钛铁合金制备的现状及发展趋势.pdf

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1、第十七届(2013年)全国冶金反应工程学学术会议论文集钛铁合金制备的现状及发展趋势关跃张廷安豆志河牛丽萍文明东北大学，多金属共生矿生态化利用教育部重点实验室，沈阳l10004摘要本文简单介绍了高钛铁的分类及性质。给出了制备高钛铁的主要工艺，包括铝热还原法、重熔法、碳热还原法、熔盐电解法、自蔓延反应合成法、真空感应熔炼法。同时，阐述了高钛铁制备的现状，列出了高钛铁制备中所面临的问题，并对高钛铁今后的发展方向做出了展望。关键词高钛铁；制各；发展趋势分类号TF651CurrentstatusanddevelopmenttendencyofTi—·Fealloypr

2、eparationGUANYueZHANGTing-anDOUZhi—heNIULipingWENMingSchoolofMaterialsandMetallurgy,NortheasternUniversity,Sheny锄gI10004，ChinaABSⅡ认CTThisessaygivessomeintroductionabouthi曲-titanium-ironanditsproperties；andgivessomeintroductionaboutthepreparationprocessofTi-Fealloy,includingaluminot

3、hermicmethod，remeltingmethod，carbothermicmethod，electrolysisprocessofmelt，SHSmethodandvacuuminductionmeltingmethod．Meanwhile．thisessayalsoelaboratesthecurrentsituationandproblemthehigh-titanium—ironindustryfacingto；。andmakessomepredictionsonthedevelopmenttendencyofTi．Fealloy．KEYWOR

4、DSHigh-titanium-iron；Preparation；Developmenttendency钛铁合金是中间合金的一种，按照钛含量的不同可分为：低钛铁(钛含量25％-35％)、中钛铁(钛含量35％_45％)以及高钛铁(钛含量65％一75％)。用高钛铁脱氧的钢，铸造组织致密，钢的机械性能得以改善。高钛铁是冶炼铁基高温合金和优质不锈钢等不可缺少的材料。同时，高钛铁还在高档钢、特种合金、储氢合金材料及电焊条涂料的制造中得到广泛的应用。目前，国外大多使用重熔法生产高钛铁，产品质量稳定。国内主要采用金属热还原法制各高钛铁合金，但由于产品中含氧量过高，成为国内

5、高钛铁产业发展的一大障碍【1_3】1高钛铁的制备方法1．1铝热还原法制备钛铁在我国，铝热还原法为生产高钛铁的主要方法【¨]。铝热法生产就是依据金属热还原法的原理，应用活性大的金属铝，在高温环境下，将钛从其氧化物或盐类物质中还原出来，从而制备钛铁合金，生产工艺如图l【4】所示。由于还原反应放出的能量，能保证反应的顺利进行和渣金分离，而不需要在电炉里冶炼，故也称炉外法。钛铁矿铝热还原反应是制取钛铁合金的主要化学反应，主要发生的反应方程式【6】有：Ti02+4／3A1=Ti+2／3A1203厶霹=-167472+12．1T从热力学观点看，在高温范围内，铝能够还原T

6、i02，实际上部分Ti02被还原成TiO[印：2T102+4／3Al=2TiO+2／3A1203A霹=-1081550+3．43T。465第十七届(2013年)全国冶金反应工程学学术会议论文集取样一图1铝热法生产高钛铁工艺流程图Fig．1Flowdiagramtoproducehigh-titanium-ironfiafluminothermy铝热还原法可在常压下进行，也可在真空下进行。金属还原法由于其原料来源广，能耗低，生产成本低等特点，受到广泛应用，但是由于其产品氧含量过高，往往不能满足用户需求，故其推广收到了限制。1．2重熔法制备钛铁重熔法以海绵钛或废

7、钛材为原料，加铁重熔生产高钛铁，是目前像日本、俄罗斯、西欧等发达国家和地区主要的生产高钛铁的方法r71。一般来说，重熔法主要采用感应炉重熔，也有用自耗电极电弧炉冶炼或通保护气体在电炉中用辐射热熔炼或用钢水兑海绵钛生产高钛铁。近二十年来，西德、日本、美国等以钛屑为主要原料，在有保护气体的电炉和真空感应炉中以辐射热重熔法生产了含钛30---70％的多种牌号钛铁，同时还生产了含钛55～60％、铝35-40％的钛铝合金[7-9]并发展成生产钛铁的主要方法，表1D0]为重熔法制备高钛铁的技术指标，图2[nA21为重熔法制备高钛铁工艺流程。近年来，重熔法工艺有了新进展，

8、出现了有衬炉熔炼制备高钛铁的方法[121。有衬炉冶炼