[发明专利]用等离子炭还原氧化物炼钛或钛合金的新工艺

权利要求书

1.一种用等离子炭还原氧化物炼钛或钛合金的新工艺，其特征在于，用工业纯二氧化钛粉或工业纯二氧化钛粉与合金元素氧化物粉，配比按化学反应式所需炭粉，再加粘接剂混匀挤压成型烘干，成为炉料自耗电极，与造渣剂一起装入封闭直流电炉内通电，电极底端产生5000℃以上等离子弧区，把炉料自耗电极熔炼成钛或钛合金液落入钾钠或水冷铜坩埚内或耐火材料炉缸内，由虹吸管连续或定期自动抽入封闭铸锭室冷却成锭，得到无偏析、无C、H₂、O₂、N₂的优质纯金属钛锭或钛合金锭。

2.根据权利要求1所述的用等离子炭还原氧化物炼钛或钛合金的新工艺，其特征在于，所述等离子炭还原包括：等离子炭还原二氧化钛成纯金属钛或等离子炭还原二氧化钛与炼钛合金所需的金属元素氧化物或非金属元素氧化物，炼成各种各样所需钛合金。

3.根据权利要求1所述的用等离子炭还原氧化物炼钛或钛合金的新工艺，其特征在于，所述用工业纯二氧化钛粉或工业纯二氧化钛粉与合金元素氧化物粉，按化学反应式配比所需炭粉，再加粘结剂混匀挤压成型，是指挤压成圆形、长方形或空心圆形等，当作炉料自耗电极装入上述形状相适应的钾钠或水冷铜坩埚模内，通电熔炼成上述形状钛锭或钛合金锭而节能。

4.根据权利要求1所述的用等离子炭还原氧化物炼钛或钛合金的新工艺，其特征在于，所述的炉料自耗电极有两种降低其内电阻热损失的方法：

①用电极夹持器夹中空石墨电极送电，中空石墨电极内挤压炭不足量的炉料自耗电极，使石墨电极和炉料自耗电极任何横断面的总炭量，都能不过剩的满足氧化物炉料还原成钛或钛合金液；

②混匀炉料挤压在钛或钛合金高熔点金属板网柱内，柱两端装螺母或螺杆成炉料自耗电极可接长，阳极导线接在电极顶端，螺杆夹持器供送电。

5.根据权利要求1所述的用等离子炭还原氧化物炼钛或钛合金的新工艺，其特征在于，所述用等离子炭还原氧化物炼钛是在封闭式钾钠或水冷铜坩埚内，插入一根炉料自耗电极，

按化学反应式：TiO₂+2C=Ti+2CO（1）

配工业纯二氧化钛粉、炭粉加上坩埚内和坩埚壁上所需量的造渣剂成分是：48%CaO、48%AI₂O₃、4%TiO₂，加粘结剂混匀挤压成炉料自耗电极，通电后电极底端产生5000℃以上高温区，电极中炭也气化成双电极炭蒸气，悬浮在阳极与阴极之间成为等离子炭弧区，而氧化物炉料也被高能直流电离解成带正电荷的金属蒸气或非金属蒸气向炉底汇集；带负电荷的氧气遇炭成CO排出炉外，炉料中的H₂、O₂、N₂也被高温加热体积膨胀变大，产生巨大浮力排出炉外，因炉渣中含有TiO₂，高温下防止TiC生成，所以能得到无偏折，无C、H₂、O₂、N₂的纯金属钛锭。

6.据权利要求1所述的用等离子炭还原氧化物炼钛或钛合金的新工艺，其特征在于，所述的用等离子炭还原氧化物炼钛铁合金，其化学反应式

2TiO₂+Fe₂O₃+7C=2FeTi+7CO（3）

用工业纯二氧化钛粉、三氧化二铁粉、炭粉加粘结剂混匀挤压成炉料自耗电极烘干，插入封闭式耐火材料炉缸，再加造渣剂48%CaO、48%AI₂O₃、4%Fe₂O₃通直流电冶炼，产生熔点低的钛铁合金液，落入耐火材料砌造的炉缸内，由炉缸底侧壁虹吸管自动连续或定期抽入炉旁封闭式铸锭室，冷却成无C、H₂、O₂、N₂的优质钛铁合金锭。

7.根据权利要求1所述的用等离子还原氧化物炼钛或钛合金的新工艺，其特征在于，所述的用等离子炭还原氧化物炼钛铝合金，其化学反应式：

Al₂O₃+3C=2AI+3CO（3）

TiO₂+2C=Ti+2CO（1）

SiO₂+2C=Si+2CO（4）

2/3WO₃+2C=2/3W+2CO（5）

配三氧化二铝粉、二氧化钛粉、二氧化硅粉、三氧化钨粉、炭粉，加上坩埚内和坩埚壁上造渣剂所需量48%CaO、48%Al₂O₃、4%TiO₂粉加粘结剂混匀挤压成所需形状的炉料自耗电极烘干，装入相适应形状的水冷铜坩埚内，通电熔炼能得到无偏折、无C、H₂、O₂、N₂的优质钛铝合金锭。