专利名称：高钛低硅的钛硅铁合金及其制备方法
技术领域：
本发明属于铁合金冶炼技术领域，具体涉及一种高钛低硅的钛硅铁合金及其制备方法。
背景技术：
钒钛磁铁矿经高炉冶炼，原矿中的约50%的TW2进入了高炉渣中，形成高钛型高炉■，主要化学成分为 TiA 15 24 22 25%;A1203 13 14% ； MgO 8 10%;狗203 1 3%;Mn0 <1%。渣中钛分散在钙钛矿、富钛透辉石、攀钛透辉石、 尖晶石和碳氮化钛等矿物中。用高钛型高炉渣制取钛硅铁合金是提取高钛型高炉渣中的钛元素和高炉渣综合利用的有效途径之一。但是现有技术中提出的各种用高炉渣制取含钛合金的方法及围绕该方法展开的各项技术研究中，都由于最终产品回收率低、杂质成分高等原因使得无法推广应用。《用高炉钛渣冶炼复合铁合金》(徐楚韶等.矿冶工程.1988,11(2))记载了上世纪六十年代，重庆大学开发了用高炉钛渣冶炼复合铁合金技术，并在重庆铁合金厂650kVA电炉上获得19 23wt% Ti、42 Mwt % SiJe < 20.硅钛铁合金。1977年，重庆铁合金厂直接采用含TiO2 24. 18wt%的攀钢高炉渣进行试验，获得含27. 08wt% Ti,31. 05wt% Si、20. 20wt% Fe的硅钛铁合金。《用高炉钛矿渣冶炼钛硅合金的研究》(李祖树等.《重庆大学学报》，1996年第19 卷第4期)报道了用直流电硅铝热法冶炼硅钛合金的方法。所得合金中Ti为30 35wt %、 Si为25 35wt %，残渣中TiR含量为5 IOwt %。《钛硅铁合金生产中金属元素与渣氧化物的反应和平衡》(杨保祥.《钢铁钒钛》 1995,16(2))报道了在200kVA的直流电炉上以TiO2含量为23.的高炉渣为原料得到的钛硅铁合金中Ti为15. 6 25. 7wt%, Si为43. 1 54. 5wt%，残渣中TiR含量为 5. 47 9. 41wt%。专利号为ZL 200510019664. 3的中国专利《利用含钛炉渣制备钛及钛合金的方法》报道了利用TW2为10 90wt%的含钛炉渣制备钛或钛合金的方法。该发明公布了还原剂的组成以及在扫描电子显微镜下的观察结果，证实了有金属钛相或铝硅钛相生成。除此之外，该发明还描述了原料混合方法将所有原料混合均勻后，再从冷态加热至熔融状态进行还原的过程。由上可知，使用现有技术方法获得的钛硅铁合金中钛含量低，一般在30wt %以下， 硅含量高，一般在40wt %左右，钛含量与硅含量的比值较较小。由于大部分钛合金钢种对钢中金属硅含量都有限制，采用这种低钛高硅的钛硅铁合金作合金剂时不可避免要带入大量金属硅，因此，这种合金在实际生产中一直得不到应用。近几年来，我国高技术钢材得到极大的发展。微合金钢就是这些“高技术钢材”中用量最大的一种。所谓微合金钢，就是在钢中加入微量的元素铌、钛、钒等强碳氮化物形成元素，起到使钢基体的晶粒细化和沉淀硬化作用。与V和Nb相比，钛合金微合金钢具有性能优越，价格低廉的优点。而作为钛微合金钢的主要原料钛铁则随着钛铁矿价格不断走高， 资源越来越稀缺，钛铁生产成本越来越高。攀枝花拥有大量的高钛型高炉渣，利用高钛型高炉渣开发新的钛硅铁合金取代钛铁用作钛合金剂具有重大意义。通过适当措施，升钛降硅使合金中Ti达到40wt%以上是实现钛硅铁合金广泛应用的必要条件。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种含钛量高于40wt%的钛硅铁合金及其制备方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是高钛低硅的钛硅铁合金，按重量配比含40 70%的Ti、8 40%的Si、3 15%的!^e以及不可避免的杂质。其中，上述钛硅铁合金中按重量配比含50 58 %的Ti、31 40 %的Si、3 11 % 的1 以及不可避免的杂质。其中，上述钛硅铁合金中杂质的重量不超过钛硅铁合金总重量的10%。进一步的，上述钛硅铁合金的密度为4. 2 4. 4g/cm3。其中，上述钛硅铁合金是通过向高钛型高炉渣中加入外加剂进行熔融热还原反应制备得到；其中，高钛型高炉渣与外加剂的重量配比为高钛型高炉渣外加剂=1 0. 4 0. 8 ；所述外加剂组成按重量配比为还原剂40 80%、高钛物料0 30%、冷态高钛型高炉渣0 30%、渣铁0 20%、调渣剂0 5% ；外加剂中，高钛物料、冷态高钛型高炉渣和渣铁的含量不同时为零；所述还原剂组成按重量配比为金属铝75 100%、硅0 20%、碳0 5% ；所述调渣剂是指氧化钙含量按重量百分比大于40%的含钙物料。其中，所述高钛型高炉渣是指熔融态高钛型高炉渣。其中，优选所述外加剂组成按重量配比为金属铝60 70%、高钛物料10 15%、冷态高钛型高炉渣10 15%、渣铁5 10%、调渣剂3 5%。 其中，所述高钛物料是指钛黄粉、高钛渣或金属钛废料中的至少一种。其中，上述方法中将高钛型高炉渣置于电炉内加热到1500°C以上，再加入外加剂进行熔融热还原反应。进一步的，熔融热还原反应包括粗炼过程和精炼过程，粗炼过程通过向高钛型高炉渣中加入外加剂产生的反应热维持反应体系温度在1550 1700°C之间，外加剂加入完毕且完全熔清后进入精炼过程。再进一步的，精炼过程中对反应体系加热并控制反应体系温度在1650 1800°C 之间，当反应残渣中TiO2含量按重量百分比< 2%时，精炼结束；精炼结束后将反应体系保温，促进渣金分离，之后冷却得到高钛低硅的钛硅铁合金。本发明还提供高钛低硅的钛硅铁合金的制备方法，向高钛型高炉渣中加入外加剂进行熔融热还原反应制得高钛低硅的钛硅铁合金；其中，高钛型高炉渣与外加剂的重量配比为高钛型高炉渣外加剂=1 0. 4 0. 8 ；
所述外加剂组成按重量配比为还原剂40 80%、高钛物料0 30%、冷态高钛型高炉渣0 30%、渣铁0 20%、调渣剂0 5% ；外加剂中，高钛物料、冷态高钛型高炉渣和渣铁的含量不同时为零；所述还原剂组成按重量配比为金属铝75 100%、硅0 20%、碳0 5% ；所述调渣剂是指氧化钙含量按重量百分比大于40%的含钙物料。所述调渣剂是氧化钙含量按重量百分比大于40%的钢渣、萤石或石灰中的至少一种。所述钢S的成分按重量配比含Ca(X35 50%、Si& 10 15%、A1203 2 5%、MgO 9 14%, Fe 氧化物 20 35%, V2O5O. 5 3%禾口 P2O5O. 5 3%。所述渣铁是指高炉渣经破碎磁选后获得的金属铁含量按重量百分比大于50%的矿渣。渣铁除含金属铁外，其余成分与高钛型高炉渣相同。其中，上述方法所述高钛型高炉渣是指熔融态高钛型高炉渣。其中，上述方法中所述外加剂组成按重量配比为金属铝60 70%、高钛物料 10 15%、冷态高钛型高炉渣10 15%、渣铁5 10%、调渣剂3 5%。其中，上述方法中所述高钛物料是指钛黄粉、高钛渣或金属钛废料中的至少一种。钛黄粉是钛白粉生产过程中的铁、硫含量超标的TiO2含量按重量百分比大于80% 的废弃物。高钛渣是TiO2含量按重量百分比大于70%的钛白原料，其氧化钙和氧化镁的总含量不超过15%。金属钛废料是指金属钛含量按重量百分比大于80%的废弃物，例如，海绵钛生产过程中产生的金属钛废料。其中，上述方法中将高钛型高炉渣置于电炉内加热到1500°C以上，再加入外加剂进行熔融热还原反应。所述电炉为矿热炉、直流电弧炉、交流电弧炉、电阻炉或感应炉。进一步的，熔融热还原反应包括粗炼过程和精炼过程，粗炼过程通过向高钛型高炉渣中加入外加剂产生的反应热维持反应体系温度在1550 1700°C之间，外加剂加入完毕且完全熔清后进入精炼过程。再进一步的，精炼过程中对反应体系加热并控制反应体系温度在1650 1800°C 之间，当反应残渣中TiO2含量按重量百分比< 2%时，精炼结束；精炼结束后将反应体系保温，促进渣金分离，之后冷却得到高钛低硅的钛硅铁合金。本发明的有益效果是发明人经过大量创造性的研究发现，现有技术采用硅热还原法不能得到高钛低硅的钛硅铁合金主要原因在于标准状态下用金属硅还原二氧化钛生成金属钛的反应理论上是不能发生的。尽管实践中得到一定成分的钛硅铁合金，但国内外对金属硅还原T^2的反应能够进行的研究和解释甚少，一般认为是形成TiSi2等化合物的原因。同时，用作还原剂的金属硅一部分进入合金中，进而增加了合金的硅含量。由于大部分钛合金钢种对钢中金属硅含量都有限制，采用低钛高硅的钛硅合金作合金剂时不可避免要带入大量金属硅。因此，现有技术中的含钛量相对低、含硅量相对高的钛硅铁合金在实际生产中一直得不到应用。本发明通过还原能力更强的铝热反应体系，使在标准条件下TiO2 还原成Ti反应成为可能，并加入工艺调节剂高钛物料、高钛型高炉渣或渣铁，使动力学条件更为充分，添加高钛物料、高钛型高炉渣或渣铁，特别是三者同时添加时，能够进一步能够调整TW2的贫化过程，活跃反应熔池，抑制中间物质Tio生成，促进TW2 — Tio — Ti反应充分的向右进行，提高合金收得率。而且，通过熔渣物理显热利用和辅助加热，进一步提高了单位热效率，使高炉渣中T^2的还原率大幅度提高，进而使合金收得率有显著提高。进一步的也提高了合金中钛含量，钛含量按重量百分比计达到40 70%，而硅的含量保持在相对比较低的水平，并使合金中钛含量/硅含量在一个比较高的水平，使得本发明的钛硅铁合金能够替代钛铁作为钛合金剂，从而解决钛铁资源不足，钛铁价格不断上涨导致的利用钛铁作为钛合金剂成本高的问题，有利于本发明的钛硅铁合金推广应用，避免了用现有技术方法生产的钛硅铁合金得不到应用的缺陷。并且，本发明为高钛型高炉渣资源的综合利用开辟了一种新的途径。另外，本发明方法用到的物料大多都是化工、冶金企业的生产废弃物，因此对于环境的整治、节能减排、以及资源的综合利用都能起到重要的作用。
具体实施例方式本发明具体实施方式
如下高钛低硅的钛硅铁合金，含40 70wt%的Ti、8 ^wt^mSidNlSwt^Wi^以及不可避免的杂质(Wt%是指重量百分比，下同)。由于大部分钛合金钢种对钢中金属硅含量都有限制，采用低钛高硅的钛硅合金作合金剂时不可避免要带入大量金属硅。因此，本发明提供一种钛硅铁合金，其钛含量达到 40 70wt%，而硅的含量保持在相对比较低的水平，使得本发明的钛硅铁合金能够替代钛铁作为钛合金剂，从而解决钛铁资源不足，钛铁价格不断上涨导致的利用钛铁作为钛合金剂成本高的问题。优选的，上述钛硅铁合金中含50 Ti、31 Si、3 llwt% 的狗以及不可避免的杂质。本发明的钛硅铁合金在上述配比范围内能够减少对制备钛硅铁合金过程中的调节和控制，使生产成本更低，另外，含50 55wt%的Ti、33 40wt%的 Si,3 8wt%的!^e以及不可避免的杂质的钛硅铁合金产品应用范围最广。优选的，本发明钛硅铁合金中杂质的重量不超过钛硅铁合金总重量的10%。从而使得本发明钛硅铁合金质量更好，加入钢水中冶炼时更容易控制，避免不需要的元素超标。进一步的，上述钛硅铁合金的密度为4. 2 4. 4g/cm3。本发明钛硅铁合金的密度在4. 2 4. 4g/cm3之间，说明本发明硅铁合金结构致密，与钛铁密度相差不大，能够替代钛铁直接添加到钢水中进行冶炼。本发明还提供了一种高钛低硅的钛硅铁合金的制备方法，即向高钛型高炉渣中加入外加剂进行熔融热还原反应制得高钛低硅的钛硅铁合金；其中，高钛型高炉渣与外加剂的重量配比为高钛型高炉渣外加剂=1 0. 4 0. 8 ；所述外加剂组成为还原剂40 80wt%、高钛物料0 30wt %、冷态高钛型高炉渣0 30wt%、渣铁0 20wt%、调渣剂0 5wt% ；外加剂中，高钛物料、冷态高钛型高炉渣和渣铁的含量不同时为零；所述还原剂组成为金属铝75 IOOwt%、硅0 20wt%、碳0 5wt% ；所述调渣剂是指氧化钙含量大于40wt%的含钙物料。优选的，所述高钛型高炉渣是指熔融态高钛型高炉渣。本领域技术人员可以理解的是，本发明方法可以将炼铁厂生产过程中排出的熔融态高钛型高炉渣直接使用生产钛硅铁合金，当然也可以使用经过冷却的冷态高钛型高炉渣，使用冷态高钛型高炉渣需要重新加热使高炉渣熔融。本发明使用熔融态高钛型高炉渣的目的是为了节约生产成本，一方面是炼铁厂减少了将高钛型高炉渣冷却的过程，另一方面是钛硅铁合金生产企业减少了将冷态高钛型高炉渣再加热到熔融态的过程，从而大幅的节约了生产成本。再者，本发明使用上述的外加剂除了能够保证生产出钛含量达到40 70wt%钛硅铁合金外，其中添加的高钛物料、高钛型高炉渣或渣铁还能够调节最终钛硅铁合金中钛、 硅和铁的含量，可以根据需要的不同生产出适宜的钛硅铁合金。更重要的在于，添加高钛物料、高钛型高炉渣或渣铁，特别是三者同时添加时，能够进一步能够调整TiO2的贫化过程， 活跃反应熔池，抑制中间物质TiO生成，促进TiA — TiO — Ti反应充分的向右进行，提高合金收得率。本发明添加的调渣剂能够降低渣的粘度，同样抑制中间物质TiO生成，促进 TiO2 — TiO — Ti反应充分的向右进行，有利于提高合金收得率。所述调渣剂是氧化钙含量大于40wt%的钢渣、萤石或石灰中的至少一种。优选的，为了能够更好的调整TiO2的贫化过程，活跃反应熔池，使生产出的钛硅铁合金质量更好，调节渣的粘度在一个适宜的范围、提高合金收得率，上述方法中所述外加剂组成为金属铝60 70wt%、高钛物料10 15wt%、冷态高钛型高炉渣10 15wt%、渣铁5 IOwt%、调渣剂3 5wt%。优选的，上述方法中所述高钛物料是指钛黄粉、高钛渣或金属钛废料中的至少一种。优选的，上述方法中将高钛型高炉渣置于电炉内加热到1500°C以上，再加入外加剂进行熔融热还原反应。本领域技术人员可以理解的是，可以先将高钛型高炉渣与外加剂混合后再进行加热，也可以先将高钛型高炉渣加热后再加入外加剂，而本发明优选先加热到1500°C以上，再加入外加剂，从而能够充分利用高炉渣与外加剂反应的反应热。其中，所述电炉为矿热炉、直流电弧炉、交流电弧炉、电阻炉或感应炉。优选的，熔融热还原反应包括粗炼过程和精炼过程，粗炼过程通过向高钛型高炉渣中加入外加剂产生的反应热维持反应体系温度在1550 1700°C之间，外加剂加入完毕且完全熔清后进入精炼过程。本发明的粗炼过程在为渣中Ti02、SiO2, Fe2O3等物质的还原提供必要条件的基础上，还能够节约在熔融热还原反应过程中的加热所需的能量。进一步的，当粗炼结束后，有大量尚未沉淀的合金粒留在渣中，通过精炼过程可以进一步贫化渣中TiO2，促进渣金分离，提高合金的回收率。因此，精炼过程中对反应体系加热并控制反应体系温度在1650 1800°C之间，当反应残渣中TiA含量< 时，精炼结束；精炼结束后将反应体系保温，促进渣金分离，之后冷却得到高钛低硅的钛硅铁合金。下面通过实施例对本发明做进一步说明。实施例一将渣罐从炼铁厂运送到高炉渣提钛生产线后，用倾翻机将11. 4吨熔融态高炉渣倒入9000KVA电炉内，测温，熔渣温度为1250°C。用石墨电极将熔池温度提升至1500°C以上。然后打开加料阀，先加入15%的外加剂，外加剂总量为4. 56吨，组成为80wt%还原剂， 20wt%的冷态高钛型高炉渣。降下电极起弧，点燃反应后再分5次将剩余外加剂加入炉内进行粗炼。其中，熔融态高钛型高炉渣成分=TiO2含量为15. Hwt%，SiO2SM. 28wt%,TFe 为0.5Wt%。高炉渣与外加剂比例为1 0.40。还原剂的组成为金属铝90wt%、金属硅IOwt%。粗炼过程通过分批多次的向熔融态高钛型高炉渣中加入外加剂产生的反应热维持熔池温度在1600 1700°C之间，2. 5小时后，外加剂加入完毕熔池熔清，进行精炼，精炼过程中对反应体系加热并控制反应体系温度在1650 1800°C之间；精炼时间为60min，测温取样，反应残渣中TiO2含量1. lwt%，精炼结束。打开炉口，采用渣金混合出炉方式，将合金和渣一起流入保温罐中，随炉冷却到500°C以下。翻罐，破碎分选，即可得钛硅铁合金。钛硅铁合金主要成分为Ti :53wt%;Si :40wt%,Fe :3. 6wt%。合金密度4. Mg/cm3。合金收得率为78%。尾渣中TiO2含量为1. lwt%。实施例二将渣罐从炼铁厂运送到高炉渣提钛生产线后，用倾翻机将熔融态高炉渣14. 3吨倒入9000KVA电炉内，测温，温度为1360°C。用石墨电极加热至1500°C以上。然后打开加料阀，先加入20wt%外加剂。外加剂总量为7. 15吨，组成为还原剂70Wt%、高钛渣 20wt%、冷态高钛型高炉渣8wt%、调渣剂调渣剂为攀钢钢渣。高钛渣中TiO2含量为 74. 87wt%。还原剂为IOOwt %金属铝。降下电极，起弧，点燃反应，后再分7次将剩余外加剂加入炉内进行粗炼。其中，熔融态高钛型高炉渣TW2含量为20. 87wt%, SiO2为25. 28wt%, IFe为0.5wt%。高炉渣与外加剂比例为1 0.5。粗炼过程通过分批多次向熔融态高钛型高炉渣中加入外加剂产生的反应热维持熔池温度在1550 1700°C之间。每隔20min测温一次(如果温度低于控制的范围，可以采取电加热的方式升高温度)，粗炼时间3小时，待熔池熔清后进行精炼，精炼过程中对反应体系加热并控制反应体系温度在1650 1800°C 之间，精炼时间为80min，测得反应残渣中TiO2含量0. 83wt%,精炼结束。打开炉口，合金和渣一起流入保温罐中，随炉冷却到500°C以下。翻罐，破碎分选，即可得钛硅铁合金。钛硅铁合金主要成分为Ti :66wt%;Si :27wt%,Fe :4. 5wt%。合金外观呈浅灰色带明显金属光泽，密度4. 25g/cm3。合金收得率为73wt%。尾渣中TiO2含量为0. 83wt%。实施例三炼铁厂出来的渣罐运送到高炉渣提钛生产线后，用倾翻机将熔融态高炉渣倒入 9000KVA电炉内，熔渣装入量为8.2吨。测温。熔渣温度为1380°C。用石墨电极加热至 1500°C以上，先加入12%外加剂，外加剂总量为4. 92吨，组成为还原剂65wt%、废钛料 12wt%、冷态高钛型高炉渣13wt%、渣铁7wt%、调渣剂3wt% ；调渣剂为萤石。降下电极起弧，点燃反应，后再分5次将剩余外加剂加入炉内。其中，熔融态高钛型高炉渣Ti02含量为 21. 14wt%，Si02为24. 80wt%，TFe为1. 2wt%。高炉渣与外加剂比例为1 0.6。废钛料中Ti含量为78wt%。还原剂为100wt%金属铝。粗炼过程通过分批多次向熔融态高钛型高炉渣中加入外加剂产生的反应热维持熔池温度在1550 1700°C之间。每隔20min测温一次(避免炉温低于1550°C时，如果低于需要辅助5min的电加热)。粗炼时间1. 6小时。 熔池熔清后进行精炼，精炼过程中对反应体系加热并控制反应体系温度在1650 1800°C 之间，精炼时间为60min，测温取样，测得反应残渣中TiO2含量0. 46wt%,精炼结束。打开炉口，合金和渣一起流入保温罐中，随炉冷却到500°C以下。翻罐，破碎分选，即可得钛硅铁合金。钛硅铁合金主要成分为Ti :56wt%;Si :33wt%,Fe :7wt%。合金外观呈浅灰色带明显金属光泽，密度4. 32g/cm3。合金收得率为80. Iwt %。尾渣中Ti02含量为0. 46wt%。实施例四在630KVA的直流电弧炉内，用石墨电极将2吨冷态高钛型高炉渣升温至1600°C，模拟形成熔融态高炉渣熔池。此时熔融态高钛型高炉渣TW2含量为25. 53wt%, SiO2为 23. 80wt%，IFe为2. 5wt%。高炉渣与外加剂比例为1 0.7。外加剂总量为1. 4吨，组成为还原剂55wt%、钛黄粉25wt%、冷态高钛型高炉渣10wt%、渣铁10wt%。钛黄粉中TW2 含量为87wt%。还原剂组成为金属铝80wt%、硅17wt%、碳3wt%。先加入15%外加剂， 降下电极起弧，点燃反应，再分8次将剩余外加剂加入炉内进行粗炼。粗炼过程通过分批多次向熔融态高钛型高炉渣中加入外加剂产生的反应热维持熔池温度控制在1600 1700°C 之间。50min后，待熔池熔清后进行精炼，精炼过程中对反应体系加热并控制反应体系温度在1650 1800°C之间，精炼时间为40min。测温取样，测得残渣中TiO2含量为1. 2wt%，冶炼结束。将合金和部分残渣留在炉内保温，冷却后人工凿出，破碎分选，即可得钛硅铁合金。 钛硅铁合金主要成分为Ti :45wt% ；Si :40wt%,Fe :llwt%。合金外观略带深蓝色浅金属光泽，密度4. 37g/cm3。合金收得率为86. Iwt %。尾渣中TiO2含量为1.2wt%。实施例五在630KVA的直流电弧炉内，用石墨电极将2吨冷态高钛型高炉渣升温至1600°C， 模拟形成熔融态高炉渣熔池。此时熔融态高钛型高炉渣TW2含量为25. 53wt%, SiO2为 23. 80wt %，IFe为2. 5wt %。高炉渣与外加剂比例为1 0.8。外加剂总量为1.6吨， 组成为还原剂43wt%、高钛渣12wt%、钛黄粉10wt%、冷态高钛型高炉渣25wt%、渣铁 10wt%。还原剂组成为金属铝95wt%、碳5wt%。高钛渣中TiO2含量为74.87wt%。钛黄粉中TW2含量为87wt%。先加入IOwt %外加剂，降下电极起弧，点燃反应，再分8次将剩余外加剂加入炉内进行粗炼。粗炼过程通过分批多次向熔融态高钛型高炉渣中加入外加剂产生的反应热维持熔池温度控制在1550 1700°C之间，50min后，待熔池熔清后进行精炼，精炼过程中对反应体系加热并控制反应体系温度在1650 1800°C之间，精炼时间为40min。 测温取样，测得残渣中TiO2含量为1.8Wt%，冶炼结束。打开炉口，合金和渣一起流入保温罐中，随炉冷却到500°C以下，翻罐，破碎分选，即可得钛硅铁合金。钛硅铁合金主要成分为 Ti :42wt% ；Si :40wt%, Fe :13wt%。合金外观略带深蓝色浅金属光泽，密度4. 38g/cm3。 合金收得率为Mwt %。尾渣中TiO2含量为1.8wt%。通过实施例可知，本发明通过还原能力更强的铝热反应体系，使在标准条件下 TiO2还原成Ti反应成为可能，并加入工艺调节剂高钛物料、高钛型高炉渣或渣铁，使动力学条件更为充分，添加高钛物料、高钛型高炉渣或渣铁，特别是三者同时添加时，能够进一步能够调整TiA的贫化过程，活跃反应熔池，抑制中间物质TiO生成，促进TiA — TiO — Ti 反应充分的向右进行，提高合金收得率。而且，通过熔渣物理显热利用和辅助加热，进一步提高了单位热效率，使高炉渣中T^2的还原率大幅度提高，进而使合金收得率有显著提高。 进一步的也提高了合金中钛含量，钛含量按重量百分比计达到40 70%，而硅的含量保持在相对比较低的水平，并使合金中钛含量/硅含量在一个比较高的水平，使得本发明的钛硅铁合金能够替代钛铁作为钛合金剂，从而解决钛铁资源不足，钛铁价格不断上涨导致的利用钛铁作为钛微合金剂成本高的问题，有利于钛硅铁合金推广应用。本发明方法可以生产出含40 70wt %的Ti、8 40wt %的Si、3 15wt %的！^的钛硅铁合金，合金收得率都达到70wt%以上，其中，合金收得率是指根据某一原料配比实际生产出的钛硅铁合金的重量与根据该原料配比理论生产钛硅铁合金的重量之比。本发明方法用到的物料大多都是化工冶金企业的生产废弃物，有利于改善环境卫生，提高资源利用率。并且，本发明为高钛型高炉渣资源的综合利用开辟了一种新的途径。
权利要求
1.高钛低硅的钛硅铁合金，其特征在于按重量配比含40 70%的Ti、8 40%的Si、 3 15%的狗以及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的高钛低硅的钛硅铁合金，其特征在于按重量配比含50 58%的Ti、31 40%的Si、3 11%的!^e以及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1或2所述的高钛低硅的钛硅铁合金，其特征在于杂质的重量不超过钛硅铁合金总重量的10%。
4.根据权利要求3所述的高钛低硅的钛硅铁合金，其特征在于钛硅铁合金的密度为 4. 2 ~ 4. 4g/cm3。
5.高钛低硅的钛硅铁合金的制备方法，其特征在于向高钛型高炉渣中加入外加剂进行熔融热还原反应制得高钛低硅的钛硅铁合金；其中，高钛型高炉渣与外加剂的重量配比为高钛型高炉渣外加剂=1 0.4 0. 8 ；所述外加剂组成按重量配比为还原剂40 80%、高钛物料0 30%、冷态高钛型高炉渣0 30%、渣铁0 20%、调渣剂0 5% ；外加剂中，高钛物料、冷态高钛型高炉渣和渣铁的含量不同时为零；所述还原剂组成按重量配比为金属铝75 100%、硅0-20^3^0-5% ；所述调渣剂是指氧化钙含量按重量百分比大于40%的含钙物料。
6.根据权利要求5所述的高钛低硅的钛硅铁合金的制备方法，其特征在于所述高钛型高炉渣是指熔融态高钛型高炉渣。
7.根据权利要求5所述的高钛低硅的钛硅铁合金的制备方法，其特征在于所述外加剂组成按重量配比为金属铝60 70%、高钛物料10 15%、冷态高钛型高炉渣10 15%、渣铁5 10%、调渣剂3 5%。
8.根据权利要求5所述的高钛低硅的钛硅铁合金的制备方法，其特征在于所述高钛物料是指钛黄粉、高钛渣或金属钛废料中的至少一种。
9.根据权利要求5所述的高钛低硅的钛硅铁合金的制备方法，其特征在于将高钛型高炉渣置于电炉内加热到1500°C以上，再加入外加剂进行熔融热还原反应。
10.根据权利要求9所述的高钛低硅的钛硅铁合金的制备方法，其特征在于熔融热还原反应包括粗炼过程和精炼过程，粗炼过程通过向高钛型高炉渣中加入外加剂产生的反应热维持反应体系温度在1550 1700°C之间，外加剂加入完毕且完全熔清后进入精炼过程。
11.根据权利要求10所述的高钛低硅的钛硅铁合金的制备方法，其特征在于精炼过程中对反应体系加热并控制反应体系温度在1650 1800°C之间，当反应残渣中TW2含量按重量百分比< 2%时，精炼结束；精炼结束后将反应体系保温，促进渣金分离，之后冷却得到高钛低硅的钛硅铁合金。
全文摘要
本发明公开了一种高钛低硅的钛硅铁合金及其制备方法，属于钒钛资源综合利用以及铁合金冶炼技术领域。该钛硅铁合金具有含钛量高于40wt％的特点，按重量配比含40～70％的Ti、8～40％的Si、3～15％的Fe以及不可避免的杂质。该钛硅铁合金的制备方法是向高钛型高炉渣中加入外加剂进行熔融热还原反应制得高钛低硅的钛硅铁合金；高钛型高炉渣与外加剂的重量配比为高炉渣∶外加剂＝1∶0.4～0.8；所述外加剂按重量比包括40～80％的还原剂；所述还原剂主要成分为金属铝。本发明的钛硅铁合金能够替代钛铁作为钛合金剂，能够推动钛硅铁合金的推广应用，本发明方法有利于改善环境，提高资源利用率。
文档编号C22C1/06GK102517472SQ20121000304
公开日2012年6月27日 申请日期2012年1月6日 优先权日2012年1月6日
发明者何奇, 余韵, 吴斌, 张建磊, 敖进清, 李坚, 杨志远 申请人:攀枝花钢城集团有限公司