[发明专利]一种炉外法70#高钛铁的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属的冶炼方法，尤其是一种采用耐高压耐高温反应炉的70#高钛铁的生产方法。

背景技术

众所周知，含钛65%~75%的高钛铁合金由于具有合适的比重和较低的熔点，一直是炼钢行业用来冶炼各类特殊钢和合金钢的重要原料。因此高钛铁的生产也一直是铁合金行业研究的热点课题。

目前，生产高钛铁的方法主要有两种：重熔法和炉外法（即金属热还原法）。重熔法是以废钛料为原料，在敞开式或真空状态下的电炉里加铁重熔，除渣后浇铸成高钛铁锭。该方法的优点是成分控制精确，工艺简单，钛回收率高，产品含氧量低。例如：中国专利申请号：96117080.8，该发明公布了一种敞开式电炉重熔生产高钛铁的方法。重熔法的缺点是废钛原料大量收购有困难，废钛的生产成本随纯钛价格的波动很大，采用纯海绵钛则成本太高，难以满足市场需求。炉外法采用金红石为主要原料，铝粉作为主要还原剂，添加氯酸钠（或氯酸钾）作为发热剂，添加石灰和/或萤石作为造渣剂等生产高钛铁合金。该方法具有原料来源广，价格便宜，生产成本随纯钛价格波动小，能够大批量生产。传统的炉外法生产出来的高钛铁尽管钛含量已经达到70%以上，但是氧含量非常高，一般在8~12%左右，这种高钛铁经炼钢厂试验，无法从钢水中收得钛元素。国内对降低高钛铁氧含量也进行了研究，例如：中国专利号201010514572.3公布了一种在传统的炉外法的基础上采用钙镁合金还原剂进行两步强化还原的工艺，获得了氧含量在1%以下的高钛铁。但该方法需要进行两步冶炼，并且高温熔体倒入盛有钙镁合金的坩埚的操作需要周密的安全设施，工艺相对复杂。

发明内容

针对目前传统炉外法高钛铁制备工艺中的不足，本发明提供了一种高温高压晃动条件下的金属热还原制备高钛铁的方法，解决了目前传统炉外法制备高钛铁存在氧含量过高的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种炉外法生产70#高钛铁的方法，包括原材料准备工序、冶炼工序和分离精整工序。

（1）所述原材料准备工序：选择所需的原材料进行工艺准备，包括金红石、钛铁精矿、还原剂、氯酸钠、造渣剂的烘干，烘干温度为120℃~250℃，烘干的炉料按比例均匀混合；

（2）所述冶炼工序：把混合后的炉料装入一个可以控制压力的耐高温耐高压反应炉内，在混合料顶部铺适量镁粉，封闭炉盖，然后把密闭的反应炉固定于可以产生垂直平面的摇摆装置上，在炉外用电打火的方式引燃镁粉，启动冶炼反应，反应过程中启动摇摆装置，并且通过反应炉上的放气阀控制炉压在1MPa~20MPa之间，炉内反应完毕后停止摇动并排气放压至常压，并冷却至室温；

（3）所述分离精整工序：打开反应炉取出所述冶炼工序产生的渣金块，进行渣金破碎分离，分离所得金属块进行破碎精整即可获得70#高钛铁。

进一步优选：所述金红石和钛铁精矿的粒度范围为80目至200目，造渣剂的粒度范围为20目至40目。

进一步优选：所述还原剂是铝粉、铝钙粉和镁粉中的一种或几种的组合，还原剂粉体的粒度大于20目。

进一步优选：所述金红石、钛铁精矿、还原剂、氯酸钠、造渣剂的混合按质量比分别为：70~85：10~25：40~60：10~20：3~6。

进一步优选：所述造渣剂为石灰和萤石中的一种或两种的组合。

 本发明一种炉外法生产70#高钛铁的方法：采用的带摇摆装置的可控高压密闭反应炉的密闭环境使还原反应的热量散失显著降低，可降低发热剂氯酸钠和还原剂的配入量，节省成本；密闭的环境使反应过程中飞溅的物料仍然封闭在体系中，使高钛铁收得率提高；摇摆装置产生的晃动使得反应充分进行，渣金分离充分，高钛铁收得率提高，氧含量下降；铝粉、铝钙粉和镁粉的组合使用使得反应产物中铝含量降低，氧含量降低；与传统的炉外法相比，反应过程没有粉尘产生，节省了除尘设备；由于反应时高温保持时间长，沉降充分，渣金分离好，为下一步工序创造了良好的条件，降低了成本；为了防止密闭高压反应炉内的压力上升超过压力设计范围，反应炉上的自动压力释放阀通过放气调整内部压力，起到安全阀的作用。

本发明的有益效果是：通过本发明方法制备的高钛铁合金的化学成分为：65%≤Ti                                                75%，O2%，Al4%，Si1%，C0.5%，P≤0.03%，S≤0.03%，余量为铁。本发明生产方法工艺简单，设备投资少，生产成本低，产品质量标准高，氧含量低于2%，符合炼钢工艺要求，具有较高的经济效益和社会效益。