鈦熔煉技術(shù)對(duì)利用率的影響_www.nmware.com

我國(guó)是世界鈦資源大國(guó)，是世界上鈦資源儲(chǔ)量最為豐富的國(guó)家之一，目前已探明二氧化鈦總儲(chǔ)量達(dá)9億多噸，居世界第一。儲(chǔ)量雖高，但在當(dāng)前科技條件限制下，我國(guó)適合經(jīng)濟(jì)開采的資源僅為1億多噸，且分布不均衡，主要分布在四川攀枝花及廣西、云南等省區(qū)。攀枝花地區(qū)儲(chǔ)量最大，但礦石成分復(fù)雜、伴生礦種多，開采難度很大，資源賦存條件好的地區(qū)資源已經(jīng)開始枯竭。諸多項(xiàng)目上馬勢(shì)必造成資源爭(zhēng)奪戰(zhàn)，并加速優(yōu)良礦山的資源枯竭速度。從上世紀(jì)八十年代起，鈦的冷床爐熔煉開始興起，開始是用電子束，后來用等離子束，其技術(shù)迅速發(fā)展并融入到了過去由真空自耗熔煉法主導(dǎo)的鈦熔煉領(lǐng)域中，現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了可熔煉26噸的大型冷床爐。在國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家，冷床爐熔煉方法，早已超越真空自耗熔煉法占據(jù)了主導(dǎo)地位。冷床爐熔煉可分為電子束和等離子束冷床熔煉，電子束冷床熔煉適用于純鈦錠和TC4鈦合金錠。等離子束冷床熔煉適用于復(fù)雜成分鈦合金的熔煉,暫不做討論。采用冷爐床熔煉比真空自耗熔煉法具有很大優(yōu)勢(shì)，其優(yōu)勢(shì)為:1.可采用多種形式的原料，無需備電極，減少了工序。2.可大量使用二次原料，廢料添加比例率可達(dá)100%，實(shí)現(xiàn)資源再利用;3.能夠有效去除各類夾雜，提高鈦及鈦合金材料的性能;4.可以生產(chǎn)圓錠、扁錠和空心錠。冷床爐熔煉技術(shù)在國(guó)外已經(jīng)得到較廣泛的應(yīng)用，但在國(guó)內(nèi)，我國(guó)鈦及鈦合金的冷床爐熔煉才剛剛起步。目前我國(guó)鈦及鈦合金的熔煉法，主要還是真空自耗法，冷爐床熔煉很少見。近幾年的大噸位熔煉爐，主要還是真空自耗熔煉爐。從鈦技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)來看，我們的鈦工業(yè)還有很長(zhǎng)的路要走。

美國(guó)則發(fā)展更為迅速，他們已經(jīng)開始研究鈦錠的一步法熔煉技術(shù)。通過一次電子束熔煉的純鈦扁錠，已經(jīng)可以成功地直接軋制成鈦板帶，并通過質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)可，這樣的工藝方法在保證質(zhì)量的前提下，直接節(jié)省了鍛制和打磨兩個(gè)步驟，及節(jié)省了材料的損耗，有節(jié)省了工藝步驟，其中所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益是巨大的;至于鈦合金，“冷床熔煉+真空自耗熔煉”法，已是工業(yè)上標(biāo)準(zhǔn)的做法，但這種方法已經(jīng)慢慢被突破了。經(jīng)一次電子束熔煉生產(chǎn)的Ti6Al4V鈦合金已被運(yùn)用與多種工業(yè)產(chǎn)品，而且這一方法正在慢慢向航空領(lǐng)域過渡。美國(guó)空軍曾資助采用一次電子束熔煉的Ti6Al4V扁錠生產(chǎn)的鈦板材進(jìn)行系統(tǒng)研究，，在軍用和民用領(lǐng)域得到推廣應(yīng)用。研究結(jié)果表明，采用電子束一次熔煉的扁錠生產(chǎn)的Ti6Al4V鈦合金板材，靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能均超過現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最小值，其物理性能完全可以替代現(xiàn)有方法軋制的鈦板材。

海綿鈦是典型的高能耗、高污染工業(yè)，海綿鈦全流程生產(chǎn)是一個(gè)完整工藝鏈，其中不僅需要使用劇毒氣體氯氣作為還原劑，而且還將產(chǎn)生諸多可再利用的“廢棄物”，如生產(chǎn)中產(chǎn)生的四氯化硅就是生產(chǎn)。鐵礦粉基礎(chǔ)性能對(duì)燒結(jié)礦產(chǎn)量、質(zhì)量以及燒結(jié)配礦的改進(jìn)和優(yōu)化有著重要影響，而基礎(chǔ)性能與其化學(xué)成分緊密相關(guān)。鈦是重要的礦粉資源，在燒結(jié)過程中易形成鈣鈦礦等物質(zhì)，對(duì)高爐順行和燒結(jié)礦質(zhì)量影響很大。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)燒結(jié)礦基礎(chǔ)性能已有大量研究，但對(duì)鈦與燒結(jié)礦基礎(chǔ)性能之間的關(guān)系還沒有明確結(jié)論。微型燒結(jié)試驗(yàn)研究了鈦對(duì)燒結(jié)礦基礎(chǔ)性能的影響。研究結(jié)果表明：混合礦中鈦質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，在燒結(jié)過程中與CaO不斷反應(yīng)生成高熔點(diǎn)的鈣鈦礦等物質(zhì)，其結(jié)構(gòu)致密，阻礙CaO與含鐵礦物之間侵潤(rùn)和固結(jié)，不利于液相生成；TiO2與CaO反應(yīng)，減少CaO質(zhì)量分?jǐn)?shù)，不利于鐵酸鈣等高強(qiáng)度礦物生成，降低強(qiáng)度；混合礦的連晶強(qiáng)度和同化性溫度隨著鈦質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高而升高，而液相流動(dòng)性和黏結(jié)相強(qiáng)度隨著鈦質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高而降低。鈦質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高改變了燒結(jié)礦礦相結(jié)構(gòu)，提高了鈣鈦礦量，降低了鐵酸鈣的形成，不利于礦粉之間結(jié)合；礦粉中鈦質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高不利于改善燒結(jié)礦產(chǎn)量和質(zhì)量。實(shí)際生產(chǎn)過程中，綜合利用礦石資源，減少混合礦的鈦質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可提高高爐生產(chǎn)。