本發(fā)明涉及低雜質(zhì)含量鈦鐵的生產(chǎn)方法，屬于鐵合金冶煉技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
鈦可以增加鋼鐵的耐磨性和抗拉強(qiáng)度，可用作脫氧劑、除氣劑。鈦的脫氧能力大大高于硅、錳，并可減少鋼錠偏析，改善鋼錠質(zhì)量，提高收得率。而金屬鈦的比重低，僅為4.5克/毫升，熔點(diǎn)又高，為1690℃，又易氧化，在鋼液面上被氧化燒掉很多，損失太大，又不易控制含量，并且單體金屬制取工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，價(jià)格昂貴等等，因此不適合以純金屬和非金屬單體狀態(tài)在煉鋼時(shí)直接加入鋼液中。為此冶金工作者們研究制出了這些元素和鐵的合金，就叫做“鐵合金”，鈦元素和鐵的合金熔點(diǎn)和鋼接近，比重和鋼差不多，又不易氧化，其生產(chǎn)工藝又比生產(chǎn)該純金屬和非金屬簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本比純的單體金屬和非金屬低的多，價(jià)格低，特別適合于煉鋼和生產(chǎn)各種高科技材料中使用。因此鐵合金成為煉鋼和新材料工業(yè)中的重要材料。目前的鐵合金品種有二元的和多元的鐵合金數(shù)十種，其中鈦鐵屬于用量最大的二元鐵合金之一。鈦鐵合金是生產(chǎn)鏈條鋼、錨鏈鋼、造船用鋼、不銹鋼、電焊條以及電子、軍工產(chǎn)品等的重要原料。目前，國(guó)內(nèi)的鈦鐵生產(chǎn)主要采用鈦精礦、鈦渣等為鈦原料，通過(guò)還原法生產(chǎn)鈦鐵合金。專(zhuān)利201010514572.3公開(kāi)了“一種分步金屬熱還原制備高鈦鐵的方法”，包括一步鋁熱還原熔煉、二步強(qiáng)化還原精煉兩個(gè)步驟，按質(zhì)量比，原料配料為：金紅石或高鈦渣:鋁粉:鐵精礦:造渣劑:KClO3＝1.0:0.37～0.50:0.05～0.10:0.15～0.25:0.20～0.25，冶煉溫度1900℃～2200℃；二步強(qiáng)化還原精煉時(shí)間10～30min，精煉結(jié)束后，冷卻、起錠、除雜，得到高鈦鐵合金；復(fù)合還原劑為鈣鎂合金。專(zhuān)利CN200710049216.7公開(kāi)了“一種以鈦原料冶煉制取系列鈦鐵合金的方法”，工藝步驟如下：將攀西地區(qū)鈦原料、鈣質(zhì)冶金輔料及鈣-鈉系處理劑送入旋轉(zhuǎn)爐中，經(jīng)快速預(yù)熱后，再經(jīng)連接倉(cāng)送入混料器中充分混合均勻，然后從配料倉(cāng)依次加入金屬鋁、鐵系原料、輔助還原劑及氯酸鉀，混料器中的原料及輔助材料混合均勻后，經(jīng)對(duì)接倉(cāng)落入已預(yù)熱的冶煉爐內(nèi)，加入點(diǎn)火劑，2～3min反應(yīng)結(jié)束后加入緩凝劑，冷卻20～40h，最后分離渣和鈦鐵合金，鈦鐵合金產(chǎn)品經(jīng)檢驗(yàn)、包裝后入庫(kù)。專(zhuān)利CN200810230203.4公開(kāi)了“基于鋁熱還原制備高品質(zhì)高鈦鐵合金的方法及裝置”，方法包括以下步驟：(1)將鋁熱還原劑預(yù)熱到液態(tài)；將含鈦物質(zhì)、含鐵物質(zhì)和造渣劑經(jīng)過(guò)球磨、焙燒后連續(xù)加入金屬熔池中進(jìn)行高溫熔煉；(2)噴吹顆粒還原劑進(jìn)行冶煉；(3)經(jīng)過(guò)冷卻，起錠，去除雜質(zhì)，獲得高品質(zhì)高鈦鐵。專(zhuān)利CN201110113452.7公開(kāi)了“一種鉍鈦鐵合金及其用途”，所述鉍鈦鐵合金以其組分和各組分的重量百分含量是：鉍15-68wt％，鈦15-68wt％，不可避免的雜質(zhì)≤0.8wt％，鐵：5～70％。其制備方法為將金屬鉍、海綿鈦、生鐵和廢鋼按配比配料，先行熔化生鐵和廢鋼，再將海綿鈦加入并進(jìn)行攪拌，以使鈦充分溶解到鐵液中，在此過(guò)程中，隨著鈦的不斷加入，對(duì)合金液進(jìn)行加熱升溫，直至海綿鈦完全溶解并均勻混合后再用鐘罩將金屬鉍壓入金屬液中并進(jìn)行攪拌，以使鉍充分溶解到鐵鈦合金液中，待金屬鉍完全溶解均勻后把合金液澆注到鑄錠模內(nèi)快速冷卻，即制成鉍鈦鐵合金錠。專(zhuān)利CN201310507878.X公開(kāi)了“以鈦渣與鈦精礦為鈦、鐵原料生產(chǎn)高鈦鐵合金的方法”，以鈦渣與鈦精礦為鈦、鐵原料，包括以下步驟：將原料按質(zhì)量配比鈦渣1份、鈦精礦0.35～0.51份、鋁粉0.83份、氯酸鉀0.36份、螢石0.14～0.16份、石灰0.11～0.15份混勻后，采用上部點(diǎn)火法冶煉，獲得高鈦鐵合金。專(zhuān)利CN201310449481.X公開(kāi)了“利用碳還原制備鈮鈦鐵合金的方法及鈮鈦鐵合金”，該方法包括：(1)碳高溫還原，將高鈦富鈮渣、碳和第一溶劑在1550-1700℃熔化，然后保溫還原冶煉，得到碳化物；以及(2)二次冶煉。專(zhuān)利CN201310413509.4公開(kāi)了“一種制備鈦鐵合金的方法”，將鈦精礦在電爐中冶煉鈦渣；在鈦渣冶煉結(jié)束后，向電爐中加入至少一種堿金屬碳酸鹽，通入空氣或氧氣并攪拌，以使鈦渣中的鈦氧化物轉(zhuǎn)化為鈦酸鹽；以石墨為陽(yáng)極并以電爐底部的鐵水為陰極進(jìn)行電解，生成金屬鈦，并且金屬鈦進(jìn)入熔融的鐵中形成液相鈦鐵合金；在惰性氣體保護(hù)下排出所述鐵水及所述液相鈦鐵合金并進(jìn)行冷卻，得到鈦鐵合金。專(zhuān)利CN201310507100.9公開(kāi)了一種“鋁鎂法生產(chǎn)高鈦鐵合金”，將原料按質(zhì)量配比鈦精礦1份、鈦渣2.3份、鋁粉1.73～1.93份、鎂粉為0.17～0.23份、螢石0.27～0.37份、石灰0.33～0.4份、氯酸鉀0.83份混勻后，采用上部點(diǎn)火法冶煉，獲得高鈦鐵合金。專(zhuān)利CN201310449614.3公開(kāi)了“鈮鈦鐵合金的制備方法及鈮鈦鐵合金”，鈮鈦鐵合金的制備方法包括如下工序：(1)高溫碳化，將富鈮渣、碳和第一熔劑在1500-1700℃熔化，然后保溫還原冶煉，得到鈮鈦碳化物；以及(2)再氧化，先將鐵鱗加入到工序(1)得到的碳化物中，在1550-1700℃反應(yīng)冶煉，然后保持溫度1550-1700℃下加入第二熔劑，熔化后繼續(xù)保溫一段時(shí)間進(jìn)行冶煉，得到鈮鈦鐵合金。從已經(jīng)公開(kāi)的發(fā)明專(zhuān)利來(lái)看，鈦鐵的生產(chǎn)主要采用鈦精礦、鈦渣、金紅石等含鈦物質(zhì)為鈦源，鋁、鎂、碳等為還原劑，同時(shí)采用石灰、螢石等作為造渣劑，部分發(fā)明還采用氯酸鉀為點(diǎn)火劑，這些方法雖然都可以成功生產(chǎn)出不同鈦含量的鈦鐵合金，但是方法存在反應(yīng)劇烈、反應(yīng)時(shí)間短、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、合金成分波動(dòng)大、雜質(zhì)含量高等缺點(diǎn)，極大影響鈦合金鋼種的成分精度控制。比如：以上方法生產(chǎn)出的不同鈦含量合金存在狀態(tài)不一，低鈦含量的鈦鐵合金易粉化，高鈦含量的鈦鐵合金硬度大難破碎，這就造成采用低鈦含量合金進(jìn)行合金化時(shí)加入量控制難度大?，F(xiàn)有方法生產(chǎn)出的鈦鐵在成分上波動(dòng)較大，同時(shí)含有的雜質(zhì)元素含量高，因此國(guó)標(biāo)對(duì)鈦鐵成分的要求較為寬泛(國(guó)標(biāo)中鈦鐵的化學(xué)成分見(jiàn)表1)，硅、錳、鋁等含量均可以在1％及以上，磷、硫含量較高，高牌號(hào)的鈦鐵還存在氧、氮含量高等問(wèn)題(如FeTi70的氮含量高達(dá)0.80％、氧含量在5.00％以上)，這些都極大影響鈦合金化過(guò)程中鋼水成分的精確控制和有害元素的控制。表1國(guó)標(biāo)中鈦鐵合金的化學(xué)成分

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是提供低雜質(zhì)含量鈦鐵的生產(chǎn)方法，采用本發(fā)明的方法不僅可以生產(chǎn)出不同鈦含量要求的鈦鐵系列產(chǎn)品，而且產(chǎn)品中雜質(zhì)及有害元素含量低、鈦鐵成品品質(zhì)高。本發(fā)明低雜質(zhì)含量鈦鐵的生產(chǎn)方法，包括如下步驟：a、在真空或惰性氣體氛圍中進(jìn)行鈦源的熔清，熔清后升溫到1690℃以上，得到鈦液；所述鈦源的鈦含量≥99.5％；b、采用普通鐵水為鐵源，對(duì)鐵水進(jìn)行冶煉，將鐵水中的C、Si、Mn、P、S、Al、V和Ti元素的總含量控制在0.5％以?xún)?nèi)，同時(shí)將鐵水溫度升到1700℃以上；c、將升溫后的鐵水吊至真空或惰性氣體氛圍中，將a步驟所得鈦液按所需鈦鐵牌號(hào)要求的重量倒入到鐵水包中，將鐵水和鈦液進(jìn)行對(duì)沖混合，底吹氬氣，供氬強(qiáng)度為0.25～1.0m3/(min·t)，吹氬時(shí)間為2～15min；得到鈦鐵合金液；d、在真空條件下或惰性氣體氛圍中將鈦鐵合金液進(jìn)行澆鑄，待合金降溫到100℃及其以下后，將鈦鐵合金進(jìn)行破碎包裝，得到鈦鐵合金。優(yōu)選的，所述鈦源為等外海綿鈦、鈦屑、鈦合金屑、鈦刨花、鈦合金刨花中的至少一種。進(jìn)一步的，a步驟升溫到1690～1700℃，b步驟將鐵水升溫到1700～1720℃。優(yōu)選的，a步驟中，采用坩堝爐或電阻爐進(jìn)行鈦源的熔清；b步驟中，使用可以對(duì)鐵水進(jìn)行脫碳、脫磷和脫硫的設(shè)備對(duì)鐵水進(jìn)行冶煉。其中，所述可以對(duì)鐵水進(jìn)行脫碳、脫磷和脫硫的設(shè)備優(yōu)選為轉(zhuǎn)爐、電爐、LF爐中的至少一種。優(yōu)選的，c步驟中，在鈦鐵合金中進(jìn)入其他合金成分，用以得到含其他合金成分的鈦鐵合金，所述其他合金成分為鉻、鈮、鎳中的至少一種。其中，惰性氣體優(yōu)選為氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氙氣或氡氣。作為優(yōu)選方案，所述低雜質(zhì)含量鈦鐵的雜質(zhì)含量<0.3％。本發(fā)明的鈦鐵生產(chǎn)方法不僅可以生產(chǎn)出不同鈦含量要求的鈦鐵系列產(chǎn)品，而且生產(chǎn)方法簡(jiǎn)單易行、成分控制精度高、雜質(zhì)及有害元素含量低、鈦鐵成品品質(zhì)高，有效解決了傳統(tǒng)鈦鐵生產(chǎn)工藝控制難度大、雜質(zhì)含量高等難題，所生產(chǎn)的鈦鐵可以為高端含鈦鋼種的生產(chǎn)提供高品質(zhì)鈦鐵合金。具體實(shí)施方式本發(fā)明低雜質(zhì)含量鈦鐵的生產(chǎn)方法，包括如下步驟：a、在真空或惰性氣體氛圍中進(jìn)行鈦源的熔清，熔清后升溫到1650℃以上，得到鈦液；所述鈦源的鈦含量≥99.5％；b、采用普通鐵水為鐵源，使用轉(zhuǎn)爐、電爐、LF爐等可以對(duì)鐵水進(jìn)行脫碳、脫磷、脫硫的設(shè)備對(duì)鐵水進(jìn)行冶煉，將鐵水中的C、Si、Mn、P、S、Al、V和Ti元素的總含量控制在0.5％以?xún)?nèi)，同時(shí)將鐵水溫度升到1700℃以上；c、將升溫后的鐵水吊至真空或惰性氣體氛圍中，將a步驟所得鈦液按所需鈦鐵牌號(hào)要求的重量倒入到鐵水包中，將鐵水和鈦液進(jìn)行對(duì)沖混合，底吹氬氣，供氬強(qiáng)度為0.25～1.0m3/(min·t)，吹氬時(shí)間為2～15min；得到鈦鐵合金液；d、均勻化完成后，在真空條件下或惰性氣體氛圍中將鈦鐵合金液進(jìn)行澆鑄，待合金降溫到100℃及其以下后，將鈦鐵合金進(jìn)行破碎包裝，得到鈦鐵合金。本發(fā)明低雜質(zhì)含量鈦鐵的生產(chǎn)方法，通過(guò)對(duì)鈦源、鐵水雜質(zhì)的控制，并且在混合過(guò)程中底吹氬氣，不僅可以起到成分均勻化的目的，還能達(dá)到控雜的目的，降低鈦鐵合金中的雜質(zhì)含量。優(yōu)選的，供氬強(qiáng)度為0.25～1.0m3/(min·t)，吹氬時(shí)間為2～15min。其中，所述鈦源為鈦含量為99.5％的高鈦含量物質(zhì)，優(yōu)選所述鈦源為等外海綿鈦、鈦屑、鈦合金屑、鈦刨花、鈦合金刨花中的至少一種。進(jìn)一步，優(yōu)選的，a步驟升溫到1690～1700℃，b步驟將鐵水升溫到1700～1720℃。進(jìn)一步的，a步驟中，優(yōu)選采用坩堝爐或電阻爐進(jìn)行鈦源的熔清。b步驟中，優(yōu)選使用轉(zhuǎn)爐、電爐、LF爐等可以對(duì)鐵水進(jìn)行脫碳、脫磷、脫硫的設(shè)備對(duì)鐵水進(jìn)行冶煉，其冶煉方法為本領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)，在此不做贅述。如若需要在鈦鐵合金中加入其他合金成分(如鉻、鈮、鎳等)時(shí)，可在c步驟中加入相應(yīng)的金屬或鐵合金。即在c步驟中，在鈦鐵合金中加入其他合金成分，用以得到含相應(yīng)合金的鈦鐵合金。進(jìn)一步的，本發(fā)明的惰性氣體不包括氮?dú)?，可?yōu)選為氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氙氣或氡氣。通過(guò)本發(fā)明低雜質(zhì)含量鈦鐵的生產(chǎn)方法，得到的鈦鐵合金中雜質(zhì)含量<0.3％。本發(fā)明中的含量均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步的描述，并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí)施例范圍之中。實(shí)施例1采用坩堝爐在真空中將等外海綿鈦(鈦含量99.8％)熔清，并升溫到1700℃；采用轉(zhuǎn)爐和LF爐將鐵水的[C]+[Si]+[Mn]+[P]+[S]+[Al]+[V]+[Ti]處理至0.4％，并升溫到1710℃；鐵源和鈦源重量比為7:3，將高溫鐵水吊至真空條件下，并將預(yù)先在真空保護(hù)條件下通過(guò)坩堝爐熔清并升溫到1700℃的鈦液倒入到鐵水包中，將兩種金屬液進(jìn)對(duì)沖混合，并在包底采用噴吹氬氣的方式進(jìn)行成分均勻化并控雜，供氬強(qiáng)度為0.25m3/(min·t)，吹氬時(shí)間為15min；均勻化完成后在真空條件下將鈦鐵合金液進(jìn)行板式澆鑄，待合金降溫到100℃及其以下后，將鈦鐵合金進(jìn)行破碎包裝。所得鈦鐵合金中Ti含量為29.89％，其余除鐵外元素含量總量<0.3％。實(shí)施例2采用電阻爐在Ar氣保護(hù)氛圍中將鈦刨花(鈦含量99.5％)熔清，并升溫到1690℃；采用電爐將鐵水的[C]+[Si]+[Mn]+[P]+[S]+[Al]+[V]+[Ti]處理至0.3％，并升溫到1700℃；鐵源和鈦源重量比為3:7，將高溫鐵水吊至氬氣保護(hù)條件下，并將預(yù)先在氬氣保護(hù)條件下通過(guò)電阻爐熔清并升溫到1650℃的鈦液倒入到鐵水包中，將兩種金屬液進(jìn)對(duì)沖混合，并在包底采用噴吹氬氣的方式進(jìn)行成分均勻化并控雜，供氬強(qiáng)度為0.5，吹氬時(shí)間為10min；均勻化完成后在真空條件下將鈦鐵合金液進(jìn)行板式澆鑄，待合金降溫到100℃及其以下后，將鈦鐵合金進(jìn)行破碎包裝。所得鈦鐵合金中Ti含量為79.81％，其余除鐵外元素含量總量<0.3％。實(shí)施例3采用電阻爐在真空中將鈦屑(鈦含量99.9％)熔清，并升溫到1698℃；采用電爐+LF爐將鐵水的[C]+[Si]+[Mn]+[P]+[S]+[Al]+[V]+[Ti]處理至0.4％，并升溫到1720℃；鐵源和鈦源重量比為5:5，將高溫鐵水吊至氬氣保護(hù)條件下，并將預(yù)先在氬氣保護(hù)條件下通過(guò)電阻爐熔清并升溫到1680℃的鈦液倒入到鐵水包中，將兩種金屬液進(jìn)對(duì)沖混合，并在包底采用噴吹氬氣的方式進(jìn)行成分均勻化并控雜，供氬強(qiáng)度為1.0m3/(min·t)，吹氬時(shí)間為2min；均勻化完成后在真空條件下將鈦鐵合金液進(jìn)行板式澆鑄，待合金降溫到100℃及其以下后，將鈦鐵合金進(jìn)行破碎包裝。所得鈦鐵合金中Ti含量為59.83％，其余除鐵外元素含量總量<0.3％。