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《沈阳理工大学》 2008年
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真空铝热法制备低氧高钛铁的研究

宋雪静  
【摘要】: 高钛铁是一种用途较为广泛的特种铁合金,是冶炼铁基高温合金和优质不锈钢不可缺少的材料,尤其是在提高军用、航空等高级合金钢的质量方面有着不可取代的作用。随着对钢材质量要求的提高,对钛铁质量的要求也越来越高。目前高钛铁的制备方法主要采用铝热还原法。该方法原料来源广,价格便宜,生产成本低。但制得的高钛铁由于氧含量过高,满足不了用户要求,使高钛铁的使用受到限制。目前我国所需的优质高钛铁都是从国外进口,成本费用极高,严重制约了我国高新技术的发展。 本文从铝热法制备高钛铁的现行工艺入手,通过分析高钛铁的微观组织与氧的形成机理,提出了铝热还原-真空精炼法制备低氧优质高钛铁的新工艺,即首先采用铝热还原法制备出高钛铁粗产品,然后进行真空精炼。通过添加复合还原剂并组成复配渣,去除高钛铁中的夹杂物,制备出低氧的优质高钛铁合金。 微观组织分析表明,现行铝热还原法生产的高钛铁还原反应不完全,氧元素主要以Al_2O_3、Fe_2TiO4、TiO_2、Ti_2O、钛氧固溶体等含氧相存在,微观组织结构复杂,形成的氧化物夹杂化学性质稳定、渣-金分离困难。即使延长高温熔炼时的保温时间,改善渣-金分离条件,但来自空气中的氧因扩散作用也会导致钛铁中氧的浓度升高,难于得到低氧的高钛铁。 基于对高钛铁合金中夹杂物的成分及氧形成机理的分析,本文选择Al-Mg作为复合还原剂,考察熔渣粘度以CaO-Al_2O_3-CaF_2为基础渣系,选择CaO-Al_2O_3-CaF_2-TiO_2及CaO-Al_2O_3-CaF_2-SiO_2四元渣系,分别考察了TiO_2及SiO_2含量对渣系的黏度及流动性的影响,测量渣样的黏度,分析其物相变化。 粘度试验表明:熔渣粘度均随着温度的升高而降低,随CaF_2的增多而减小。CaO-Al_2O_3-CaF_2-TiO_2渣系在温度高于1520℃时,粘度低于0.4 Pa·S,渣的流动性较好。熔炼后渣相主要为:_3CaO·Al_2O_3,1_2CaO·7Al_2O_3,Ca1_2Al14O_3_2F_2,Ca_3(AlO_3)_2及CaTiO_3。CaO-Al_2O_3-CaF_2-SiO_2渣系在温度高于1492℃时,黏度低于0.4 Pa.S,渣的流动性较好;粘度随SiO_2量的增加而降低。熔炼后渣相主要为Ca1_2Al14O_3_2F_2,Ca_2SiO_4, Ca_2SiO_2F_2 ,Ca_3Al_2(SiO_4)_3,5CaO·_3Al_2O_3及Al_2(SiO_4)O。 真空精练试验表明:Al-(10%~_20%)Mg是一种有效的复合还原剂,CaO-(10%~20%)CaF_2-(10%~15%)Li_2O是一种良好的渣系,对于消除高钛铁的氧化物夹杂、降低合金中的含氧量十分有效。经真空精炼后,合金中铝、硅的含量已经达标,氧的含量为3.25%,与粗钛铁的含氧量12.20%相比,得到了有效的降低。
【学位授予单位】:沈阳理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TF64

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【引证文献】
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