[发明专利]一种冶金用含钛合金及其低成本生产方法

权利要求书

1.一种冶金用含钛合金，其特征在于是由下述重量份的原料制成：

钛铁精矿粉 100份

二氧化钛粉 50-60份

含碳还原剂 50-60份

碳酸钠 5-10份

铁粉 20-30份

粘合剂 10-20份。

2.根据权利要求1所述的一种冶金用含钛合金，其特征在于是由下述重量份的原料制成：

钛铁精矿粉 100份

二氧化钛粉 52-58份

含碳还原剂 52-58份

碳酸钠 6-9份

铁粉 22-28份

粘合剂 12-18份。

3.根据权利要求1所述的一种冶金用含钛合金，其特征在于是由下述重量份的原料制成：

钛铁精矿粉 100份

二氧化钛粉 55份

含碳还原剂 55份

碳酸钠 7份

铁粉 25份

粘合剂 15份。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种冶金用含钛合金，其特征在于：所述钛铁精矿粉的粒度为300-400目，其中TiO₂的质量百分含量为55-60%；所述二氧化钛粉的粒度为400-500目，其中TiO₂的质量百分含量为92-95%；所述含碳还原剂是指石墨或焦炭中的任意一种，粒度为180-200目，有效C含量≥90%，所述碳酸钠为工业级碳酸钠，粒度为450-500目；铁粉的粒度为300-400目，其中Fe的质量百分含量≥96%；所述粘合剂为水玻璃、磷酸二氢铝中的一种或两种。

5.如权利要求1-3任一项所述的一种冶金用含钛合金的低成本生产方法，其特征在于包括下述步骤：

（1）原料预制：将钛铁精矿粉、二氧化钛粉、含碳还原剂、碳酸钠、铁粉及粘合剂按配方比例混匀，在5-10MPa的压力下压制成反应块，置于室内常温晾干后放入温度为100-300℃的低温烘干炉内烘干至水分≤1%，待用；

（2）装料：将步骤（1）制备好的反应块加入封闭的轨道窑式加热装置中，加料量占轨道窑内容积的60-70%，调节炉内压力为0.11-0.115MPa；所述轨道窑式加热装置内容积为30-40m³，采用电加热，在轨道窑头、尾两端配装有气体排放装置及气体分析仪，气体排放装置用以保持系统所需的微正压及排放反应过程产生的气体，气体分析仪在轨道窑头、尾两端各装有一组取样探头，用于检测排放气体流量和其中CO的含量；

（3）碳热还原过程：

a.反应起始阶段：通电加热，使轨道窑内温度从室温逐步升温至500℃，升温速率为120-150℃/h，此时，窑内空气开始排出；

b.快速升温阶段：向轨道窑内通入氮气10-50L/min，并以200-250℃/h的升温速度将轨道窑内的温度升至1000℃，此阶段反应块中开始出现C与TiO₂的反应，从气体分析仪中可以显示排放气体中CO含量逐步增加，同时伴有Ti的氮化反应进行；

c.反应加速阶段：继续保持向轨道窑内通入氮气10-50L/min，并以400-500℃/h的升温速率将轨道窑内温度升温至1500℃，此阶段轨道窑气体排放量和气体中CO含量持续增加，碳热反应快速进行，窑内热量聚集，通过自动调节，保持窑内温度稳定；

d.反应稳定阶段：继续保持向轨道窑内通入氮气50-80L/min，并保持轨道窑内的温度为1520-1580℃，此时轨道窑内的反应块处于稳定的碳热反应阶段，通过气体分析仪，检测到排放气体流量达到顶峰并趋于稳定时，立即增加氮气供应量达到80-100L/min，反应从碳热还原与氮化同步过程逐步过渡到全氮化过程，此时控制排放气体流量阀和稳压阀保证轨道窑内压力始终为0.11-0.15MPa的微正压；当排放气体流量下降至与氮气供应流量一致，且排放气体中CO含量下降至0时，稳定反应阶段结束；

e.反应结束阶段：保持轨道窑内的温度为1520-1580℃且保持向轨道窑内通入氮气40-50L/min，2-3小时后，停止供热，炉内温度降至600℃后，停止供氮，逐步降温至室温后，取出反应结束的反应块进行检测，其中TiN的质量百分含量为35-40%，TiCN的质量百分含量为15-20%，TiN+TiCN的质量百分含量为50-60%，Fe的质量百分含量为30-35%，其他成分6-12%，即得含钛合金。