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鈦熔煉技術對利用率的影響

來源:鈦棒,鈦板,鈦管,鈦絲,鈦設備,鈦合金,鈦材 發布時間:2015-8-27 12:18:35

我國是世界資源大國,是世界上鈦資源儲量最為豐富的國家之一,目前已探明二氧化鈦總儲量達9億多噸,居世界第一。儲量雖高,但在當前科技條件限制下,我國適合經濟開采的資源僅為1億多噸,且分布不均衡,主要分布在四川攀枝花及廣西、云南等省區。攀枝花地區儲量最大,但礦石成分復雜、伴生礦種多,開采難度很大,資源賦存條件好的地區資源已經開始枯竭。諸多項目上馬勢必造成資源爭奪戰,并加速優良礦山的資源枯竭速度。從上世紀八十年代起,鈦的冷床爐熔煉開始興起,開始是用電子束,后來用等離子束,其技術迅速發展并融入到了過去由真空自耗熔煉法主導的鈦熔煉領域中,現在已經出現了可熔煉26噸的大型冷床爐。在國外發達國家,冷床爐熔煉方法,早已超越真空自耗熔煉法占據了主導地位。冷床爐熔煉可分為電子束和等離子束冷床熔煉,電子束冷床熔煉適用于純鈦錠和TC4鈦合金錠。等離子束冷床熔煉適用于復雜成分鈦合金的熔煉,暫不做討論。采用冷爐床熔煉比真空自耗熔煉法具有很大優勢,其優勢為:1.可采用多種形式的原料,無需備電極,減少了工序。2.可大量使用二次原料,廢料添加比例率可達100%,實現資源再利用;3.能夠有效去除各類夾雜,提高鈦及鈦合金材料的性能;4.可以生產圓錠、扁錠和空心錠。冷床爐熔煉技術在國外已經得到較廣泛的應用,但在國內,我國鈦及鈦合金的冷床爐熔煉才剛剛起步。目前我國鈦及鈦合金的熔煉法,主要還是真空自耗法,冷爐床熔煉很少見。近幾年的大噸位熔煉爐,主要還是真空自耗熔煉爐。從鈦技術發展趨勢來看,我們的鈦工業還有很長的路要走。

美國則發展更為迅速,他們已經開始研究鈦錠的一步法熔煉技術。通過一次電子束熔煉的純鈦扁錠,已經可以成功地直接軋制成鈦板帶,并通過質量標準的認可,這樣的工藝方法在保證質量的前提下,直接節省了鍛制和打磨兩個步驟,及節省了材料的損耗,有節省了工藝步驟,其中所產生的經濟效益是巨大的;至于鈦合金,“冷床熔煉+真空自耗熔煉”法,已是工業上標準的做法,但這種方法已經慢慢被突破了。經一次電子束熔煉生產的Ti6Al4V鈦合金已被運用與多種工業產品,而且這一方法正在慢慢向航空領域過渡。美國空軍曾資助采用一次電子束熔煉的Ti6Al4V扁錠生產的鈦板材進行系統研究,,在軍用和民用領域得到推廣應用。研究結果表明,采用電子束一次熔煉的扁錠生產的Ti6Al4V鈦合金板材,靜態和動態性能均超過現有標準規定的最小值,其物理性能完全可以替代現有方法軋制的鈦板材。

海綿鈦是典型的高能耗、高污染工業,海綿鈦全流程生產是一個完整工藝鏈,其中不僅需要使用劇毒氣體氯氣作為還原劑,而且還將產生諸多可再利用的“廢棄物”,如生產中產生的四氯化硅就是生產。鐵礦粉基礎性能對燒結礦產量、質量以及燒結配礦的改進和優化有著重要影響,而基礎性能與其化學成分緊密相關。鈦是重要的礦粉資源,在燒結過程中易形成鈣鈦礦等物質,對高爐順行和燒結礦質量影響很大。目前,國內外學者對燒結礦基礎性能已有大量研究,但對與燒結礦基礎性能之間的關系還沒有明確結論。微型燒結試驗研究了鈦對燒結礦基礎性能的影響。研究結果表明:混合礦中鈦質量分數增加,在燒結過程中與CaO不斷反應生成高熔點的鈣鈦礦等物質,其結構致密,阻礙CaO與含鐵礦物之間侵潤和固結,不利于液相生成;TiO2與CaO反應,減少CaO質量分數,不利于鐵酸鈣等高強度礦物生成,降低強度;混合礦的連晶強度和同化性溫度隨著鈦質量分數的升高而升高,而液相流動性和黏結相強度隨著鈦質量分數的升高而降低。鈦質量分數升高改變了燒結礦礦相結構,提高了鈣鈦礦量,降低了鐵酸鈣的形成,不利于礦粉之間結合;礦粉中鈦質量分數提高不利于改善燒結礦產量和質量。實際生產過程中,綜合利用礦石資源,減少混合礦的鈦質量分數,可提高高爐生產。

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