[發明專利]一種生產高氧海綿鈦的工藝及其裝置

有效

• 申請號: 201210333622.7
• 申請日: 2012-09-11
• 公開（公告）號: CN102816941A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 張軍;王繼憲;張金寶
• 申請（專利權）人: 朝陽金達鈦業有限責任公司
• 主分類號: C22B34/12
• 分類號: C22B34/12
• 代理公司: 北京鼎佳達知識產權代理事務所(普通合伙) 11348
• 代理人: 蔣常雪

技術領域

?????本發明涉及一種有色金屬冶煉領域，具體涉及一種生產高氧海綿鈦的工藝及其裝置。

背景技術

在鈦合金的熔煉過程中，需要添加二氧化鈦來增加鈦合金的強度。當合金原料熔點高于被熔煉合金的熔點時，會出現因合金原料熔化不完全而造成化學成分不均勻，二氧化鈦熔點高于鈦的熔點，因此添加二氧化鈦會出現添加不均勻，導致鈦錠的成分偏析，同時添加二氧化鈦還會產生硬α缺陷，此類缺陷出現的位置往往是很小的、不連續的區域，容易引起應力集中,?造成危害。為消除上述缺陷，通常需要通過三次熔煉才能獲得更好的成分均勻性，但三次重熔往往也不是一個徹底的解決方法。要控制鈦合金鑄錠質量，需要先控制海綿鈦的質量。

發明內容

本發明目的是解決上述生產中存在的問題，通過直接在海綿鈦生成過程中添加氧，提供一種生產高氧海綿鈦的工藝方法及其裝置。

本發明通過控制四氯化鈦中的氧含量，以達到穩定控制海綿鈦中氧含量的目的。根據鈦合金對氧含量的要求，生產氧量符合要求的海綿鈦，不必在海綿鈦熔煉過程中添加二氧化鈦，避免了因添加二氧化鈦造成的成分偏析和局部缺陷，同時也降低了合金混料的難度，提高了鈦錠成分的均勻和質量穩定，有效提高了鈦合金材料的性能。

本發明可以將海綿鈦氧含量穩定控制在0.06~0.2%之間，根據使用需求氧含量通常控制在0.1~0.12%之間，其它主要雜質的控制范圍為C：0.01~0.03%，Fe：0.01~0.03%，Cl：0.035~0.05%，N：0.003~0.005%。

為實現本發明的目的，采取以下技術方案是：

一種生產高氧海綿鈦的工藝，包括以下步驟：

（一）從充氧管通入氧，從充氬管通入高純氬氣，用氣液混合泵進行氣液混合；

（二）根據海綿鈦含氧量的要求，確定氧的加入量，向高位槽內通入氧，高位槽內壓力保持在0.03-0.1MPa；

（三）在鎂的利用率為5-10%時，開始向高位槽通入氧，通過加料管將四氯化鈦加入反應器，在反應器中鎂將四氯化鈦還原得到海綿鈦；

（四）反應器內的壓力保持在0.02~0.05MPa，反應器內的熔體溫度為720~840℃，當鎂的利用率達到50%時，不再向高位槽通入氧，高位槽壓力低于0.03MPa時補充氬氣維持高位槽內的壓力。

氧可一次加入，也可分多次加入，加入的氧為高純氧氣、二氧化碳或者兩者的混合氣體。

一種生產高氧海綿鈦工藝的裝置，四氯化鈦儲存在高位槽8內，槽體的下部有一個管路與氣液混合泵相連，在槽體的一側設有兩個管路，一個是充氧管1，一個是充氬管2槽體頂部是注料管3，底部有加料管7，加料管7與反應器相連接，該裝置還設有泵吸入口4、泵排料口6。

所述充氧管1上有單向閥，氧由充氧管1通入，氬氣由充氬管2通入，用氣液混合泵在槽體內進行氣液混合。

在充氬管2前端安裝壓力監測器，用來監測槽體內的壓力。

本發明具有如下有益效果：?

1、本發明通過控制四氯化鈦中的氧含量，最終獲得滿足使用需求的高氧海綿鈦，氧含量達到使用需求范圍。

2、本發明生產的海綿鈦中氧分布均勻，熔煉鈦合金過程中，無需添加二氧化鈦等原料來增加鈦合金中的氧含量。

3、本發明中的裝置簡單，易制作安裝，工藝容易操作實施，能夠實現穩定、批量生產。?

4、本發明中的海綿鈦產品有較好的市場前景，能夠滿足高端客戶的需求。

本申請中的比例均為重量百分比例。

附圖說明

1為充氧管，2為充氬管；3為注料管，4為泵吸入口，5為氣液混合泵，6為出料管，7為加料管，8為高位槽。

具體實施方式

實施例1?：以五噸還原爐為例，共需加入20噸四氯化鈦，當加入2噸四氯化鈦后，向四氯化鈦高位槽加入高純氧氣1.8kg，補充氬氣保證高位槽內壓力保持在0.03~0.1MPa，用氣液混合泵進行高位槽內氣液的混合。保證四氯化鈦的對氧充分吸收。通過加料管將四氯化鈦加入反應器，反應器中鎂將四氯化鈦還原得到海綿鈦。

反應器內的壓力保持在0.02~0.05MPa之間，反應器內熔體溫度控制720~840℃之間，高位槽壓力低于0.03MPa時補充氬氣維持高位槽壓力。

最終可獲得海綿鈦的主要指標為：氧含量0.09~0.1%，C：0.01~0.15%，Fe：0.01~0.03%，Cl：0.035~0.05%，N：0.003~0.005%。