專利名稱：一種生產高氧海綿鈦的工藝及其裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種有色金屬冶煉領域，具體涉及一種生產高氧海綿鈦的工藝及其裝置。
背景技術：
在鈦合金的熔煉過程中，需要添加二氧化鈦來增加鈦合金的強度。當合金原料熔點高于被熔煉合金的熔點時，會出現因合金原料熔化不完全而造成化學成分不均勻，二氧化鈦熔點高于鈦的熔點，因此添加二氧化鈦會出現添加不均勻，導致鈦錠的成分偏析，同時添加二氧化鈦還會產生硬α缺陷，此類缺陷出現的位置往往是很小的、不連續的區域，容 易引起應力集中，造成危害。為消除上述缺陷，通常需要通過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徹底的解決方法。要控制鈦合金鑄錠質量，需要先控制海綿鈦的質量。

發明內容
本發明目的是解決上述生產中存在的問題，通過直接在海綿鈦生成過程中添加氧，提供一種生產高氧海綿鈦的工藝方法及其裝置。本發明通過控制四氯化鈦中的氧含量，以達到穩定控制海綿鈦中氧含量的目的。根據鈦合金對氧含量的要求，生產氧量符合要求的海綿鈦，不必在海綿鈦熔煉過程中添加二氧化鈦，避免了因添加二氧化鈦造成的成分偏析和局部缺陷，同時也降低了合金混料的難度，提聞了欽淀成分的均勻和質量穩定，有效提聞了欽合金材料的性能。本發明可以將海綿鈦氧含量穩定控制在O. 06、. 2%之間，根據使用需求氧含量通常控制在O. I O. 12%之間，其它主要雜質的控制范圍為C :0. 01 O. 03%,Fe :0. 01 O. 03%，Cl
O.035 O. 05%, N 0. 003 O. 005%。為實現本發明的目的，采取以下技術方案是
一種生產高氧海綿鈦的工藝，包括以下步驟
(一)從充氧管通入氧，從充氬管通入高純氬氣，用氣液混合泵進行氣液混合；
(二)根據海綿鈦含氧量的要求，確定氧的加入量，向高位槽內通入氧，高位槽內壓力保持在 O. 03-0. IMPa ；
(三)在鎂的利用率為5-10%時，開始向高位槽通入氧，通過加料管將四氯化鈦加入反應器，在反應器中鎂將四氯化鈦還原得到海綿鈦；
(四)反應器內的壓力保持在O.02、. 05MPa,反應器內的熔體溫度為72(T840°C，當鎂的利用率達到50%時，不再向高位槽通入氧，高位槽壓力低于O. 03MPa時補充氬氣維持高位槽內的壓力。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。一種生產高氧海綿鈦工藝的裝置，四氯化鈦儲存在高位槽8內，槽體的下部有一個管路與氣液混合泵相連，在槽體的一側設有兩個管路，一個是充氧管1，一個是充氬管2槽體頂部是注料管3，底部有加料管7，加料管7與反應器相連接，該裝置還設有泵吸入口 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進行氣液混合。在充氬管2前端安裝壓力監測器，用來監測槽體內的壓力。本發明具有如下有益效果
I、本發明通過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，氧含量達到使用需求范圍。2、本發明生產的海綿鈦中氧分布均勻，熔煉鈦合金過程中，無需添加二氧化鈦等 原料來增加鈦合金中的氧含量。3、本發明中的裝置簡單，易制作安裝，工藝容易操作實施，能夠實現穩定、批量生產。4、本發明中的海綿鈦產品有較好的市場前景，能夠滿足高端客戶的需求。本申請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。
具體實施例方式實施例I :以五噸還原爐為例，共需加入20噸四氯化鈦，當加入2噸四氯化鈦后，向四氯化鈦高位槽加入高純氧氣I. 8kg，補充氬氣保證高位槽內壓力保持在O. 03、. IMPa,用氣液混合泵進行高位槽內氣液的混合。保證四氯化鈦的對氧充分吸收。通過加料管將四氯化鈦加入反應器，反應器中鎂將四氯化鈦還原得到海綿鈦。反應器內的壓力保持在O. 02、· 05MPa之間，反應器內熔體溫度控制72(T840°C之間，高位槽壓力低于O. 03MPa時補充氬氣維持高位槽壓力。最終可獲得海綿鈦的主要指標為氧含量O. 09 O. 1%，C :0. 0Γ0. 15%，Fe O. ΟΓΟ. 03%, Cl 0. 035 O. 05%, N :0. 003 O. 005%。實施例2 :以五噸還原爐為例，共需加入20噸四氯化鈦，當加入2噸四氯化鈦后，向四氯化鈦高位槽加入高純氧氣2. 35kg，補充氬氣保證高位槽內壓力保持在0.03、. IMPa，用氣液混合泵進行高位槽內氣液的混合。保證四氯化鈦的對氧充分吸收。通過加料管將四氯化鈦加入反應器，反應器中鎂將四氯化鈦還原得到海綿鈦。反應器內的壓力保持在O. 02、· 05MPa之間，反應器內熔體溫度控制72(T840°C之間，高位槽壓力低于O. 03MPa時補充氬氣維持高位槽壓力。最終可獲得海綿鈦的主要指標為氧含量O. Γ0. 11%，C 0. 0Γ0. 015%, Fe O. ΟΓΟ. 03%, Cl 0. 035 O. 05%, N :0. 003 0. 005%。實施例3 :以五噸還原爐為例，共需加入20噸四氯化鈦，當加入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，補充氬氣保證高位槽內壓力保持在0.03、. IMPa，用氣液混合泵進行高位槽內氣液的混合。保證四氯化鈦的對氧充分吸收。通過加料管將四氯化鈦加入反應器，反應器中鎂將四氯化鈦還原得到海綿鈦。反應器內的壓力保持在O. 02、· 05MPa之間，反應器內熔體溫度控制72(T840°C之間，高位槽壓力低于O. 03MPa時補充氬氣維持高位槽壓力。最終可獲得海綿鈦的主要指標為氧含量O. 15^0. 16%，C :0. 02、. 03%, Fe O. ΟΓΟ. 03%, Cl 0. 035 O. 05%, N 0. 003 O. 005%。實施例4 :以五噸還原爐為例，共需加入20噸四氯化鈦，當加入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,補充気氣保證高位槽內壓力保持在O. 03、. IMPa，用氣液混合泵進行高位槽內氣液的混合。保證四氯化鈦的對氧充分吸收。通過加料管將四氯化鈦加入反應器，反應器中鎂將四氯化鈦還原得到海綿鈦， 反應器內的壓力保持在O. 02、. 05MPa之間，反應器內熔體溫度控制72(T840°C之間，高位槽壓力低于O. 03MPa時補充氬氣維持高位槽壓力。最終可獲得海綿鈦的主要指標為氧含量O. 18^0. 2%，C :0. 02、. 03%, Fe
O.ΟΓΟ. 03%, Cl 0. 035 O. 05%, N 0. 003 O. 005%。
權利要求
1.一種生產高氧海綿鈦的工藝，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，用氣液混合泵進行氣液混合； (二)根據海綿鈦含氧量的要求，確定氧的加入量，向高位槽內通入氧，高位槽內壓力保持在 O. 03-0. IMPa ； (三)在鎂的利用率為5-10%時，開始向高位槽通入氧，通過加料管將四氯化鈦加入反應器，在反應器中鎂將四氯化鈦還原得到海綿鈦； (四)反應器內的壓力保持在O.02、. 05MPa,反應器內的熔體溫度為72(T840°C，當鎂的利用率達到50%時，不再向高位槽通入氧，高位槽壓力低于O. 03MPa時補充氬氣維持高位槽內的壓力。
2.根據權利要求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。
3.一種基于權利要求I所述生產高氧海綿鈦工藝的裝置，其特征在于四氯化鈦儲存在高位槽(8)內，槽體的下部有一個管路(6)與氣液混合泵(5)相連，在槽體的一側設有兩個管路，一個是充氧管(I)，一個是充氬管(2 )槽體頂部是注料管(3 )，底部有加料管(7 )，加料管(7)與反應器相連接，該裝置還設有泵吸入口(4)、泵排料口(6)。
4.根據權利要求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進行氣液混合。
5.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于在充氬管(2)前端安裝壓力監測器，用來監測槽體內的壓力。
全文摘要
本發明通過在海綿鈦冶煉過程直接添加氧，提供了一種生產高氧海綿鈦的工藝及其裝置。本發明通過控制四氯化鈦中的氧含量，以達到穩定控制海綿鈦中氧含量的目的。根據鈦合金對氧含量的要求，生產氧量符合要求的海綿鈦，不必在海綿鈦熔煉過程中添加二氧化鈦，避免了添加二氧化鈦造成的成分偏析和局部缺陷，同時也降低了合金混料的難度，提高了鈦錠的成分均勻和質量穩定，有效提高了鈦合金材料的性能。
文檔編號C22B34/12GK102816941SQ20121033362
公開日2012年12月12日 申請日期2012年9月11日 優先權日2012年9月11日
發明者張軍, 王繼憲, 張金寶 申請人:朝陽金達鈦業有限責任公司