦炭的含碳量为80％～95％。
3.根据权利要求1或2所述的电焊条专用钛渣的制备方法，其特征在于：步骤b中，所述出炉钛渣采用转筒或转杯进行粒化。
4.根据权利要求1～3任一项所述的电焊条专用钛渣的制备方法，其特征在于：步骤b中，所述收集仓内部采用氧化铝晶体耐火陶瓷纤维铺设。
5.根据权利要求1～4任一项所述的电焊条专用钛渣的制备方法，其特征在于，步骤b中，收集仓回收粒化后钛渣结束后，收集仓入口采用预热的压缩空气或烟气密封。
6.根据权利要求1～5任一项所述的电焊条专用钛渣的制备方法，其特征在于，步骤c中，根据收集仓内粒化后钛渣的量选择不同规格的回转窑，使粒化后钛渣占回转窑体积的1/3。
7.根据权利要求1～6任一项所述的电焊条专用钛渣的制备方法，其特征在于，步骤c中，所述粒化后钛渣在900～1100℃焙烧1～2h。
8.根据权利要求1～7任一项所述的电焊条专用钛渣的制备方法，其特征在于，步骤d中，破碎前对步骤c中经氧化、空冷的粒化后钛渣进行筛分得到筛下物，20目～160目的钛渣直接作为合格原料出售。
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