[發明專利]一種再生利用鈦屑或鈦邊角料制備鋁鈦中間合金的方法

有效

• 申請號: 201410076486.7
• 申請日: 2014-03-04
• 公開（公告）號: CN103773979A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 胡茂良;王春雷;吉澤升;許紅雨;董浩
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: C22C1/02
• 分類號: C22C1/02;C22C1/06;C22C21/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 侯靜

技術領域

本發明涉及一種制備鋁鈦中間合金的方法，具體涉及一種利用鈦屑或鈦邊角料制備鋁鈦中間合金的方法。

背景技術

隨著鈦金屬日益廣泛的應用，鈦制品在生產加工過程中產生的鈦屑和鈦邊角料日益增多。數據顯示，在鈦材和鈦制件的生產過程中產生的廢鈦約占熔煉金屬料重的60%～70%，其中產生的廢鈦屑達到1/3。常用的回收方式采用爐前回收，把符合直接重熔要求的鈦屑、鈦邊角料及次品鑄件進行破碎，除油及混料后放回電弧熔煉爐、電解精煉爐或感應熔化爐等重熔，可以再生利用符合重熔要求的鈦屑或鈦邊角料。因為鈦熔點高于1600℃，且鈦在高溫下化合能力極強，可以與氧、碳、氮以及其他許多元素化合，鈦屑或鈦邊角料重熔過程要求的設備、工藝及成本一直很高。

針對重熔技術中存在的缺點和問題加以改進和創新，提出了采用鈦屑或鈦邊角料去制備二次產品工藝。目前再生利用鈦屑的生產工藝有，用鈦屑制取TiC粉末，通常碳化的溫度在1800℃以上，為了達到鈦屑完全碳化，需要更長的靜置時間和更高的溫度，但廉價的鈦屑生產TiC粉末可以大大降低其成本，并且有效地處理鈦及其合金殘料。另外一種采用鈦屑廢料和含硼礦物制取TiB₂粉末，此方法合成溫度可以降到1200-1300℃，能夠使TiB₂的生產成本降低二分之一到三分之二之間，但是因為反應不完全，存在TiC和TiO₂相，影響了產品質量。此外，還有利用金屬熱法重熔廢鈦屑生產鈦鐵，與用鋁熱法比較，每生產一噸鈦鐵可節約鋁0.33噸，但其缺點是反應產物中，鈦主要是以低價氧化鈦存在爐渣中，鈦元素回收利用率不足45%。

發明內容

本發明目的是為了解決現有鈦制品在生產加工過程中產生的鈦屑或鈦邊角料再生利用率低的問題，而提供一種再生利用鈦屑或鈦邊角料制備鋁鈦中間合金的方法。

本發明再生利用鈦屑或鈦邊角料制備鋁鈦中間合金的方法按下列步驟實現：

一、將生產加工中產生的鈦屑或鈦邊角料在破碎機上進行粉碎，粉碎得到的鈦塊除油后烘干，然后把烘干的鈦塊用鋁箔包裝成袋，得到袋裝鈦塊；

二、在熔煉爐中將純鋁熔化后在表面均勻撒上預熱處理后的覆蓋劑，得到鋁液；

三、將鋁液升溫至850～880℃，采用鐘罩壓入式按照所要制備的鋁鈦中間合金中鋁與鈦的質量比加入所需袋裝鈦塊的1/2，攪拌15～20分鐘后保溫4～5分鐘，再加入剩余的袋裝鈦塊，繼續攪拌25～30分鐘，在攪拌的過程中在鋁液表面均勻撒上預熱處理后的覆蓋劑，得到熔融鋁液；

四、在熔融鋁液溫度為740～760℃的條件下，利用旋轉除氣機使用N₂與Cl₂的混合氣體進行除氣處理，利用測氫儀測量氫含量，當氫含量達到0.2ml/100gAl以下時，停止除氣并撇渣，然后在熔融鋁液溫度為720～740℃時，進行扒渣澆鑄成錠得到鋁鈦中間合金。

本發明再生利用鈦屑或鈦邊角料制備鋁鈦中間合金的方法的優點在于將鈦制品加工工程中產生的廢棄鈦屑及鈦邊角料重新利用，同時制造出一種價格相對較低而且質量合格的鋁鈦中間合金，鈦元素回收利用率可達到（85～90）%。

本發明與利用鈦屑及鈦邊角料制取TiC及TiB₂粉末工藝相比，生產工藝簡單，生產成本顯著降低。與利用金屬熱法重熔廢鈦屑生產鈦鐵工藝相比，鈦元素回收利用率大幅提高。與鋁熱法生產鋁鈦中間合金相比，用海綿鈦（或TiO₂和冰晶石）為原料，鋁液過熱到1100～1200℃才能加入，本發明降低了熔煉溫度，減少了熔煉時的金屬氧化，節約了制備鋁鈦中間合金的成本和能源消耗，同時原料采用廢鈦屑及鈦邊角料，大幅降低鋁鈦中間合金的生產成本。

具體實施方式

具體實施方式一：本實施方式再生利用鈦屑或鈦邊角料制備鋁鈦中間合金的方法按下列步驟實施：

一、將生產加工中產生的鈦屑或鈦邊角料在破碎機上進行粉碎，粉碎得到的鈦塊除油后烘干，然后把烘干的鈦塊用鋁箔包裝成袋，得到袋裝鈦塊；

二、在熔煉爐中將純鋁熔化后在表面均勻撒上預熱處理后的覆蓋劑，得到鋁液；

三、將鋁液升溫至850～880℃，采用鐘罩壓入式按照所要制備的鋁鈦中間合金中鋁與鈦質量比加入所需袋裝鈦塊的1/2，攪拌15～20分鐘后保溫4～5分鐘，再加入剩余的袋裝鈦塊，繼續攪拌25～30分鐘，在攪拌的過程中在鋁液表面均勻撒上預熱處理后的覆蓋劑，得到熔融鋁液；