[发明专利]一种高钛铁的制备方法

说明书

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。