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金属热还原—二次精炼制备高钛铁

作　者: 高腾跃
导　师: 韩庆
学　校: 东北大学
专　业: 有色金属冶金
关键词: 金属热还原高钛铁精炼去夹杂脱氧
分类号: TF651
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

高钛铁是冶炼优质不锈钢和合金钢不可或缺的材料,含钛量为65%-75%。随着现代工业对钢材质量要求的提高,人们对高钛铁质量的要求也越来越高。目前优质的高钛铁主要生产方法为重熔法,该方法以废钛材或海绵钛为原料,生产成本较高。金属热还原法制备高钛铁具有原料来源广泛,生产成本低,工艺简单等优点,但采用该方法制得的高钛铁存在氧含量高,夹杂物多等缺点,限制了高钛铁的应用范围。针对上述问题,本文提出金属热还原-二次精炼的方法,即将金属热还原得到的高钛铁进行精炼,以达到脱氧、去夹杂的目的。采用金属热还原法制备了铝含量为7%,氧含量低于12%的高钛铁。XRD、 SEM检测表明,由于反应结束后温度迅速降低,合金中存在大量A1203夹杂物,导致高钛铁中铝和氧含量过高,此外还有部分铝以合金相的形式存在于高钛铁中。研究了CaO-CaF2和12CaO·7Al2O3两种精炼渣对高钛铁精炼去夹杂的效果。结果表明两种精炼渣均可有效去除高钛铁中的夹杂物,经过精炼去夹杂处理后的高钛铁中铝含量可以降至4%,精炼后合金中的氧主要以钛氧化合物的形式存在。选用12CaO·7Al2O3精炼渣对高钛铁进行真空脱氧,经过脱氧处理后合金中的氧含量可以降至0.8%。研究了氯化精炼法(FeCl3)对合金中以金属态残存的铝元素的去除效果。SEM检测表明,精炼后合金中主要为纯钛相和钛铁合金相,合金中铝含量明显降低,且硅含量也有所降低。采用上述工艺,本研究最终获得的高钛铁中氧含量为0.8%,铝含量为1.9%。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-27
  1.1 前言  11-12
  1.2 高钛铁的制备方法  12-16
    1.2.1 重熔法制备高钛铁  12-13
    1.2.2 金属热还原法制备高钛铁  13-15
    1.2.3 碳热还原法制备高钛铁  15
    1.2.4 高钛铁制备的其他工艺  15-16
  1.3 铝热法制备高钛铁的研究现状  16-20
    1.3.1 铝热法生产高钛铁的原理  16-17
    1.3.2 高钛铁的研究现状  17-20
  1.4 炉外精炼技术及研究现状  20-25
    1.4.1 炉外精炼简介  20-21
    1.4.2 常用的精炼渣系  21-22
    1.4.3 钢液脱氧工艺与夹杂物的去除  22-24
    1.4.4 铁合金炉外精炼技术研究现状  24-25
  1.5 本文研究内容与研究意义  25-27
第2章金属热还原法制备高钛铁  27-47
  2.1 实验原料及主要设备  27-28
  2.2 高钛铁的制备  28-34
    2.2.1 实验工艺流程  28
    2.2.2 配料计算  28-32
    2.2.3 高钛铁的冶炼  32-34
  2.3 实验结果与分析  34-45
    2.3.1 渣型配比的影响  35-36
    2.3.2 单位热量的影响  36-37
    2.3.3 还原剂用量的影响  37-40
    2.3.4 加料方式的影响  40-42
    2.3.5 反应规模的影响  42-43
    2.3.6 高钛铁的组织成分分析  43-45
  2.4 本章小结  45-47
第3章高钛铁的精炼研究  47-59
  3.1 前言  47
  3.2 实验原料及主要设备  47
  3.3 合金中夹杂物脱除研究  47-57
    3.3.1 实验  47-48
    3.3.2 CaO-CaF_2渣系精炼研究  48-53
    3.3.3 CaO-Al_2O_3渣系精炼研究  53-57
  3.4 钙铁合金真空脱氧研究  57-58
  3.5 本章小结  58-59
第4章氯化精炼脱铝探索研究  59-65
  4.1 前言  59-60
  4.2 精炼过程的热力学计算  60-61
  4.3 氯化精炼实验研究  61-62
  4.4 氯化精炼后合金的成分与组织  62-65
第5章结论  65-67
参考文献  67-71
致谢  71

金属热还原—二次精炼制备高钛铁

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