本發明涉及制備鎢鐵合金的方法，具體涉及一種基于鋁熱自蔓延梯度還原與渣洗精煉制備鎢鐵合金的方法。
背景技術：
鎢鐵是鋼鐵工業重要鐵合金之一，鎢是合金工具鋼的主要元素，能顯著提高鋼的耐磨性和切削性。鎢在鋼中除形成碳化物外，部分地溶入鐵中形成固溶體。鎢在鋼中能增加回火穩定性、紅硬性、熱強性以及由于形成碳化物而增加的耐磨性。它主要用于工具鋼，如高速鋼、熱鍛模具用鋼的冶煉。目前，鎢鐵的冶煉方法主要為結塊法、取鐵法、鋁熱法。結塊法采用可在軌道上移動、爐體上段可拆的敞口電爐，用碳作還原劑。原料主要為精鎢礦、瀝青焦(或石油焦)和造渣劑(鋁礬土)，該方法鎢回收率較低。取鐵法適于冶煉熔點較低的含鎢70％的鎢鐵。采用硅和碳作還原劑；75％的硅鐵和少量瀝青焦(或石油焦)進行還原冶煉。鎢回收率高，但是冶煉電耗也高。鋁熱法用再生碳化鎢與鐵為原料，以鋁作還原劑，利用碳化鎢中自身的碳和鋁燃燒的熱能，使原料中的鎢和鐵轉化為鎢鐵，可節約大量的電能，并降低成本。同時由于原料碳化鎢中的雜質遠遠低于鎢精礦的雜質，產品質量均高于以鎢精礦為原料的鎢鐵。鎢的回收率也高于以鎢精礦為原料的工藝。但是該方法受原料來源限制，不適用于大規模生產。
本發明基于目前制備鎢鐵合金過程中合金元素回收率較低、能耗高、生產受原料來源限制等缺點，提出一種基于鋁熱自蔓延梯度加料還原結合渣洗精煉制備鎢鐵合金的新方法。
技術實現要素：
針對現有技術存在的問題，本發明提供一種基于鋁熱自蔓延梯度還原與渣洗精煉制備鎢鐵合金的方法，以wo3、fe2o3等為起始原料，采用梯度加料的方式進行鋁熱自蔓延反應得到高溫熔體，再通過向高溫熔體中加入高堿度精煉渣來調整渣的堿度和熔點，進行渣洗精煉，最后除渣得到鎢鐵合金。本發明的技術方案為：
一種基于鋁熱自蔓延梯度還原與渣洗精煉制備鎢鐵合金的方法，包括以下步驟：
(1)鋁熱自蔓延梯度還原，采用以下兩種方式之一：
第一種方式，將原料wo3、fe2o3粉末、鋁粉、造渣劑分成若干批次，將首批次物料投入反應爐中，以鎂粉從物料頂部點燃以引發自蔓延反應，陸續加入其它批次物料，直至反應完全得到高溫熔體，其中每批次物料的配鋁量由鋁熱自蔓延反應理論化學計量比的1.1～1.25倍梯度遞減至0.9～0.75倍，且原料總配鋁量為鋁熱自蔓延反應理論化學計量比的0.95～1.00；
第二種方式，將原料wo3、fe2o3粉末、造渣劑混合均勻，以均勻流速加入到連續混料機中，同時將鋁粉以梯度遞減流速加入到連續混料機中，混勻的原料同時連續引入反應爐中進行鋁熱自蔓延反應，整個混料過程和整個反應過程不發生間斷，直至所有物料完全反應后得到高溫熔體，
其中引入至反應爐中的連續物料的配鋁量由鋁熱自蔓延反應理論化學計量比的1.1～1.25倍梯度遞減至0.9～0.75倍，整個過程配鋁量梯度變化的次數n滿足關系式：n＝(b-c)/a，其中b表示最高配鋁量，c表示最低配鋁量，a表示配鋁量梯度變化系數，并且0＜a≤0.05；原料總配鋁量為鋁熱自蔓延反應理論化學計量比的0.95～1.00倍；
(2)通過電磁感應加熱對高溫熔體進行保溫熔煉，得到上層氧化鋁基熔渣和下層合金熔體；
(3)在下層合金熔體中噴吹精煉渣，進行攪拌渣洗精煉；
(4)將精煉后的高溫熔體冷卻至室溫，除去上層熔煉渣后得到鎢鐵合金。
進一步地，所述步驟(1)中原料wo3、fe2o3粉末、鋁粉、造渣劑的質量比為：1.0∶(0.2～0.49)∶(0.30～0.40)∶(0.07～0.39)，粒度分別滿足：所述wo3粒度≤2mm，所述fe2o3粉末粒度≤0.2mm，所述鋁粉粒度≤2mm，所述造渣劑粒度≤0.2mm。
進一步地，所述步驟(1)中若干批次的數量≥4。
進一步地，所述步驟(1)中首批次物料的重量占總物料量的10～30％；
進一步地，所述步驟(2)中保溫熔煉的控制參數為：電磁感應頻率≥1000hz，熔煉溫度為1700～1800℃，保溫時間5～15min。
進一步地，所述步驟(3)中精煉渣為以下兩種中的一種：①按質量比10～25％的caf2，余量為cao；②按質量比10～25％的caf2，5～10％的na2o，余量為cao；
進一步地，所述步驟(3)中攪拌渣洗精煉的控制參數為：采用偏心攪拌，偏心率為0.2～0.4，精煉渣的加入量為原料總量的6～12％，以純度≥99.95％的惰性氣體為載氣，攪拌速率為50～150rpm，精煉溫度為1700～1800℃，精煉時間為10～30min。
進一步地，所述鎢鐵合金按照質量百分含量的化學組成為：w70.0～85.0％，al≤2.0％，o≤1％，余量為fe。
本發明的有益效果為：
1、本發明通過較比鋁熱自蔓延反應的理論化學計量比高的配鋁系數的首批次物料進行鋁熱自蔓延，得到較高溫度的高溫熔體，有利于后續低配鋁系數物料的反應引發；同時前高后低的配鋁系數保證了熔體處于強烈的還原氣氛中，進而保證了金屬氧化物的徹底還原；并且，以逐漸降低配鋁系數的方式加料，可以一步步將熔體中與鐵、鎢結合的過量的還原劑被逐漸釋放出來，與后續加入的低配鋁系數物料中的鎢的氧化物逐漸反應，有效降低最終產品中鋁殘留量；且加料批次越多或連續加料配鋁系數降低梯度越小，鋁殘留量越低。
2、本發明再通過攪拌渣洗精煉，利用加入的精煉渣調整渣的堿度和熔點，實現渣金界面化學反應和渣金分離的徹底進行，進而實現氧化鋁等夾雜物有效地脫除；同時，保溫熔煉過程充分利用了體系反應熱，可以大大降低生產過程的能耗。此外，本發明在攪拌渣洗精煉前采用電磁感應加熱進行保溫熔煉，形成上層氧化鋁基熔渣層，下層合金熔體層，可有效強化金渣分離過程。
3、本發明獲得的鎢鐵合金按照質量百分含量的化學組成為：w70.0～85.0％，al≤2.0％，o≤1％，余量為fe，其中鎢含量較高，鋁含量較低，性質穩定。
具體實施方式
在本發明的描述中，需要說明的是，實施例中未注明具體條件者，按照常規條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規產品。
下面結合具體的實施例對本發明做進一步詳細說明，所述是對本發明的解釋而不是限定。
實施例1
一種基于鋁熱自蔓延梯度還原與渣洗精煉制備鎢鐵合金的方法，包括以下步驟：
(1)鋁熱自蔓延梯度還原
按照wo3、fe2o3粉末、鋁粉、造渣劑cao的質量比為1.0∶0.28∶0.33∶0.07配料，它們的粒度分別滿足：wo3粒度≤2mm，fe2o3粉末粒度≤0.2mm，鋁粉粒度≤2mm，造渣劑粒度≤0.2mm；將物料分5批，每批的配鋁量依次為鋁熱自蔓延反應理論化學計量比的1.20、1.05、1.0、0.90、0.85倍，且原料總配鋁量為鋁熱自蔓延反應理論化學劑量比的0.98倍，首批次物料的重量占總物料量的20％；將首批次物料投入反應爐中，以鎂粉從物料頂部點燃以引發自蔓延反應，陸續加入其它批次物料，直至反應完全得到高溫熔體；
(2)通過電磁感應加熱對高溫熔體進行保溫熔煉，控制參數為：電磁感應頻率≥1000hz，熔煉溫度為1800℃，保溫時間15min，實現金渣分離，得到上層氧化鋁基熔渣和下層合金熔體；
(3)放掉上層90％的氧化鋁基熔渣后，在下層合金熔體中噴吹精煉渣，進行攪拌渣洗精煉；其中精煉渣按質量比的組成為：10％caf2，90％cao；控制參數為：精煉渣的加入量為原料總量的6％，以純度≥99.95％的氬氣為載氣，偏心攪拌速率為50rpm，偏心率為0.21，精煉溫度為1800℃，精煉時間為10min；
(4)將精煉后的高溫熔體冷卻至室溫，除去上層熔煉渣后得到鎢鐵合金。
本實施例制得的鎢鐵合金按照質量百分含量的化學組成為：w79.2％，al1.8％，o0.8％，余量為fe。
實施例2
一種基于鋁熱自蔓延梯度還原與渣洗精煉制備鎢鐵合金的方法，包括以下步驟：
(1)鋁熱自蔓延梯度還原
按照wo3、fe2o3粉末、鋁粉、造渣劑cao的質量比為1.0∶0.29∶0.34∶0.15配料，它們的粒度分別滿足：wo3粒度≤2mm，fe2o3粉末粒度≤0.2mm，鋁粉粒度≤2mm，造渣劑粒度≤0.2mm；將物料分6批，每批的配鋁量依次為鋁熱自蔓延反應理論化學計量比的1.20、1.1、0.95、0.90、0.85、0.80倍，且原料總配鋁量為鋁熱自蔓延反應理論化學劑量比的0.97倍，首批次物料的重量占總物料量的28.6％；將首批次物料投入反應爐中，以鎂粉從物料頂部點燃以引發自蔓延反應，陸續加入其它批次物料，直至反應完全得到高溫熔體；
(2)通過電磁感應加熱對高溫熔體進行保溫熔煉，控制參數為：電磁感應頻率≥1000hz，熔煉溫度為1750℃，保溫時間10min，實現金渣分離，得到上層氧化鋁基熔渣和下層合金熔體；
(3)放掉上層90％的氧化鋁基熔渣后，在下層合金熔體中噴吹精煉渣，進行攪拌渣洗精煉；其中精煉渣按質量比的組成為：20％caf2，80％cao；控制參數為：精煉渣的加入量為原料總量的8％，以純度≥99.95％的氬氣為載氣，偏心攪拌速率為100rpm，偏心率為0.33，精煉溫度為1750℃，精煉時間為20min；
(4)將精煉后的高溫熔體冷卻至室溫，除去上層熔煉渣后得到鎢鐵合金。
本實施例制得的鎢鐵合金按照質量百分含量的化學組成為：w78.1％，al1.5％，o0.72％，余量為fe。
實施例3
一種基于鋁熱自蔓延梯度還原與渣洗精煉制備鎢鐵合金的方法，包括以下步驟：
(1)鋁熱自蔓延梯度還原
按照wo3、fe2o3粉末、鋁粉、造渣劑cao的質量比為1.0∶0.32∶0.34∶0.35配料，它們的粒度分別滿足：wo3粒度≤2mm，fe2o3粉末粒度≤0.2mm，鋁粉粒度≤2mm，造渣劑粒度≤0.2mm；將物料分7批，每批的配鋁量依次為鋁熱自蔓延反應理論化學計量比的1.20、1.1、1.0、0.95、0.925、0.90、0.85倍，且原料總配鋁量為鋁熱自蔓延反應理論化學劑量比的0.95倍，首批次物料的重量占總物料量的22.2％；將首批次物料投入反應爐中，以鎂粉從物料頂部點燃以引發自蔓延反應，陸續加入其它批次物料，直至反應完全得到高溫熔體；
(2)通過電磁感應加熱對高溫熔體進行保溫熔煉，控制參數為：電磁感應頻率≥1000hz，熔煉溫度為1700℃，保溫時間5min，實現金渣分離，得到上層氧化鋁基熔渣和下層合金熔體；
(3)放掉上層90％的氧化鋁基熔渣后，在下層合金熔體中噴吹精煉渣，進行攪拌渣洗精煉；其中精煉渣按質量比的組成為：25％caf2，75％cao；控制參數為：精煉渣的加入量為原料總量的10％，以純度≥99.95％的氬氣為載氣，偏心攪拌速率為150rpm，偏心率為0.4，精煉溫度為1700℃，精煉時間為30min；
(4)將精煉后的高溫熔體冷卻至室溫，除去上層熔煉渣后得到鎢鐵合金。
本實施例制得的鎢鐵合金按照質量百分含量的化學組成為：w76.8％，al0.86％，o0.51％，余量為fe。
實施例4
一種基于鋁熱自蔓延梯度還原與渣洗精煉制備鎢鐵合金的方法，包括以下步驟：
(1)鋁熱自蔓延梯度還原
按照wo3、fe2o3粉末、鋁粉、造渣劑cao的質量比為1.0∶0.41∶0.36∶0.36配料，它們的粒度分別滿足：wo3粒度≤2mm，fe2o3粉末粒度≤0.2mm，鋁粉粒度≤2mm，造渣劑粒度≤0.2mm；將原料wo3、fe2o3粉末、造渣劑混合均勻，以均勻流速加入到連續混料機中，同時將鋁粉以梯度遞減流速加入到連續混料機中，混勻的原料同時連續引入反應爐中進行鋁熱自蔓延反應，整個混料過程和整個反應過程不發生間斷，直至所有物料完全反應后得到高溫熔體；其中引入至反應爐中的連續物料的配鋁量由鋁熱自蔓延反應理論化學計量比的1.22倍梯度遞減至0.76倍，梯度變化系數a為0.005，整個過程配鋁量梯度變化的次數為92次，且原料總配鋁量為鋁熱自蔓延反應理論化學劑量比的0.98倍；
(2)通過電磁感應加熱對高溫熔體進行保溫熔煉，控制參數為：電磁感應頻率≥1000hz，熔煉溫度為1750℃，保溫時間10min，實現金渣分離，得到上層氧化鋁基熔渣和下層合金熔體；
(3)放掉上層90％的氧化鋁基熔渣后，在下層合金熔體中噴吹精煉渣，進行攪拌渣洗精煉；其中精煉渣按質量比的組成為：10％caf2，85％cao，5％na2o；控制參數為：精煉渣的加入量為原料總量的6％，以純度≥99.95％的氬氣為載氣，偏心攪拌速率為100rpm，偏心率為0.2，精煉溫度為1750℃，精煉時間為20min；
(4)將精煉后的高溫熔體冷卻至室溫，除去上層熔煉渣后得到鎢鐵合金。
本實施例制得的鎢鐵合金按照質量百分含量的化學組成為：w75.4％，al1.6％，o0.72％，余量為fe。
實施例5
一種基于鋁熱自蔓延梯度還原與渣洗精煉制備鎢鐵合金的方法，包括以下步驟：
(1)鋁熱自蔓延梯度還原
按照wo3、fe2o3粉末、鋁粉、造渣劑cao的質量比為1.0∶0.43∶0.38∶0.28配料，它們的粒度分別滿足：wo3粒度≤2mm，fe2o3粉末粒度≤0.2mm，鋁粉粒度≤2mm，造渣劑粒度≤0.2mm；將原料wo3、fe2o3粉末、造渣劑混合均勻，以均勻流速加入到連續混料機中，同時將鋁粉以梯度遞減流速加入到連續混料機中，混勻的原料同時連續引入反應爐中進行鋁熱自蔓延反應，整個混料過程和整個反應過程不發生間斷，直至所有物料完全反應后得到高溫熔體；其中引入至反應爐中的連續物料的配鋁量由鋁熱自蔓延反應理論化學計量比的1.21倍梯度遞減至0.76倍，梯度變化系數a為0.003，整個過程配鋁量梯度變化的次數為150次，且原料總配鋁量為鋁熱自蔓延反應理論化學劑量比的0.97倍；
(2)通過電磁感應加熱對高溫熔體進行保溫熔煉，控制參數為：電磁感應頻率≥1000hz，熔煉溫度為1700℃，保溫時間10min，實現金渣分離，得到上層氧化鋁基熔渣和下層合金熔體；
(3)放掉上層90％的氧化鋁基熔渣后，在下層合金熔體中噴吹精煉渣，進行攪拌渣洗精煉；其中精煉渣按質量比的組成為：10％caf2，80％cao，10％na2o；控制參數為：精煉渣的加入量為原料總量的8％，以純度≥99.95％的氬氣為載氣，偏心攪拌速率為100rpm，偏心率為0.36，精煉溫度為1700℃，精煉時間為20min；
(4)將精煉后的高溫熔體冷卻至室溫，除去上層熔煉渣后得到鎢鐵合金。
本實施例制得的鎢鐵合金按照質量百分含量的化學組成為：w74.5％，al1.1％，o0.43％，余量為fe。
實施例6
一種基于鋁熱自蔓延梯度還原與渣洗精煉制備鎢鐵合金的方法，包括以下步驟：
(1)鋁熱自蔓延梯度還原
按照wo3、fe2o3粉末、鋁粉、造渣劑cao的質量比為1.0∶0.45∶0.38∶0.29配料，它們的粒度分別滿足：wo3粒度≤2mm，fe2o3粉末粒度≤0.2mm，鋁粉粒度≤2mm，造渣劑粒度≤0.2mm；將原料wo3、fe2o3粉末、造渣劑混合均勻，以均勻流速加入到連續混料機中，同時將鋁粉以梯度遞減流速加入到連續混料機中，混勻的原料同時連續引入反應爐中進行鋁熱自蔓延反應，整個混料過程和整個反應過程不發生間斷，直至所有物料完全反應后得到高溫熔體；其中引入至反應爐中的連續物料的配鋁量由鋁熱自蔓延反應理論化學計量比的1.16倍梯度遞減至0.82倍，梯度變化系數a為0.001，整個過程配鋁量梯度變化的次數為340次，且原料總配鋁量為鋁熱自蔓延反應理論化學劑量比的0.98倍；
(2)通過電磁感應加熱對高溫熔體進行保溫熔煉，控制參數為：電磁感應頻率≥1000hz，熔煉溫度為1700℃，保溫時間15min，實現金渣分離，得到上層氧化鋁基熔渣和下層合金熔體；
(3)放掉上層90％的氧化鋁基熔渣后，在下層合金熔體中噴吹精煉渣，進行攪拌渣洗精煉；其中精煉渣按質量比的組成為：20％caf2，75％cao，5％na2o；控制參數為：精煉渣的加入量為原料總量的10％，以純度≥99.95％的氬氣為載氣，偏心攪拌速率為100rpm，偏心率為0.4，精煉溫度為1700℃，精煉時間為30min；
(4)將精煉后的高溫熔體冷卻至室溫，除去上層熔煉渣后得到鎢鐵合金。
本實施例制得的鎢鐵合金按照質量百分含量的化學組成為：w72.1％，al0.71％，o0.36％，余量為fe。
實施例7
一種基于鋁熱自蔓延梯度還原與渣洗精煉制備鎢鐵合金的方法，包括以下步驟：
(1)鋁熱自蔓延梯度還原
按照wo3、fe2o3粉末、鋁粉、造渣劑cao的質量比為1.0∶0.19∶0.30∶0.21配料，它們的粒度分別滿足：wo3粒度≤2mm，fe2o3粉末粒度≤0.2mm，鋁粉粒度≤2mm，造渣劑粒度≤0.2mm；將物料分5批，每批的配鋁量依次為鋁熱自蔓延反應理論化學計量比的1.20、1.05、1.0、0.90、0.85倍，且原料總配鋁量為鋁熱自蔓延反應理論化學劑量比的0.975倍，首批次物料的重量占總物料量的20％；將首批次物料投入反應爐中，以鎂粉從物料頂部點燃以引發自蔓延反應，陸續加入其它批次物料，直至反應完全得到高溫熔體；
(2)通過電磁感應加熱對高溫熔體進行保溫熔煉，控制參數為：電磁感應頻率≥1000hz，熔煉溫度為1800℃，保溫時間15min，實現金渣分離，得到上層氧化鋁基熔渣和下層合金熔體；
(3)放掉上層90％的氧化鋁基熔渣后，在下層合金熔體中噴吹精煉渣，進行攪拌渣洗精煉；其中精煉渣按質量比的組成為：10％caf2，90％cao；控制參數為：精煉渣的加入量為原料總量的6％，以純度≥99.95％的氬氣為載氣，偏心攪拌速率為50rpm，偏心率為0.36，精煉溫度為1800℃，精煉時間為10min；
(4)將精煉后的高溫熔體冷卻至室溫，除去上層熔煉渣后得到鎢鐵合金。
本實施例制得的鎢鐵合金按照質量百分含量的化學組成為：w84.1％，al1.68％，o0.66％，余量為fe。
實施例8
一種基于鋁熱自蔓延梯度還原與渣洗精煉制備鎢鐵合金的方法，包括以下步驟：
(1)鋁熱自蔓延梯度還原
按照wo3、fe2o3粉末、鋁粉、造渣劑cao的質量比為1.0∶0.22∶0.31∶0.16配料，它們的粒度分別滿足：wo3粒度≤2mm，fe2o3粉末粒度≤0.2mm，鋁粉粒度≤2mm，造渣劑粒度≤0.2mm；將物料分6批，每批的配鋁量依次為鋁熱自蔓延反應理論化學計量比的1.20、1.1、0.95、0.90、0.85、0.80倍，且原料總配鋁量為鋁熱自蔓延反應理論化學劑量比的0.965倍，首批次物料的重量占總物料量的28.6％；將首批次物料投入反應爐中，以鎂粉從物料頂部點燃以引發自蔓延反應，陸續加入其它批次物料，直至反應完全得到高溫熔體；
(2)通過電磁感應加熱對高溫熔體進行保溫熔煉，控制參數為：電磁感應頻率≥1000hz，熔煉溫度為1750℃，保溫時間10min，實現金渣分離，得到上層氧化鋁基熔渣和下層合金熔體；
(3)放掉上層90％的氧化鋁基熔渣后，在下層合金熔體中噴吹精煉渣，進行攪拌渣洗精煉；其中精煉渣按質量比的組成為：20％caf2，80％cao；控制參數為：精煉渣的加入量為原料總量的8％，以純度≥99.95％的氬氣為載氣，偏心攪拌速率為100rpm，偏心率為0.4，精煉溫度為1750℃，精煉時間為20min；
(4)將精煉后的高溫熔體冷卻至室溫，除去上層熔煉渣后得到鎢鐵合金。
本實施例制得的鎢鐵合金按照質量百分含量的化學組成為：w83.5％，al1.2％，o0.65％，余量為fe。
實施例9
一種基于鋁熱自蔓延梯度還原與渣洗精煉制備鎢鐵合金的方法，包括以下步驟：
(1)鋁熱自蔓延梯度還原
按照wo3、fe2o3粉末、鋁粉、造渣劑cao的質量比為1.0∶0.24∶0.32∶0.14配料，它們的粒度分別滿足：wo3粒度≤2mm，fe2o3粉末粒度≤0.2mm，鋁粉粒度≤2mm，造渣劑粒度≤0.2mm；將物料分7批，每批的配鋁量依次為鋁熱自蔓延反應理論化學計量比的1.20、1.1、1.0、0.95、0.925、0.90、0.85倍，且原料總配鋁量為鋁熱自蔓延反應理論化學劑量比的0.95倍，首批次物料的重量占總物料量的22.2％；將首批次物料投入反應爐中，以鎂粉從物料頂部點燃以引發自蔓延反應，陸續加入其它批次物料，直至反應完全得到高溫熔體；
(2)通過電磁感應加熱對高溫熔體進行保溫熔煉，控制參數為：電磁感應頻率≥1000hz，熔煉溫度為1700℃，保溫時間5min，實現金渣分離，得到上層氧化鋁基熔渣和下層合金熔體；
(3)放掉上層90％的氧化鋁基熔渣后，在下層合金熔體中噴吹精煉渣，進行攪拌渣洗精煉；其中精煉渣按質量比的組成為：25％caf2，75％cao；控制參數為：精煉渣的加入量為原料總量的10％，以純度≥99.95％的氬氣為載氣，偏心攪拌速率為150rpm，偏心率為0.32，精煉溫度為1700℃，精煉時間為30min；
(4)將精煉后的高溫熔體冷卻至室溫，除去上層熔煉渣后得到鎢鐵合金。
本實施例制得的鎢鐵合金按照質量百分含量的化學組成為：w82.6％，al0.72％，o0.32％，余量為fe。
實施例10
一種基于鋁熱自蔓延梯度還原與渣洗精煉制備鎢鐵合金的方法，包括以下步驟：
(1)鋁熱自蔓延梯度還原
按照wo3、fe2o3粉末、鋁粉、造渣劑cao的質量比為1.0∶0.27∶0.33∶0.18配料，它們的粒度分別滿足：wo3粒度≤2mm，fe2o3粉末粒度≤0.2mm，鋁粉粒度≤2mm，造渣劑粒度≤0.2mm；將原料wo3、fe2o3粉末、造渣劑混合均勻，以均勻流速加入到連續混料機中，同時將鋁粉以梯度遞減流速加入到連續混料機中，混勻的原料同時連續引入反應爐中進行鋁熱自蔓延反應，整個混料過程和整個反應過程不發生間斷，直至所有物料完全反應后得到高溫熔體；其中引入至反應爐中的連續物料的配鋁量由鋁熱自蔓延反應理論化學計量比的1.2倍梯度遞減至0.78倍，梯度變化系數a為0.003，整個過程配鋁量梯度變化的次數為140次，且原料總配鋁量為鋁熱自蔓延反應理論化學劑量比的0.98倍；
(2)通過電磁感應加熱對高溫熔體進行保溫熔煉，控制參數為：電磁感應頻率≥1000hz，熔煉溫度為1750℃，保溫時間10min，實現金渣分離，得到上層氧化鋁基熔渣和下層合金熔體；
(3)放掉上層90％的氧化鋁基熔渣后，在下層合金熔體中噴吹精煉渣，進行攪拌渣洗精煉；其中精煉渣按質量比的組成為：10％caf2，85％cao，5％na2o；控制參數為：精煉渣的加入量為原料總量的6％，以純度≥99.95％的氬氣為載氣，偏心攪拌速率為100rpm，偏心率為0.38，精煉溫度為1750℃，精煉時間為20min；
(4)將精煉后的高溫熔體冷卻至室溫，除去上層熔煉渣后得到鎢鐵合金。
本實施例制得的鎢鐵合金按照質量百分含量的化學組成為：w81.3％，al1.43％，o0.62％，余量為fe。
實施例11
一種基于鋁熱自蔓延梯度還原與渣洗精煉制備鎢鐵合金的方法，包括以下步驟：
(1)鋁熱自蔓延梯度還原
按照wo3、fe2o3粉末、鋁粉、造渣劑cao的質量比為1.0∶0.27∶0.33∶0.18配料，它們的粒度分別滿足：wo3粒度≤2mm，fe2o3粉末粒度≤0.2mm，鋁粉粒度≤2mm，造渣劑粒度≤0.2mm；將原料wo3、fe2o3粉末、造渣劑混合均勻，以均勻流速加入到連續混料機中，同時將鋁粉以梯度遞減流速加入到連續混料機中，混勻的原料同時連續引入反應爐中進行鋁熱自蔓延反應，整個混料過程和整個反應過程不發生間斷，直至所有物料完全反應后得到高溫熔體；其中引入至反應爐中的連續物料的配鋁量由鋁熱自蔓延反應理論化學計量比的1.19倍梯度遞減至0.77倍，梯度變化系數a為0.001，整個過程配鋁量梯度變化的次數為420次，且原料總配鋁量為鋁熱自蔓延反應理論化學劑量比的0.96倍；
(2)通過電磁感應加熱對高溫熔體進行保溫熔煉，控制參數為：電磁感應頻率≥1000hz，熔煉溫度為1700℃，保溫時間10min，實現金渣分離，得到上層氧化鋁基熔渣和下層合金熔體；
(3)放掉上層90％的氧化鋁基熔渣后，在下層合金熔體中噴吹精煉渣，進行攪拌渣洗精煉；其中精煉渣按質量比的組成為：10％caf2，80％cao，10％na2o；控制參數為：精煉渣的加入量為原料總量的8％，以純度≥99.95％的氬氣為載氣，偏心攪拌速率為100rpm，偏心率為0.26，精煉溫度為1700℃，精煉時間為20min；
(4)將精煉后的高溫熔體冷卻至室溫，除去上層熔煉渣后得到鎢鐵合金。
本實施例制得的鎢鐵合金按照質量百分含量的化學組成為：w80.6％，al0.89％，o0.38％，余量為fe。
實施例12
一種基于鋁熱自蔓延梯度還原與渣洗精煉制備鎢鐵合金的方法，包括以下步驟：
(1)鋁熱自蔓延梯度還原
按照wo3、fe2o3粉末、鋁粉、造渣劑cao的質量比為1.0∶0.3∶0.34∶0.24配料，它們的粒度分別滿足：wo3粒度≤2mm，fe2o3粉末粒度≤0.2mm，鋁粉粒度≤2mm，造渣劑粒度≤0.2mm；將原料wo3、fe2o3粉末、造渣劑混合均勻，以均勻流速加入到連續混料機中，同時將鋁粉以梯度遞減流速加入到連續混料機中，混勻的原料同時連續引入反應爐中進行鋁熱自蔓延反應，整個混料過程和整個反應過程不發生間斷，直至所有物料完全反應后得到高溫熔體；其中引入至反應爐中的連續物料的配鋁量由鋁熱自蔓延反應理論化學計量比的1.12倍梯度遞減至0.84倍，梯度變化系數a為0.0008，整個過程配鋁量梯度變化的次數為350次，且原料總配鋁量為鋁熱自蔓延反應理論化學劑量比的0.95倍；
(2)通過電磁感應加熱對高溫熔體進行保溫熔煉，控制參數為：電磁感應頻率≥1000hz，熔煉溫度為1700℃，保溫時間15min，實現金渣分離，得到上層氧化鋁基熔渣和下層合金熔體；
(3)放掉上層90％的氧化鋁基熔渣后，在下層合金熔體中噴吹精煉渣，進行攪拌渣洗精煉；其中精煉渣按質量比的組成為：20％caf2，75％cao，5％na2o；控制參數為：精煉渣的加入量為原料總量的10％，以純度≥99.95％的氬氣為載氣，偏心攪拌速率為100rpm，偏心率為0.33，精煉溫度為1700℃，精煉時間為30min；
(4)將精煉后的高溫熔體冷卻至室溫，除去上層熔煉渣后得到鎢鐵合金。
本實施例制得的鎢鐵合金按照質量百分含量的化學組成為：w78.4％，al0.68％，o0.24％，余量為fe。
應當理解的是，對本領域普通技術人員而言，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應落入本發明要求的保護范圍內。