专利名称：采用下部点火法生产低硅高钛铁的方法
技术领域：
本发明涉及一种金属合金的生产方法，尤其涉及一种生产低硅高钛铁的生产方法。
背景技术：
钛铁根据所含钛量分为三个等级，其含钛量分别为25％～35％，35％～45％，65％～75％。高钛铁具有耐腐蚀、耐高温、耐磨、比重轻等特性，是冶炼特种钢、结构钢和特种合金的重要原材料，是航天、航空、兵器工业中不可替代的重要原材料，而且广泛应用于石油、化工、机械、舰船、海洋、电力、医疗器件等民用工业，显示出其在社会发展中的重要地位。
国内外生产钛铁产品主要是采用炉外法、电炉法或真空法等，其中30％、40％的钛铁合金一般采用炉外法生产，70#高钛铁合金则采用电炉法或真空法用金属废钛材冶炼生产，电耗高，成本大，对环境污染严重。
目前以金红石为原料采用炉外法生产高钛铁合金仅处于一些小规模试验或生产，该方法工艺简单，节省能源，可降低生产成本，但目前采用炉外法生产高钛铁仍然存在一些不足钛的回收率低；冶炼过程中存在物料喷溅现象；成品中的杂质尤其是硅、氧的含量过高，影响以钛铁合金为原材料生产得到的产品品质等等。有些工艺过程为了提高成品中的钛含量，在冶炼过程中还加入金属钛以提高钛的回收率。
发明内容
本发明的目的是针对采用炉外法生产高钛铁的现有技术中杂质高的问题而提出一种新的生产低硅高钛铁的工艺方法。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是1、以金红石、铁矿粉、石灰、铝粉、纯碱、萤石、氯酸钾为原材料，并分别对金红石、铁矿粉、石灰进行焙烧，使低价氧化物变成高价氧化物，增加反应放热量，对铝粉、纯碱、萤石、氯酸钾进行烘干处理，保证物料的干燥，避免熔炼过程中由于物料含有水分而出现喷溅现象，然后将上述原材料混合搅拌均匀得到混合料，待用，在混合料中配入石灰和纯碱可以造成强碱性炉渣，使酸性氧化物二氧化硅与碱性氧化物结合成硅酸盐，限制炉渣中的二氧化硅的还原，降低成品高钛铁中的硅含量。将铁矿粉、镁粉、萤石混合搅拌均匀作为精炼剂，待用。将铁矿粉、镁粉、硝石混合搅拌均匀作为点火剂，待用。
2、以镁砂为材料作一个锅底形砂窝，然后将竖炉安装在砂窝上形成冶炼炉，接着把部分混合料放入炉底，再放入点火剂(铁矿粉、镁粉、硝石混合物)，电弧引火，让炉内混合料反应，当炉内形成渣池后继续向冶炼炉添加混合料，在加料过程中让炉内渣面上始终保持有一层混合料。采用先在炉底点火冶炼然后再逐步加料冶炼的方式可以有效地排除混合料中的氧气、氮气等气体，降低杂质，增加成品的品质，并且防止在冶炼过程中出现炉料喷溅。在冶炼反应完成后短时间内将混合均匀的精炼剂(铁矿粉、镁粉、萤石的混合物)加入到冶炼炉中，让镁粉将铁矿粉还原成金属铁，金属铁与悬浮在炉渣中的微粒钛结合，沉淀到炉下面的钛铁中提高回收率；萤石主要起到促进炉渣缓凝的作用，减小炉渣粘度，有利于铁与钛颗粒的沉淀，此外萤石还能继续抑制炉渣中的二氧化硅的还原，以增强冶炼过程中的降硅作用。在反应熔炼结束后，经过放渣、冷却、去炉壳、再冷却，得到低硅高钛铁。
本发明所提供的生产低硅高钛铁的方法工艺简单，投资少，成本低，在不添加金属钛的条件下有效地提高钛的回收率，成品质量好，杂质少、有害气体少、硅、碳、磷、硫含量较低，有效地解决了炉外法生产高钛铁杂质偏高的技术问题。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
本发明所提出的生产低硅高钛铁的方法包括配料过程和冶炼过程。
1、配料过程以金红石、铁矿粉、石灰、铝粉、纯碱、萤石、氯酸钾为原材料，并分别对金红石、铁矿粉、石灰进行焙烧1～2小时，焙烧温度为800～900℃，使低价氧化物变成高价氧化物，增加反应放热量，将铝粉、纯碱、萤石、氯酸钾在80～120℃的温度下进行烘干1～2小时，以保证物料的干燥，避免熔炼过程中由于物料含有水分而出现喷溅现象，然后将金红石、铁矿粉、石灰、铝粉、纯碱、萤石、氯酸钾按比例混合搅拌均匀得到混合料，待用，原材料的配比为金红石∶铝粉∶石灰∶纯碱∶萤石∶氯酸钾∶铁矿粉＝1.0∶0.45～0.55∶0.15～0.23∶0.01～0.08∶0.01～0.05∶0.18～0.25∶0.01～0.08。将铁矿粉、镁粉、萤石按1∶0.3～0.6∶0.15～0.30的比例混合搅拌均匀作为精炼剂，待用。将铁矿粉、镁粉、硝石按1.0∶1.0∶1.0的比例混合搅拌均匀作为点火剂，待用。
原材料的技术条件如下金红石中含TiO2≥94％；C≤0.05％；S≤0.03％；P≤0.03％；SiO2≤2.0％；粒度≤1.0mm。
铝粉的粒度≤3.0mm。
石灰中含CaO≥85％，粒度≤2.0mm。
纯碱中含Na2CO3≥85％，粒度≤1.0mm。
萤石中含CaF2≥90％，粒度≤2.0mm。
氯酸钾的粒度≤1.0mm。
铁矿粉中含Fe≥63％，粒度≤1.0mm。
镁粉的粒度≤2.0mm。
硝石含NaNO3≥97％，粒度≤1.0mm。
2、冶炼过程以镁砂为材料作一个锅底形砂窝，然后将竖炉安装在砂窝上形成冶炼炉，在炉底放入少量混合料，再放入点火剂(铁矿粉、镁粉、硝石混合物)，电弧引火，让炉内混合料反应，当炉内形成渣池后继续向冶炼炉添加混合料，在加料过程中让炉内渣面上始终保持有一层混合料。当冶炼反应完成后在20～30秒的时间内将混合均匀的精炼剂(铁矿粉、镁粉、萤石的混合物)加入到冶炼炉中，让镁粉将铁矿粉还原成金属铁，金属铁与悬浮在炉渣中的微粒钛结合，沉淀到炉下面的钛铁中提高回收率；萤石主要起到促进炉渣缓凝的作用，减小炉渣粘度，有利于铁与钛颗粒的沉淀，此外萤石还能继续抑制炉渣中的二氧化硅的还原，以增强冶炼过程中的降硅作用。在反应熔炼结束后静止8～10分钟，打开放渣孔放渣，冷却18～20小时后除去炉壳，再冷却4～5小时，然后起锭，冷却至常温，得到低硅高钛铁。
实施例1配料将金红石、铝粉、石灰、纯碱、萤石、氯酸钾、铁矿粉按1.0∶0.5∶0.16∶0.035∶0.035∶0.18∶0.08比例混合搅拌均匀得到混合料，待用。精炼剂是(以每100公斤金红石为计算标准)将铁矿粉6公斤，镁粉2公斤，萤石1公斤混合搅拌均匀，待用。点火剂是将铁矿粉0.5公斤，镁粉0.5公斤，硝石0.5公斤混合搅拌均匀，待用。
操作以镁砂为材料作一个锅底形砂窝，然后将竖炉安装在砂窝上形成冶炼炉，在炉底放入少量混合料，再放入点火剂，电弧引火，让炉内混合料反应，当炉内形成渣池后继续向冶炼炉添加混合料，在加料过程中让炉内渣面上始终保持有一层混合料。当冶炼反应完成后25秒将混合均匀的精炼剂加入到冶炼炉中。在反应熔炼结束后静止9分钟，打开放渣孔放渣，冷却18小时后除去炉壳，再冷却5小时，然后起锭，冷却至常温，然后精正装桶包装。
实施例2
配料将金红石、铝粉、石灰、纯碱、萤石、氯酸钾、铁矿粉按1.0∶0.5∶0.16∶0.065∶0.025∶0.18∶0.08比例混合搅拌均匀得到混合料，待用。精炼剂是(以每100公斤金红石为计算标准)将铁矿粉6公斤，镁粉3公斤，萤石1公斤混合搅拌均匀，待用。点火剂是将铁矿粉0.5公斤，镁粉0.5公斤，硝石0.5公斤混合搅拌均匀，待用。
操作以镁砂为材料作一个锅底形砂窝，然后将竖炉安装在砂窝上形成冶炼炉，在炉底放入少量混合料，再放入点火剂，电弧引火，让炉内混合料反应，当炉内形成渣池后继续向冶炼炉添加混合料，在加料过程中让炉内渣面上始终保持有一层混合料。当冶炼反应完成后30秒将混合均匀的精炼剂加入到冶炼炉中。在反应熔炼结束后静止10分钟，打开放渣孔放渣，冷却20小时后除去炉壳，再冷却4小时，然后起锭，冷却至常温，然后精正装桶包装。
实施例1、2所生产的钛铁化学成分检验表
权利要求
1.一种采用下部点火法生产低硅高钛铁的方法，包括配料过程和冶炼过程，其特征在于1)所述配料过程是指以金红石、铁矿粉、石灰、铝粉、纯碱、萤石、氯酸钾为原材料，将金红石、铁矿粉、石灰、铝粉、纯碱、萤石、氯酸钾按比例混合搅拌均匀得到混合料，待用，原材料的配比为金红石∶铝粉∶石灰∶纯碱∶萤石∶氯酸钾∶铁矿粉＝1.0∶0.45～0.55∶0.15～0.23∶0.01～0.08∶0.01～0.05∶0.18～0.25∶0.01～0.08；将铁矿粉、镁粉、萤石按1∶0.3～0.6∶0.15～0.30的比例混合搅拌均匀作为精炼剂，待用；将铁矿粉、镁粉、硝石按1.0∶1.0∶1.0的比例混合搅拌均匀作为点火剂，待用；2)所述冶炼过程是指以镁砂为材料作一个锅底形砂窝，然后将竖炉安装在砂窝上形成冶炼炉，在炉底放入少量混合料，再放入点火剂，电弧引火，让炉内混合料反应，在炉内形成渣池后继续向冶炼炉添加混合料；当冶炼反应完成后在20～30秒的时间内将混合均匀的精炼剂加入到冶炼炉中；在反应熔炼结束后静止8～10分钟，打开放渣孔放渣，冷却18～20小时后除去炉壳，再冷却4～5小时，然后起锭，冷却至常温，得到低硅高钛铁。
2.根据权利要求1所说的采用下部点火法生产低硅高钛铁的方法，其特征在于所用原材料中金红石中含TiO2≥94％，C≤0.05％，S≤0.03％，P≤0.03％，SiO2≤2.0％，粒度≤1.0mm；铝粉的粒度≤3.0mm；石灰中含CaO≥85％，粒度≤2.0mm；纯碱中含Na2CO3≥85％，粒度≤1.0mm；萤石中含CaF2≥90％，粒度≤2.0mm；氯酸钾的粒度≤1.0mm；铁矿粉中含Fe≥63％，粒度≤1.0mm；镁粉的粒度≤2.0mm；硝石含NaNO3≥97％，粒度≤1.0mm。
3.根据权利要求1所说的采用下部点火法生产低硅高钛铁的方法，其特征在于在原材料混合之前分别对金红石、铁矿粉、石灰进行焙烧1～2小时，焙烧温度为800～900℃。
4.根据权利要求1所说的采用下部点火法生产低硅高钛铁的方法，其特征在于在原材料混合之前分别将铝粉、纯碱、萤石、氯酸钾在80～120℃的温度下进行烘干1～2小时。
全文摘要
本发明公开了一种采用下部点火法生产低硅高钛铁的方法，是以金红石、铝粉、石灰、纯碱、萤石、氯酸钾、铁矿粉为原料，以铁矿粉、镁粉、萤石为精炼剂，以铁矿粉、镁粉、硝石为点火剂，原料配比为金红石∶铝粉∶石灰∶纯碱∶萤石∶氯酸钾∶铁矿粉＝1.0∶0.45～0.55∶0.15～0.23∶0.01～0.08∶0.01～0.05∶0.18～0.25∶0.01～0.08。采用下部点火，分段加料的方式进行冶炼。本发明所提供的生产低硅高钛铁的方法工艺简单，投资少，成本低，钛的回收率高，成品质量好，杂质含量较低，有效地解决了炉外法生产高钛铁杂质偏高的技术问题。
文档编号C21C7/00GK1837390SQ20061007455
公开日2006年9月27日 申请日期2006年4月17日 优先权日2006年4月17日
发明者李惠智, 冯烈臣, 鞠清福, 张锋社, 程殿祥, 李京思, 许新建 申请人:海南东汇特种合金有限公司