CN1183481A

CN1183481A - 低硅钛铁及其制备方法

Info

Publication number: CN1183481A
Application number: CN 97107131
Authority: CN
Inventors: 章兼培; 徐建民
Original assignee: JIANGNAN FERO-ALLOY FACTORY JIANGSU PROV
Current assignee: Gebeier Alloy Co., Ltd., Changzhou
Priority date: 1997-09-26
Filing date: 1997-09-26
Publication date: 1998-06-03
Anticipated expiration: 2017-09-26
Also published as: CN1060820C

Abstract

本发明提供了一种适宜于深冲薄钢板冶炼用的低硅钛铁及其制备方法。它以钛精矿和钛材废料为原料,采用铝热法和重熔法相结合的熔炼方法,且所用的铝之粒度为0.45mm～0.125mm,以铝粒还原钛精矿与重熔钛材废料同时进行。本发明具有投资少,制备方法简便可靠,生产成本相对较低,且其成品的杂质含量低,钛的含量波动范围小,含有较高含量的铝,能提高炼钢生产中钛的收得率等特点。本发明为钢材质量向纯净化发展创造了有利的外部条件。

Description

低硅钛铁及其制备方法

本发明属于铁合金生产技术领域，特别涉及以钛精矿和钛材废料一起作为原料，采用铝热法和重熔法相结合的熔炼方法，且以颗粒状铝粒还原、重熔制备的低硅钛铁及其制备方法。本发明制备的低硅钛铁适宜于深冲薄钢板，尤其适宜于汽车用IF钢冶炼用的低硅钛铁。

随着对炼钢技术特别是对精炼技术的研究，使钢中有害元素的控制已能达到相当满意的程度，如近年来发展起来的各种铁水预脱硫技术、转炉复吹技术、真空精炼技术等等，为冶炼超纯净无间隙钢提供了较为完善的工艺手段。

由于炼钢技术的不断发展，钢铁行业对炼钢所用的铁合金也提出了高纯度化的要求，希望投入钢水中的铁合金所含杂质元素尽可能低，特别是对在炼钢精炼期投入的铁合金所含杂质元素必须严加控制，以免对钢水造成二次污染。

众所周知，高延伸率的深冲薄板钢是以钛作为钢材的合金化剂的，一般采用向钢水精炼炉内投加钛铁的方法进行。因此，它希望钛铁中所含Si、C等杂质元素要尽可能低，因为Si、C等元素尽管在一定程度上能增加钢材的强度，但会使延伸率和深冲性都受到影响。

但是，目前国内生产的常规FeTi30，其含钛量为30％左右，含硅量为4％左右，含碳量在0.08％～0.1％之间，无法满足该钢种的要求。

向钢水中投加金属钛，无疑能满足杂质含量低的要求，但金属钛熔点高(≈1670℃)、密度小(4.5g/cm³)，投入钢水后由于其密度较小而易于浮在表面，且由于其熔点较高而不易熔化，这样就容易造成钛元素收得率的波动，致使钢中含钛量不稳定，影响钢材质量。

向钢水中投加高钛铁(FeTi70)也是一种方法。高钛铁熔点低(≈1100℃)，投入钢水后能很快熔化，杂质含量也较低，能满足高质量钢种的要求。但高钛铁是以金属钛作原料加铁重熔而成，因受到金属钛资源的影响而难以大规模生产，很难满足炼钢行业如此大量的需要。因此，该方法要普及推广，目前还存在较大难度。

为了充分满足钢铁行业生产日益增长的需要，制备低硅钛铁就显得格外紧迫。特别是随着加工业、装饰业、民用制品业等行业的迅猛发展，钛材废料量(如板材边角料、车创屑等)也将会随之增加，因此，如何采用废钛料作为原料，同时直接采用钛精矿来制备低硅钛铁，以期废料再生，降低成本，且满足钢材质量向纯净化发展的需要，就显得尤要重要。人们都在为之而努力。如中国专利公开的专利号为95113728，各称为钛铁合金的制备方法；和专利号为96117080，名称为一种高钛铁的制备方法等，都是提供了以废钛材为原料加铁重熔制备钛铁的方法，且据其公开的资料称，其Si、C等元素的含量都达到了相当低少的水平。但是前者在真空感应炉的坩埚中熔炼，而后者则是在敞开式电加热炉中熔炼。诚然后者与前者相比，具有投资较少，操作简便可靠、生产成本较低等实质性的进步，但是综观以上两个技术方案，仍然存在着投资较大，电力能耗高，生产成本较高，且受到钛材废料资源的制约等不足。

本发明的目的在于提供一种以钛材废料和钛精矿一起作为原料，采用铝热法和重熔法相结合的熔炼方法，制备低硅钛铁的方法及低硅钛铁，以克服现有技术的不足，同时降低其成品的杂质含量。

实现本发明之目的所采取的技术方案如下：

本发明的制备方法，是以钛材废料和钛精矿一起作为原料，采取铝热法和重熔法相结合的熔炼方法，用铝粒还原钛精矿和重熔钛材废料。此乃是本发明的总体构思特征。

为了使反应充分，加快工序节拍，缩短熔炼周期，本发明的改进点还在于：

所说的铝粒之粒度为0.4-0.125mm；

所说的钛材废料之粒/块度≤150mm，或块重＜3Kg。

本发明的制备方法依次按照以下步骤进行：按要求选料、烘烤；按重量配比分别配混主料、精炼料和点火剂；将一定量之配混好的主料与点火剂所组成的底料投入熔炼炉；用“红火”激发点火剂；待底料反应形成熔浴后投加主料；投加钛材废料；投加精炼料；投加渣面缓凝剂石灰粉；排渣；自然冷却后拨弃熔炉炉筒后将钛铁锭投入水箱内通水冷却；精整筛分。

优选的投加钛材废料的时间＜10分钟。

优选的投加精炼料的时间＜4分钟。

优选的主料由钛精矿、铝粒、铁鳞、石灰粉和氯酸钾所组成，而其重量百分含量(％)为：钛精矿57，铝粒31，铁鳞2.5，石灰粉7.5，氯酸钾2。

采用本发明之制备方法所制备的低硅钛铁的化学成分(％)为：

Ti Si Al C S p Fe

35-45 ≤2.5 ≤12 ≤0.05 ≤0.02 ≤0.02 余量

本发明是采用铝粒还原钛精矿与重熔金属钛材废料同时进行的冶炼方法。在铝粒还原钛精矿的同时，不间断地向还原反应炉内投加小块状金属钛，利用铝热法反应的热量将金属钛熔化，并使反应产物均匀地混合，使反应产物的含钛量提升到预期的品位；同时在配方中投入过量的铝，使之在反应中主要形成铝钛化合物，以抑制合金中硅钛化合物的形成，而将反应产物中的含硅量控制到预期要求。

综上所述，本发明之制备方法，是将铝热法和重熔法结合起来，以铝粒还原钛精矿与重熔钛材废料两者同时进行，具有制备方法简便可靠，投资相对较少，成本相对较低，其产成品(低硅钛铁)杂质含量低，钛元素含量范围波动小，含有较高含量的铝，能提高炼钢生产中钛元素的收得率和脱氧能力等特点，为钛铁合金向高纯度方向发展开辟了一条新的制备途径，以满足钢材质量向纯净化发展的需要。

以下将结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明的一种优选的实施例如下(请参阅附图1--工艺流程图)：

1、设备：

主要的有8m²反射(单膛)炉，1.2m³配料桶、存料桶，3m³转鼓式混料机，5m³中间料仓，冶炼炉(炉筒中径1460mm，高度1250mm)，冷却水箱。

2、原料：

(1)钛精矿：

TiO₂≥48％ SiO₂≤1.5％ ΣFe≤35％ C、S、P均≤0.02％

(2)铝粒：

Al≥99％ Si≤0.5％

粒度0.45～0.125mm(40～120目)

(3)金属钛(即钛材废料)：

Ti≥95％ Al≤5％ Si≤0.15％

粒度≤150mm或块重小于3Kg

(4)铁磷：

ΣFe≥65％ SiO₂≤1.5％

粒度≤0.9mm (20目)

(5)石灰：

CaO≥90％ C≤0.4％

粒度≤2mm (10目)

(6)氯酸钾：

KClO₃≥99.5％

粒度≤2mm(10目)

3、原料配比：

(1)主料(Kg/批)：钛精矿950/4，铝粒518/批，铁鳞40/4，石灰粉120/4，氯酸钾30/4。(按以上重量分4批称重配料)

(2)精炼料(Kg)：铝粒131，铁鳞342，石灰粉50，氯酸钾48。

(3)点火剂(Kg)：铝粒5，铁鳞6，硝酸钠4。

(4)钛材废料660Kg。

4、操作步骤。

(1)原料准备

A、金属钛(即钛材废料)

因金属钛边角料大小不一，在使用前需对金属钛进行分类加工处理。

a、厚度≤15mm的经Q11-15×2500剪板机剪切，其尺寸

不大150×150×15mm

b、厚度＞15mm的经氧炔焰切割，其单块重量不大于3Kg。

c、车刨屑，经T58L-100丝杆打包机成块处理，其密度为

4.0～4.5g/cm³，体积不大于250×250×100mm。

B、钛精矿、铁鳞的烘烤

将钛精矿、铁鳞分区域投入8m²单膛反射炉内烘烤，温度由偶测量显示进行控制。温度控制范围为700～900℃。钛精矿是以每批950Kg投入炉内进行烘烤预热，每批钛精矿烘烤时间为30～40分钟，在烘烤期间每5～8分钟翻动一次钛精矿，以防表层烧结。钛精矿出炉温度控制在400～450℃。铁鳞是一次性投入炉内烘烤的，使用时分层扒出，出炉温度为200～250℃。

C、石灰

石灰采购回厂后，需进行分拣处理，去除石灰中的生灰、死灰及焦炭等杂质，随后贮存在密封箱中，使用时先用1.2mm(16目)的筛网过筛，去除粉化石灰，随后经过φ900×1800干式球磨机球磨后，经2mm(10目)的筛网筛分，粒度小于2mm(10目)的石灰粉送配料处待用。

(2)配料操作

配料操作是按规定的配料比将各种原料配制成混合炉料。

每一炉熔炼钛铁的料批是由四批主料、一批精炼料和点火剂组成，配料时先配主料，再配精炼料，最后配点火剂。

首先配制主料。配料应以铝粒--氯酸钾--石灰--铁鳞--钛精矿为序，精确计量后依将料倒入配料桶内，以防止红热的钛精矿、铁鳞直接与铝粒、氯酸钾接触，避免炉料结球或发生火灾爆炸事故。

每批主料配好后，将其投加入转鼓式混料机内进行混料。混料时间不少于10分钟。混料结束后，混好的料全部倒入混料机底部的存料桶中，由行车吊运并将混合料放入中间料仓内。

四批主料配制好后，再开始配制精炼料。配料应以铝粒--氯酸钾--石灰--铁鳞的顺序进行，配好后进行混料。混料时间不少于10分钟，混好的料装在存料桶内以备冶炼。

点火剂(铝粒5 Kg，铁鳞6Kg，硝酸钠4Kg)配好后人工搅拌混匀即可。

(3)熔炼操作

熔炼是在熔炼炉(中径1460mm，高1250mm)内进行。熔炼炉的炉筒是由四片铸铁片组合而成，呈上口小、下口大的圆锥形，铸铁片之间由M36×250的螺栓连接。

两片铸铁片联接处有一凹槽，凹槽内要用补炉料填塞严实。补炉料是由镁砂、耐火泥和氯化镁溶液混合而成。补好后将炉筒座落在镁砂基上，在炉内做成锅底形的镁砂窝，砂窝应做得密实，同时砂窝表层的镁砂粒度要小于1.2mm。

在四片铸铁片中有一片在700mm高度处设有一出渣口，出渣口用补炉料塞紧。

熔炼采用下部点火法。首先向砂窝中放入100Kg左右的主料做为“底料”以及点火剂。用“红火”激发点火剂引起底料的反应，当底料反应形成熔池后即开始加入主料，最初应慢加料并且使料轻而均匀地撒在熔池上，随着熔池的扩大，加料量(加料速度)逐渐增加，并且要根据炉内的反应状况随时调整加料角度和加料量。

当主料加完且反应正常后，即可向熔炼炉内投加钛材废料，所有的钛材废料应在10分钟之内投加完毕。

以上熔炼时间应控制在15～16分钟之间。

待上述熔炼反应完毕后随即加入精炼料，精炼料要加得及时、均匀且集中，全部精炼料应在2～4分钟内加入炉内。

当精炼料反应完毕后，即向熔炼炉内加入100Kg石灰粉，目的是使渣面缓凝，以利于炉内残存的气体顺利排除和钛铁珠的充分沉降，待10～12分钟后，捅开放渣口排渣。

至此熔炼结束。

(4)冷却精整

留在炉内的渣和钛铁锭经十六个小时自然冷却后，拔去炉筒，并将钛铁锭吊运至冷却水箱内通水冷却。冷却后的钛铁锭送到精整区进行精整、筛分、包装。

(5)成品

(1)取以上炉料采用本发明的制备方法冶炼，可得成品实物重3350Kg。

(2)成品的化学成份经化验其结果是：

Ti Si Al C S P Fe

39.97 1.35 11.16 0.027 0.013 0.018 余量

本发明的化学反应式如下：

(释热)

CaO·Al₂O₃(铝酸钙)能有效降低渣液的熔点，提高渣液的流动性和金属铝的反应活性。

实践证明，本发明具有制备方法简便可靠，投资少，成品杂质含量低，成分稳定，能节省金属钛资源和炼钢应用效果好等特点。

本发明也可以用高钛铁(FeTi70)代替钛材废料并与钛精矿一起作为原料制备低硅钛铁；也可以用钛材废料和高钛铁按一定量的配比，来替代钛材废料，并与钛精矿一起作为原料而制备低硅钛铁。

Claims

1、一种以铝粒作为还原剂和重熔发热剂的低硅钛铁的制备方法，其特征在于，它以钛精矿和钛材废料两者为原料，采取铝热法和重熔法两者相结合的熔炼方法。

2、如权利要求1所述的低硅钛铁的制备方法，其特征在于，所说的铝粒之粒度为0.45mm～0.125mm。

3、如权利要求1所述的低硅钛铁的制备方法，其特征在于，所说的钛材废料之粒/块度≤150mm，或块重＜3Kg。

4、如权利要求1所述的低硅钛铁的制备方法，其特征在于，依次按照以下步骤进行：按要求选料、烘烤；按重量配比分别配混主料、精炼料和点火剂；将一定量之主料和点火剂所组成的底料投入熔炼炉；用“红火”激发点火剂；待底料反应形成熔池后向熔炉内投加主料；投加钛材废料；投加精炼料；投加渣面缓凝剂石灰粉；排渣；冷却；精整筛分。

5、如权利要求4所述的低硅钛铁的制备方法，其特征在于，投加钛材废料的时间＜10分钟。

6、如权利要求4所述的低硅钛铁的制备方法，其特征在于，投加精炼料的时间＜4分钟。

7、如权利要求4所述的低硅钛铁的制备方法，所说的主料是由钛精矿、铝粒、铁鳞、石灰粉和氯酸钾所组成，其特征在于，其重量百分含量(％)为：钛精矿57，铝粒31、铁鳞2.5、石灰粉7.5、氯酸钾2。

8、如权利要求1所述的低硅钛铁的制备方法所制备的低硅钛铁，其特征在于，它的化学成分(％)为：

Ti35-45

Si≤2.5

Al≤12

C≤0.05

S≤0.02

P≤0.02

Fe余量