專利名稱：一種生產(chǎn)高氧海綿鈦的工藝及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有色金屬冶煉領(lǐng)域，具體涉及一種生產(chǎn)高氧海綿鈦的工藝及其裝置。
背景技術(shù)：
在鈦合金的熔煉過(guò)程中，需要添加二氧化鈦來(lái)增加鈦合金的強(qiáng)度。當(dāng)合金原料熔點(diǎn)高于被熔煉合金的熔點(diǎn)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)因合金原料熔化不完全而造成化學(xué)成分不均勻，二氧化鈦熔點(diǎn)高于鈦的熔點(diǎn)，因此添加二氧化鈦會(huì)出現(xiàn)添加不均勻，導(dǎo)致鈦錠的成分偏析，同時(shí)添加二氧化鈦還會(huì)產(chǎn)生硬α缺陷，此類缺陷出現(xiàn)的位置往往是很小的、不連續(xù)的區(qū)域，容 易引起應(yīng)力集中，造成危害。為消除上述缺陷，通常需要通過(guò)三次熔煉才能獲得更好的成分均勻性，但三次重熔往往也不是一個(gè)徹底的解決方法。要控制鈦合金鑄錠質(zhì)量，需要先控制海綿鈦的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是解決上述生產(chǎn)中存在的問(wèn)題，通過(guò)直接在海綿鈦生成過(guò)程中添加氧，提供一種生產(chǎn)高氧海綿鈦的工藝方法及其裝置。本發(fā)明通過(guò)控制四氯化鈦中的氧含量，以達(dá)到穩(wěn)定控制海綿鈦中氧含量的目的。根據(jù)鈦合金對(duì)氧含量的要求，生產(chǎn)氧量符合要求的海綿鈦，不必在海綿鈦熔煉過(guò)程中添加二氧化鈦，避免了因添加二氧化鈦造成的成分偏析和局部缺陷，同時(shí)也降低了合金混料的難度，提聞了欽淀成分的均勻和質(zhì)量穩(wěn)定，有效提聞了欽合金材料的性能。本發(fā)明可以將海綿鈦氧含量穩(wěn)定控制在O. 06、. 2%之間，根據(jù)使用需求氧含量通?？刂圃贠. I O. 12%之間，其它主要雜質(zhì)的控制范圍為C :0. 01 O. 03%,Fe :0. 01 O. 03%，Cl
O.035 O. 05%, N 0. 003 O. 005%。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，采取以下技術(shù)方案是
一種生產(chǎn)高氧海綿鈦的工藝，包括以下步驟
(一)從充氧管通入氧，從充氬管通入高純氬氣，用氣液混合泵進(jìn)行氣液混合；
(二)根據(jù)海綿鈦含氧量的要求，確定氧的加入量，向高位槽內(nèi)通入氧，高位槽內(nèi)壓力保持在 O. 03-0. IMPa ；
(三)在鎂的利用率為5-10%時(shí)，開始向高位槽通入氧，通過(guò)加料管將四氯化鈦加入反應(yīng)器，在反應(yīng)器中鎂將四氯化鈦還原得到海綿鈦；
(四)反應(yīng)器內(nèi)的壓力保持在O.02、. 05MPa,反應(yīng)器內(nèi)的熔體溫度為72(T840°C，當(dāng)鎂的利用率達(dá)到50%時(shí)，不再向高位槽通入氧，高位槽壓力低于O. 03MPa時(shí)補(bǔ)充氬氣維持高位槽內(nèi)的壓力。氧可一次加入，也可分多次加入，加入的氧為高純氧氣、二氧化碳或者兩者的混合氣體。一種生產(chǎn)高氧海綿鈦工藝的裝置，四氯化鈦儲(chǔ)存在高位槽8內(nèi)，槽體的下部有一個(gè)管路與氣液混合泵相連，在槽體的一側(cè)設(shè)有兩個(gè)管路，一個(gè)是充氧管1，一個(gè)是充氬管2槽體頂部是注料管3，底部有加料管7，加料管7與反應(yīng)器相連接，該裝置還設(shè)有泵吸入口 4、泵排料口 6。所述充氧管I上有單向閥，氧由充氧管I通入，氬氣由充氬管2通入，用氣液混合泵在槽體內(nèi)進(jìn)行氣液混合。在充氬管2前端安裝壓力監(jiān)測(cè)器，用來(lái)監(jiān)測(cè)槽體內(nèi)的壓力。本發(fā)明具有如下有益效果
I、本發(fā)明通過(guò)控制四氯化鈦中的氧含量，最終獲得滿足使用需求的高氧海綿鈦，氧含量達(dá)到使用需求范圍。2、本發(fā)明生產(chǎn)的海綿鈦中氧分布均勻，熔煉鈦合金過(guò)程中，無(wú)需添加二氧化鈦等 原料來(lái)增加鈦合金中的氧含量。3、本發(fā)明中的裝置簡(jiǎn)單，易制作安裝，工藝容易操作實(shí)施，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定、批量生產(chǎn)。4、本發(fā)明中的海綿鈦產(chǎn)品有較好的市場(chǎng)前景，能夠滿足高端客戶的需求。本申請(qǐng)中的比例均為重量百分比例。


I為充氧管,2為充気管；3為注料管,4為泵吸入口，5為氣液混合泵,6為出料管，7為加料管，8為高位槽。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :以五噸還原爐為例，共需加入20噸四氯化鈦，當(dāng)加入2噸四氯化鈦后，向四氯化鈦高位槽加入高純氧氣I. 8kg，補(bǔ)充氬氣保證高位槽內(nèi)壓力保持在O. 03、. IMPa,用氣液混合泵進(jìn)行高位槽內(nèi)氣液的混合。保證四氯化鈦的對(duì)氧充分吸收。通過(guò)加料管將四氯化鈦加入反應(yīng)器，反應(yīng)器中鎂將四氯化鈦還原得到海綿鈦。反應(yīng)器內(nèi)的壓力保持在O. 02、· 05MPa之間，反應(yīng)器內(nèi)熔體溫度控制72(T840°C之間，高位槽壓力低于O. 03MPa時(shí)補(bǔ)充氬氣維持高位槽壓力。最終可獲得海綿鈦的主要指標(biāo)為氧含量O. 09 O. 1%，C :0. 0Γ0. 15%，F(xiàn)e O. ΟΓΟ. 03%, Cl 0. 035 O. 05%, N :0. 003 O. 005%。實(shí)施例2 :以五噸還原爐為例，共需加入20噸四氯化鈦，當(dāng)加入2噸四氯化鈦后，向四氯化鈦高位槽加入高純氧氣2. 35kg，補(bǔ)充氬氣保證高位槽內(nèi)壓力保持在0.03、. IMPa，用氣液混合泵進(jìn)行高位槽內(nèi)氣液的混合。保證四氯化鈦的對(duì)氧充分吸收。通過(guò)加料管將四氯化鈦加入反應(yīng)器，反應(yīng)器中鎂將四氯化鈦還原得到海綿鈦。反應(yīng)器內(nèi)的壓力保持在O. 02、· 05MPa之間，反應(yīng)器內(nèi)熔體溫度控制72(T840°C之間，高位槽壓力低于O. 03MPa時(shí)補(bǔ)充氬氣維持高位槽壓力。最終可獲得海綿鈦的主要指標(biāo)為氧含量O. Γ0. 11%，C 0. 0Γ0. 015%, Fe O. ΟΓΟ. 03%, Cl 0. 035 O. 05%, N :0. 003 0. 005%。實(shí)施例3 :以五噸還原爐為例，共需加入20噸四氯化鈦，當(dāng)加入2噸四氯化鈦后，向四氯化鈦高位槽加入高純二氧化碳6. 2kg，補(bǔ)充氬氣保證高位槽內(nèi)壓力保持在0.03、. IMPa，用氣液混合泵進(jìn)行高位槽內(nèi)氣液的混合。保證四氯化鈦的對(duì)氧充分吸收。通過(guò)加料管將四氯化鈦加入反應(yīng)器，反應(yīng)器中鎂將四氯化鈦還原得到海綿鈦。反應(yīng)器內(nèi)的壓力保持在O. 02、· 05MPa之間，反應(yīng)器內(nèi)熔體溫度控制72(T840°C之間，高位槽壓力低于O. 03MPa時(shí)補(bǔ)充氬氣維持高位槽壓力。最終可獲得海綿鈦的主要指標(biāo)為氧含量O. 15^0. 16%，C :0. 02、. 03%, Fe O. ΟΓΟ. 03%, Cl 0. 035 O. 05%, N 0. 003 O. 005%。實(shí)施例4 :以五噸還原爐為例，共需加入20噸四氯化鈦，當(dāng)加入2噸四氯化鈦后，向四氯化鈦高位槽加入高純氧氣2. 4kg,高純二氧化碳5kg,補(bǔ)充気氣保證高位槽內(nèi)壓力保持在O. 03、. IMPa，用氣液混合泵進(jìn)行高位槽內(nèi)氣液的混合。保證四氯化鈦的對(duì)氧充分吸收。通過(guò)加料管將四氯化鈦加入反應(yīng)器，反應(yīng)器中鎂將四氯化鈦還原得到海綿鈦， 反應(yīng)器內(nèi)的壓力保持在O. 02、. 05MPa之間，反應(yīng)器內(nèi)熔體溫度控制72(T840°C之間，高位槽壓力低于O. 03MPa時(shí)補(bǔ)充氬氣維持高位槽壓力。最終可獲得海綿鈦的主要指標(biāo)為氧含量O. 18^0. 2%，C :0. 02、. 03%, Fe
O.ΟΓΟ. 03%, Cl 0. 035 O. 05%, N 0. 003 O. 005%。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)高氧海綿鈦的工藝，其特征在于包括以下步驟 (一)從充氧管通入氧，從充氬管通入高純氬氣，用氣液混合泵進(jìn)行氣液混合； (二)根據(jù)海綿鈦含氧量的要求，確定氧的加入量，向高位槽內(nèi)通入氧，高位槽內(nèi)壓力保持在 O. 03-0. IMPa ； (三)在鎂的利用率為5-10%時(shí)，開始向高位槽通入氧，通過(guò)加料管將四氯化鈦加入反應(yīng)器，在反應(yīng)器中鎂將四氯化鈦還原得到海綿鈦； (四)反應(yīng)器內(nèi)的壓力保持在O.02、. 05MPa,反應(yīng)器內(nèi)的熔體溫度為72(T840°C，當(dāng)鎂的利用率達(dá)到50%時(shí)，不再向高位槽通入氧，高位槽壓力低于O. 03MPa時(shí)補(bǔ)充氬氣維持高位槽內(nèi)的壓力。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的工藝，其特征在于氧可一次加入，也可分多次加入，加入的氧為高純氧氣、二氧化碳或者兩者的混合氣體。
3.一種基于權(quán)利要求I所述生產(chǎn)高氧海綿鈦工藝的裝置，其特征在于四氯化鈦儲(chǔ)存在高位槽(8)內(nèi)，槽體的下部有一個(gè)管路(6)與氣液混合泵(5)相連，在槽體的一側(cè)設(shè)有兩個(gè)管路，一個(gè)是充氧管(I)，一個(gè)是充氬管(2 )槽體頂部是注料管(3 )，底部有加料管(7 )，加料管(7)與反應(yīng)器相連接，該裝置還設(shè)有泵吸入口(4)、泵排料口(6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于所述充氧管(I)上有單向閥，氧由充氧管(I)通入，氬氣由充氬管(2)通入，用氣液混合泵在槽體內(nèi)進(jìn)行氣液混合。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于在充氬管(2)前端安裝壓力監(jiān)測(cè)器，用來(lái)監(jiān)測(cè)槽體內(nèi)的壓力。
全文摘要
本發(fā)明通過(guò)在海綿鈦冶煉過(guò)程直接添加氧，提供了一種生產(chǎn)高氧海綿鈦的工藝及其裝置。本發(fā)明通過(guò)控制四氯化鈦中的氧含量，以達(dá)到穩(wěn)定控制海綿鈦中氧含量的目的。根據(jù)鈦合金對(duì)氧含量的要求，生產(chǎn)氧量符合要求的海綿鈦，不必在海綿鈦熔煉過(guò)程中添加二氧化鈦，避免了添加二氧化鈦造成的成分偏析和局部缺陷，同時(shí)也降低了合金混料的難度，提高了鈦錠的成分均勻和質(zhì)量穩(wěn)定，有效提高了鈦合金材料的性能。
文檔編號(hào)C22B34/12GK102816941SQ20121033362
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月11日
發(fā)明者張軍, 王繼憲, 張金寶 申請(qǐng)人:朝陽(yáng)金達(dá)鈦業(yè)有限責(zé)任公司