[發(fā)明專利]一種基于鋁熱自蔓延-噴吹深度還原制備鈦鐵合金的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410345901.4
• 申請(qǐng)日: 2014-07-21
• 公開（公告）號(hào): CN104131128A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 豆志河;張廷安;張子木;王聰;劉燕;呂國(guó)志;赫冀成;蔣孝麗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號(hào): C21B15/02
• 分類號(hào): C21B15/02;C22C14/00;C22C38/14
• 代理公司: 沈陽(yáng)東大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

1.一種基于鋁熱自蔓延-噴吹深度還原制備鈦鐵合金的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：物料預(yù)處理

將金紅石或高鈦渣∶鋁粉∶鐵精礦∶造渣劑∶KClO₃，按質(zhì)量比1.0∶(0.55～1.15)∶(0.30～2.00)∶(0.20～0.50)∶(0.10～0.15)分別稱量，其中：

金紅石或高鈦渣，粒度≤1000μm；鋁粉粒度≤5mm；鐵精礦粒度≤2mm；造渣劑粒度≤2mm；KClO₃粒度≤2mm；

造渣劑為以下兩種中的一種：

(1)按質(zhì)量比，10～25％的CaF₂，余量為CaO；

(2)按質(zhì)量比，10～25％的CaF₂，5～10％的Na₂O，余量為CaO；

將金紅石或高鈦渣，在550～700℃焙燒12～36h；鐵精礦在550～700℃焙燒12～36h；造渣劑混合均勻后，在250～400℃焙燒8～16h；KClO₃在150～200℃下干燥18～32h；

步驟2：鋁熱自蔓延還原

將物料混合均勻后，放在自蔓延反應(yīng)爐內(nèi)，用鎂粉點(diǎn)燃引發(fā)自蔓延反應(yīng)，得到高溫熔體；

步驟3：電磁場(chǎng)作用下的熔分

將高溫熔體通過高溫導(dǎo)流管轉(zhuǎn)移到中頻感應(yīng)爐中，同時(shí)啟動(dòng)電磁感應(yīng)加熱進(jìn)行保溫熔煉分離，保溫溫度1650～1800℃，保溫時(shí)間5～10min，形成上層為氧化鋁基熔融渣層，下層為鈦鐵熔體層；

步驟4：噴吹深度還原精煉

放掉上層50％的氧化鋁基熔渣后，進(jìn)行偏心機(jī)械攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速50～120rpm，同時(shí)向氧化鋁基熔渣層噴吹CaF₂-CaO預(yù)熔渣，進(jìn)行渣洗熔煉，CaF₂-CaO預(yù)熔渣的質(zhì)量為相對(duì)于未放渣前上層熔渣層的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的5～10％，噴吹后停止偏心機(jī)械攪拌，保溫10～30min；

然后，進(jìn)行偏心機(jī)械攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速50～120rpm，同時(shí)采用惰性氣體攜帶強(qiáng)還原劑，向下層鈦鐵熔體層噴吹，進(jìn)行深度還原精煉，噴吹時(shí)間10～30min，噴吹時(shí)惰性氣體的流量為5～20L/min，其中，強(qiáng)還原劑及其用量為以下兩種中的一種：

(1)強(qiáng)還原劑為金屬鈣高溫蒸汽，噴吹量為金紅石或高鈦渣的質(zhì)量的10～15％；

(2)強(qiáng)還原劑為金屬鎂高溫蒸汽，噴吹量為金紅石或高鈦渣的質(zhì)量的5～10％；

步驟5：停止偏心機(jī)械攪拌，將高溫熔體冷卻至室溫，除去上部的熔煉渣，得到鈦鐵合金。

2.如權(quán)利要求1所述的基于鋁熱自蔓延-噴吹深度還原制備鈦鐵合金的方法，其特征在于，所述的步驟3中頻感應(yīng)爐的電磁場(chǎng)的頻率大于等于1000Hz。

3.如權(quán)利要求1所述的基于鋁熱自蔓延-噴吹深度還原制備鈦鐵合金的方法，其特征在于，所述的步驟4中的CaF₂-CaO預(yù)熔渣，CaF₂和CaO的質(zhì)量比為(4～6)∶(6～4)。

4.如權(quán)利要求1所述的基于鋁熱自蔓延-噴吹深度還原制備鈦鐵合金的方法，其特征在于，所述的步驟4中的惰性氣體為高純氬氣，純度大于等于99.95％。