[发明专利]一种含钛钢的冶炼方法及含钛添加剂

说明书

本发明涉及含钛钢的冶炼方法及钛合金添加剂。

在现有技术中，在冶炼含钛钢时，均采用钛铁作为合金剂（《ANNUAL BOOK OF ASTM STANDARDS》，P156～157，1982;《铁钢合金元素》下，P419～447）。这种钛铁是以钛精矿粉、铝粉、铁鳞（或高质量的赤铁矿粉）、硅铁粉、石灰粉等为原料，以燃料油、煤为燃料，采用铝热法，在冶炼炉上炼制而成。所需的原料品种多，消耗大，故成本高。钛铁在生产中，需经原材料焙烧、混料、保温、冶炼、冷却等工艺过程。特别是由于该工艺的化学反应热量不足。钛铁在冶炼前，需对原材料进行焙烧和预热。故钛铁的生产工艺流程长，所需设备复杂，成本高，投资大（《铁合金设计参考资料》冶金工业出版社）。

本发明的目的在于提供一种新的含钛钢的冶炼方法及含钛添加剂。

其主要技术方案是在冶炼含钛钢时，加入一种由钛精矿粉和铝粉组成的含钛添加剂，取代传统的钛铁合金;该添加剂在出钢前直接加入炼钢炉中或出钢后，直接加在钢包中。在高温作用下，含钛添加剂中的铝粉作为还原剂，还原钛精矿粉中的TiO₂，生成金属钛，直接被钢水吸收。

含钛添加剂的具体化学成分（重量%）为：钛精矿粉65～85%，铝粉15～35%。

通常钛精矿的化学成分（重量%）为：TiO₂42～75%，（FeO+Fe₂O₃）15～48%，SiO₂1～5%，（CaO+MgO）5～8%，其它杂质＜3%。

铝粉为工业用商品铝粉，含铝量达98%以上。

含钛添加剂的产品形态有块状和袋装粉状两种。

本发明所述的含钛添加剂的生产工艺如下：

首先按上述化学成分范围进行计算、配料，并将其装入混料机中混合均匀，然后再压块成型，成为块状的含钛添加剂产品;该添加剂的另一种产品形态是粉状，即待配料混合均匀后，定量装入袋中，成为粉状含钛添加剂，就可以应用了。

本发明中的含钛添加剂主要用作炼钢添加剂，冶炼含钛钢。钛的总回收率，与钛铁相当。

与现有技术相比，本发明冶炼含钛钢的方法及含钛添加剂具有如下优点：

①原材料消耗少，冶炼含钛钢，用本发明取代一吨钛铁，可节约：铝粉35.2公斤，硅铁（含硅75%）44.0公斤，石灰110.0公斤，燃油19.0公斤，镁砂70～80公斤，蒸汽480公斤。

②生产工艺简单，无需原材料焙烧和冶炼过程，节约了大量能源。

③生产装备简单，投资少;环境污染小。

④炼钢成本大大降低。

实施例

采用本发明所述的冶炼含钛钢的方法及含钛添加剂，冶炼了3炉含钛钢。首先配制了三批含钛添加剂，其化学成分（重量%）及其物理性能分别列入表1和表2。

表1  实施例三批含钛添加剂的化学成分（重量%）

表2  实施例三批含钛添加剂的物理性能

三批含钛添加剂所采用的相应的钛精矿粉的化学成分（重量%）如表3所示。

表3  实施例采用的三批钛精矿粉的化学成分（重量%）

冶炼3炉含钛钢所加入的含钛添加剂的重量，加入方法、钛的回收率、钢中实际含钛量等如表4所示。

表4  实施例3炉含钛钢的冶炼结果参数

上述3炉钢，钛的回收率为34.05～41.12%，达到常规加钛铁的回收率水平。冶炼后浇铸正常，钢锭合格率均为100%。采用常规工艺对钢锭进行开坯、轧制，未发现异常情况，钢材力学性能优良，金相组织正常，与不加钛的同类钢相比，抗拉强度σ_b平均提高12.17%。屈服强度σ_s平均提高6.56%。