[发明专利]一种制备含钒海绵钛的方法

说明书

本发明公开了一种制备含钒海绵钛的方法，属于钛冶金技术领域，解决了传统技术中海绵钛制备成本高、易出现钒元素偏析现象，导致合金成分难以控制的问题，其包括以下步骤：步骤A：回收蒸馏釜中的VOCl2；步骤B：将步骤A中的VOCl2进行还原处理，转化为钒的氯化物；步骤C：将步骤C中的钒的氯化物加入精四氯化钛中，钒的氯化物在四氯化钛中充分溶解后，加入还原炉中；步骤D：钒的氯化物与四氯化钛在还原炉中进行同步还原反应，生成含钒海绵钛；步骤E：将海绵钛进行蒸馏破碎，并筛分成合适的粒径，实现了降低在海绵钛制备中的钒元素的成本，且钒元素含量可控的技术效果。

技术领域

本发明属于钛冶金技术领域，具体涉及一种制备含钒海绵钛的方法。

背景技术

钛合金由于合金元素的多样性，使其在强度、耐热性和耐蚀性等方面比纯钛均有所提高，在航空、航天、舰船、核能、军工等高科技领域，具有更广泛的用途。例如目前用途最广的TC4钛合金，其中含有6％的Al和4％的V，可广泛应用于飞机结构中各种梁、隔框、滑轨、航空发动机的风扇等。目前生产钛合金是由颗粒状的海绵钛加一定比例的合金元素熔铸成钛锭，再经锻造、轧制、挤压等加工方法加工成材。含钒钛合金一般通过制备高纯的海绵钛、钒铝合金、适当添加铝豆，经过铸锭、加工成各种型材。但在加工过程中需要额外添加价格较高的高纯金属钒，但这种工艺会在熔铸制锭过程中，造成钒元素的偏析，导致合金成分难以控制。专利CN 109306411介绍了利用在四氯化钛精制过程中省略除钒过程，制得含钒0.4％的精四氯化钛，制备的海绵钛中钒含量较低且会引入氧元素，同时钒含量不可调。

因此有必要开发出一种新的钛合金冶炼方法，降低钒元素成本，避免钒元素偏析现象且钒元素含量可控。

发明内容

针对现有技术中海绵钛制备成本高、易出现钒元素偏析现象，导致合金成分难以控制的问题，本发明提供一种制备含钒海绵钛的方法，其目的在于：降低在海绵钛制备中的钒元素的成本，且钒元素含量可控。

本发明采用的技术方案如下：

一种制备含钒海绵钛的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A：回收蒸馏釜中的VOCl₂；

步骤B：将步骤A中的VOCl₂进行还原处理，转化为钒的氯化物；

步骤C：将步骤C中的钒的氯化物加入精四氯化钛中，钒的氯化物在四氯化钛中充分溶解后，加入还原炉中；

步骤D：钒的氯化物与四氯化钛在还原炉中进行同步还原反应，生成含钒海绵钛；

步骤E：将海绵钛进行蒸馏破碎，并筛分成合适的粒径。

采用上述方案，通过回收利用蒸馏釜中的釜底含钒物，降低了海绵钛制备过程中的钒元素的成本，做到了资源的回收利用，同时提高了钛合金的性价比，在步骤C中，将钒的氯化物溶解到精四氯化钛中，钒元素和钛元素可以同步还原，使钒元素在海绵钛中分布更加均匀，避免了钒偏析的现象。

所述步骤B中钒的氯化物为VCl₂、VCl₃或VCl₄，以及它们的混合物。

所述步骤C中的四氯化钛溶液中的钒含量在0.01％-50％之间。

采用上述方案，由于钒钛合金的钒含量多样化，本发明的钒的氯化物溶解到精四氯化钛中的比例可调，满足了绝大部分含钒钛合金的冶炼需求。

所述步骤D中的还原反应为：

VOCl₃+C→VCl₃+CO↑；

VOCl₃+C→VCl₂+CO↑。

所述步骤A的VOCl2为沉积在初级蒸馏釜的釜底物。