论文摘要
高钛铁是一种用途较为广泛的特种铁合金,是冶炼铁基高温合金和优质不锈钢不可缺少的材料,尤其是在提高军用、航空等高级合金钢的质量方面有着不可取代的作用。随着对钢材质量要求的提高,对钛铁质量的要求也越来越高。目前高钛铁的制备方法主要采用铝热还原法。该方法原料来源广,价格便宜,生产成本低。但制得的高钛铁由于氧含量过高,满足不了用户要求,使高钛铁的使用受到限制。目前我国所需的优质高钛铁都是从国外进口,成本费用极高,严重制约了我国高新技术的发展。本文从铝热法制备高钛铁的现行工艺入手,通过分析高钛铁的微观组织与氧的形成机理,提出了铝热还原-真空精炼法制备低氧优质高钛铁的新工艺,即首先采用铝热还原法制备出高钛铁粗产品,然后进行真空精炼。通过添加复合还原剂并组成复配渣,去除高钛铁中的夹杂物,制备出低氧的优质高钛铁合金。微观组织分析表明,现行铝热还原法生产的高钛铁还原反应不完全,氧元素主要以Al2O3、Fe2TiO4、TiO2、Ti2O、钛氧固溶体等含氧相存在,微观组织结构复杂,形成的氧化物夹杂化学性质稳定、渣-金分离困难。即使延长高温熔炼时的保温时间,改善渣-金分离条件,但来自空气中的氧因扩散作用也会导致钛铁中氧的浓度升高,难于得到低氧的高钛铁。基于对高钛铁合金中夹杂物的成分及氧形成机理的分析,本文选择Al-Mg作为复合还原剂,考察熔渣粘度以CaO-Al2O3-CaF2为基础渣系,选择CaO-Al2O3-CaF2-TiO2及CaO-Al2O3-CaF2-SiO2四元渣系,分别考察了TiO2及SiO2含量对渣系的黏度及流动性的影响,测量渣样的黏度,分析其物相变化。粘度试验表明:熔渣粘度均随着温度的升高而降低,随CaF2的增多而减小。CaO-Al2O3-CaF2-TiO2渣系在温度高于1520℃时,粘度低于0.4 Pa·S,渣的流动性较好。熔炼后渣相主要为:3CaO·Al2O3,12CaO·7Al2O3,Ca12Al14O32F2,Ca3（AlO3）2及CaTiO3。CaO-Al2O3-CaF2-SiO2渣系在温度高于1492℃时,黏度低于0.4 Pa.S,渣的流动性较好;粘度随SiO2量的增加而降低。熔炼后渣相主要为Ca12Al14O32F2,Ca2SiO4, Ca2SiO2F2,Ca3Al2（SiO4）3,5CaO·3Al2O3及Al2（SiO4）O。真空精练试验表明:Al-（10%<sub>20%）Mg是一种有效的复合还原剂,CaO-（10%20%）CaF2-（10%15%）Li2O是一种良好的渣系,对于消除高钛铁的氧化物夹杂、降低合金中的含氧量十分有效。经真空精炼后,合金中铝、硅的含量已经达标,氧的含量为3.25%,与粗钛铁的含氧量12.20%相比,得到了有效的降低。