[RU]

Способ получения титанового сплава на основе восстановления самораспространяющегося градиента алюминотермии и рафинирования шлака относится к технической области титанового сплава. В этом способе рутил, или высокотитановый шлак, или двуокись титана : алюминиевый порошок : порошок V ₂ O ₅ : CaO:KClO ₃ = 1.0:(0.60~0.24):(0.042~0.048):(0.12~0.26):(0.22~0.30), использовались для приготовления высокотемпературного расплава методом градиентной подачи и самораспространяющейся реакции. Выполняется градиентная выплавка восстановления, после завершения подачи сырья осуществляют изоляцию плавки, после чего добавляется рафинированный шлак CaF ₂ -CaO-TiO ₂ -V ₂ O ₅ к высокотемпературному сплаву для рафинирования и промывки шлака, в завершение получают титановый сплав, очищенный от шлака. Данный метод имеет следующие преимущества: короткая подача, низкое потребление энергии, простота выполнения операций, а также легкий контроль содержания Al и V в сплаве.

(57) Реферат / Формула:

Способ получения титанового сплава на основе восстановления самораспространяющегося градиента алюминотермии и рафинирования шлака относится к технической области титанового сплава. В этом способе рутил, или высокотитановый шлак, или двуокись титана : алюминиевый порошок : порошок V ₂ O ₅ : CaO:KClO ₃ = 1.0:(0.60~0.24):(0.042~0.048):(0.12~0.26):(0.22~0.30), использовались для приготовления высокотемпературного расплава методом градиентной подачи и самораспространяющейся реакции. Выполняется градиентная выплавка восстановления, после завершения подачи сырья осуществляют изоляцию плавки, после чего добавляется рафинированный шлак CaF ₂ -CaO-TiO ₂ -V ₂ O ₅ к высокотемпературному сплаву для рафинирования и промывки шлака, в завершение получают титановый сплав, очищенный от шлака. Данный метод имеет следующие преимущества: короткая подача, низкое потребление энергии, простота выполнения операций, а также легкий контроль содержания Al и V в сплаве.

---

Евразийское (21) 201990607 (13) A1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки 2019.07.31
(22) Дата подачи заявки 2018.05.21
(51) Int. Cl.
C2IB15/02 (2006.01) C2IB 5/04 (2006.01) C22C14/00 (2006.01) C22C 1/02 (2006.01) C22C 1/06 (2006.01)
(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТИТАНОВОГО СПЛАВА НА ОСНОВЕ ВОССТАНОВЛЕНИЯ САМОРАСПРОСТРАНЯЮЩЕГОСЯ ГРАДИЕНТА АЛЮМИНОТЕРМИИ И РАФИНИРОВАНИЯ ШЛАКА
(31) 201710443771.1
(32) 2017.06.13
(33) CN
(86) PCT/CN2018/087692
(87) WO 2018/228142 2018.12.20
(71) Заявитель:
НОРТЕАСТЕРН ЮНИВЕРСИТИ
(CN)
(72) Изобретатель:
Доу Жихе, Жанг Тинган, Лиу Ян, Лв Гуожи, Жао Киуйюе, Ниу Липинг, Фу Даксуе, Жанг Вейгуанг (CN)
(74) Представитель:
Явкина Е.В. (RU)
(57) Способ получения титанового сплава на основе восстановления самораспространяющегося градиента алюминотермии и рафинирования шлака относится к технической области титанового сплава. В этом способе рутил, или высокотитановый шлак, или двуокись титана : алюминиевый порошок : порошок V2O5 : CaO:KClO3 = 1.0:(0.60~0.24): (0.042~0.048):(0.12~0.26):(0.22~0.30), использовались для приготовления высокотемпературного расплава методом градиентной подачи и самораспространяющейся реакции. Выполняется градиентная выплавка восстановления, после завершения подачи сырья осуществляют изоляцию плавки, после чего добавляется рафинированный шлак CaF2-CaO-TiO2-V2O5 к высокотемпературному сплаву для рафинирования и промывки шлака, в завершение получают титановый сплав, очищенный от шлака. Данный метод имеет следую- I щие преимущества: короткая подача, низкое потребление энергии, простота выполнения операций, а также легкий контроль содержания Al и V в сплаве.
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТИТАНОВОГО СПЛАВА НА ОСНОВЕ ВОССТАНОВЛЕНИЯ САМОРАСПРОСТРАНЯЮЩЕГОСЯ ГРАДИЕНТА АЛЮМИНОТЕРМИИ И РАФИНИРОВАНИЯ ШЛАКА
Область техники
Данное изобретение относится к технической области титано-алюминиевого сплава, которая в частности затрагивает способы получения титанового сплава на основе восстановления самораспространяющегося градиента алюминотермии и рафинирования шлака.
Уровень техники
Титановый сплав широко используется в авиации и космонавтике, суднах, национальной военной промышленности, биомедицине и других областях благодаря малому удельному весу, высокой удельной прочности, хорошим высокотемпературным характеристикам, устойчивости к кислотам, щелочам и коррозии и хорошей биосовместимостью, при этом будущий рынок представляется достаточно огромным. В настоящее время, годовая выработка продукции титанового сплава в мире достигала 40 тыс. тонн, при этом товарных знаков титанового сплава насчитывается около 30, среди которых Ti-6A1-4V(TC4) является одним из наиболее широко используемых ферросплавов. Его скорость применения составляет более 50% от общего объема производства титановых сплавов, что составляет 95% всех деталей из титановых сплавов. Это ведущий материал по применению титановых сплавов во всем мире. Сплав Ti-6A1-4V представляет собой двухфазный титановый сплав а+Р, который был разработан технологическим институтом Иллинойса в 1954 году. Он имеет хорошую прочность, твердость, пластичность, эластичность, сформированность, яркость, теплостойкость, свечестойкость и биосовместимость. Он сперва был использован в авиационно-космической промышленности, но с прогрессом науки и техники, сплав стал применяться в военной, биомедицинской, автомобильной, морской индустриях, индустрии безопасности и предохранения, спорте, принадлежностях для досуга и обихода и других областях. Кроме того в процессе своего развития, стал наиболее широко используемым титановым сплавом с наибольшим выпуском продукции. В то же время, благодаря широкому применению сплава Ti-6A1-4V, методы его подготовки, микроструктура и свойства, анализ и
применение имеют большее изучение и исследования, является типичным представителем титанового сплава.
В настоящее время, методы промышленного производства сплавов Ti-6A1-4V главным образом заключаются в вакуумном плавлении и порошковой металлургии. Метод вакуумного плавления применяет губчатый титан в качестве сырья, добавляет промежуточные легирующих элементов в соответствии с целевым сплавом, осуществляет полное смешение, прессование и электродную сварку, после чего выполняется плавка в дуговой переплав, используется электронно-лучевая плавильная печь или плазменная плавильная печь, затем происходит отливка в слитки и термическая обработка для получения готовой продукции. Метод порошковой металлургии, также известный как смешивание элементов (Blending elements, BE), представляет собой технологию формирования почти чистой формы для деталей сложной формы. Данный метод имеет преимущества короткой отростчатой подачи, высокой материальной микроструктуры использования, точности и равномерности, контроля состава и почти чистой формы. Идеальный процесс для подготовки титановых сплавов с высокой эффективностью и низкой ценой. Согласно данному методу, титановый порошок и порошковые элементы смешиваются согласно коэффициенту состава сплава, после чего формовка выполняется при помощи прессования или изостатического холодного отжима, затем выполняется спекание в вакууме, после этого применяется перегревание для получения готовой продукции. Однако, вышеуказанные два метода основаны на титановой губке или титановом порошке в качестве сырья. В настоящее время, метод Кролла (Kroll) промышленной масштабной подготовки губчатого титана-это сложный процесс с длительным промежутком, имеющий высокое потребление энергии и высокое загрязнение, что является основной причиной для высоких цен на титановый сплав и широко ограниченный диапазон применения. В настоящее время, электролиз расплавленных солей является научно-исследовательской точкой прямого получения титановых сплавов из оксидов титана. Это прямое получение титановых сплавов с низким содержанием кислорода путем электролиза диоксида титана ТЮ2 в расплавленном СаСЬ. Однако, этот метод имеет некоторые недостатки, как незрелые технологические условия, низкоточная эффективность и низкая эффективность продукции. Если оксид титана можно добавить в
определенное количество элементов оксид сплава, титановый сплав может быть непосредственно подготовлен металлотермическим методом сокращения (например, алюмотермия), в результате чего сложный процесс производства губчатого титана можно избежать, что значительно снижает технологическую себестоимость титанового сплава. Алюмотермия имеет преимущества быстрого потребления реакции и низкой энергии. Поэтому перспективным способом снижения стоимости титановых сплавов является непосредственное получение сплавов на основе титана из оксида титана и оксида элемента титанового сплава алюмотермическим методом. Алюминий, как основной элемент а-фазы является стабильным элементом из титанового сплава, играет важную роль в укреплении решения. Прочность на растяжение при комнатной температуре увеличивается на 50МРа с добавлением 1% А1. Предельная растворимость алюминия в титане составляет 7.5%. Однако, после превышения предельной растворимости в микроструктуре появляется упорядоченная фаза T13AI (012), неблагоприятная для пластичности, вязкости и коррозионного напряжения сплава. Поэтому количество добавляемого алюминия не превышает 7%, а алюминия в некоторых титановых сплавах еще ниже. Поэтому контроль содержания алюминия в титановых сплавах особенно важен. Однако, из-за неполного восстановления диоксида титана в процессе сокращения ТЮ2, титан и алюминий в сплаве легко формируют титан-алюминиевые интерметаллиды, что приводит к повышению содержания алюминия (> 10%). При этом, трудно контролировать содержание алюминия в сплаве путем дозирования в процессе самораспространяющейся реакции.
Основываясь на недостатках длительного технологического процесса, высоких энергозатратах и высокой стоимости подготовки титанового сплава и сложности контроля содержания алюминия в процессе подготовки титанового сплава алюмотермическим методом, предложен новый метод получения титанового сплава алюмотермическим восстановлением-рафинирование шлака с применением рутила или высокотитанового шлака или двуокиси титана (диоксида титана) в качестве сырья.
Раскрытие изобретения
Для решения задач неполного восстановления Т1О2 диоксида титана, высокого остатка алюминия и высокого содержания кислорода, существующих при получении
ферротитаниевого сплава алюмотермическим методом, предложен способ получения титанового сплава на основе самораспространяющегося алюмотермического градиентного восстановления и промывки шлака высоким титановым шлаком или рутилом или диоксидом титана в качестве сырья. Метод основан на термитной самораспространяющейся реакции, т. е. высокотемпературный расплав получают термитной самораспространяющейся реакцией с использованием рутила или высоко титанового шлака или диоксида титана или алюминиевого порошка в качестве сырья путем градиентной подачи, а затем проводят градиентную восстановительную плавку. Процесс и температура реакции проконтролированы. После азота сокращается полностью, высокая основность из СаБг-СаО-ТЮг-УгОз на основе переработки шлака добавляется высокая температура плавления, основность и температуру плавления шлака корректируются, шлак промывают. В завершении, высокотемпературную плавку охлаждают до комнатной температуры для того чтобы извлечь верхний шлак и получить титановый сплав, который является титан-алюминиевым сплавов ванадия.
Способ получения титанового сплава на основе восстановления самораспространяющегося градиента алюминотермия и рафинирования шлака данного изобретения включает в себя следующие этапы:
Этап 1: материальная предварительная подготовка
Термо-материалы реакции алюминотермического восстановления были предварительно обработаны отдельно для того, чтобы получить термо-материалы реакции алюминотермического восстановления после предварительной подготовки.
Описываемые термо-материалы реакции алюминотермического восстановления содержат материал титана, алюминиевый порошок, порошок V2O5, СаО и КСЮз.
Материал титана смешан с одним или с несколькими компонентами, включающими рутил, высокотитановый шлак или двуокись титана.
Предварительно обработанные алюмотермические восстановительные реагенты взвешиваются в соответствии с пропорциями. По соотношению массы, титансодержащие материалы: алюминиевый порошок: порошок V2O5: СаО: КС1Оз=1.0:(0.60~0.24):(0.042~ 0.048):(0.12~0.26):(0.22~0.30);
В термо-материалах реакции алюминотермического восстановления, диаметры
частицы каждого материала соответственно: рутил <3mm, высокотитановый шлак <3mm, или диоксид титана <0.02mm, алюминиевый порошок <2mm, порошок V2O5 <0.2mm, частицы СаО <0.2mm, частицы КСЮз <2mm.
Этап 2: реакция самораспространяющейся алюминотермии
Восстановление самораспространяющегося градиента алюминотермии применяется при помощи одного из следующих двух способов. Способ добавления сырья 1:
Смесь получают путем смешивания взвешенного сырья, кроме порошка алюминия, при этом смесь разделяют на несколько частей.
Согласно порядку, в котором каждая смесь добавляется в реактор, количество алюминия постепенно уменьшается в 0.85~0.65 раз от стехиометрического соотношения в 1.15^-1.35 раз. Согласно уравнению химической реакции, общая масса алюминиевого порошка добавляется в теории nit, а фактическая общая масса алюминиевого порошка добавляется в та, где ma=mtx(95~100)%;
Среди них, первая партия из различных материалов, добавленных в реактор, составляет 10-30% от общей массы смеси, и первая партия из различных материалов добавленных в реактор, магниевый порошок, жидкость для розжига, воспламеняется смесь для инициирования самораспространяющихся реакций, в результате чего первая партия высокотемпературных расплавов является достаточной, чтобы вызвать последующую реакцию.
Согласно порядку уменьшения стехиометрического отношения количества алюминия в свою очередь, остальные смеси по очереди добавляются в реактор до тех пор, пока все материалы полностью не прореагируют на получение высокотемпературного расплава.
Способ добавления сырья 2:
Смесь получают путем смешивания сырья, кроме порошка алюминия, затем смесь добавляют в смеситель непрерывного действия с равномерным расходом.
В то же время, алюминиевый порошок добавляется к непрерывному смесителю на расходе потока градиента, так, что алюминиевое содержание непрерывно добавленной смеси постепенно будет уменьшено от 1.15"-1.35 раз стехиометрического коэффициента
до 0.85~0.65 раз стехиометрического коэффициента. Где число градиентных изменений
содержания алюминия удовлетворяет уравнению:
m=(b-c)-a (1)
В формуле, m - частота изменения градиента содержания алюминия, b - высокий объем алюминия, с - низкий объем алюминия, а - изменение градиента коэффициента содержания алюминия, 0 <а <0.04;
Согласно уравнению химической реакции, общая масса алюминиевого порошка nit в теории и практике ша. Отношение между полной массой алюминиевого порошка и полной массой алюминиевого порошка ma: ma=nitx(95~100)%;
Сырье алюминиевый тепловой самораспространяющейся реакции смешивается в смеситель непрерывного действия и затем непрерывно добавляется в реактор термического восстановления алюминия, пока все материалы полностью не прореагируют для получения высокой температуры плавления.
Этап 3: плавка в электромагнитном поле
Высокотемпературный расплав нагревается при помощи электромагнитной индукции, при этом шлак и метал разделяются. Верхний слой - глиноземный шлак, нижний - сплав, в процессе плавки, температура контролируется на 1700~1800°С, время пребывания составляет 5~25min.
Этап 4: рафинирование шлака
(1) 85-95% от общего объема глинозема на основе шлака в верхний слой удаляется,
остаточный объем глинозема на основе шлака и сплава расплава в нижнем слое
подвергаются эксцентриковому механическому перемешиванию, скорость перемешивания
составляет 50~150rpm, температура регулируется в диапазоне 1700~1800°С.
(2) Когда расплав перемешивается равномерно, осуществляется непрерывное
помешивание, и из содержания СаРг-СаО-ТЮг-УгОб на основе переработки шлака вводят
в расплав с высокой чистоты инертного газа в качестве газа-носителя для шлака промывки
и переработки, в котором, по массе, сырье алюминотермитной самораспространяющихся
реакций: СаГг-СаО-ТЮг-УгОб на основе переработки шлака =1.0:(0.02~0.08);
Рафинированный шлак CaF2-CaO-Ti02-V20s содержит химические компоненты и их массовые проценты CaF2:5%~10%, СаО:40%~60%, Na2O:0~2%, ТЮ2:30%~40%,
V205;5%~15% соответственно, а остальная сумма - неизбежные примеси. Среди них рафинированный шлак CaFi-CaO-TiCh-ViOs содержит различные компоненты: СаО, CaF2, Na20, ТЮ2, V2O5, размер частиц порошков которых <0.2mm.
(3) Титановый сплав был получен впрыском рафинированного шлака CaF2-CaO-Ti02-V205, при этом температура поддерживалась в диапазоне 1700~1800°С с непрерывным эксцентрическим механическим смешиванием 10~30min.
Этап 5: охлаждение
После плавления титанового сплава до комнатной температуры, титановый сплав получают путем удаления верхнего шлака.
Подготовленный титановый сплав содержит химический состав и массовую долю: А1 - 5.5%~6.5%, V- 3.5%~4.5%, Si - 0.2%~1.0%, Fe - 0.2%~1.0%, О <0.9%, остаток - Ti.
На этапе 1, метод предварительной обработки для алюминиевого термо-материала восстановительной реакции выглядит следующим образом:
(1) Титан-содержащие материалы, порошок V2O5 и СаО подвергнуты спеканию
отдельно, температура спекания > 120°С, время 12~36h.
(2) Время сушения КСЮз при 150~300°С составляет 12~48h.
В этапе 2, некоторые из частей равны п, п> 4.
На этапе 3, прибор электромагнитной индукции - индукционная печь средней частоты, при этом частота электромагнитного поля больше или равна 1000Hz.
В этапе 4, механическое перемешивание эксцентриситета имеет эксцентрик 0.2-0.4.
На этапе 4, впрыск предпочтительно производится в нижней части индукционной печи промежуточной (средней) частоты.
На этапе 4, инертный газ особой чистоты - аргон особой чистоты, при этом очищенность больше чем или равна 99.95 %.
На этапе 4 (2), перед использованием рафинированного шлака СаРг-СаО-ТЮг-УгОб, выполняется предварительная обработка: температура спекания составляет 150~450°С в течение 10~48h.
Предложен способ получения титанового сплава на основе термитного самораспространяющегося градиентного восстановления и рафинирования шлака. Сравненный с методом дуги вакуума потребляемым плавя или смешанным методом
элемента, метод имеет замечательные прогресс и преимущества.
1. Для данного изобретения используется рутил или высокотитановый шлак или двуокись титана, алюминиевый порошок и порошок V2O5 в качестве сырья, предложена новая концепция подготовки титанового сплава алюмотермическим восстановлением-рафинирование шлака, которая имеет преимущества короткого процесса, низкого потребления энергии, простоты выполнения операций, легкого управления содержания А1 и V в сплаве.
2. В первую очередь материал с более высоким коэффициентом распределения алюминия чем стехиометрический материал использован для того, чтобы выполнить термическое самораспределение алюминия и получить сплав с более высокой температурой, которая способствует последующей инициализации реакции материала с более низким коэффициентом распределения алюминия.
3. Высокий коэффициент алюминия обеспечивает сильную атмосферу уменьшения в полученном сплаве и полном уменьшении окисей металла.
4. Отношение распределения алюминия уменьшается стехиометрическим
соотношением и меньше стехиометрического соотношения. Таким образом,
восстановитель скрепленный с TI в расплаве постепенно высвобождается и вступает в
реакцию с оксидами Ti и V в материалах с низким коэффициентом алюминия
впоследствии, который осуществляет эффективный контроль содержания алюминия в
конечный продукт.
5. Чем больше количество загружаемых партий или меньший непрерывный градиент подачи, тем меньше градиент коэффициента распределения алюминия, тем более очевидным является эффект уменьшения градиента, тем выше выход сплава. В то же время регулировка скорости подачи также может регулировать температуру во время реакции;
6. В процессе рафинирования шлака, с помощью рафинирования смешанного шлака, регулирует основность и точку плавления добавленным рафинированным шлаком, а также снижает клейкость и повышает текучесть шлака для осуществления тщательной химической реакции разделения шлака, тем самым эффективно удаляя включения, такие как оксид алюминия; в то же время процесс термической термообработки полностью
5.
использует тепловую реакцию системы, что может значительно снизить потребление энергии в процессе производства.
7. Электромагнитный индукционный нагрев использовался для промывки и рафинирования шлака, а эксцентрическое механическое перемешивание используется для формирования верхнего слоя шлака на основе глинозема и нижнего слоя расплава, что усиливает процесс разделения шлака и металла.
Конкретные способы осуществления
Настоящим дополнительно иллюстрируется изобретение в сочетании со способами осуществления.
В следующих способах осуществления:
В титан-содержащих материалах, состав и массовая доля рутила ТЮг> 92 % , остальные - примеси, размер частиц <3mm; содержание и массовая доля высокотитанового шлака ТЮ2> 92%, остальные - примеси, размер частиц <3mm; состав и массовая доля диоксида титана ТЮг> 99.5 %, остальные - примеси, размер частиц <0.02mm.
Размер частиц порошка V2O5 составляет <0.2mm. Размер частиц алюминиевого порошка <2mm. Размер частиц шлака <0.2mm.
Очищенность аргона особой чистоты больше 99.95 %.
В следующем способе осуществления, оборудование, применяемое в процессе плавки шлака и в процессе мойки и очистки, представляет собой индукционные печи средней частоты, при этом частота электромагнитного поля в индукционных печах средней частоты не менее 1000Hz.
Пример осуществления 1
Способ получения титанового сплава на основе восстановления самораспространяющегося градиента алюминотермия и рафинирования шлака включает в себя следующие этапы:
Этап 1: материальная предварительная подготовка
Термо-материалы реакции алюминотермического восстановления были предварительно обработаны отдельно, в том числе высоко-титановый шлак, содержащий
TiCh с массовой долей 92% и порошок V2O5, прокаливают при 600°С в течение 32h, СаО при 200°С в течение 16h, КСЮз при 160°С в течение 18h, при этом получают термо-материалы реакции алюминотермического восстановления.
Термо-материалы реакции алюминотермического восстановления были взвешены по доле. Согласно массовому коэффициенту, высоко-титановый шлак: алюминиевый порошок: порошок V2O5: СаО: КС10з=1.0:0.26:0.045:0.16:0.28.
Размеры частиц каждого материала являются: размер частиц высоко-титанового шлака <3тт; алюминиевый порошок <2тт; порошок V2O5 <0.2тт; размер частиц СаО <0.2mm; размер частиц КСЮз <2mm;
Этап 2: реакция самораспространяющейся алюминотермии
Смесь получают путем смешивания взвешенного сырья, кроме порошка алюминия, при этом смесь разделяют на 5 частей.
Согласно порядку добавления каждой смеси в реактор, количество алюминия составляет 1.20, 1.05, 1.0, 0.90, 0.85 раз больше стехиометрического отношения, а общая масса алюминиевого порошка составляет nit в теории и ша на практике, в которых ma=mtx95%.
Среди них, первая партия из различных материалов, добавленных в реактор, составляла 20% от общей массы смеси, первая партия из различных материалов, добавленных в реактор нужно добавить магний порошок как детонатор, поджечь смесь для инициирования самораспространяющихся реакций, и получить первую партию высокотемпературных расплавов достаточных, чтобы вызвать последующую реакцию.
Согласно порядку уменьшения стехиометрического отношения количества алюминия в свою очередь, остальные смеси по очереди добавляются в реактор до тех пор, пока все материалы полностью не прореагируют на получение высокотемпературного расплава.
Этап 3: плавка в электромагнитном поле
Высокотемпературный сплав нагревается электромагнитной индукцией, шлак и металл разделяется на слои. Верхний слой - глиноземный шлак, нижний - сплав, при этом температура контролируется на 1800°С, время пребывания составляет 15min.
Этап 4: рафинирование шлака
(1) 90% от общего объема глинозема на основе шлака в верхний слой удаляется, остаточный объем глинозема на основе шлака и сплава расплава в нижнем слое подвергаются эксцентриковому механическому перемешиванию, эксцентриковое расстояние составляет 0.3, скорость перемешивания составляет 50rpm, температура регулируется на 1800°С.
(2) Когда расплав перемешивается равномерно, осуществляется непрерывное помешивание, и из содержания CaFi-CaO-TiCh-ViOs на основе переработки шлака вводят в расплав с высокой чистоты инертного газа в качестве газа-носителя дна индукционной печи средней частоты для шлака промывки и переработки, в котором, по массе, сырье алюминотермитной самораспространяющихся реакций: CaFi-CaO-TiCh-ViOs на основе переработки шлака =1.0:0.02;
Рафинированный шлак CaFi-CaO-TiCh-ViOs содержит химические компоненты и их массовые проценты CaF2:5%, СаО:60%, Na2O:0%, TiO2:30%, YiOs'SVo соответственно. Среди них рафинированный шлак СаРг-СаО-ТЮг-УгСЬ содержит различные компоненты: СаО, CaF2, Na20, Ti02, V205, размер частиц порошков которых <0.2mm, перед использованием рафинированного шлака СаРг-СаО-ТЮг-УгОб, выполняется предварительная обработка: спекание при 150°Св течение 10h.
(3) Титановый сплав был получен впрыском рафинированного шлака
CaF2-CaO-Ti02-V205, при этом температура поддерживалась в диапазоне 1800°С с
непрерывным эксцентрическим механическим смешиванием lOmin, после помешивание
прекращается.
Этап 5: охлаждение
После плавления титанового сплава до комнатной температуры, титановый сплав получают путем удаления верхнего шлака.
Подготовленный титановый сплав содержит химический состав и массовую долю: А1 - 6.2%, V - 3.50%, Si- 0.2%, Fe - 0.2%, О - 0.32%, остаток - Ti.
Пример осуществления 2
Способ получения титанового сплава на основе восстановления самораспространяющегося градиента алюминотермия и рафинирования шлака включает в себя следующие этапы:
Этап 1: материальная предварительная подготовка
Термо-материалы реакции алюминотермического восстановления были предварительно обработаны отдельно, в том числе двуокись титана и порошок V2O5, содержащий 99,5% ТЮ2, прокаливают при 650°С в течение 36 h, СаО при 200°С в течение 8h, КСЮз при 160°С в течение 18h, при этом получают термо-материалы реакции алюминотермического восстановления.
Термо-материалы реакции алюминотермического восстановления были взвешены по доле. Согласно массовому коэффициенту, двуокись титана: алюминиевый порошок: порошок V2O5: СаО: КС1Оз=1.0:0.26:0.045:0.16:0.28.
Размеры частиц каждого материала являются: размер частиц двуокиси титана <0,02тт; алюминиевый порошок <2тт; порошок V2O5 <0.2тт; размер частиц СаО <0.2mm; размер частиц КСЮз <2mm;
Этап 2: реакция самораспространяющейся алюминотермии
Смесь получают путем смешивания взвешенного сырья, кроме порошка алюминия, при этом смесь разделяют на 6 частей.
Согласно порядку добавления каждой смеси в реактор, количество алюминия составляет 1.20, 1.1, 0.95, 0.90, 0.85, 0.80 раз больше стехиометрического отношения, а общая масса алюминиевого порошка составляет nit в теории и ша на практике, в которых ma=mtx98%.
Среди них, первая партия из различных материалов, добавленных в реактор, составляла 28.6% от общей массы смеси, первая партия из различных материалов, добавленных в реактор нужно добавить магний порошок как детонатор, поджечь смесь для инициирования самораспространяющихся реакций, и получить первую партию высокотемпературных расплавов достаточных, чтобы вызвать последующую реакцию.
Согласно порядку уменьшения стехиометрического отношения количества алюминия в свою очередь, остальные смеси по очереди добавляются в реактор до тех пор, пока все материалы полностью не прореагируют на получение высокотемпературного расплава.
Этап 3: плавка в электромагнитном поле
Высокотемпературный сплав нагревается электромагнитной индукцией, шлак и
металл разделяется на слои. Верхний слой - глиноземный шлак, нижний - сплав, при этом температура контролируется на 1750°С, время пребывания составляет 20min. Этап 4: рафинирование шлака
(1) 95% от общего объема глинозема на основе шлака в верхний слой удаляется, остаточный объем глинозема на основе шлака и сплава расплава в нижнем слое подвергаются эксцентриковому механическому перемешиванию, эксцентриковое расстояние составляет 0.2, скорость перемешивания составляет ЮОгрт, температура регулируется в диапазоне 1750°С.
(2) Когда расплав перемешивается равномерно, осуществляется непрерывное помешивание, и из содержания CaF2-CaO-Ti02-V205 на основе переработки шлака вводят в расплав с высокой чистоты инертного газа дна печи средней частоты в качестве газа-носителя для шлака промывки и переработки, в котором, по массе, сырье алюминотермитной самораспространяющихся реакций: CaF2-CaO-Ti02-V205 на основе переработки шлака = 1.0:0.04;
Рафинированный шлак CaF2-CaO-Ti02-V205 содержит химические компоненты и их массовые проценты CaF2:10%, СаО:50%, Na2O:0%, TiO2:30%, V2O5:10% соответственно. Среди них рафинированный шлак CaF2-CaO-Ti02-V2Os содержит различные компоненты: СаО, CaF2, Na20, ТЮ2, V2O5, размер частиц порошков которых <0.2mm, перед применением рафинированного шлака CaF2-CaO-Ti02-V2Os, выполняется предварительная обработка: спекание при 150°Св течение 20h.
(3) Титановый сплав был получен впрыском рафинированного шлака
CaF2-CaO-Ti02-V205, при этом температура поддерживалась в диапазоне 1750°С с
непрерывным эксцентрическим механическим смешиванием 30min, после помешивание
прекращается.
Этап 5: охлаждение
После плавления титанового сплава до комнатной температуры, титановый сплав получают путем удаления верхнего шлака.
Подготовленный титановый сплав содержит химический состав и массовую долю: А1 -6.0%, V-3.80%, Si -0.3%, Fe- 0.6%, 0-0.24%, остаток - Ti.
Пример осуществления 3
Способ получения титанового сплава на основе восстановления самораспространяющегося градиента алюминотермия и рафинирования шлака включает в себя следующие этапы:
Этап 1: материальная предварительная подготовка
Термо-материалы реакции алюминотермического восстановления были предварительно обработаны отдельно, в том числе рутил, содержащий ТЮ2 с массовой долей 92%, и порошок V2O5, прокаливают при 600°С в течение 24 h, СаО при 300°С в течение 12h, КСЮз при 200°С в течение 18h, при этом получают термо-материалы реакции алюминотермического восстановления.
Термо-материалы реакции алюминотермического восстановления были взвешены по доле. Согласно массовому коэффициенту, рутил: алюминиевый порошок: порошок V2O5: СаО: КС10з=1.0:0.26:0.045:0.16:0.28.
Размеры частиц каждого материала являются: размер частиц рутила <3тт; алюминиевый порошок <2тт; порошок V2O5 <0.2тт; размер частиц СаО <0.2mm; размер частиц КСЮз <2mm;
Этап 2: реакция самораспространяющейся алюминотермии
Смесь получают путем смешивания взвешенного сырья, кроме порошка алюминия, при этом смесь разделяют на 8 частей.
Согласно порядку добавления каждой смеси в реактор, количество алюминия составляет 1.20, 1.1, 1.0, 0.95, 0.925, 0.90, 0.875, 0.85 раз больше стехиометрического отношения, а общая масса алюминиевого порошка составляет nit в теории и ша на практике, в которых ma=mtx99%.
Среди них, первая партия из различных материалов, добавленных в реактор, составляла 22.2% от общей массы смеси, первая партия из различных материалов, добавленных в реактор нужно добавить магний порошок как детонатор, поджечь смесь для инициирования самораспространяющихся реакций, и получить первую партию высокотемпературных расплавов достаточных, чтобы вызвать последующую реакцию.
Согласно порядку уменьшения стехиометрического отношения количества алюминия в свою очередь, остальные смеси по очереди добавляются в реактор до тех пор, пока все материалы полностью не прореагируют на получение высокотемпературного
расплава.
Этап 3: плавка в электромагнитном поле
Высокотемпературный сплав нагревается электромагнитной индукцией, шлак и металл разделяется на слои. Верхний слой - глиноземный шлак, нижний - сплав, при этом температура контролируется на 1700°С, время пребывания составляет 25min.
Этап 4: рафинирование шлака
(1) 95% от общего объема глинозема на основе шлака в верхний слой удаляется, остаточный объем глинозема на основе шлака и сплава расплава в нижнем слое подвергаются эксцентриковому механическому перемешиванию, эксцентриковое расстояние составляет 0.2, скорость перемешивания составляет ЮОгрт, температура регулируется в диапазоне 1700°С.
(2) Когда расплав перемешивается равномерно, осуществляется непрерывное помешивание, и из содержания CaF2-CaO-Ti02-V205 на основе переработки шлака вводят в расплав с высокой чистоты инертного газа в качестве газа-носителя дна индукционной печи средней частоты для шлака промывки и переработки, в котором, по массе, сырье алюминотермитной самораспространяющихся реакций: CaF2-CaO-Ti02-V205 на основе переработки шлака =1.0:0.06;
Рафинированный шлак CaF2-CaO-Ti02-V205 содержит химические компоненты и их массовые проценты CaF2:5%, СаО:40%, Na2O:0%, TiO2:40%, V205:15% соответственно. Среди них рафинированный шлак CaF2-CaO-Ti02-V2Os содержит различные компоненты: СаО, CaF2, Na20, Ti02, V2Os, размер частиц порошков которых <0.2mm, перед применением рафинированного шлака CaF2-CaO-Ti02-V2Os, выполняется предварительная обработка: спекание при 180°Св течение 20h.
(3) Титановый сплав был получен впрыском рафинированного шлака
CaF2-CaO-Ti02-V205, при этом температура поддерживалась в диапазоне 1700°С с
непрерывным эксцентрическим механическим смешиванием 30min, после помешивание
прекращается.
Этап 5: охлаждение
После плавления титанового сплава до комнатной температуры, титановый сплав получают путем удаления верхнего шлака.
Подготовленный титановый сплав содержит химический состав и массовую долю: А1 - 5.8%, V - 4.40%, Si- 0.4%, Fe - 0.8%, О - 0.2%, остаток - Ti. Пример осуществления 4
Способ получения титанового сплава на основе восстановления самораспространяющегося градиента алюминотермия и рафинирования шлака включает в себя следующие этапы:
Этап 1: материальная предварительная подготовка
Термо-материалы реакции алюминотермического восстановления были предварительно обработаны отдельно, в том числе высоко-титановый шлак содержащий TiChc массовой долей 93%, и порошок V2O5, прокаливают при 700°С в течение 12h, СаО при 300°С в течение 36h, КСЮз при 250°С в течение 8h, при этом получают термо-материалы реакции алюминотермического восстановления.
Термо-материалы реакции алюминотермического восстановления были взвешены по доле. Согласно массовому коэффициенту, высоко-титановый шлак: алюминиевый порошок: порошок V2O5: СаО: КС10з=1.0:0.26:0.045:0.16:0.28.
Размеры частиц каждого материала являются: размер частиц высоко-титанового шлака <3тт; алюминиевый порошок <2тт; порошок V2O5 <0.2тт; размер частиц СаО <0.2mm; размер частиц КСЮз <2mm;
Этап 2: реакция самораспространяющейся алюминотермии
Смесь получают путем смешивания сырья, кроме порошка алюминия, затем смесь добавляют в смеситель непрерывного действия с равномерным расходом.
В то же время, алюминиевый порошок добавляется к непрерывному смесителю на расходе потока градиента, так, что алюминиевое содержание непрерывно добавленной смеси постепенно будет уменьшено от 1.28 раз стехиометрического коэффициента до 0.7 раз стехиометрического коэффициента. Где число градиентных изменений содержания алюминия удовлетворяет уравнению:
m=(b-c)-a (1)
В формуле, m - частота изменения градиента содержания алюминия, b - высокий объем алюминия, с - низкий объем алюминия, а - изменение градиента коэффициента содержания алюминия, а=0.01, при расчете m в качестве 58 раз, интервал времени
изменения градиента содержания алюминия - общее время реакции, деленное на т;
Согласно уравнению химической реакции, общая масса алюминиевого порошка nit в теории и практике ша. Отношение между полной массой алюминиевого порошка и полной массой алюминиевого порошка ma: ma=nitx98%;
Сырье алюминиевый тепловой самораспространяющейся реакции смешивается в смеситель непрерывного действия и затем непрерывно добавляется в реактор термического восстановления алюминия, пока все материалы полностью не прореагируют для получения высокой температуры плавления.
Этап 3: плавка в электромагнитном поле
Высокотемпературный сплав нагревается электромагнитной индукцией, шлак и металл разделяется на слои. Верхний слой - глиноземный шлак, нижний - сплав, при этом температура контролируется на 1800°С, время пребывания составляет 15min.
Этап 4: рафинирование шлака
(1) 85% от общего объема глинозема на основе шлака в верхний слой удаляется, остаточный объем глинозема на основе шлака и сплава расплава в нижнем слое подвергаются эксцентриковому механическому перемешиванию, эксцентриковое расстояние составляет 0.4, скорость перемешивания составляет 50rpm, температура регулируется на 1800°С.
(2) Когда расплав перемешивается равномерно, осуществляется непрерывное помешивание, и из содержания CaF2-CaO-Ti02-V20s на основе переработки шлака вводят в расплав с высокой чистоты инертного газа дна печи средней частоты в качестве газа-носителя для шлака промывки и переработки, в котором, по массе, сырье алюминотермитной самораспространяющихся реакций: СаБг-СаО-ТЮг-УгОз на основе переработки шлака = 1.0:0.05;
Рафинированный шлак CaF2-CaO-Ti02-V20s содержит химические компоненты и их массовые проценты CaF2:10%, СаО:50%, Na2O:0%, Ti02:35%, YiOs'SVo соответственно. Среди них рафинированный шлак CaF2-CaO-Ti02-V20s содержит различные компоненты: СаО, CaF2, Na20, ТЮ2, V2O5, размер частиц порошков которых <0.2mm, перед применением рафинированного шлака СаРг-СаО-ТЮг-УгОб, выполняется предварительная обработка: спекание при 150°Св течение 10h.
(3) Титановый сплав был получен впрыском рафинированного шлака CaF2-CaO-Ti02-V205, при этом температура поддерживалась в диапазоне 1800°С с непрерывным эксцентрическим механическим смешиванием 20min, после помешивание прекращается.
Этап 5: охлаждение
После плавления титанового сплава до комнатной температуры, титановый сплав получают путем удаления верхнего шлака.
Подготовленный титановый сплав содержит химический состав и массовую долю: А1 -6.1%, V-3.60%, Si -0.6%, Fe- 0.7%, 0-0.31%, остаток - Ti.
Пример осуществления 5
Способ получения титанового сплава на основе восстановления самораспространяющегося градиента алюминотермия и рафинирования шлака включает в себя следующие этапы:
Этап 1: материальная предварительная подготовка
Термо-материалы реакции алюминотермического восстановления были предварительно обработаны отдельно, в том числе высоко-титановый шлак содержащий ТЮг с массовой долей 92.5%, двуокись титана, содержащая ТЮг с массовой долей 99.6%, и порошок V2O5, которые прокаливают отдельно при 650°С в течение 20 h, СаО при 200°С в течение 12h, КСЮз при 150°С в течение 18h, при этом получают термо-материалы реакции алюминотермического восстановления с пропорцией высоко-титанового шлака и двуокиси титана 1:1.
Термо-материалы реакции алюминотермического восстановления были взвешены по доле. Согласно массовому коэффициенту, высоко-титановый шлак двуокись титана: алюминиевый порошок: порошок V2O5: СаО: КС10з=1.0:0.26:0.045:0.16:0.28.
В термо-материалах реакции алюминотермического восстановления, диаметры частицы каждого материала соответственно: высокотитановый шлак <3mm, или диоксид титана <0.02mm, алюминиевый порошок <2mm, порошок V2O5 <0.2mm, частицы СаО <0.2mm, частицы КСЮз <2mm.
Этап 2: реакция самораспространяющейся алюминотермии
Смесь получают путем смешивания сырья, кроме порошка алюминия, затем смесь
добавляют в смеситель непрерывного действия с равномерным расходом.
В то же время, алюминиевый порошок добавляется к непрерывному смесителю на расходе потока градиента, так, что алюминиевое содержание непрерывно добавленной смеси постепенно будет уменьшено от 1.20 раз стехиометрического коэффициента до 0.75 раз стехиометрического коэффициента. Где число градиентных изменений содержания алюминия удовлетворяет уравнению:
m=(b-c)-a (1)
В формуле, m - частота изменения градиента содержания алюминия, b - высокий объем алюминия, с - низкий объем алюминия, а - изменение градиента коэффициента содержания алюминия, а=0.003; по расчетам m =150раз.
Согласно уравнению химической реакции, общая масса алюминиевого порошка nit в теории и практике ша. Отношение между полной массой алюминиевого порошка и полной массой алюминиевого порошка ma: ma=nitx96%;
Сырье алюминиевый тепловой самораспространяющейся реакции смешивается в смеситель непрерывного действия и затем непрерывно добавляется в реактор термического восстановления алюминия, пока все материалы полностью не прореагируют для получения высокой температуры плавления.
Этап 3: плавка в электромагнитном поле
Высокотемпературный сплав нагревается электромагнитной индукцией, шлак и металл разделяется на слои. Верхний слой - глиноземный шлак, нижний - сплав, при этом температура контролируется на 1700°С, время пребывания составляет 15min.
Этап 4: рафинирование шлака
(1) 90% от общего объема глинозема на основе шлака в верхний слой удаляется, остаточный объем глинозема на основе шлака и сплава расплава в нижнем слое подвергаются эксцентриковому механическому перемешиванию, эксцентриковое расстояние составляет 0.4, скорость перемешивания составляет 150rpm, температура регулируется на 1700°С.
(2) Когда расплав перемешивается равномерно, осуществляется непрерывное помешивание, и из содержания СаГг-СаО-ТЮг-УгОб на основе переработки шлака вводят в расплав с высокой чистоты инертного газа дна печи средней частоты в качестве
(1)
газа-носителя для шлака промывки и переработки, в котором, по массе, сырье алюминотермитной самораспространяющихся реакций: CaFi-CaO-TiCh-ViOs на основе переработки шлака = 1.0:0.05;
Рафинированный шлак CaFi-CaO-TiCh-ViOs содержит химические компоненты и их массовые проценты CaF2:5%, СаО:50%, Na2O:0%, TiO2:30%, V2O5:10% соответственно. Среди них рафинированный шлак СаРг-СаО-ТЮг-УгСЬ содержит различные компоненты: СаО, CaF2, Na20, ТЮ2, V2O5, размер частиц порошков которых <0.2mm, перед применением рафинированного шлака СаРг-СаО-ТЮг-УгОб, выполняется предварительная обработка: спекание при 450°Св течение 12h.
(3) Титановый сплав был получен впрыском рафинированного шлака CaF2-CaO-Ti02-V205, при этом температура поддерживалась в диапазоне 1700°С с непрерывным эксцентрическим механическим смешиванием lOmin, после помешивание прекращается.
Этап 5: охлаждение
После плавления титанового сплава до комнатной температуры, титановый сплав получают путем удаления верхнего шлака.
Подготовленный титановый сплав содержит химический состав и массовую долю: А1 - 5.8%, V - 4.10%, Si - 0.3 %, Fe - 0.6%, О - 0.22%, остаток - Ti.
Пример осуществления 6
Способ получения титанового сплава на основе восстановления самораспространяющегося градиента алюминотермия и рафинирования шлака включает в себя следующие этапы:
Этап 1: материальная предварительная подготовка
Термо-материалы реакции алюминотермического восстановления были предварительно обработаны отдельно, в том числе высоко-титановый шлак, содержащий ТЮ2 с массовой долей 93%, двуокись титана, содержащая ТЮ2 с массовой долей 99.5%, рутил, содержащий ТЮ2 с массовой долей 94%, и порошок V2O5,, прокаливают при 650°Св течение 36h, СаО при 300°С в течение 16h, КСЮз при 180°С в течение 24h, при этом получают термо-материалы реакции алюминотермического восстановления с пропорцией высоко-титанового шлака, двуокиси титана и рутила 1:1:1.
Термо-материалы реакции алюминотермического восстановления были взвешены по доле. Согласно массовому коэффициенту, высоко-титановый шлак, двуокись титана и рутил: алюминиевый порошок: порошок V2O5: СаО: КС10з=1.0:0.26:0.045:0.16:0.28.
Размеры частиц каждого материала являются: размер частиц высоко-титанового шлака <3mm, размер частиц рутила <3тт; размер частиц двуокиси титана <0.02тт, алюминиевый порошок <2тт; порошок V2O5 <0.2тт; размер частиц СаО <0.2mm; размер частиц КСЮз <2mm;
Этап 2: реакция самораспространяющейся алюминотермии
Смесь получают путем смешивания сырья, кроме порошка алюминия, затем смесь добавляют в смеситель непрерывного действия с равномерным расходом.
В то же время, алюминиевый порошок добавляется к непрерывному смесителю на расходе потока градиента, так, что алюминиевое содержание непрерывно добавленной смеси постепенно будет уменьшено от 1.2 раз стехиометрического коэффициента до 0.75 раз стехиометрического коэффициента. Где число градиентных изменений содержания алюминия удовлетворяет уравнению:
m=(b-c)-a (1)
В формуле, m - частота изменения градиента содержания алюминия, b - высокий объем алюминия, с - низкий объем алюминия, а - изменение градиента коэффициента содержания алюминия, а=0.001, по расчетам т=450 раз;
Согласно уравнению химической реакции, общая масса алюминиевого порошка nit в теории и практике ша. Отношение между полной массой алюминиевого порошка и полной массой алюминиевого порошка ma: ma=nitx95%;
Сырье алюминиевый тепловой самораспространяющейся реакции смешивается в смеситель непрерывного действия и затем непрерывно добавляется в реактор термического восстановления алюминия, пока все материалы полностью не прореагируют для получения высокой температуры плавления.
Этап 3: плавка в электромагнитном поле
Высокотемпературный сплав нагревается электромагнитной индукцией, шлак и металл разделяется на слои. Верхний слой - глиноземный шлак, нижний - сплав, при этом температура контролируется на 1750°С, время пребывания составляет 20min.
Этап 4: рафинирование шлака
(1) 90% от общего объема глинозема на основе шлака в верхний слой удаляется, остаточный объем глинозема на основе шлака и сплава расплава в нижнем слое подвергаются эксцентриковому механическому перемешиванию, эксцентриковое расстояние составляет 0.4, скорость перемешивания составляет 50rpm, температура регулируется на 1750°С.
(2) Когда расплав перемешивается равномерно, осуществляется непрерывное помешивание, и из содержания CaFi-CaO-TiCh-ViOs на основе переработки шлака вводят в расплав с высокой чистоты инертного газа в качестве газа-носителя дна индукционной печи средней частоты для шлака промывки и переработки, в котором, по массе, сырье алюминотермитной самораспространяющихся реакций: CaFi-CaO-TiCh-ViOs на основе переработки шлака =1.0:0.06;
Рафинированный шлак CaFi-CaO-TiCh-ViOs содержит химические компоненты и их массовые проценты CaF2:10%, СаО:40%, Na2O:0%, Ti02:35%, V20s:15%) соответственно. Среди них рафинированный шлак СаРг-СаО-ТЮг-УгСЬ содержит различные компоненты: СаО, CaF2, Na20, ТЮ2, V2O5, размер частиц порошков которых <0.2mm, перед применением рафинированного шлака СаРг-СаО-ТЮг-УгОб, выполняется предварительная обработка: спекание при 200°Св течение 12h.
(3) Титановый сплав был получен впрыском рафинированного шлака
CaF2-CaO-Ti02-V205, при этом температура поддерживалась в диапазоне 1750°С с
непрерывным эксцентрическим механическим смешиванием 30min, после помешивание
прекращается.
Этап 5: охлаждение
После плавления титанового сплава до комнатной температуры, титановый сплав получают путем удаления верхнего шлака.
Подготовленный титановый сплав содержит химический состав и массовую долю: А1 - 5.6%, V - 4.40%, Si- 0.6%, Fe - 0.6%, О - 0.18%, остаток - Ti.
Пример осуществления 7
Способ получения титанового сплава на основе восстановления самораспространяющегося градиента алюминотермия и рафинирования шлака включает в
себя следующие этапы:
Этап 1: материальная предварительная подготовка
Термо-материалы реакции алюминотермического восстановления были предварительно обработаны отдельно, в том числе рутил, содержащий ТЮ2 с массовой долей 92%, и порошок V2O5 прокаливают при 600°С в течение 24h, СаО при 200°С в течение 16h, КСЮз при 180°С в течение 20h, при этом получают термо-материалы реакции алюминотермического восстановления.
Термо-материалы реакции алюминотермического восстановления были взвешены по доле. Согласно массовому коэффициенту, рутил: алюминиевый порошок: порошок V2O5: СаО: КС10з=1.0:0.26:0.045:0.16:0.28.
Размеры частиц каждого материала являются: размер частиц рутила <3тт; алюминиевый порошок <2тт; порошок V2O5 <0.2тт; размер частиц СаО <0.2mm; размер частиц КСЮз <2mm;
Этап 2: реакция самораспространяющейся алюминотермии
Смесь получают путем смешивания взвешенного сырья, кроме порошка алюминия, при этом смесь разделяют на 5 частей.
Согласно порядку добавления каждой смеси в реактор, количество алюминия составляет 1.20, 1.05, 1.0, 0.90, 0.85 раз больше стехиометрического отношения, а общая масса алюминиевого порошка составляет nit в теории и ша на практике, в которых ma=mtx98%.
Среди них, первая партия из различных материалов, добавленных в реактор, составляла 20% от общей массы смеси, первая партия из различных материалов, добавленных в реактор нужно добавить магний порошок как детонатор, поджечь смесь для инициирования самораспространяющихся реакций, и получить первую партию высокотемпературных расплавов достаточных, чтобы вызвать последующую реакцию.
Согласно порядку уменьшения стехиометрического отношения количества алюминия в свою очередь, остальные смеси по очереди добавляются в реактор до тех пор, пока все материалы полностью не прореагируют на получение высокотемпературного расплава.
Этап 3: плавка в электромагнитном поле
Высокотемпературный сплав нагревается электромагнитной индукцией, шлак и металл разделяется на слои. Верхний слой - глиноземный шлак, нижний - сплав, при этом температура контролируется на 1700°С, время пребывания составляет 15min.
Этап 4: рафинирование шлака
(1) 90% от общего объема глинозема на основе шлака в верхний слой удаляется, остаточный объем глинозема на основе шлака и сплава расплава в нижнем слое подвергаются эксцентриковому механическому перемешиванию, эксцентриковое расстояние составляет 0.3, скорость перемешивания составляет ЮОгрт, температура регулируется на 1700°С.
(2) Когда расплав перемешивается равномерно, осуществляется непрерывное помешивание, и из содержания CaFi-CaO-TiCh-ViOs на основе переработки шлака вводят в расплав с высокой чистоты инертного газа дна печи средней частоты в качестве газа-носителя для шлака промывки и переработки, в котором, по массе, сырье алюминотермитной самораспространяющихся реакций: CaFi-CaO-TiCh-ViOs на основе переработки шлака = 1.0:0.04;
Рафинированный шлак CaFi-CaO-TiCh-ViOs содержит химические компоненты и их массовые проценты CaF2:5%, СаО:50%, Na2O:0%, TiO2:40%, YiOs'SVo соответственно. Среди них рафинированный шлак CaFi-CaO-TiCh-ViOs содержит различные компоненты: СаО, CaF2, Na20, ТЮг, V2O5, размер частиц порошков которых <0.2mm, перед применением рафинированного шлака СаРг-СаО-ТЮг-УгОб, выполняется предварительная обработка: спекание при 150°Св течение 10h.
(3) Титановый сплав был получен впрыском рафинированного шлака
CaF2-CaO-Ti02-V205, при этом температура поддерживалась в диапазоне 1700°С с
непрерывным эксцентрическим механическим смешиванием lOmin, после помешивание
прекращается.
Этап 5: охлаждение
После плавления титанового сплава до комнатной температуры, титановый сплав получают путем удаления верхнего шлака.
Подготовленный титановый сплав содержит химический состав и массовую долю: А1 -6.3%, V- 3.70%, Si -0.4%, Fe- 0.6%, 0-0.35%, остаток - Ti.
Пример осуществления 8
Способ получения титанового сплава на основе восстановления самораспространяющегося градиента алюминотермия и рафинирования шлака включает в себя следующие этапы:
Этап 1: материальная предварительная подготовка
Термо-материалы реакции алюминотермического восстановления были предварительно обработаны отдельно, в том числе двуокись титана, содержащая ТЮ2 с массовой долей 99.7%, рутил, содержащий ТЮ2 с массовой долей 93% и порошок V2O5, прокаливают при 700°С в течение 16h, СаО при 250°С в течение 16h, КСЮз при 180°С в течение 36h, при этом получают термо-материалы реакции алюминотермического восстановления с пропорцией двуокиси титана и рутила 1:1.
Термо-материалы реакции алюминотермического восстановления были взвешены по доле. Согласно массовому коэффициенту, двуокись титана и рутил: алюминиевый порошок: порошок V2O5: СаО: КС10з=1.0:0.26:0.045:0.16:0.28.
Размеры частиц каждого материала являются: размер частиц рутила <3mm, двуокиси титана <0,02тт; алюминиевый порошок <2тт; порошок V2O5 <0.2тт; размер частиц СаО <0.2mm; размер частиц КСЮз <2mm;
Этап 2: реакция самораспространяющейся алюминотермии
Смесь получают путем смешивания взвешенного сырья, кроме порошка алюминия, при этом смесь разделяют на 6 частей.
Согласно порядку добавления каждой смеси в реактор, количество алюминия составляет 1.20, 1.1, 0.95, 0.90, 0.85, 0.80 раз больше стехиометрического отношения, а общая масса алюминиевого порошка составляет nit в теории и ша на практике, в которых ma=mtx98%.
Среди них, первая партия из различных материалов, добавленных в реактор, составляла 28.6% от общей массы смеси, первая партия из различных материалов, добавленных в реактор нужно добавить магний порошок как детонатор, поджечь смесь для инициирования самораспространяющихся реакций, и получить первую партию высокотемпературных расплавов достаточных, чтобы вызвать последующую реакцию.
Согласно порядку уменьшения стехиометрического отношения количества
алюминия в свою очередь, остальные смеси по очереди добавляются в реактор до тех пор, пока все материалы полностью не прореагируют на получение высокотемпературного расплава.
Этап 3: плавка в электромагнитном поле
Высокотемпературный сплав нагревается электромагнитной индукцией, шлак и металл разделяется на слои. Верхний слой - глиноземный шлак, нижний - сплав, при этом температура контролируется на 1800°С, время пребывания составляет 15min.
Этап 4: рафинирование шлака
(1) 95% от общего объема глинозема на основе шлака в верхний слой удаляется, остаточный объем глинозема на основе шлака и сплава расплава в нижнем слое подвергаются эксцентриковому механическому перемешиванию, эксцентриковое расстояние составляет 0.4, скорость перемешивания составляет 50rpm, температура регулируется на 1800°С.
(2) Когда расплав перемешивается равномерно, осуществляется непрерывное помешивание, и из содержания CaF2-CaO-Ti02-V205 на основе переработки шлака вводят в расплав с высокой чистоты инертного газа в качестве газа-носителя дна индукционной печи средней частоты для шлака промывки и переработки, в котором, по массе, сырье алюминотермитной самораспространяющихся реакций: CaFi-CaO-TiCh-ViOs на основе переработки шлака =1.0:0.06;
Рафинированный шлак CaF2-CaO-Ti02-V205 содержит химические компоненты и их массовые проценты CaF2:10%, СаО:40%, Na2O:0%, TiO2:40%, V2O5:10% соответственно. Среди них рафинированный шлак CaF2-CaO-Ti02-V2Os содержит различные компоненты: СаО, CaF2, Na20, Ti02, V2Os, размер частиц порошков которых <0.2mm, перед применением рафинированного шлака CaF2-CaO-Ti02-V2Os, выполняется предварительная обработка: спекание при 150°Св течение 48h.
(3) Титановый сплав был получен впрыском рафинированного шлака
CaF2-CaO-Ti02-V205, при этом температура поддерживалась в диапазоне 1800°С с
непрерывным эксцентрическим механическим смешиванием 20min, после помешивание
прекращается.
Этап 5: охлаждение
После плавления титанового сплава до комнатной температуры, титановый сплав получают путем удаления верхнего шлака.
Подготовленный титановый сплав содержит химический состав и массовую долю: А1 - 5.7%, V - 4.20%, Si- 0.7%, Fe - 0.9%, О - 0.18%, остаток - Ti.
Пример осуществления 9
Способ получения титанового сплава на основе восстановления самораспространяющегося градиента алюминотермия и рафинирования шлака включает в себя следующие этапы:
Этап 1: материальная предварительная подготовка
Термо-материалы реакции алюминотермического восстановления были предварительно обработаны отдельно, в том числе рутил, содержащий ТЮг с массовой долей 92% и порошок V2O5, прокаливают при 650°С в течение 16h, СаО при 200°С в течение 16h, КСЮз при 180°С в течение 24h, при этом получают термо-материалы реакции алюминотермического восстановления.
Термо-материалы реакции алюминотермического восстановления были взвешены по доле. Согласно массовому коэффициенту, рутил: алюминиевый порошок: порошок V2O5: СаО: КС10з=1.0:0.26:0.045:0.16:0.28.
Размеры частиц каждого материала являются: размер частиц рутила <3тт; алюминиевый порошок <2тт; порошок V2O5 <0.2тт; размер частиц СаО <0.2mm; размер частиц КСЮз <2mm;
Этап 2: реакция самораспространяющейся алюминотермии
Смесь получают путем смешивания взвешенного сырья, кроме порошка алюминия, при этом смесь разделяют на 8 частей.
Согласно порядку добавления каждой смеси в реактор, количество алюминия составляет 1.20, 1.1, 1.0, 0.95, 0.925, 0.90, 0.875, 0.85 раз больше стехиометрического отношения, а общая масса алюминиевого порошка составляет nit в теории и ша на практике, в которых ma=mtx98%.
Среди них, первая партия из различных материалов, добавленных в реактор, составляла 22.2% от общей массы смеси, первая партия из различных материалов, добавленных в реактор нужно добавить магний порошок как детонатор, поджечь смесь
для инициирования самораспространяющихся реакций, и получить первую партию высокотемпературных расплавов достаточных, чтобы вызвать последующую реакцию.
Согласно порядку уменьшения стехиометрического отношения количества алюминия в свою очередь, остальные смеси по очереди добавляются в реактор до тех пор, пока все материалы полностью не прореагируют на получение высокотемпературного расплава.
Этап 3: плавка в электромагнитном поле
Высокотемпературный сплав нагревается электромагнитной индукцией, шлак и металл разделяется на слои. Верхний слой - глиноземный шлак, нижний - сплав, при этом температура контролируется на 1750°С, время пребывания составляет 15min.
Этап 4: рафинирование шлака
(1) 95% от общего объема глинозема на основе шлака в верхний слой удаляется, остаточный объем глинозема на основе шлака и сплава расплава в нижнем слое подвергаются эксцентриковому механическому перемешиванию, эксцентриковое расстояние составляет 0.2, скорость перемешивания составляет 150rpm, температура регулируется в диапазоне 1750°С.
(2) Когда расплав перемешивается равномерно, осуществляется непрерывное помешивание, и из содержания CaFi-CaO-TiCh-ViOs на основе переработки шлака вводят в расплав с высокой чистоты инертного газа дна печи средней частоты в качестве газа-носителя для шлака промывки и переработки, в котором, по массе, сырье алюминотермитной самораспространяющихся реакций: CaFi-CaO-TiCh-ViOs на основе переработки шлака = 1.0:0.05;
Рафинированный шлак CaFi-CaO-TiCh-ViOs содержит химические компоненты и их массовые проценты CaF2:5%, СаО:50%, Na2O:0%, TiO2:30%, V20s:15%) соответственно. Среди них рафинированный шлак СаРг-СаО-ТЮг-УгСЬ содержит различные компоненты: СаО, CaF2, Na20, ТЮ2, V2O5, размер частиц порошков которых <0.2mm, перед применением рафинированного шлака СаРг-СаО-ТЮг-УгОб, выполняется предварительная обработка: спекание при 180°Св течение 20h.
(3) Титановый сплав был получен впрыском рафинированного шлака
CaF2-CaO-Ti02-V205, при этом температура поддерживалась в диапазоне 1750°С с
непрерывным эксцентрическим механическим смешиванием 15min, после помешивание прекращается.
Этап 5: охлаждение
После плавления титанового сплава до комнатной температуры, титановый сплав получают путем удаления верхнего шлака.
Подготовленный титановый сплав содержит химический состав и массовую долю: А1 - 5.5%, V - 4.30%, Si - 0.2%, Fe - 0.6%, О - 0.16%, остаток - Ti.
Пример осуществления 10
Способ получения титанового сплава на основе восстановления самораспространяющегося градиента алюминотермия и рафинирования шлака включает в себя следующие этапы:
Этап 1: материальная предварительная подготовка
Термо-материалы реакции алюминотермического восстановления были предварительно обработаны отдельно, в том числе рутил, содержащий ТЮ2 с массовой долей 93%, и порошок V2O5, прокаливают при 500°С в течение 24h, СаО при 250°С в течение 12h, КСЮз при 150°С в течение 18h, при этом получают термо-материалы реакции алюминотермического восстановления.
Термо-материалы реакции алюминотермического восстановления были взвешены по доле. Согласно массовому коэффициенту, рутил: алюминиевый порошок: порошок V2O5: СаО: КС10з=1.0:0.26:0.045:0.16:0.28.
Размеры частиц каждого материала являются: размер частиц рутила <3тт; алюминиевый порошок <2тт; порошок V2O5 <0.2тт; размер частиц СаО <0.2mm; размер частиц КСЮз <2mm;
Этап 2: реакция самораспространяющейся алюминотермии
Смесь получают путем смешивания сырья, кроме порошка алюминия, затем смесь добавляют в смеситель непрерывного действия с равномерным расходом.
В то же время, алюминиевый порошок добавляется к непрерывному смесителю на расходе потока градиента, так, что алюминиевое содержание непрерывно добавленной смеси постепенно будет уменьшено от 1.28 раз стехиометрического коэффициента до 0.78 раз стехиометрического коэффициента. Где число градиентных изменений содержания
алюминия удовлетворяет уравнению:
m=(b-c)-a (1)
В формуле, m - частота изменения градиента содержания алюминия, b - высокий объем алюминия, с - низкий объем алюминия, а - изменение градиента коэффициента содержания алюминия, а=0.004, при расчете m в качестве 128 раз, интервал времени изменения градиента содержания алюминия - общее время реакции, деленное на т;
Согласно уравнению химической реакции, общая масса алюминиевого порошка nit в теории и практике ша. Отношение между полной массой алюминиевого порошка и полной массой алюминиевого порошка ma: ma=nitx98%;
Сырье алюминиевый тепловой самораспространяющейся реакции смешивается в смеситель непрерывного действия и затем непрерывно добавляется в реактор термического восстановления алюминия, пока все материалы полностью не прореагируют для получения высокой температуры плавления.
Этап 3: плавка в электромагнитном поле
Высокотемпературный сплав нагревается электромагнитной индукцией, шлак и металл разделяется на слои. Верхний слой - глиноземный шлак, нижний - сплав, при этом температура контролируется на 1700°С, время пребывания составляет 20min.
Этап 4: рафинирование шлака
(1) 85% от общего объема глинозема на основе шлака в верхний слой удаляется, остаточный объем глинозема на основе шлака и сплава расплава в нижнем слое подвергаются эксцентриковому механическому перемешиванию, эксцентриковое расстояние составляет 0.4, скорость перемешивания составляет lOOrpm, температура регулируется на 1700°С.
(2) Когда расплав перемешивается равномерно, осуществляется непрерывное помешивание, и из содержания СаБг-СаО-ТЮг-УгОз на основе переработки шлака вводят в расплав с высокой чистоты инертного газа дна печи средней частоты в качестве газа-носителя для шлака промывки и переработки, в котором, по массе, сырье алюминотермитной самораспространяющихся реакций: СаБг-СаО-ТЮг-УгОз на основе переработки шлака = 1.0:0.04;
Рафинированный шлак CaF2-CaO-Ti02-V20s содержит химические компоненты и их
массовые проценты CaF2=5%, СаО:49%, Na20:l%, ТЮг:40%, V20s:5% соответственно. Среди них рафинированный шлак СаРг-СаО-ТЮг-УгСЬ содержит различные компоненты: СаО, CaF2, Na20, Ti02, V2O5, размер частиц порошков которых <0.2mm, перед применением рафинированного шлака СаБг-СаО-ТЮг-УгОз, выполняется предварительная обработка: спекание при 150°Св течение 10h.
(3) Титановый сплав был получен впрыском рафинированного шлака CaF2-CaO-Ti02-V205, при этом температура поддерживалась в диапазоне 1700°С с непрерывным эксцентрическим механическим смешиванием lOmin, после помешивание прекращается.
Этап 5: охлаждение
После плавления титанового сплава до комнатной температуры, титановый сплав получают путем удаления верхнего шлака.
Подготовленный титановый сплав содержит химический состав и массовую долю: А1 - 5.8%, V - 4.50%, Si - 0.4%, Fe - 0.7%, О - 0.22%, остаток - Ti.
Пример осуществления 11
Способ получения титанового сплава на основе восстановления самораспространяющегося градиента алюминотермия и рафинирования шлака включает в себя следующие этапы:
Этап 1: материальная предварительная подготовка
Термо-материалы реакции алюминотермического восстановления были предварительно обработаны отдельно, в том числе высоко-титановый шлак, содержащий ТЮгс массовой долей 93%, двуокись титана, содержащая ТЮгс массовой долей 99.8%, и порошок V2O5, прокаливают при 550°С в течение 36h, СаО при 250°С в течение 12h, КСЮЗ при 150°С в течение 24h, при этом получают термо-материалы реакции алюминотермического восстановления с пропорцией высоко-титанового шлака и двуокиси титана 1:1.
Термо-материалы реакции алюминотермического восстановления были взвешены по доле. Согласно массовому коэффициенту, высоко-титановый шлак двуокись титана: алюминиевый порошок: порошок V2O5: СаО: КС10з=1.0:0.26:0.045:0.16:0.28.
В термо-материалах реакции алюминотермического восстановления, диаметры
частицы каждого материала соответственно: высокотитановый шлак <3mm, или диоксид титана <0.02mm, алюминиевый порошок <2mm, порошок V2O5 <0.2mm, частицы СаО <0.2mm, частицы КСЮз <2mm.
Этап 2: реакция самораспространяющейся алюминотермии
Смесь получают путем смешивания сырья, кроме порошка алюминия, затем смесь добавляют в смеситель непрерывного действия с равномерным расходом.
В то же время, алюминиевый порошок добавляется к непрерывному смесителю на расходе потока градиента, так, что алюминиевое содержание непрерывно добавленной смеси постепенно будет уменьшено от 1.27 раз стехиометрического коэффициента до 0.7 раз стехиометрического коэффициента. Где число градиентных изменений содержания алюминия удовлетворяет уравнению:
m=(b-c)-a (1)
В формуле, m - частота изменения градиента содержания алюминия, b - высокий объем алюминия, с - низкий объем алюминия, а - изменение градиента коэффициента содержания алюминия, а=0.002, по расчетам т=285 раз;
Согласно уравнению химической реакции, общая масса алюминиевого порошка nit в теории и практике ша. Отношение между полной массой алюминиевого порошка и полной массой алюминиевого порошка ma: ma=nitx97%;
Сырье алюминиевый тепловой самораспространяющейся реакции смешивается в смеситель непрерывного действия и затем непрерывно добавляется в реактор термического восстановления алюминия, пока все материалы полностью не прореагируют для получения высокой температуры плавления.
Этап 3: плавка в электромагнитном поле
Высокотемпературный сплав нагревается электромагнитной индукцией, шлак и металл разделяется на слои. Верхний слой - глиноземный шлак, нижний - сплав, при этом температура контролируется на 1750°С, время пребывания составляет 15min.
Этап 4: рафинирование шлака
(1) 90% от общего объема глинозема на основе шлака в верхний слой удаляется, остаточный объем глинозема на основе шлака и сплава расплава в нижнем слое подвергаются эксцентриковому механическому перемешиванию, эксцентриковое
расстояние составляет 0.4, скорость перемешивания составляет 150rpm, температура регулируется на 1750°С.
(2) Когда расплав перемешивается равномерно, осуществляется непрерывное помешивание, и из содержания CaF2-CaO-Ti02-V205 на основе переработки шлака вводят в расплав с высокой чистоты инертного газа в качестве газа-носителя дна индукционной печи средней частоты для шлака промывки и переработки, в котором, по массе, сырье алюминотермитной самораспространяющихся реакций: CaF2-CaO-Ti02-V205 на основе переработки шлака =1.0:0.06;
Рафинированный шлак CaF2-CaO-Ti02-V205 содержит химические компоненты и их массовые проценты CaF2:10%, СаО:43%, Na20:2%, Ti02:35%, V2O5:10% соответственно. Среди них рафинированный шлак CaF2-CaO-Ti02-V2Os содержит различные компоненты: СаО, CaF2, Na20, Ti02, V2Os, размер частиц порошков которых <0.2mm, перед применением рафинированного шлака CaF2-CaO-Ti02-V2Os, выполняется предварительная обработка: спекание при 200°Св течение 12h.
(3) Титановый сплав был получен впрыском рафинированного шлака CaF2-CaO-Ti02-V205, при этом температура поддерживалась в диапазоне 1750°С с непрерывным эксцентрическим механическим смешиванием lOmin, после помешивание прекращается.
Этап 5: охлаждение
После плавления титанового сплава до комнатной температуры, титановый сплав получают путем удаления верхнего шлака.
Подготовленный титановый сплав содержит химический состав и массовую долю: А1 - 5.6%, V - 4.0%, Si- 0.7%, Fe - 0.9%, О - 0.13 %, остаток - Ti.
Пример осуществления 12
Способ получения титанового сплава на основе восстановления самораспространяющегося градиента алюминотермия и рафинирования шлака включает в себя следующие этапы:
Этап 1: материальная предварительная подготовка
Термо-материалы реакции алюминотермического восстановления были предварительно обработаны отдельно, в том числе высоко-титановый шлак содержащий
TiCh с массовой долей 92%, и порошок V2O5, прокаливают при 700°С в течение 24h, СаО при 250°С в течение 12h, КСЮз при 250°С в течение 24h, при этом получают термо-материалы реакции алюминотермического восстановления.
Термо-материалы реакции алюминотермического восстановления были взвешены по доле. Согласно массовому коэффициенту, высоко-титановый шлак: алюминиевый порошок: порошок V2O5: СаО: КС10з=1.0:0.26:0.045:0.16:0.28.
Размеры частиц каждого материала являются: размер частиц высоко-титанового шлака <3тт; алюминиевый порошок <2тт; порошок V2O5 <0.2тт; размер частиц СаО <0.2mm; размер частиц КСЮз <2mm;
Этап 2: реакция самораспространяющейся алюминотермии
Смесь получают путем смешивания сырья, кроме порошка алюминия, затем смесь добавляют в смеситель непрерывного действия с равномерным расходом.
В то же время, алюминиевый порошок добавляется к непрерывному смесителю на расходе потока градиента, так, что алюминиевое содержание непрерывно добавленной смеси постепенно будет уменьшено от 1.23 раз стехиометрического коэффициента до 0.72 раз стехиометрического коэффициента. Где число градиентных изменений содержания алюминия удовлетворяет уравнению:
m=(b-c)-a (1)
В формуле, m - частота изменения градиента содержания алюминия, b - высокий объем алюминия, с - низкий объем алюминия, а - изменение градиента коэффициента содержания алюминия, а=0.001, по расчетам т=450 раз;
Согласно уравнению химической реакции, общая масса алюминиевого порошка nit в теории и практике ша. Отношение между полной массой алюминиевого порошка и полной массой алюминиевого порошка ma: ma=nitx95%;
Сырье алюминиевый тепловой самораспространяющейся реакции смешивается в смеситель непрерывного действия и затем непрерывно добавляется в реактор термического восстановления алюминия, пока все материалы полностью не прореагируют для получения высокой температуры плавления.
Этап 3: плавка в электромагнитном поле
Высокотемпературный сплав нагревается электромагнитной индукцией, шлак и
металл разделяется на слои. Верхний слой - глиноземный шлак, нижний - сплав, при этом температура контролируется на 1750°С, время пребывания составляет 15min. Этап 4: рафинирование шлака
(1) 90% от общего объема глинозема на основе шлака в верхний слой удаляется, остаточный объем глинозема на основе шлака и сплава расплава в нижнем слое подвергаются эксцентриковому механическому перемешиванию, эксцентриковое расстояние составляет 0.4, скорость перемешивания составляет 50rpm, температура регулируется на 1750°С.
(2) Когда расплав перемешивается равномерно, осуществляется непрерывное помешивание, и из содержания CaFi-CaO-TiCh-ViOs на основе переработки шлака вводят в расплав с высокой чистоты инертного газа дна печи средней частоты в качестве газа-носителя для шлака промывки и переработки, в котором, по массе, сырье алюминотермитной самораспространяющихся реакций: CaFi-CaO-TiCh-ViOs на основе переработки шлака = 1.0:0.07;
Рафинированный шлак CaFi-CaO-TiCh-ViOs содержит химические компоненты и их массовые проценты CaF2:5%, СаО:49%, Na20:l%, TiO2:30%, V20s:15%) соответственно. Среди них рафинированный шлак СаРг-СаО-ТЮг-УгСЬ содержит различные компоненты: СаО, CaF2, Na20, ТЮг, V2O5, размер частиц порошков которых <0.2mm, перед применением рафинированного шлака СаРг-СаО-ТЮг-УгОб, выполняется предварительная обработка: спекание при 200°С в течение 24h.
(3) Титановый сплав был получен впрыском рафинированного шлака
CaF2-CaO-Ti02-V205, при этом температура поддерживалась в диапазоне 1750°С с
непрерывным эксцентрическим механическим смешиванием lOmin, после помешивание
прекращается.
Этап 5: охлаждение
После плавления титанового сплава до комнатной температуры, титановый сплав получают путем удаления верхнего шлака.
Подготовленный титановый сплав содержит химический состав и массовую долю: А1 - 5.5%, V - 3.60%, Si- 0.4%, Fe - 0.9%, О - 0.10%, остаток - Ti.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ получения титанового сплава на основе восстановления самораспространяющегося градиента алюминотермии и рафинирования шлака, состоящий из следующих этапов:
этап 1, представляющий собой предварительную подготовку материалов, при
которой термоматериалы реакции алюминотермического восстановления
предварительно обрабатывают отдельно, при этом указанные термоматериалы реакции
алюминотермического восстановления содержат алюминиевый порошок, порошок
V2O5, СаО, КСЮз и титан, смешанный с одним или с несколькими компонентами,
включающими рутил, высокотитановый шлак или двуокись титана, при этом
термоматериалы берут в соотношении(массовые доли): титансодержащие
материалы/алюминиевый порошок/порошок V2O5/ СаО/
КСЮз=1.0/(0.60~0.24)/(0.042'-0.048)/(0.12'-0.26)/(0.22'-0.30), при этом в реакции алюминотермического восстановления частицы каждого термоматериала имеют диаметр: частицы рутила не более 3 мм, частицы высокотитанового шлака не более 3 мм, или частицы диоксида титана не более 0.02 мм, частицы алюминиевого порошка не более 2 мм, частицы порошка V2O5 не более 0.2 мм, частицы СаО не более 0.2 мм, частицы КСЮз не более 2 мм;
этап 2, представляющий собой реакцию самораспространяющейся алюминотермии, при которой восстановление самораспространяющегося градиента алюминотермии осуществляют следующим образом:
- получение смеси посредством смешивания взвешенного сырья, за исключением порошка алюминия, при этом смесь разделяют на несколько частей, каждую смесь добавляют в реактор, количество алюминия постепенно уменьшают в 0.85 - 0.65 раз от стехиометрического соотношения в 1.15 -1.35 раз, согласно уравнению химической реакции, теоретическая общая масса алюминиевого порошка составляет nit, а фактическая общая масса алюминиевого порошка составляет ша, где ma=mtx(95~100)%, при этом первая партия термоматериалов, добавленная в реактор, составляет 10-30% от общей массы смеси, и первая партия термоматериалов, добавленных в реактор, магниевый порошок, жидкость для розжига, воспламеняют смесь для инициирования самораспространяющихся реакций, в результате чего первая партия полученных высокотемпературных расплавов является достаточной для инициирования следующей реакции, при этом согласно порядку уменьшения стехиометрического количества
алюминия, смеси по очереди добавляют в реактор до тех пор, пока все материалы полностью не прореагируют на получение высокотемпературного расплава, или
- получение смеси путем смешивания сырья, за исключением порошка алюминия, после чего смесь добавляют в смеситель непрерывного действия с равномерным расходом, при этом алюминиевый порошок добавляют к смесителю непрерывного действия на расходе потока градиента так, что содержание алюминия непрерывно добавляемой смеси постепенно уменьшают от 1.15 -1.35 раз стехиометрического коэффициента до 0.85 - 0.65 раз стехиометрического коэффициента, при этом число изменений градиента содержания алюминия удовлетворяет уравнению:
m=(b-c)-^a,
где m - частота изменения градиента содержания алюминия, b - максимальный объем алюминия, с - минимальный объем алюминия, а - коэффициент изменения градиента содержания алюминия, 0 <а <0.04, согласно уравнению химической реакции, теоретическая общая масса алюминиевого порошка составляет nit, а фактическая общая масса алюминиевого порошка составляет ша, где ma=mtx(95~100)%, при этом сырье алюминиевой тепловой самораспространяющейся реакции смешивают в смесителе непрерывного действия и затем непрерывно добавляют в реактор термического восстановления алюминия, пока все материалы полностью не прореагируют для получения высокой температуры плавления;
этап 3, заключающийся в плавлении термоматериалов в электромагнитном поле, при котором высокотемпературный расплав нагревают с использованием электромагнитной индукции, при этом шлак и металл разделяют таким образом, что верхний слой представляет собой глиноземный шлак, а нижний - сплав, температура плавления которого составляет 1700-1800°С, а время плавления составляет 5~25min;
этап 4, заключающийся в рафинировании шлака, при котором
(1) 85-95% от общего объема глинозема на основе шлака удаляют в верхний слой, а остаточный объем глинозема на основе шлака и сплава в нижнем слое подвергают эксцентриковому механическому перемешиванию, скорость которого составляет 50-150 об/мин, а температура составляет 1700~ 1800°С;
(2) осуществляют непрерывное помешивание расплава для его равномерного перемешивания, исходя из отношения CaFi-CaO-TiCh-ViOs к переработанному шлаку вводят в расплав инертный газ высокой чистоты в качестве газа-носителя для промывки и переработки шлака, при этом отношение CaFi-CaO-TiCh-ViOs к переработанному шлаку(по массе) составляет 1.0:(0.02~0.08), CaFi-CaO-TiCh-ViCb
(1)
содержит химические соединения(масс.%) CaF2;5%~10%, СаО:40%~60%, Na2O:0~2%, TiO2:30%~40%, V205:5%~15% соответственно, а остальное - примеси, при этом размер частиц этих соединений - не более 0.2 мм,
(3) титановый сплав получают впрыском рафинированного шлака CaF2-CaO-Ti02-V2O5, при этом поддерживают температуру в диапазоне 1700~1800°С с непрерывным эксцентрическим механическим перемешиванием в течение 10-30 минут;
этап 5, заключающийся в охлаждении, при котором титановый сплав получают удалением верхнего слоя шлака после охлаждения титанового сплава до комнатной температуры.
2. Способ получения титанового сплава по п.1, отличающийся тем, что получают
титановый сплав состава (массовые доли): А1 - 5.5%~6.5%, V - 3.5%~4.5%, Si -
0.2%~1.0%, Fe - 0.2%~1.0%, О <0.9%, остаток - Ti.
3. Способ получения титанового сплава по п.1, отличающийся тем, что
термоматериалы на этапе 1 имеют следующие параметры:
(1) титан-содержащие материалы, порошок V2O5 и СаО подвергнуты спеканию отдельно, температура спекания > 120°С, время 12-36ч;
(2) время сушения КСЮз при 150~300°С составляет 12~48ч.
4. Способ получения титанового сплава по п.1, отличающийся тем, что
количество партий термоматериалов на этапе 2 составляет п, при этом п> 4.
5. Способ получения титанового сплава по п.1, отличающийся тем, что на этапе 3 используют прибор электромагнитной индукции, представляющий собой печь индукции средней частоты, с частотой электромагнитного поля не менее 1000 Гц.
6. Способ получения титанового сплава по п.1, отличающийся тем, что на этапе 4 используют эксцентриковое механическое перемешивание с эксцентриситетом 0.2-0.4.
7. Способ получения титанового сплава по п.1, отличающийся тем, что на этапе 4 используют впрыск рафинированного шлака, предпочтительно впрыск на дно печи индукции средней частоты.
8. Способ получения титанового сплава по п.1, отличающийся тем, что на этапе 4 используют инертный газ особой чистоты - аргон особой чистоты, чистотой не менее 99.95%.
9. Способ получения титанового сплава по п.1, отличающийся тем, что на этапе 4 (2), перед использованием рафинированного шлака СаРг-СаО-ТЮг-УгОб, выполняют предварительную обработку: температура спекания составляет 150~450°С в течение 10-48 ч.
(19)
(19)
(19)