CN107828978A - 用于钛铝合金的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生产方法，尤其是公开了一种用于钛铝合金的生产方法，属于冶金生产工艺技术领域。提供一种能显著提高成品纯度，显著降低生产成本，降低生产能耗的用于钛铝合金的生产方法。所述的生产方法以钛渣作为钛原材料，添加钙热还原剂和过量的金属铝粉，混合后在1450‑1750℃的还原温度条件下还原熔炼制得所述的钛铝合金。
Description
技术领域
本发明涉及一种生产方法，尤其是涉及一种用于钛铝合金的生产方法，属于冶金生产工艺技术领域。
背景技术
众所周知，攀西地区钛资源储量丰富。某钢集团借助资源优势，建立了完整相关产业链，但所形成的商业化产品，却只有硫酸法钛白、高钛渣、海绵钛等少数几种。钛合金由于具有密度低、强度高、耐热性、耐腐蚀性、生物相容性等众多优点，被国防工业、民生领域广泛应用，是钛资源所形成商业化产品中应用较广泛、商业附加值最高的商品种类。钛铝合金，因出色的材料性能，产量占钛合金总产量的50％以上，成型件占钛合金成型件的95％，是目前世界各国应用最为广泛的钛合金产品。
现行钛铝合金型材的制取过程以金属钛粉、铝粉为初始原料，经金属合金熔炼方法制取得到合金粉末产品，通过粉末冶金压制成型。此方法产品纯度低、合金成分容易偏析，还原过程是多步骤的，而且还原设备要求较高，自动化程度不高。所以上述方法成本较高能耗高。这很大程度的制约了钛铝合金的应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种能显著提高成品纯度，显著降低生产成本，降低生产能耗的用于钛铝合金的生产方法。
为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于钛铝合金的生产方法，所述的生产方法以钛渣作为钛原材料，添加钙热还原剂和过量的金属铝粉，混合后在1450-1750℃的还原温度条件下还原熔炼制得所述的钛铝合金。
本发明的有益效果是：本申请采用钛渣作为钛原材料，然后再添加钙热还原以及现有技术中的金属铝粉，然后在通过1450-1750℃的高源还原条件下还原熔炼制取所述的钛铝合金。现于本申请提供的技术方案采用的主要原料是钛渣而不是金属钛料，然后再加入还原剂以及合金成分，在高温条件下还原获得，从而既可以省去制取纯钛金属这样一个过程中，而且钛金属通过钛渣在生产过程中还原获得，避免了生产过程中的钛被氧化，由于生产过程中有化学反应，还可以避免出现偏析现象，达到显著提高成品纯度，显著降低生产成本，降低生产能耗的目的。
进一步的是，所述的钙热还原剂为氟化钙、金属钙以及氧化钙中的一种或多种的组合物。
上述方案的优选方式是，混合均匀的反应物中TiO2:Al:CaO:CaF2的配比为1:(0.5-1.65):(0.25-1.05):(0.08-0.35)。
进一步的是，待混合物在1450-1750℃的还原温度条件下全部熔化后，再在1400-1800℃条件保温10-20分钟完成还原和熔炼过程中。
上述方案的优选方式是，保温合格的熔融物取出空冷却室温。
进一步的是，在所述的钛渣中，二氧化钛的含量在25-35％之间，氧化钙的含量在10-11％。
进一步的是，所述的金属铝粉的粒度小于0.1毫米。
具体实施方式
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供的一种能显著提高成品纯度，显著降低生产成本，降低生产能耗的用于钛铝合金的生产方法。所述的生产方法以钛渣作为钛原材料，添加钙热还原剂和过量的金属铝粉，混合后在1450-1750℃的还原温度条件下制得所述的钛铝合金。本申请采用钛渣作为钛原材料，然后再添加钙热还原以及现有技术中的金属铝粉，然后在通过1450-1750℃的高源还原条件下还原熔炼制取所述的钛铝合金。现于本申请提供的技术方案采用的主要原料是钛渣而不是金属钛料，然后再加入还原剂以及合金成分，在高温条件下还原获得，从而既可以省去制取纯钛金属这样一个过程中，而且钛金属通过钛渣在生产过程中还原获得，避免了生产过程中的钛被氧化，由于生产过程中有化学反应，还可以避免出现偏析现象，达到显著提高成品纯度，显著降低生产成本，降低生产能耗的目的。
上述实施方式中，为了最大限度的降低生成本，使本申请提供的技术方案所需的各种原料能通用化、常规化，所述的钙热还原剂为氟化钙、金属钙以及氧化钙中的一种或多种的组合物。此时，混合均匀的反应物中TiO2:Al:CaO:CaF2的配比优选为1:(0.5-1.65):(0.25-1.05):(0.08-0.35)。进一步的，对钛钛渣以及金属铝粉也提供了优选的成分以及粒度要求，即在所述的钛渣中，二氧化钛的含量在25-35％之间，氧化钙的含量在10-11％；所述的金属铝粉的粒度小于0.1毫米。这样可以最大限度的保证钛铝合金的纯度、最大限度避免出现偏析现象。
同时，本申请对冶炼过程也提供了进一步的手段，即在原还过程中，待混合物在1450-1750℃的还原温度条件下全部熔化后，再在1400-1800℃条件保温10-20分钟完成还原和熔炼过程中。保温合格的熔融物取出空冷却室温。这样，可以使本申请提供的工艺方法的生产率更高，生产成本更低。
本申请提供的技术方案的作用机理为：
应用钛渣作为钛原材料，过量的金属铝粉中有一部分作为还原剂来还原钛渣中的钛的氧化物，剩余的铝粉提供合金中的铝原材料，在还原熔炼的过程中一步合金化得到钛铝合金。再进行渣和合金的分离过程。
本方法的添加剂使用氟化钙，金属钙或者氧化钙，组成钙热还原剂，能够有选择的将钛转变成钛铝合金，并限制氧和氮进入钛铝合金当中。熔炼还原温度在1450-1750℃
本方法中钛渣，铝，钙，氟化钙所提出的比例为1:(0.58-1.62):(0.28-1.1):(0.09-0.32)，此方法一方面能够将钛提取出来，使其进入到钛铝合金中；在还原初始钛渣的过程中形成易熔的低熔点的合金体系，另一方面说，要能够加快还原熔炼过程，减少耐火材料和能源消耗。
本方法选取的反应温度在1450-1750℃条件下所进行的还原熔炼反应，能够得到钛铝金属间化合物TixAly，其内部化学键非常稳定，从而使合金内部具有较高含量的钛。所得到的冶金残渣-铝钙残渣，可以用作下次生产所用的耐火材料。
实施例一
使用的原料质量150-200克，含有30％的二氧化钛、10.5％的氧化钙，铝粉(粒度小于0.1毫米)，氧化钙(CaO)和氟化钙(CaF2)，把上述炉料混合在一起，一点点装入刚玉反应釜中，然后，将刚玉反应釜放入到电阻炉中，将温度升高至1450-1600℃，使炉料熔化。在这个例子中，TiO2:Al:CaO:CaF2所选择的比例是1:(0.5-1.65):(0.25-1.05):(0.08-0.35)。反应物完全熔化后，在1400-1800℃的温度条件下将熔融物质保持10-20分钟，在将坩埚取出在空气中冷却。整个反应过程不超过30分钟。在上述的条件下，在钛铝合金中钛的提取率为91.2％-99.1％，合金中氧的含量达到0.01％-0.9％，氮为0.06-0.09％。
Claims (7)
1.一种用于钛铝合金的生产方法，其特征在于：所述的生产方法以钛渣作为钛原材料，添加钙热还原剂和过量的金属铝粉，混合后在1450-1750℃的还原温度条件下还原熔炼制得所述的钛铝合金。
2.根据权利要求1所述的用于钛铝合金的生产方法，其特征在于：所述的钙热还原剂为氟化钙、金属钙以及氧化钙中的一种或多种的组合物。
3.根据权利要求2所述的用于钛铝合金的生产方法，其特征在于：混合均匀的反应物中TiO2:Al:CaO:CaF2的配比为1:(0.5-1.65):(0.25-1.05):(0.08-0.35)。
4.根据权利要求1、2或3所述的用于钛铝合金的生产方法，其特征在于：待混合物在1450-1750℃的还原温度条件下全部熔化后，再在1400-1800℃条件保温10-20分钟完成还原和熔炼过程中。
5.根据权利要求4所述的用于钛铝合金的生产方法，其特征在于：保温合格的熔融物取出空冷却室温。
6.根据权利要求5所述的用于钛铝合金的生产方法，其特征在于：在所述的钛渣中，二氧化钛的含量在25-35％之间，氧化钙的含量在10-11％。
7.根据权利要求1所述的用于钛铝合金的生产方法，其特征在于：所述的金属铝粉的粒度小于0.1毫米。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110343867A (zh) * | 2018-04-03 | 2019-10-18 | 上海广谋能源技术开发有限公司 | 一种利用高钛渣直接生产钛及钛合金的方法 |
| CN110964945A (zh) * | 2020-01-03 | 2020-04-07 | 北京科技大学 | 一种氧化物弥散强化(ods)钛及钛合金的制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102321817A (zh) * | 2011-09-09 | 2012-01-18 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 一种用熔分钛渣制备含钛合金的方法 |
| JP2012241230A (ja) * | 2011-05-19 | 2012-12-10 | Hitachi Metals Ltd | インゴットの製造方法 |
| RU2485194C1 (ru) * | 2012-02-13 | 2013-06-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) | Способ получения титаноалюминиевого сплава из оксидного титансодержащего материала |
| CN103409628A (zh) * | 2013-09-02 | 2013-11-27 | 攀枝花学院 | 一种制备钛铝合金的方法 |
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2017
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012241230A (ja) * | 2011-05-19 | 2012-12-10 | Hitachi Metals Ltd | インゴットの製造方法 |
| CN102321817A (zh) * | 2011-09-09 | 2012-01-18 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 一种用熔分钛渣制备含钛合金的方法 |
| RU2485194C1 (ru) * | 2012-02-13 | 2013-06-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) | Способ получения титаноалюминиевого сплава из оксидного титансодержащего материала |
| CN103409628A (zh) * | 2013-09-02 | 2013-11-27 | 攀枝花学院 | 一种制备钛铝合金的方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 马兰 等: "真空电磁悬浮精炼钛铝基中间合金试验研究", 《钢铁钒钛》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110343867A (zh) * | 2018-04-03 | 2019-10-18 | 上海广谋能源技术开发有限公司 | 一种利用高钛渣直接生产钛及钛合金的方法 |
| CN110964945A (zh) * | 2020-01-03 | 2020-04-07 | 北京科技大学 | 一种氧化物弥散强化(ods)钛及钛合金的制备方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180323 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |