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钛熔炼技术对利用率的影响

来源:钛棒,钛板,钛管,钛丝,钛设备,钛合金,钛材 发布时间:2015-8-27 12:18:35

我国是世界资源大国,是世界上钛资源储量最为丰富的国家之一,目前已探明二氧化钛总储量达9亿多吨,居世界第一。储量虽高,但在当前科技条件限制下,我国适合经济开采的资源仅为1亿多吨,且分布不均衡,主要分布在四川攀枝花及广西、云南等省区。攀枝花地区储量最大,但矿石成分复杂、伴生矿种多,开采难度很大,资源赋存条件好的地区资源已经开始枯竭。诸多项目上马势必造成资源争夺战,并加速优良矿山的资源枯竭速度。从上世纪八十年代起,钛的冷床炉熔炼开始兴起,开始是用电子束,后来用等离子束,其技术迅速发展并融入到了过去由真空自耗熔炼法主导的钛熔炼领域中,现在已经出现了可熔炼26吨的大型冷床炉。在国外发达国家,冷床炉熔炼方法,早已超越真空自耗熔炼法占据了主导地位。冷床炉熔炼可分为电子束和等离子束冷床熔炼,电子束冷床熔炼适用于纯钛锭和TC4钛合金锭。等离子束冷床熔炼适用于复杂成分钛合金的熔炼,暂不做讨论。采用冷炉床熔炼比真空自耗熔炼法具有很大优势,其优势为:1.可采用多种形式的原料,无需备电极,减少了工序。2.可大量使用二次原料,废料添加比例率可达100%,实现资源再利用;3.能够有效去除各类夹杂,提高钛及钛合金材料的性能;4.可以生产圆锭、扁锭和空心锭。冷床炉熔炼技术在国外已经得到较广泛的应用,但在国内,我国钛及钛合金的冷床炉熔炼才刚刚起步。目前我国钛及钛合金的熔炼法,主要还是真空自耗法,冷炉床熔炼很少见。近几年的大吨位熔炼炉,主要还是真空自耗熔炼炉。从钛技术发展趋势来看,我们的钛工业还有很长的路要走。

美国则发展更为迅速,他们已经开始研究钛锭的一步法熔炼技术。通过一次电子束熔炼的纯钛扁锭,已经可以成功地直接轧制成钛板带,并通过质量标准的认可,这样的工艺方法在保证质量的前提下,直接节省了锻制和打磨两个步骤,及节省了材料的损耗,有节省了工艺步骤,其中所产生的经济效益是巨大的;至于钛合金,“冷床熔炼+真空自耗熔炼”法,已是工业上标准的做法,但这种方法已经慢慢被突破了。经一次电子束熔炼生产的Ti6Al4V钛合金已被运用与多种工业产品,而且这一方法正在慢慢向航空领域过渡。美国空军曾资助采用一次电子束熔炼的Ti6Al4V扁锭生产的钛板材进行系统研究,,在军用和民用领域得到推广应用。研究结果表明,采用电子束一次熔炼的扁锭生产的Ti6Al4V钛合金板材,静态和动态性能均超过现有标准规定的最小值,其物理性能完全可以替代现有方法轧制的钛板材。

海绵钛是典型的高能耗、高污染工业,海绵钛全流程生产是一个完整工艺链,其中不仅需要使用剧毒气体氯气作为还原剂,而且还将产生诸多可再利用的“废弃物”,如生产中产生的四氯化硅就是生产。铁矿粉基础性能对烧结矿产量、质量以及烧结配矿的改进和优化有着重要影响,而基础性能与其化学成分紧密相关。钛是重要的矿粉资源,在烧结过程中易形成钙钛矿等物质,对高炉顺行和烧结矿质量影响很大。目前,国内外学者对烧结矿基础性能已有大量研究,但对与烧结矿基础性能之间的关系还没有明确结论。微型烧结试验研究了钛对烧结矿基础性能的影响。研究结果表明:混合矿中钛质量分数增加,在烧结过程中与CaO不断反应生成高熔点的钙钛矿等物质,其结构致密,阻碍CaO与含铁矿物之间侵润和固结,不利于液相生成;TiO2与CaO反应,减少CaO质量分数,不利于铁酸钙等高强度矿物生成,降低强度;混合矿的连晶强度和同化性温度随着钛质量分数的升高而升高,而液相流动性和黏结相强度随着钛质量分数的升高而降低。钛质量分数升高改变了烧结矿矿相结构,提高了钙钛矿量,降低了铁酸钙的形成,不利于矿粉之间结合;矿粉中钛质量分数提高不利于改善烧结矿产量和质量。实际生产过程中,综合利用矿石资源,减少混合矿的钛质量分数,可提高高炉生产。

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