專利名稱：一種爐外法70#高鈦鐵的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬的冶煉方法，尤其是一種采用耐高壓耐高溫反應(yīng)爐的70#高鈦鐵的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，含鈦65°/Γ75%的高鈦鐵合金由于具有合適的比重和較低的熔點(diǎn)，一直是煉鋼行業(yè)用來冶煉各類特殊鋼和合金鋼的重要原料。因此高鈦鐵的生產(chǎn)也一直是鐵合金行業(yè)研究的熱點(diǎn)課題。目前，生產(chǎn)高鈦鐵的方法主要有兩種重熔法和爐外法(即金屬熱還原法)。重熔法是以廢鈦料為原料，在敞開式或真空狀態(tài)下的電爐里加鐵重熔，除渣后澆鑄成高鈦鐵錠。該方法的優(yōu)點(diǎn)是成分控制精確，工藝簡單，鈦回收率高，產(chǎn)品含氧量低。例如中國專利申請?zhí)?6117080. 8，該發(fā)明公布了一種敞開式電爐重熔生產(chǎn)高鈦鐵的方法。重熔法的缺點(diǎn)是廢鈦原料大量收購有困難，廢鈦的生產(chǎn)成本隨純鈦價格的波動很大，采用純海綿鈦則成本太高，難以滿足市場需求。爐外法采用金紅石為主要原料，鋁粉作為主要還原劑，添加氯酸鈉 (或氯酸鉀)作為發(fā)熱劑，添加石灰和/或螢石作為造渣劑等生產(chǎn)高鈦鐵合金。該方法具有原料來源廣，價格便宜，生產(chǎn)成本隨純鈦價格波動小，能夠大批量生產(chǎn)。傳統(tǒng)的爐外法生產(chǎn)出來的高鈦鐵盡管鈦含量已經(jīng)達(dá)到70%以上，但是氧含量非常高，一般在8 12%左右，這種高鈦鐵經(jīng)煉鋼廠試驗(yàn)，無法從鋼水中收得鈦元素。國內(nèi)對降低高鈦鐵氧含量也進(jìn)行了研究， 例如中國專利號201010514572. 3公布了一種在傳統(tǒng)的爐外法的基礎(chǔ)上采用鈣鎂合金還原劑進(jìn)行兩步強(qiáng)化還原的工藝，獲得了氧含量在1%以下的高鈦鐵。但該方法需要進(jìn)行兩步冶煉，并且高溫熔體倒入盛有鈣鎂合金的坩堝的操作需要周密的安全設(shè)施，工藝相對復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
針對目前傳統(tǒng)爐外法高鈦鐵制備工藝中的不足，本發(fā)明提供了一種高溫高壓晃動條件下的金屬熱還原制備高鈦鐵的方法，解決了目前傳統(tǒng)爐外法制備高鈦鐵存在氧含量過高的問題。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的
一種爐外法生產(chǎn)70#高鈦鐵的方法，包括原材料準(zhǔn)備工序、冶煉工序和分離精整工序。(I)所述原材料準(zhǔn)備工序選擇所需的原材料進(jìn)行工藝準(zhǔn)備，包括金紅石、鈦鐵精礦、還原劑、氯酸鈉、造渣劑的烘干，烘干溫度為120°C 250°C，烘干的爐料按比例均勻混
(2)所述冶煉工序把混合后的爐料裝入一個可以控制壓力的耐高溫耐高壓反應(yīng)爐內(nèi)， 在混合料頂部鋪適量鎂粉，封閉爐蓋，然后把密閉的反應(yīng)爐固定于可以產(chǎn)生垂直平面的搖擺裝置上，在爐外用電打火的方式引燃鎂粉，啟動冶煉反應(yīng)，反應(yīng)過程中啟動搖擺裝置，并且通過反應(yīng)爐上的放氣閥控制爐壓在IMPa 20MPa之間，爐內(nèi)反應(yīng)完畢后停止搖動并排氣放壓至常壓，并冷卻至室溫；(3)所述分離精整工序打開反應(yīng)爐取出所述冶煉工序產(chǎn)生的渣金塊，進(jìn)行渣金破碎分離，分離所得金屬塊進(jìn)行破碎精整即可獲得70#高鈦鐵。進(jìn)一步優(yōu)選所述金紅石和鈦鐵精礦的粒度范圍為80目至200目，造渣劑的粒度范圍為20目至40目。進(jìn)一步優(yōu)選所述還原劑是鋁粉、鋁鈣粉和鎂粉中的一種或幾種的組合，還原劑粉體的粒度大于20目。進(jìn)一步優(yōu)選所述金紅石、鈦鐵精礦、還原劑、氯酸鈉、造渣劑的混合按質(zhì)量比分別為:70 85 :10 25 :40 60 :10 20 :3 6。進(jìn)一步優(yōu)選所述造渣劑為石灰和螢石中的一種或兩種的組合。本發(fā)明一種爐外法生產(chǎn)70#高鈦鐵的方法采用的帶搖擺裝置的可控高壓密閉反應(yīng)爐的密閉環(huán)境使還原反應(yīng)的熱量散失顯著降低，可降低發(fā)熱劑氯酸鈉和還原劑的配入量，節(jié)省成本；密閉的環(huán)境使反應(yīng)過程中飛濺的物料仍然封閉在體系中，使高鈦鐵收得率提高；搖擺裝置產(chǎn)生的晃動使得反應(yīng)充分進(jìn)行，渣金分離充分，高鈦鐵收得率提高，氧含量下降；鋁粉、鋁鈣粉和鎂粉的組合使用使得反應(yīng)產(chǎn)物中鋁含量降低，氧含量降低；與傳統(tǒng)的爐外法相比，反應(yīng)過程沒有粉塵產(chǎn)生，節(jié)省了除塵設(shè)備；由于反應(yīng)時高溫保持時間長，沉降充分，渣金分離好，為下一步工序創(chuàng)造了良好的條件，降低了成本；為了防止密閉高壓反應(yīng)爐內(nèi)的壓力上升超過壓力設(shè)計(jì)范圍，反應(yīng)爐上的自動壓力釋放閥通過放氣調(diào)整內(nèi)部壓力，起到安全閥的作用。本發(fā)明的有益效果是通過本發(fā)明方法制備的高鈦鐵合金的化學(xué)成分為 65% ^ Ti ^ 75%, O ( 2%, Al ( 4%, Si 1%，C^O. 5%, P 彡 O. 03%, S 彡 O. 03%,余量為鐵。
本發(fā)明生產(chǎn)方法工藝簡單，設(shè)備投資少，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)高，氧含量低于2%，符合煉鋼工藝要求，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例做進(jìn)一步詳細(xì)說明
一種爐外法生產(chǎn)70#高鈦鐵的方法，包括所述原材料準(zhǔn)備選擇所需的原材料進(jìn)行工藝準(zhǔn)備，包括金紅石、鈦鐵精礦、還原劑、氯酸鈉、造渣劑的烘干，烘干溫度為120°C ^250°C, 烘干的爐料按比例均勻混合；
冶煉工序把混合后的爐料裝入一個可以控制壓力的耐高溫耐高壓反應(yīng)爐內(nèi)，在混合料頂部鋪適量鎂粉，封閉爐蓋，然后把密閉的反應(yīng)爐固定于可以產(chǎn)生垂直平面的搖擺裝置上，在爐外用電打火的方式引燃鎂粉，啟動冶煉反應(yīng)，反應(yīng)過程中啟動搖擺裝置，并且通過放氣閥控制爐壓在IMPalOMPa之間，爐內(nèi)反應(yīng)完畢后停止搖動并排氣放壓至常壓，并冷卻至室溫；
分離精整工序打開反應(yīng)爐取出所述冶煉工序產(chǎn)生的渣金塊，進(jìn)行渣金破碎分離，分離所得金屬塊進(jìn)行破碎精整即可獲得70#高鈦鐵。其中金紅石、鈦鐵精礦、還原劑、氯酸鈉、造渣劑的混合按質(zhì)量比分別為7(Γ85 10 25 :40 60 :10 20 :3 6。其中還原劑選自鋁粉、鋁鈣粉和鎂粉中的一種或幾種的組合，還原劑粉體的粒度要小于1_。造洛劑為石灰和螢石中的一種或兩種的組合。其中金紅石和鈦鐵精礦的粒度范圍為80目至200目，造渣劑的粒度范圍為20目至40目，還原劑粉體的粒度大于20目。通過本發(fā)明方法制備的高鈦鐵合金的化學(xué)成分為65% ^ Ti ^ 75%, O^ 2%, Al ^
4%, Si ^ 1%，O. 5%, P 彡 O. 03%, S 彡 O. 03%，余量為鐵。實(shí)施例I
將金紅石72. 3kg，鈦精礦22. 7kg，鋁粉36kg，鋁鈣粉12kg，氯酸鈉15. 5kg，氧化鈣
I.8kg，氟化鈣3. 5kg在200°C分別烘干，然后一起加入混料機(jī)以20轉(zhuǎn)/分鐘的速度混料30 分鐘?；旌虾蟮臓t料趁熱加入反應(yīng)爐，在頂部鋪少量鎂粉，并封爐。然后把反應(yīng)爐固定于搖擺裝置上。通過遠(yuǎn)程電打火裝置點(diǎn)燃爐內(nèi)爐料，開始熔煉。點(diǎn)火3分鐘后啟動搖擺裝置開始搖擺。搖擺頻率為20次/分鐘，運(yùn)行30分鐘后停止。在熔煉過程中通過放氣控制反應(yīng)爐內(nèi)壓力不高于5MPa。點(diǎn)火I小時后，放壓至常壓。冷卻24小時后，取出爐料。進(jìn)行渣金分離。獲得的鈦鐵合金成分按重量計(jì)，Ti 71. 2%，O :1. 2%，Al :3%，Si :0. 8%，C :0. 2%，P
O.02%, S 0. 01%。實(shí)施例2
將金紅石70kg,鈦精礦30kg,招粉33kg,招韓粉15kg,氯酸鈉14kg,氧化韓2kg,氟化隹丐 3kg在200°C分別烘干，然后一起加入混料機(jī)以20轉(zhuǎn)/分鐘的速度混料30分鐘。混合后的爐料趁熱加入反應(yīng)爐，在頂部鋪少量鎂粉，并封爐。然后把反應(yīng)爐固定于搖擺裝置上。通過遠(yuǎn)程電打火裝置點(diǎn)燃爐內(nèi)爐料，開始熔煉。點(diǎn)火3分鐘后啟動搖擺裝置開始搖擺。搖擺頻率為20次/分鐘，運(yùn)行30分鐘后停止。在熔煉過程中通過放氣控制反應(yīng)爐內(nèi)壓力不高于 5MPa。點(diǎn)火I小時后，放壓至常壓。冷卻24小時后，取出爐料。進(jìn)行渣金分離。獲得的鈦鐵合金成分按重量計(jì)，Ti 68. 5%, O 0. 8 %，Al 2. 3%, Si 0. 7%, C 0. 15%, P 0. 03%, S 0. 02%。實(shí)施例1、2采用的帶搖擺裝置的可控高壓密閉反應(yīng)爐的密閉環(huán)境使還原反應(yīng)的熱量散失顯著降低，可降低發(fā)熱劑氯酸鈉和還原劑的配入量，節(jié)省成本；密閉的環(huán)境使反應(yīng)過程中飛濺的物料仍然封閉在體系中，使高鈦鐵收得率提高；搖擺裝置產(chǎn)生的晃動使得反應(yīng)充分進(jìn)行，渣金分離充分，高鈦鐵收得率提高，氧含量下降；鋁粉、鋁鈣粉和鎂粉的組合使用使得反應(yīng)產(chǎn)物中鋁含量降低，氧含量降低；與傳統(tǒng)的爐外法相比，反應(yīng)過程沒有粉塵產(chǎn)生，節(jié)省了除塵設(shè)備；由于反應(yīng)時高溫保持時間長，沉降充分，渣金分離好，為下一步工序創(chuàng)造了良好的條件，降低了成本；為了防止密閉高壓反應(yīng)爐內(nèi)的壓力上升超過壓力設(shè)計(jì)范圍， 反應(yīng)爐上的自動壓力釋放閥通過放氣調(diào)整內(nèi)部壓力，起到安全閥的作用。本發(fā)明有益效果是生產(chǎn)方法工藝簡單，設(shè)備投資少，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)高，氧含量低于2%，符合煉鋼工藝要求，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。通過本發(fā)明方法
制備的高鈦鐵合金的化學(xué)成分為65% ^ Ti ^ 13%, 2%，Al ( 4%，Si ( 1%，C^O. 5%，
P^O. 03%, S ^ O. 03%，余量為鐵。本發(fā)明生產(chǎn)出來的高鈦鐵中鈦含量高，產(chǎn)品含氧量低，符合煉鋼工藝要求，有利于收得鈦元素，從而增加鈦的回收率，提高經(jīng)濟(jì)效益。
權(quán)利要求
1.一種爐外法生產(chǎn)70#高鈦鐵的方法，包括原材料準(zhǔn)備工序、冶煉工序和分離精整工序，其特征在于(1)所述原材料準(zhǔn)備工序選擇所需的原材料進(jìn)行工藝準(zhǔn)備，包括金紅石、鈦鐵精礦、還原劑、氯酸鈉、造渣劑的烘干，烘干溫度為120°C 250°C，烘干的爐料按比例均勻混合；(2)所述冶煉工序把混合后的爐料裝入一個可以控制壓力的耐高溫耐高壓反應(yīng)爐內(nèi)， 在混合料頂部鋪適量鎂粉，封閉爐蓋，然后把密閉的反應(yīng)爐固定于可以產(chǎn)生垂直平面的搖擺裝置上，在爐外用電打火的方式引燃鎂粉，啟動冶煉反應(yīng)，反應(yīng)過程中啟動搖擺裝置，并且通過反應(yīng)爐上的放氣閥控制爐壓在IMPa 20MPa之間，爐內(nèi)反應(yīng)完畢后停止搖動并排氣放壓至常壓，并冷卻至室溫；(3)所述分離精整工序打開反應(yīng)爐取出所述冶煉工序產(chǎn)生的渣金塊，進(jìn)行渣金破碎分離，分離所得金屬塊進(jìn)行破碎精整即可獲得70#高鈦鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所說的爐外法生產(chǎn)70#高鈦鐵的方法，其特征在于所述金紅石和鈦鐵精礦的粒度范圍為80目至200目，造渣劑的粒度范圍為20目至40目。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所說的爐外法生產(chǎn)70#高鈦鐵的方法，其特征在于所述還原劑是鋁粉、鋁鈣粉和鎂粉中的一種或幾種的組合，還原劑粉體的粒度大于20目。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所說的爐外法生產(chǎn)70#高鈦鐵的方法，其特征在于所述金紅石、鈦鐵精礦、還原劑、氯酸鈉、造渣劑的混合按質(zhì)量比分別為70 85 10^25 40^60 10^20 :3 6。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所說的爐外法生產(chǎn)70#高鈦鐵的方法，其特征在于所述造渣劑為石灰和螢石中的一種或兩種的組合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種爐外法生產(chǎn)70#高鈦鐵的方法，它將含金紅石、鈦鐵精礦、還原劑、氯酸鈉、石灰按一定比例均勻混合，把混合物放入一特制的密閉的耐高溫耐高壓反應(yīng)爐，混合物頂部鋪適量鎂屑，采用爐外電打火點(diǎn)燃鎂屑啟動冶煉反應(yīng)，冶煉反應(yīng)過程中通過搖動反應(yīng)爐促進(jìn)反應(yīng)的充分進(jìn)行。冷卻放壓后，開爐取出反應(yīng)物，進(jìn)行渣金分離，精整獲得70#高鈦鐵。本發(fā)明所公布的70#高鈦鐵的生產(chǎn)方法工藝簡單，設(shè)備投資少，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)高，氧含量低于2%，符合煉鋼工藝要求，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
文檔編號C22B34/12GK102605182SQ20111044271
公開日2012年7月25日 申請日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者夏宏梁, 朱翔鷹, 林一飛, 梅澤鋒 申請人:江蘇江南鐵合金有限公司