[发明专利]高钛低硅的钛硅铁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于铁合金冶炼技术领域，具体涉及一种高钛低硅的钛硅铁合金及其制备方法。

背景技术

钒钛磁铁矿经高炉冶炼，原矿中的约50％的TiO₂进入了高炉渣中，形成高钛型高炉渣，主要化学成分为TiO₂ 15～26％；CaO 24～35％；SiO₂ 22～25％；Al₂O₃ 13～14％；MgO 8～10％；Fe₂O₃ 1～3％；MnO＜1％。渣中钛分散在钙钛矿、富钛透辉石、攀钛透辉石、尖晶石和碳氮化钛等矿物中。用高钛型高炉渣制取钛硅铁合金是提取高钛型高炉渣中的钛元素和高炉渣综合利用的有效途径之一。但是现有技术中提出的各种用高炉渣制取含钛合金的方法及围绕该方法展开的各项技术研究中，都由于最终产品回收率低、杂质成分高等原因使得无法推广应用。

《用高炉钛渣冶炼复合铁合金》(徐楚韶等.矿冶工程.1988，11(2))记载了上世纪六十年代，重庆大学开发了用高炉钛渣冶炼复合铁合金技术，并在重庆铁合金厂650kVA电炉上获得19～23wt％Ti、42～44wt％Si、Fe＜20.2wt％的硅钛铁合金。1977年，重庆铁合金厂直接采用含TiO₂ 24.18wt％的攀钢高炉渣进行试验，获得含27.08wt％Ti、31.05wt％Si、20.20wt％Fe的硅钛铁合金。

《用高炉钛矿渣冶炼钛硅合金的研究》(李祖树等.《重庆大学学报》，1996年第19卷第4期)报道了用直流电硅铝热法冶炼硅钛合金的方法。所得合金中Ti为30～35wt％、Si为25～35wt％，残渣中TiO₂含量为5～10wt％。

《钛硅铁合金生产中金属元素与渣氧化物的反应和平衡》(杨保祥.《钢铁钒钛》1995，16(2))报道了在200kVA的直流电炉上以TiO₂含量为23.14wt％的高炉渣为原料得到的钛硅铁合金中Ti为15.6～25.7wt％、Si为43.1～54.5wt％，残渣中TiO₂含量为5.47～9.41wt％。

专利号为ZL 200510019664.3的中国专利《利用含钛炉渣制备钛及钛合金的方法》报道了利用TiO₂为10～90wt％的含钛炉渣制备钛或钛合金的方法。该发明公布了还原剂的组成以及在扫描电子显微镜下的观察结果，证实了有金属钛相或铝硅钛相生成。除此之外，该发明还描述了原料混合方法将所有原料混合均匀后，再从冷态加热至熔融状态进行还原的过程。

由上可知，使用现有技术方法获得的钛硅铁合金中钛含量低，一般在30wt％以下，硅含量高，一般在40wt％左右，钛含量与硅含量的比值较较小。由于大部分钛合金钢种对钢中金属硅含量都有限制，采用这种低钛高硅的钛硅铁合金作合金剂时不可避免要带入大量金属硅，因此，这种合金在实际生产中一直得不到应用。

近几年来，我国高技术钢材得到极大的发展。微合金钢就是这些“高技术钢材”中用量最大的一种。所谓微合金钢，就是在钢中加入微量的元素铌、钛、钒等强碳氮化物形成元素，起到使钢基体的晶粒细化和沉淀硬化作用。与V和Nb相比，钛合金微合金钢具有性能优越，价格低廉的优点。而作为钛微合金钢的主要原料钛铁则随着钛铁矿价格不断走高，资源越来越稀缺，钛铁生产成本越来越高。攀枝花拥有大量的高钛型高炉渣，利用高钛型高炉渣开发新的钛硅铁合金取代钛铁用作钛合金剂具有重大意义。通过适当措施，升钛降硅使合金中Ti达到40wt％以上是实现钛硅铁合金广泛应用的必要条件。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种含钛量高于40wt％的钛硅铁合金及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：高钛低硅的钛硅铁合金，按重量配比含40～70％的Ti、8～40％的Si、3～15％的Fe以及不可避免的杂质。

其中，上述钛硅铁合金中按重量配比含50～58％的Ti、31～40％的Si、3～11％的Fe以及不可避免的杂质。

其中，上述钛硅铁合金中杂质的重量不超过钛硅铁合金总重量的10％。

进一步的，上述钛硅铁合金的密度为4.2～4.4g/cm³。

其中，上述钛硅铁合金是通过向高钛型高炉渣中加入外加剂进行熔融热还原反应制备得到；