一種對海綿鈦均勻增氧的裝置及其方法
【專利摘要】一種對海綿鈦均勻增氧的裝置及其方法，涉及有色金屬冶金領域，本發明通過在加熱爐(4)內設置電加熱輻射管(3)和爐內風機(5)，使加熱爐內混合后的氣體均勻的分別在加熱爐內，有效的解決了鈦錠均勻增氧的問題，并通過控制加熱爐的加熱溫度、加熱時間及通入的氣氛，在海綿鈦表面形成一層均勻氧化膜，實現穩定控制海綿鈦氧含量及均勻增氧目的，通過增氧生產氧含量符合要求的海綿鈦，而不需要在海綿鈦熔煉過程中添加附著性差、易偏聚的二氧化鈦粉末，就能滿足鈦錠對氧含量的要求，可有效避免鈦錠氧元素偏析及硬α冶金缺陷的出現，改善了鈦錠氧元素的均勻性，解決了鈦錠無法均勻增氧的技術難題等。
【專利說明】一種對海綿鈦均勻增氧的裝置及其方法
[0001]【【技術領域】】
本發明涉及有色金屬冶金領域，具體涉及一種對海綿鈦均勻增氧的裝置及其方法。
[0002]【【背景技術】】
已知的，海綿鈦是鈦錠熔煉的原材料，為了達到特定的強度級別，鈦及鈦合金在熔煉過程中需要添加二氧化鈦進行增氧，本領域技術人員往往采用專用混料機先將海綿鈦與二氧化鈦混料，然后將混好的料進行壓塊及電極組焊，然后在電極熔煉過程中實現增氧，但由于粉末狀二氧化鈦在海綿鈦表面附著性差，容易局部偏聚，導致二氧化鈦添加不均勻及鈦錠氧偏析，有時甚至出現硬α冶金缺陷等，為了提高鈦錠氧元素均勻性，通常需要進行三次熔煉，這樣不僅流程長、效率低、成本高，依然無法徹底解決鈦錠均勻增氧的問題；此外，上述鈦錠增氧工藝也不能滿足先進EB熔煉高效生產、散料裝爐的要求；而要想控制鈦錠均勻增氧，可以通過控制海綿鈦均勻增氧實現。
[0003] 申請人:經過詳細檢索，目前還沒有發現通過加熱氧化實現海綿鈦均勻增氧的相關專利或文獻報道。
[0004]【
【發明內容】
】
為克服【背景技術】中存在的不足，本發明提供了一種對海綿鈦均勻增氧的裝置及其方法，本發明通過在加熱爐內設置電加熱輻射管和爐內風機，使加熱爐內混合后的氣體均勻的分別在加熱爐內，有 效的解決了鈦錠均勻增氧的問題，并通過控制加熱爐的加熱溫度、加熱時間及通入的氣氛，在海綿鈦表面形成一層均勻氧化膜，實現穩定控制海綿鈦氧含量及均勻增氧目的，本發明具有流程短、效率高，可實現規模生產的優點。
[0005]為實現如上所述的發明目的，本發明采用如下所述的技術方案:
一種對海綿鈦均勻增氧的裝置，包括布料機構、加熱爐、氣氛預混器、氧分析儀、冷卻機構和傳送網帶，在所述加熱爐的內部間隔設有上下兩排電加熱輻射管，在兩排電加熱輻射管之間設有貫穿加熱爐進出口的傳送網帶，在上排電加熱輻射管上方的爐壁上設有爐內風機，在所述爐內風機的一側設有混合氣體輸入管，所述混合氣體輸入管連接氣氛預混器，所述氣氛預混器連接氧分析儀，氣氛預混器分別連接氧化氣氛輸入管路和保護氣氛輸入管路，在加熱爐4的進口端設有布料機構，在加熱爐的出口端設有冷卻機構11形成所述的對海綿鈦均勻增氧的裝置。
[0006]所述的對海綿鈦均勻增氧的裝置，所述加熱爐內設置的電加熱輻射管設置為一排時，電加熱輻射管設置在傳送網帶的上方。
[0007]所述的對海綿鈦均勻增氧的裝置，所述加熱爐的進口端與布料機構之間設有阻氣簾，所述阻氣簾設置在傳送網帶的上方。
[0008]所述的對海綿鈦均勻增氧的裝置，所述加熱爐的出口端與冷卻機構之間設有阻氣簾，所述阻氣簾設置在傳送網帶的上方。
[0009]一種對海綿鈦均勻增氧的方法，所述增氧的方法包括如下步驟:
第一步、首先將海綿鈦放置在傳送網帶上并由傳送網帶帶著海綿鈦進入布料機構，由布料機構使海綿鈦在傳送網帶均勻布料，然后由傳送網帶帶著海綿鈦進入加熱爐內；第二步、接上步，開啟加熱爐，并設置加熱爐的溫度以及保溫時間，加熱爐的加熱溫度范圍為300~700°C，加熱時間范圍為10~60min ；
第三步、接上步，設置加熱爐內的加熱氣氛，加熱氣氛氧氣濃度范圍為20~60%，此時增氧量越大則氧氣濃度越高，然后從氧化氣氛輸入管路通入氧化氣氛，從保護氣氛輸入管路通入保護氣氛，兩種氣氛在氣氛預混器中進行混合，然后通過氧分析儀上顯示的數據來調節氧化氣氛輸入管路及保護氣氛輸入管路的流量，進而實現加熱氣氛氧氣濃度控制；第四步、接上步，混合后的氣氛經混合氣體輸入管送入加熱爐，加熱爐內設置的爐內風機增加氣氛對流，實現有效加熱區內加熱溫度及加熱氣氛的均勻性，進一步，在加熱爐入口及出口分別設置阻氣簾，同時加熱爐內加熱氣氛保持正壓，以隔離加熱爐外的氣體進入加熱爐內；
第五步、接上步，海綿鈦在加熱過程中其表面會形成一層附著性強的自生均勻氧化膜，此時通過調節加熱溫度、加熱時間及加熱氣氛中氧氣濃度，即可控制氧化膜的厚度，進而實現不同需求增氧的目標值；
第六步、接上步，海綿鈦在加熱爐內完成增氧目標值后，由傳送網帶帶著海綿鈦移動，海綿鈦經冷卻機構冷卻后即可。
[0010]所述的對海綿鈦均勻增氧的方法，所述第一步中的均勻布料，其布料寬度為300~1200mm,布料高度為13~80mm。
[0011]所述的對海綿鈦均勻增氧的方法,所述第三步中的氧化氣氛為氧氣或空氣,所述保護氣氛為氬氣。
[0012]采用如上所述 的技術方案，本發明具有如下所述的優越性:
本發明所述的一種對海綿鈦均勻增氧的裝置及其方法，本發明通過在加熱爐內設置電加熱輻射管和爐內風機，使加熱爐內混合后的氣體均勻的分別在加熱爐內，有效的解決了鈦錠均勻增氧的問題，并通過控制加熱爐的加熱溫度、加熱時間及通入的氣氛，在海綿鈦表面形成一層均勻氧化膜，實現穩定控制海綿鈦氧含量及均勻增氧目的，通過增氧生產氧含量符合要求的海綿鈦，而不需要在海綿鈦熔煉過程中添加附著性差、易偏聚的二氧化鈦粉末，就能滿足鈦錠對氧含量的要求，可有效避免鈦錠氧元素偏析及硬α冶金缺陷的出現，改善了鈦錠氧元素的均勻性，解決了鈦錠無法均勻增氧的技術難題，同時本發明也解決了高效生產、散料裝爐EB鈦錠均勻增氧的技術難題，本發明具有流程短、效率高、增氧穩定均勻的優點。
[0013]【【專利附圖】

【附圖說明】】
圖1是本發明對海綿鈦均勻增氧裝置的結構示意圖；
在圖中:1、布料機構；2、阻氣簾；3、電加熱輻射管；4、加熱爐；5、爐內風機；6、氣氛預混器；7、氧化氣氛輸入管路；8、保護氣氛輸入管路；9、氧分析儀；10、混合氣體輸入管；11、冷卻機構；12、海綿鈦；13、傳送網帶。
[0014]【【具體實施方式】】
通過下面的實施例可以更詳細的解釋本發明，本發明并不局限于下面的實施例；
結合附圖1所述的一種對海綿鈦均勻增氧的裝置，包括布料機構1、加熱爐4、氣氛預混器6、氧分析儀9、冷卻機構11和傳送網帶13，在所述加熱爐4的內部間隔設有上下兩排電加熱輻射管3，在兩排電加熱輻射管3之間設有貫穿加熱爐4進出口的傳送網帶13，或在所述加熱爐4內設置一排電加熱輻射管3，其中電加熱輻射管3設置在傳送網帶13的上方，或在加熱爐4內設置多排電加熱輻射管3，在其中兩排電加熱輻射管3之間設置傳送網帶13，進一步在上排電加熱輻射管3上方的爐壁上設有爐內風機5，在所述爐內風機5的一側設有混合氣體輸入管10，所述混合氣體輸入管10連接氣氛預混器6，所述氣氛預混器6連接氧分析儀9，氣氛預混器6分別連接氧化氣氛輸入管路7和保護氣氛輸入管路8，在加熱爐4的進口端設有布料機構1，所述加熱爐4的進口端與布料機構I之間設有防止外部空氣進入加熱爐4內的阻氣簾2，所述阻氣簾2設置在傳送網帶13的上方，進一步，在加熱爐4的出口端設有冷卻機構11，所述加熱爐4的出口端與冷卻機構11之間設有防止外部空氣進入加熱爐4內的阻氣簾2，所述阻氣簾2設置在傳送網帶13的上方形成所述的對海綿鈦均勻增氧的裝置。
[0015]一種對海綿鈦均勻增氧的方法，所述增氧的方法包括如下步驟:
第一步、首先將海綿鈦12放置在傳送網帶13上并由傳送網帶13帶著海綿鈦12進入布料機構1，由布料機構I使海綿鈦12在傳送網帶13均勻布料，布料寬度為300~1200mm，布料高度為13~80mm，然后由傳送網帶13帶著海綿鈦12進入加熱爐4內；
第二步、接上步，開啟加熱爐，并設置加熱爐4的溫度以及保溫時間，加熱爐4的加熱溫度范圍為300~700°C，加熱時間范圍為10~60min ；
第三步、接上步，設置加熱爐4內的加熱氣氛，加熱氣氛氧氣濃度范圍為20~60%，此時增氧量越大則氧氣濃度越高，然后從氧化氣氛輸入管路7通入氧化氣氛，所述氧化氣氛的氣體為氧化氣氛為氧氣或空氣，從保護氣氛輸入管路8通入保護氣氛，所述保護氣氛的氣體為氬氣，此時兩種氣氛在氣氛預混器6中進行混合，然后通過氧分析儀9上顯示的數據來調節氧化氣氛輸入管路7及保護氣氛輸入管路8的流量，進而實現加熱氣氛氧氣濃度控制；
第四步、接上步，混合后的氣氛經混合氣體輸入管10送入加熱爐4，加熱爐4內設置的爐內風機5增加氣氛對流，實現有效加熱區內加熱溫度及加熱氣氛的均勻性，進一步，在加熱爐4入口及出口分別設置阻氣簾2`，同時加熱爐4內加熱氣氛保持正壓，以隔離加熱爐4外的氣體進入加熱爐4內；
第五步、接上步，海綿鈦12在加熱過程中其表面會形成一層附著性強的自生均勻氧化膜，此時通過調節加熱溫度、加熱時間及加熱氣氛中氧氣濃度，即可控制氧化膜的厚度，進而實現不同需求增氧的目標值；
第六步、接上步，海綿鈦12在加熱爐4內完成增氧目標值后，由傳送網帶13帶著海綿鈦12移動，海綿鈦12經冷卻機構11冷卻后即可。
[0016]本發明具體的實施例如下:
實例1:
1)海綿鈦12經布料機構1，海綿鈦12在傳送網帶13上實現均勻布料，布料寬度800_、布料高度40mm ；
2)設置加熱爐4的加熱溫度為400°C，加熱時間為25min，氧化氣氛輸入管路7通入氧氣，保護氣氛輸入管路8通入氬氣，兩種氣體在氣氛預混器6中均勻混合，設置氧氣濃度為30% ；
3)海綿鈦12在加熱氧化過程中，加熱爐4內的爐內風機5開啟，保證有效加熱區內溫度及氣氛均勻性，加熱過程中海綿鈦12表面形成一層均勻氧化膜，實現增氧；
4)最終獲得海綿鈦12的成分為:氧含量0.06~0.07%, Fe含量0.01~0.02%，C含量
0.01 ~0.015%, N 含量 0.004 ~0.005%。
[0017]實例2:
1)海綿鈦12經布料機構I，海綿鈦12在傳送網帶13上實現均勻布料,布料寬度800mm、布料高度30mm ；
2)設置加熱爐4的加熱溫度為500°C，加熱時間為30min，氧化氣氛輸入管路7通入氧氣，保護氣氛輸入管路8通入氬氣，兩種氣體在氣氛預混器6中均勻混合，設置氧氣濃度為30% ；
3)海綿鈦12在加熱氧化過程中，加熱爐4內的爐內風機5開啟，保證有效加熱區內溫度及氣氛均勻性，加熱過程中海綿鈦12表面形成一層均勻氧化膜，實現增氧；
4)最終獲得海綿鈦12的成分為:氧含量0.09~0.10%, Fe含量0.01~0.02%，C含量
0.01 ~0.015%, N 含量 0.004 ~0.005%。
[0018]實例3:
1)海綿鈦12經布料機構I，海綿鈦12在傳送網帶13上實現均勻布料,布料寬度800mm、布料高度30mm ；
2)設置加熱爐4的加熱溫度為600°C，加熱時間為30min，氧化氣氛輸入管路7通入空氣，保護氣氛輸入管路8關閉，不使用保護氣氛，即加熱氣氛為空氣，氧氣濃度為21% ;` 3)海綿鈦12在加熱氧化過程中，加熱爐4內爐內風機5開啟，保證有效加熱區內溫度及氣氛均勻性，在加熱過程中海綿鈦12表面形成一層均勻氧化膜，實現增氧；
4)最終獲得海綿鈦12成分為:氧含量0.11~0.12%，Fe含量0.01~0.02%, C含量
0.015 ~0.020%, N 含量 0.005 ~0.010%。
[0019]實例4:
1)海綿鈦12經布料機構I，海綿鈦12在傳送網帶13上實現均勻布料,布料寬度800mm、布料高度30mm ；
2)設置加熱爐4加熱溫度650°C，加熱時間35min，氧化氣氛輸入管路7通入氧氣，保護氣氛輸入管路8通入氬氣，兩種氣體在氣氛預混器中均勻混合，設置氧氣濃度為40% ；
3)海綿鈦12在加熱氧化過程中，加熱爐4內爐內風機5開啟，保證有效加熱區內溫度及氣氛均勻性，加熱過程中海綿鈦12表面形成一層均勻氧化膜，實現增氧；
4)最終獲得海綿鈦12成分為:氧含量0.15~0.16%，Fe含量0.01~0.02%, C含量
0.01 ~0.015%, N 含量 0.004 ~0.007%。
[0020]本發明可以實現的效果:
本發明可以實現對海綿鈦12均勻增氧，可實現穩定控制海綿鈦12氧含量及均勻增氧目的，氧含量穩定控制在0.06~0.18%之間，根據氧含量的需求，控制海綿鈦12增氧目標值，氧含量偏離目標值不超過±0.01%,其它主要雜質元素含量控制范圍為Fe 0.05 ;C ^ 0.02 ；N ^ 0.02(可控)。
[0021]同時本發明還具有如下優點；
①本發明通過控制海綿鈦12加熱溫度、加熱時間及加熱氣氛，實現穩定控制海綿鈦12氧含量及均勻增氧目的，最終獲得氧含量滿足使用要求的海綿鈦；②經本發明加工的海綿鈦12氧分布均勻，鈦錠熔煉過程中無需添加二氧化鈦，即可實現鈦錠的均勻增氧；
③本發明的裝置結構簡單、穩定性好，工藝易操作實施，能夠實現穩定批量生產；
④本發明海綿鈦12增氧無需添加二氧化鈦粉末、混料及壓塊，流程短，效率高，解決了高效生產、散料裝爐EB鈦錠均勻增氧的技術難題；
⑤本發明也可實現穩定控制海綿鈦12氮含量及均勻增氮目的。
[0022]需要說明的是本發明并不局限于對海綿鈦12進行增氧，同樣適用于對海綿鈦12進行均勻增氮，此時將氧化氣氛輸入管路7通入氮氣即可，保護氣氛輸入管路8為氬氣不變，同時將氧分析儀9改為氮氣分析儀，通過控制海綿鈦12加熱溫度、加熱時間及加熱氣氛氮氣濃度，即可實現穩定控制海綿鈦氮含量及均勻增氮目的。
[0023]本發明未詳述部分為現有技術。
[0024]為了公開本發明的目的而在本文中選用的實施例，當前認為是適宜的，但是，應了解的是，本發明旨在包 括一切屬于本構思和發明范圍內的實施例的所有變化和改進。
【權利要求】
1.一種對海綿鈦均勻增氧的裝置，包括布料機構(I)、加熱爐(4 )、氣氛預混器(6 )、氧分析儀(9)、冷卻機構(11)和傳送網帶(13)，其特征是:在所述加熱爐(4)的內部間隔設有上下兩排電加熱輻射管(3)，在兩排電加熱輻射管(3)之間設有貫穿加熱爐(4)進出口的傳送網帶(13)，在上排電加熱輻射管(3)上方的爐壁上設有爐內風機(5)，在所述爐內風機(5)的一側設有混合氣體輸入管(10)，所述混合氣體輸入管(10)連接氣氛預混器(6)，所述氣氛預混器(6)連接氧分析儀(9)，氣氛預混器(6)分別連接氧化氣氛輸入管路(7)和保護氣氛輸入管路(8 )，在加熱爐(4 )的進口端設有布料機構(I)，在加熱爐(4 )的出口端設有冷卻機構(11)形成所述的對海綿鈦均勻增氧的裝置。
2.根據權利要求1所述的對海綿鈦均勻增氧的裝置，其特征是:所述加熱爐(4)內設置的電加熱輻射管(3)設置為一排時，電加熱輻射管(3)設置在傳送網帶(13)的上方。
3.根據權利要求1所述的對海綿鈦均勻增氧的裝置，其特征是:所述加熱爐(4)的進口端與布料機構(I)之間設有阻氣簾(2)，所述阻氣簾(2)設置在傳送網帶(13)的上方。
4.根據權利要求1所述的對海綿鈦均勻增氧的裝置，其特征是:所述加熱爐(4)的出口端與冷卻機構(11)之間設有阻氣簾(2)，所述阻氣簾(2)設置在傳送網帶(13)的上方。
5.實施權利要求1~4任一權利要求所述的一種對海綿鈦均勻增氧裝置的一種對海綿鈦均勻增氧的方法，其特征是:所述增氧的方法包括如下步驟: 第一步、首先將海綿鈦(12)放置在傳送網帶(13)上并由傳送網帶(13)帶著海綿鈦(12)進入布料機構 (I )，由布料機構(I)使海綿鈦(12)在傳送網帶(13)均勻布料，然后由傳送網帶(13)帶著海綿鈦(12)進入加熱爐(4)內； 第二步、接上步，開啟加熱爐(4)，并設置加熱爐(4)的溫度以及保溫時間，加熱爐(4)的加熱溫度范圍為300~700°C，加熱時間范圍為10~60min ； 第三步、接上步，設置加熱爐(4)內的加熱氣氛，加熱氣氛氧氣濃度范圍為20~60%，此時增氧量越大則氧氣濃度越高，然后從氧化氣氛輸入管路(7)通入氧化氣氛，從保護氣氛輸入管路(8)通入保護氣氛，兩種氣氛在氣氛預混器(6)中進行混合，然后通過氧分析儀(9)上顯示的數據來調節氧化氣氛輸入管路(7)及保護氣氛輸入管路(8)的流量，進而實現加熱氣氛氧氣濃度控制； 第四步、接上步，混合后的氣氛經混合氣體輸入管(10)送入加熱爐(4)，加熱爐(4)內設置的爐內風機(5 )增加氣氛對流，實現有效加熱區內加熱溫度及加熱氣氛的均勻性，進一步，在加熱爐(4)入口及出口分別設置阻氣簾(2)，同時加熱爐(4)內加熱氣氛保持正壓，以隔離加熱爐(4)外的氣體進入加熱爐(4)內； 第五步、接上步，海綿鈦(12)在加熱過程中其表面會形成一層附著性強的自生均勻氧化膜，此時通過調節加熱溫度、加熱時間及加熱氣氛中氧氣濃度，即可控制氧化膜的厚度，進而實現不同需求增氧的目標值； 第六步、接上步，海綿鈦(12)在加熱爐(4)內完成增氧目標值后，由傳送網帶(13)帶著海綿鈦(12 )移動，海綿鈦(12 )經冷卻機構(11)冷卻后即可。
6.根據權利要求5所述的對海綿鈦均勻增氧的方法，其特征是:所述第一步中的均勻布料，其布料寬度為300~1200mm，布料高度為13~80mm。
7.根據權利要求5所述的對海綿鈦均勻增氧的方法，其特征是:所述第三步中的氧化氣氛為氧氣或空氣，所述保護氣氛為氬氣。
【文檔編號】C22B34/12GK103820654SQ201410062871
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月25日 優先權日:2014年2月25日
【發明者】陳志強, 李渤渤, 劉茵琪, 包淑娟, 郭朋 申請人:洛陽雙瑞精鑄鈦業有限公司