本發(fā)明涉及制備鈦鐵合金的方法，具體涉及一種基于鋁熱自蔓延梯度還原與渣洗精煉制備鈦鐵合金的方法。
背景技術(shù)：
在煉鋼過程中加入各種金屬和非金屬元素，能創(chuàng)造出各種不同性能特殊鋼。但是由于鈦具有比重低(僅為4.5g/ml)、熔點高(達到1690℃)、易氧化的特點，直接在煉鋼過程中添加容易使鈦在鋼液面上被氧化燒掉大部分，損失極大，并且不易控制，還存在單體金屬制取工藝復雜、生產(chǎn)成本高、價格昂貴等一系列問題，因此，鈦不適合采用以純金屬狀態(tài)在煉鋼時直接加入鋼液中。為此，冶金工作者們研究制出了鈦和鐵的合金，使鈦元素以合金的形式加入到鋼水中，成為煉鋼工業(yè)中的重要材料。鈦鐵是目前鐵合金用用量最大的二元鐵合金之一。
鈦鐵具有熔點低(1070～1130℃)等特性，因此可作為特種鋼的添加劑。它還在制造高檔鋼、特種合金、儲氫合金材料及電焊條涂料中得到廣泛的應(yīng)用。目前制備鈦鐵合金的方法主要有重熔法和金屬熱還原法(主要為爐外鋁熱法)。重熔法是以廢鈦料為主要原料，配料時加入鐵，在中頻電爐或中頻感應(yīng)爐中重熔，澆鑄，除渣，制備出鈦鐵合金鑄錠。重熔法制備鈦鐵具有合金中氧含量低及綜合性能優(yōu)良等優(yōu)點，但受廢鈦原料來源的限制，這種方法的生產(chǎn)成本極高，難以滿足市場需求。金屬熱還原法是以金紅石或高鈦渣為主要原料，鋁粉為主要還原劑，配料中還添加cao、caf2等為造渣劑，kclo3為發(fā)熱劑來制備鈦鐵。該方法具有原料來源廣泛，價格便宜，能耗低，生產(chǎn)成本低等優(yōu)點，但制備的鈦鐵氧含量過高(大于12.0％)，也無法滿足市場需求。中國專利“一種分步金屬熱還原制備鈦鐵的方法(201010514572.3)”提出了在一步鋁熱還原冶煉階段的還原劑鋁按照理論用量的85％～90％，實際是處于不足量的狀態(tài)，這樣有利于降低合金中的鋁殘留量，在結(jié)合兩步還原精煉脫氧進而制備出了低鋁低氧的鈦鐵合金。中國專利“一種基于液態(tài)鋁熱還原制備高品質(zhì)鈦鐵的方法(200810230203.4)”和“基于鋁熱還原-真空感應(yīng)熔煉制備高品質(zhì)鈦鐵的方法(zl200710011614.x)”分別提出了采用液態(tài)鋁熱強化還原和真空精煉等手段脫氧，取得了比較好的強化還原效果，氧含量控制在2.0％～1.0％以下。中國專利“一種基于鋁熱自蔓延-噴吹深度還原制備鈦鐵合金的方法(cn104131128a)”提出了先在還原劑鋁不足時，采用鋁熱自蔓延得到低鋁的高溫熔體；然后噴吹高溫鈣或鎂高溫蒸汽進行深度還原脫氧，制備出了低氧低鋁的鈦鐵合金。但這些專利存在tio2還原不徹底、鈦回收率較低等問題，基于這些問題，本發(fā)明提出了以金紅石或高鈦渣為原料，鋁熱還原-渣洗精煉制備鈦鐵合金的新方法。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種基于鋁熱自蔓延梯度還原與渣洗精煉制備鈦鐵合金的方法，以金紅石或高鈦渣、鋁粉等為起始原料，采用梯度加料的方式進行鋁熱自蔓延反應(yīng)得到高溫熔體，再通過向高溫熔體中加入高堿度精煉渣來調(diào)整渣的堿度和熔點，進行渣洗精煉，冷卻后除去上部的熔煉渣得到低氧低鋁的鈦鐵合金。本發(fā)明的技術(shù)方案為：
一種基于鋁熱自蔓延梯度還原與渣洗精煉制備鈦鐵合金的方法，包括以下步驟：
(1)鋁熱自蔓延梯度還原，采用以下兩種方式之一：
第一種方式，將原料金紅石、fe2o3粉末、鋁粉、kclo3、造渣劑分成若干批次，將首批次物料投入反應(yīng)爐中，以鎂粉從物料頂部點燃以引發(fā)自蔓延反應(yīng)，陸續(xù)加入其它批次物料，直至反應(yīng)完全得到高溫熔體，其中每批次物料的配鋁量由鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學計量比的1.1～1.3倍梯度遞減至0.9～0.7倍，且原料總配鋁量為鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學計量比的0.92～0.99倍；
第二種方式，將原料金紅石、fe2o3粉末、kclo3、造渣劑混合均勻，以均勻流速加入到連續(xù)混料機中，同時將鋁粉以梯度遞減流速加入到連續(xù)混料機中，混勻的原料同時連續(xù)引入反應(yīng)爐中進行鋁熱自蔓延反應(yīng)，整個混料過程和整個反應(yīng)過程不發(fā)生間斷，直至所有物料完全反應(yīng)后得到高溫熔體，
其中引入至反應(yīng)爐中的連續(xù)物料的配鋁量由鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學計量比的1.1～1.3倍梯度遞減至0.9～0.7倍，整個過程配鋁量梯度變化的次數(shù)n滿足關(guān)系式：n＝(b-c)/a，其中b表示最高配鋁量，c表示最低配鋁量，a表示配鋁量梯度變化系數(shù)，并且0＜a≤0.05；原料總配鋁量為鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學計量比的0.92～0.99倍；
(2)通過電磁感應(yīng)加熱對高溫熔體進行保溫熔煉，得到上層氧化鋁基熔渣和下層合金熔體；
(3)在下層合金熔體中噴吹精煉渣，進行攪拌渣洗精煉；
(4)將精煉后的高溫熔體冷卻至室溫，除去上層熔煉渣后得到鈦鐵合金。
進一步地，所述步驟(1)中原料金紅石、fe2o3粉末、鋁粉、kclo3、造渣劑的質(zhì)量比為：1.0∶(0.24～2.37)∶(0.56～1.23)∶(0～0.23)∶(0.15～1.0)，粒度分別滿足：所述金紅石粒度≤3mm，所述fe2o3粉末粒度≤0.2mm，所述鋁粉粒度≤2mm，所述kclo3粒度≤2mm，所述造渣劑粒度≤0.2mm。
進一步地，所述步驟(1)中若干批次的數(shù)量≥4。
進一步地，所述步驟(1)中首批次物料的重量占總物料量的10～30％。
進一步地，所述步驟(2)中保溫熔煉的控制參數(shù)為：電磁感應(yīng)頻率≥1000hz，熔煉溫度為1700～1800℃，保溫時間5～15min。
進一步地，所述步驟(3)中精煉渣為以下兩種中的一種：①按質(zhì)量比10～25％的caf2，余量為cao；②按質(zhì)量比10～25％的caf2，5～10％的na2o，余量為cao。
進一步地，所述步驟(3)中攪拌渣洗精煉的控制參數(shù)為：采用偏心攪拌，偏心率為0.2～0.4，精煉渣的加入量為原料總量的2～8％，以純度≥99.95％的惰性氣體為載氣，攪拌速率為50～150rpm，精煉溫度為1700～1800℃，精煉時間為10～30min。
進一步地，所述步驟(1)中的金紅石可替換為高鈦渣或者金紅石和高鈦渣的混合物。
進一步地，所述高鈦渣、所述金紅石中tio2質(zhì)量百分含量均≥92％。
進一步地，所述鈦鐵合金按照質(zhì)量百分含量的化學組成為：ti25.0～75.0％，al≤3.0％，si≤2.0％，s≤0.03％，o≤1.0％，c≤0.1％，p≤0.04％，mn≤1.0％，余量為fe。
本發(fā)明的有益效果為：
1、本發(fā)明通過較比鋁熱自蔓延反應(yīng)的理論化學計量比高的配鋁系數(shù)的首批次物料進行鋁熱自蔓延，得到較高溫度的高溫熔體，有利于后續(xù)低配鋁系數(shù)物料的反應(yīng)引發(fā)；同時前高后低的配鋁系數(shù)保證了熔體處于強烈的還原氣氛中，進而保證了金屬氧化物的徹底還原；并且，以逐漸降低配鋁系數(shù)的方式加料，可以有效保證熔體中與鐵、鈦結(jié)合而殘留在合金中的鋁被逐漸釋放出來，與后續(xù)加入的低配鋁系數(shù)物料中的鈦和鐵的氧化物逐漸反應(yīng)，有效降低最終產(chǎn)品中鋁殘留量；且加料批次越多或連續(xù)加料配鋁系數(shù)降低梯度越小，鋁殘留量越低。
2、本發(fā)明再通過攪拌渣洗精煉，利用加入的精煉渣調(diào)整渣的堿度和熔點，實現(xiàn)渣金界面化學反應(yīng)和金渣分離的徹底進行，進而實現(xiàn)氧化鋁等夾雜物有效地脫除；同時，保溫熔煉過程充分利用了體系反應(yīng)熱，可以大大降低生產(chǎn)過程的能耗。此外，本發(fā)明在攪拌渣洗精煉前采用電磁感應(yīng)加熱進行保溫熔煉，形成上層氧化鋁基熔渣層，下層合金熔體層，可有效強化金渣分離過程。
3、本發(fā)明獲得的鈦鐵合金按照質(zhì)量百分含量的化學組成為：ti25.0～75.0％，al≤3.0％，si≤2.0％，s≤0.03％，o≤1.0％，c≤0.1％，p≤0.04％，mn≤1.0％，余量為fe，其中鈦回收率高，鋁、氧殘留量較低。
具體實施方式
在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，實施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
下面結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明，所述是對本發(fā)明的解釋而不是限定。
實施例1
一種基于鋁熱自蔓延梯度還原與渣洗精煉制備鈦鐵合金的方法，包括以下步驟：
(1)鋁熱自蔓延梯度還原
按照金紅石、fe2o3粉末、鋁粉、造渣劑cao的質(zhì)量比為1.0∶1.46∶0.92∶0.19配料，它們的粒度分別滿足：金紅石≤3mm；fe2o3粉末≤0.2mm；鋁粉粒度≤2mm；造渣劑粒度≤0.2mm；將物料分5批，每批的配鋁量依次為鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學計量比的1.20、1.05、1.0、0.90、0.85倍，且原料總配鋁量為鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學劑量比的0.96倍，首批次物料的重量占總物料量的20％；將首批次物料投入反應(yīng)爐中，以鎂粉從物料頂部點燃以引發(fā)自蔓延反應(yīng)，陸續(xù)加入其它批次物料，直至反應(yīng)完全得到高溫熔體；
(2)通過電磁感應(yīng)加熱對高溫熔體進行保溫熔煉，控制參數(shù)為：電磁感應(yīng)頻率≥1000hz，熔煉溫度為1800℃，保溫時間15min，實現(xiàn)金渣分離，得到上層氧化鋁基熔渣和下層合金熔體；
(3)放掉上層90％的氧化鋁基熔渣后，在下層合金熔體中噴吹精煉渣，進行攪拌渣洗精煉；其中精煉渣按質(zhì)量比的組成為：10％caf2，90％cao；控制參數(shù)為：精煉渣的加入量為原料總量的2％，以純度≥99.95％的氬氣為載氣，偏心攪拌速率為50rpm，偏心率為0.21，精煉溫度為1800℃，精煉時間為10min；
(4)將精煉后的高溫熔體冷卻至室溫，除去上層熔煉渣后得到鈦鐵合金。
本實施例制得的鈦鐵合金按照質(zhì)量百分含量的化學組成為：ti34.2％，al2.4％，si1.8％，s0.03％，o0.8％，c0.1％，p0.04％，mn0.6％，余量為fe。
實施例2
一種基于鋁熱自蔓延梯度還原與渣洗精煉制備鈦鐵合金的方法，包括以下步驟：
(1)鋁熱自蔓延梯度還原
按照金紅石、fe2o3粉末、鋁粉、造渣劑cao的質(zhì)量比為1.0∶1.6∶0.98∶0.23配料，它們的粒度分別滿足：金紅石≤3mm；fe2o3粉末≤0.2mm；鋁粉粒度≤2mm；造渣劑粒度≤0.2mm；將物料分6批，每批的配鋁量依次為鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學計量比的1.20、1.1、0.95、0.90、0.85、0.80倍，且原料總配鋁量為鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學劑量比的0.94倍，首批次物料的重量占總物料量的28.6％；將首批次物料投入反應(yīng)爐中，以鎂粉從物料頂部點燃以引發(fā)自蔓延反應(yīng)，陸續(xù)加入其它批次物料，直至反應(yīng)完全得到高溫熔體；
(2)通過電磁感應(yīng)加熱對高溫熔體進行保溫熔煉，控制參數(shù)為：電磁感應(yīng)頻率≥1000hz，熔煉溫度為1750℃，保溫時間10min，實現(xiàn)金渣分離，得到上層氧化鋁基熔渣和下層合金熔體；
(3)放掉上層90％的氧化鋁基熔渣后，在下層合金熔體中噴吹精煉渣，進行攪拌渣洗精煉；其中精煉渣按質(zhì)量比的組成為：20％caf2，80％cao；控制參數(shù)為：精煉渣的加入量為原料總量的5％，以純度≥99.95％的氬氣為載氣，偏心攪拌速率為100rpm，偏心率為0.28，精煉溫度為1750℃，精煉時間為20min；
(4)將精煉后的高溫熔體冷卻至室溫，除去上層熔煉渣后得到鈦鐵合金。
本實施例制得的鈦鐵合金按照質(zhì)量百分含量的化學組成為：ti33.8％，al2.2％，si1.6％，s0.02％，o0.7％，c0.05％，p0.02％，mn0.7％，余量為fe。
實施例3
一種基于鋁熱自蔓延梯度還原與渣洗精煉制備鈦鐵合金的方法，包括以下步驟：
(1)鋁熱自蔓延梯度還原
按照金紅石、fe2o3粉末、鋁粉、造渣劑cao的質(zhì)量比為1.0∶1.72∶1.04∶0.38配料，它們的粒度分別滿足：金紅石≤3mm；fe2o3粉末≤0.2mm；鋁粉粒度2mm；造渣劑粒度≤0.2mm；將物料分7批，每批的配鋁量依次為鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學計量比的1.20、1.1、1.0、0.95、0.925、0.90、0.875、0.85倍，且原料總配鋁量為鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學劑量比的0.95倍，首批次物料的重量占總物料量的22.2％；將首批次物料投入反應(yīng)爐中，以鎂粉從物料頂部點燃以引發(fā)自蔓延反應(yīng)，陸續(xù)加入其它批次物料，直至反應(yīng)完全得到高溫熔體；
(2)通過電磁感應(yīng)加熱對高溫熔體進行保溫熔煉，控制參數(shù)為：電磁感應(yīng)頻率≥1000hz，熔煉溫度為1700℃，保溫時間5min，實現(xiàn)金渣分離，得到上層氧化鋁基熔渣和下層合金熔體；
(3)放掉上層90％的氧化鋁基熔渣后，在下層合金熔體中噴吹精煉渣，進行攪拌渣洗精煉；其中精煉渣按質(zhì)量比的組成為：25％caf2，75％cao；控制參數(shù)為：精煉渣的加入量為原料總量的7％，以純度≥99.95％的氬氣為載氣，偏心攪拌速率為150rpm，偏心率為0.35，精煉溫度為1700℃，精煉時間為30min；
(4)將精煉后的高溫熔體冷卻至室溫，除去上層熔煉渣后得到鈦鐵合金。
本實施例制得的鈦鐵合金按照質(zhì)量百分含量的化學組成為：ti32.5％，al1.7％，si1.2％，s0.02％，o0.5％，c0.02％，p0.02％，mn0.5％，余量為fe。
實施例4
一種基于鋁熱自蔓延梯度還原與渣洗精煉制備鈦鐵合金的方法，包括以下步驟：
(1)鋁熱自蔓延梯度還原
按照高鈦渣、fe2o3粉末、鋁粉、造渣劑cao的質(zhì)量比為1.0∶1.85∶1.16∶0.41配料，它們的粒度分別滿足：高鈦渣≤3mm；fe2o3粉末≤0.2mm；鋁粉粒度≤2mm；造渣劑粒度≤0.2mm；將原料高鈦渣、fe2o3粉末、造渣劑混合均勻，以均勻流速加入到連續(xù)混料機中，同時將鋁粉以梯度遞減流速加入到連續(xù)混料機中，混勻的原料同時連續(xù)引入反應(yīng)爐中進行鋁熱自蔓延反應(yīng)，整個混料過程和整個反應(yīng)過程不發(fā)生間斷，直至所有物料完全反應(yīng)后得到高溫熔體；其中引入至反應(yīng)爐中的連續(xù)物料的配鋁量由鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學計量比的1.28倍梯度遞減至0.7倍，梯度變化系數(shù)a為0.005，整個過程配鋁量梯度變化的次數(shù)為116次，且原料總配鋁量為鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學劑量比的0.98倍；
(2)通過電磁感應(yīng)加熱對高溫熔體進行保溫熔煉，控制參數(shù)為：電磁感應(yīng)頻率≥1000hz，熔煉溫度為1750℃，保溫時間10min，實現(xiàn)金渣分離，得到上層氧化鋁基熔渣和下層合金熔體；
(3)放掉上層90％的氧化鋁基熔渣后，在下層合金熔體中噴吹精煉渣，進行攪拌渣洗精煉；其中精煉渣按質(zhì)量比的組成為：10％caf2，85％cao，5％na2o；控制參數(shù)為：精煉渣的加入量為原料總量的5％，以純度≥99.95％的氬氣為載氣，偏心攪拌速率為100rpm，偏心率為0.32，精煉溫度為1750℃，精煉時間為20min；
(4)將精煉后的高溫熔體冷卻至室溫，除去上層熔煉渣后得到鈦鐵合金。
本實施例制得的鈦鐵合金按照質(zhì)量百分含量的化學組成為：ti29.8％，al2.1％，si1.0％，s0.03％，o0.6％，c0.02％，p0.03％，mn0.7％，余量為fe。
實施例5
一種基于鋁熱自蔓延梯度還原與渣洗精煉制備鈦鐵合金的方法，包括以下步驟：
(1)鋁熱自蔓延梯度還原
按照高鈦渣、fe2o3粉末、鋁粉、造渣劑cao的質(zhì)量比為1.0∶1.96∶1.20∶0.46配料，它們的粒度分別滿足：高鈦渣≤3mm；fe2o3粉末≤0.2mm；鋁粉粒度≤2mm；造渣劑粒度≤0.2mm；將原料高鈦渣、fe2o3粉末、造渣劑混合均勻，以均勻流速加入到連續(xù)混料機中，同時將鋁粉以梯度遞減流速加入到連續(xù)混料機中，混勻的原料同時連續(xù)引入反應(yīng)爐中進行鋁熱自蔓延反應(yīng)，整個混料過程和整個反應(yīng)過程不發(fā)生間斷，直至所有物料完全反應(yīng)后得到高溫熔體；其中引入至反應(yīng)爐中的連續(xù)物料的配鋁量由鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學計量比的1.26倍梯度遞減至0.7倍，梯度變化系數(shù)a為0.004，整個過程配鋁量梯度變化的次數(shù)為140次，且原料總配鋁量為鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學劑量比的0.96倍；
(2)通過電磁感應(yīng)加熱對高溫熔體進行保溫熔煉，控制參數(shù)為：電磁感應(yīng)頻率≥1000hz，熔煉溫度為1700℃，保溫時間10min，實現(xiàn)金渣分離，得到上層氧化鋁基熔渣和下層合金熔體；
(3)放掉上層90％的氧化鋁基熔渣后，在下層合金熔體中噴吹精煉渣，進行攪拌渣洗精煉；其中精煉渣按質(zhì)量比的組成為：10％caf2，80％cao，10％na2o；控制參數(shù)為：精煉渣的加入量為原料總量的5％，以純度≥99.95％的氬氣為載氣，偏心攪拌速率為100rpm，偏心率為0.30，精煉溫度為1700℃，精煉時間為20min；
(4)將精煉后的高溫熔體冷卻至室溫，除去上層熔煉渣后得到鈦鐵合金。
本實施例制得的鈦鐵合金按照質(zhì)量百分含量的化學組成為：ti28.2％，al1.8％，si0.6％，s0.04％，o0.7％，c0.03％，p0.02％，mn0.9％，余量為fe。
實施例6
一種基于鋁熱自蔓延梯度還原與渣洗精煉制備鈦鐵合金的方法，包括以下步驟：
(1)鋁熱自蔓延梯度還原
按照高鈦渣和金紅石混合物、fe2o3粉末、鋁粉、造渣劑cao的質(zhì)量比為1.0∶2.15∶1.20∶0.65配料，其中高鈦渣和金紅石按質(zhì)量比1∶1混合，它們的粒度分別滿足：高鈦渣和金紅石的混合物≤3mm；fe2o3粉末≤0.2mm；鋁粉粒度2mm；造渣劑粒度≤0.2mm；將原料高鈦渣、fe2o3粉末、造渣劑混合均勻，以均勻流速加入到連續(xù)混料機中，同時將鋁粉以梯度遞減流速加入到連續(xù)混料機中，混勻的原料同時連續(xù)引入反應(yīng)爐中進行鋁熱自蔓延反應(yīng)，整個混料過程和整個反應(yīng)過程不發(fā)生間斷，直至所有物料完全反應(yīng)后得到高溫熔體；其中引入至反應(yīng)爐中的連續(xù)物料的配鋁量由鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學計量比的1.21倍梯度遞減至0.72倍，梯度變化系數(shù)a為0.001，整個過程配鋁量梯度變化的次數(shù)為490次，且原料總配鋁量為鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學劑量比的0.93倍；
(2)通過電磁感應(yīng)加熱對高溫熔體進行保溫熔煉，控制參數(shù)為：電磁感應(yīng)頻率≥1000hz，熔煉溫度為1700℃，保溫時間15min，實現(xiàn)金渣分離，得到上層氧化鋁基熔渣和下層合金熔體；
(3)放掉上層90％的氧化鋁基熔渣后，在下層合金熔體中噴吹精煉渣，進行攪拌渣洗精煉；其中精煉渣按質(zhì)量比的組成為：20％caf2，75％cao，5％na2o；控制參數(shù)為：精煉渣的加入量為原料總量的8％，以純度≥99.95％的氬氣為載氣，偏心攪拌速率為100rpm，偏心率為0.4，精煉溫度為1700℃，精煉時間為30min；
(4)將精煉后的高溫熔體冷卻至室溫，除去上層熔煉渣后得到鈦鐵合金。
本實施例制得的鈦鐵合金按照質(zhì)量百分含量的化學組成為：ti26.6％，al0.8％，si1.4％，s0.02％，o0.4％，c0.03％，p0.02％，mn0.7％，余量為fe。
實施例7
一種基于鋁熱自蔓延梯度還原與渣洗精煉制備鈦鐵合金的方法，包括以下步驟：
(1)鋁熱自蔓延梯度還原
按照高鈦渣、fe2o3粉末、鋁粉、kclo3、造渣劑cao的質(zhì)量比為1.0∶0.95∶0.75∶0.06∶0.25配料，它們的粒度分別滿足：高鈦渣≤3mm；fe2o3粉末≤0.2mm；鋁粉粒度≤2mm；kclo3粒度≤2mm；造渣劑粒度≤0.2mm；將物料分5批，每批的配鋁量依次為鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學計量比的1.20、1.05、1.0、0.90、0.85倍，且原料總配鋁量為鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學劑量比的0.98倍，首批次物料的重量占總物料量的20％；將首批次物料投入反應(yīng)爐中，以鎂粉從物料頂部點燃以引發(fā)自蔓延反應(yīng)，陸續(xù)加入其它批次物料，直至反應(yīng)完全得到高溫熔體；
(2)通過電磁感應(yīng)加熱對高溫熔體進行保溫熔煉，控制參數(shù)為：電磁感應(yīng)頻率≥1000hz，熔煉溫度為1800℃，保溫時間15min，實現(xiàn)金渣分離，得到上層氧化鋁基熔渣和下層合金熔體；
(3)放掉上層90％的氧化鋁基熔渣后，在下層合金熔體中噴吹精煉渣，進行攪拌渣洗精煉；其中精煉渣按質(zhì)量比的組成為：10％caf2，90％cao；控制參數(shù)為：精煉渣的加入量為原料總量的2％，以純度≥99.95％的氬氣為載氣，偏心攪拌速率為50rpm，偏心率為0.35，精煉溫度為1800℃，精煉時間為10min；
(4)將精煉后的高溫熔體冷卻至室溫，除去上層熔煉渣后得到鈦鐵合金。
本實施例制得的鈦鐵合金按照質(zhì)量百分含量的化學組成為：ti44.2％，al2.3％，si1.8％，s0.03％，o0.5％，c0.1％，p0.04％，mn0.6％，余量為fe。
實施例8
一種基于鋁熱自蔓延梯度還原與渣洗精煉制備鈦鐵合金的方法，包括以下步驟：
(1)鋁熱自蔓延梯度還原
按照金紅石、fe2o3粉末、鋁粉、kclo3、造渣劑cao的質(zhì)量比為1.0∶0.98∶0.788∶0.08∶0.18配料，它們的粒度分別滿足：金紅石≤3mm；fe2o3粉末≤0.2mm；鋁粉粒度≤2mm；kclo3粒度≤2mm；造渣劑粒度≤0.2mm；將物料分6批，每批的配鋁量依次為鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學計量比的1.20、1.1、0.95、0.90、0.85、0.80倍，且原料總配鋁量為鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學劑量比的0.93倍，首批次物料的重量占總物料量的28.6％；將首批次物料投入反應(yīng)爐中，以鎂粉從物料頂部點燃以引發(fā)自蔓延反應(yīng)，陸續(xù)加入其它批次物料，直至反應(yīng)完全得到高溫熔體；
(2)通過電磁感應(yīng)加熱對高溫熔體進行保溫熔煉，控制參數(shù)為：電磁感應(yīng)頻率≥1000hz，熔煉溫度為1750℃，保溫時間10min，實現(xiàn)金渣分離，得到上層氧化鋁基熔渣和下層合金熔體；
(3)放掉上層90％的氧化鋁基熔渣后，在下層合金熔體中噴吹精煉渣，進行攪拌渣洗精煉；其中精煉渣按質(zhì)量比的組成為：20％caf2，80％cao；控制參數(shù)為：精煉渣的加入量為原料總量的5％，以純度≥99.95％的氬氣為載氣，偏心攪拌速率為100rpm，偏心率為0.4，精煉溫度為1750℃，精煉時間為20min；
(4)將精煉后的高溫熔體冷卻至室溫，除去上層熔煉渣后得到鈦鐵合金。
本實施例制得的鈦鐵合金按照質(zhì)量百分含量的化學組成為：ti43.8％，al2.0％，si1.6％，s0.02％，o0.43％，c0.05％，p0.02％，mn0.7％，余量為fe。
實施例9
一種基于鋁熱自蔓延梯度還原與渣洗精煉制備鈦鐵合金的方法，包括以下步驟：
(1)鋁熱自蔓延梯度還原
按照金紅石、fe2o3粉末、鋁粉、kclo3、造渣劑cao的質(zhì)量比為1.0∶1.16∶0.92∶0.02∶0.28配料，它們的粒度分別滿足：金紅石≤3mm；fe2o3粉末≤0.2mm；鋁粉粒度≤2mm；kclo3粒度≤2mm；造渣劑粒度≤0.2mm；將物料分8批，每批的配鋁量依次為鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學計量比的1.20、1.1、1.0、0.95、0.925、0.90、0.875、0.85倍，且原料總配鋁量為鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學劑量比的0.92倍，首批次物料的重量占總物料量的22.2％；將首批次物料投入反應(yīng)爐中，以鎂粉從物料頂部點燃以引發(fā)自蔓延反應(yīng)，陸續(xù)加入其它批次物料，直至反應(yīng)完全得到高溫熔體；
(2)通過電磁感應(yīng)加熱對高溫熔體進行保溫熔煉，控制參數(shù)為：電磁感應(yīng)頻率≥1000hz，熔煉溫度為1700℃，保溫時間5min，實現(xiàn)金渣分離，得到上層氧化鋁基熔渣和下層合金熔體；
(3)放掉上層90％的氧化鋁基熔渣后，在下層合金熔體中噴吹精煉渣，進行攪拌渣洗精煉；其中精煉渣按質(zhì)量比的組成為：25％caf2，75％cao；控制參數(shù)為：精煉渣的加入量為原料總量的7％，以純度≥99.95％的氬氣為載氣，偏心攪拌速率為150rpm，偏心率為0.4，精煉溫度為1700℃，精煉時間為30min；
(4)將精煉后的高溫熔體冷卻至室溫，除去上層熔煉渣后得到鈦鐵合金。
本實施例制得的鈦鐵合金按照質(zhì)量百分含量的化學組成為：ti42.8％，al1.6％，si1.2％，s0.02％，o0.35％，c0.02％，p0.02％，mn0.5％，余量為fe。
實施例10
一種基于鋁熱自蔓延梯度還原與渣洗精煉制備鈦鐵合金的方法，包括以下步驟：
(1)鋁熱自蔓延梯度還原
按照金紅石、fe2o3粉末、鋁粉、kclo3、造渣劑cao的質(zhì)量比為1.0∶1.24∶0.83∶0.01∶0.32配料，它們的粒度分別滿足：金紅石≤3mm；fe2o3粉末≤0.2mm；鋁粉粒度≤2mm；kclo3粒度≤2mm；造渣劑粒度≤0.2mm；將原料金紅石、fe2o3粉末、kclo3、造渣劑混合均勻，以均勻流速加入到連續(xù)混料機中，同時將鋁粉以梯度遞減流速加入到連續(xù)混料機中，混勻的原料同時連續(xù)引入反應(yīng)爐中進行鋁熱自蔓延反應(yīng)，整個混料過程和整個反應(yīng)過程不發(fā)生間斷，直至所有物料完全反應(yīng)后得到高溫熔體；其中引入至反應(yīng)爐中的連續(xù)物料的配鋁量由鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學計量比的1.26倍梯度遞減至0.71倍，梯度變化系數(shù)a為0.005，整個過程配鋁量梯度變化的次數(shù)為110次，且原料總配鋁量為鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學劑量比的0.97倍；
(2)通過電磁感應(yīng)加熱對高溫熔體進行保溫熔煉，控制參數(shù)為：電磁感應(yīng)頻率≥1000hz，熔煉溫度為1750℃，保溫時間10min，實現(xiàn)金渣分離，得到上層氧化鋁基熔渣和下層合金熔體；
(3)放掉上層90％的氧化鋁基熔渣后，在下層合金熔體中噴吹精煉渣，進行攪拌渣洗精煉；其中精煉渣按質(zhì)量比的組成為：10％caf2，85％cao，5％na2o；控制參數(shù)為：精煉渣的加入量為原料總量的5％，以純度≥99.95％的氬氣為載氣，偏心攪拌速率為100rpm，偏心率為0.22，精煉溫度為1750℃，精煉時間為20min；
(4)將精煉后的高溫熔體冷卻至室溫，除去上層熔煉渣后得到鈦鐵合金。
本實施例制得的鈦鐵合金按照質(zhì)量百分含量的化學組成為：ti41.3％，al2.0％，si1.0％，s0.03％，o0.45％，c0.02％，p0.03％，mn0.7％，余量為fe。
實施例11
一種基于鋁熱自蔓延梯度還原與渣洗精煉制備鈦鐵合金的方法，包括以下步驟：
(1)鋁熱自蔓延梯度還原
按照金紅石、fe2o3粉末、鋁粉、kclo3、造渣劑cao的質(zhì)量比為1.0∶1.27∶0.81∶0.02∶0.28配料，它們的粒度分別滿足：金紅石≤3mm；fe2o3粉末≤0.2mm；鋁粉粒度≤2mm；kclo3粒度≤2mm；造渣劑粒度≤0.2mm；將原料金紅石、fe2o3粉末、kclo3、造渣劑混合均勻，以均勻流速加入到連續(xù)混料機中，同時將鋁粉以梯度遞減流速加入到連續(xù)混料機中，混勻的原料同時連續(xù)引入反應(yīng)爐中進行鋁熱自蔓延反應(yīng)，整個混料過程和整個反應(yīng)過程不發(fā)生間斷，直至所有物料完全反應(yīng)后得到高溫熔體；其中引入至反應(yīng)爐中的連續(xù)物料的配鋁量由鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學計量比的1.2倍梯度遞減至0.75倍，梯度變化系數(shù)a為0.002，整個過程配鋁量梯度變化的次數(shù)為225次，且原料總配鋁量為鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學劑量比的0.95倍；
(2)通過電磁感應(yīng)加熱對高溫熔體進行保溫熔煉，控制參數(shù)為：電磁感應(yīng)頻率≥1000hz，熔煉溫度為1700℃，保溫時間10min，實現(xiàn)金渣分離，得到上層氧化鋁基熔渣和下層合金熔體；
(3)放掉上層90％的氧化鋁基熔渣后，在下層合金熔體中噴吹精煉渣，進行攪拌渣洗精煉；其中精煉渣按質(zhì)量比的組成為：10％caf2，80％cao，10％na2o；控制參數(shù)為：精煉渣的加入量為原料總量的4％，以純度≥99.95％的氬氣為載氣，偏心攪拌速率為100rpm，偏心率為0.4，精煉溫度為1700℃，精煉時間為20min；
(4)將精煉后的高溫熔體冷卻至室溫，除去上層熔煉渣后得到鈦鐵合金。
本實施例制得的鈦鐵合金按照質(zhì)量百分含量的化學組成為：ti40.7％，al1.6％，si0.6％，s0.04％，o0.41％，c0.03％，p0.02％，mn0.9％，余量為fe。
實施例12
一種基于鋁熱自蔓延梯度還原與渣洗精煉制備鈦鐵合金的方法，包括以下步驟：
(1)鋁熱自蔓延梯度還原
按照高鈦渣、fe2o3粉末、鋁粉、kclo3、造渣劑cao的質(zhì)量比為1.0∶1.32∶0.85∶0.01∶0.35配料，它們的粒度分別滿足：高鈦渣≤3mm；fe2o3粉末≤0.2mm；鋁粉粒度≤2mm；kclo3粒度≤2mm；造渣劑粒度≤0.2mm；將原料高鈦渣、fe2o3粉末、kclo3、造渣劑混合均勻，以均勻流速加入到連續(xù)混料機中，同時將鋁粉以梯度遞減流速加入到連續(xù)混料機中，混勻的原料同時連續(xù)引入反應(yīng)爐中進行鋁熱自蔓延反應(yīng)，整個混料過程和整個反應(yīng)過程不發(fā)生間斷，直至所有物料完全反應(yīng)后得到高溫熔體；其中引入至反應(yīng)爐中的連續(xù)物料的配鋁量由鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學計量比的1.12倍梯度遞減至0.82倍，梯度變化系數(shù)a為0.001，整個過程配鋁量梯度變化的次數(shù)為300次，且原料總配鋁量為鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學劑量比的0.94倍；
(2)通過電磁感應(yīng)加熱對高溫熔體進行保溫熔煉，控制參數(shù)為：電磁感應(yīng)頻率≥1000hz，熔煉溫度為1700℃，保溫時間15min，實現(xiàn)金渣分離，得到上層氧化鋁基熔渣和下層合金熔體；
(3)放掉上層90％的氧化鋁基熔渣后，在下層合金熔體中噴吹精煉渣，進行攪拌渣洗精煉；其中精煉渣按質(zhì)量比的組成為：20％caf2，75％cao，5％na2o；控制參數(shù)為：精煉渣的加入量為原料總量的8％，以純度≥99.95％的氬氣為載氣，偏心攪拌速率為100rpm，偏心率為0.31，精煉溫度為1700℃，精煉時間為30min；
(4)將精煉后的高溫熔體冷卻至室溫，除去上層熔煉渣后得到鈦鐵合金。
本實施例制得的鈦鐵合金按照質(zhì)量百分含量的化學組成為：ti37.8％，al1.4％，si1.4％，s0.02％，o0.30％，c0.03％，p0.02％，mn0.7％，余量為fe。
實施例13
一種基于鋁熱自蔓延梯度還原與渣洗精煉制備鈦鐵合金的方法，包括以下步驟：
(1)鋁熱自蔓延梯度還原
按照金紅石、fe2o3粉末、鋁粉、kclo3、造渣劑cao的質(zhì)量比為1.0∶0.63∶0.72∶0.10∶0.29配料，它們的粒度分別滿足：金紅石≤3mm；fe2o3粉末≤0.2mm；鋁粉粒度≤2mm；kclo3粒度≤2mm；造渣劑粒度≤0.2mm；將物料分5批，每批的配鋁量依次為鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學計量比的1.20、1.05、1.0、0.90、0.85倍，且原料總配鋁量為鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學劑量比的0.98倍，首批次物料的重量占總物料量的20％；將首批次物料投入反應(yīng)爐中，以鎂粉從物料頂部點燃以引發(fā)自蔓延反應(yīng)，陸續(xù)加入其它批次物料，直至反應(yīng)完全得到高溫熔體；
(2)通過電磁感應(yīng)加熱對高溫熔體進行保溫熔煉，控制參數(shù)為：電磁感應(yīng)頻率≥1000hz，熔煉溫度為1800℃，保溫時間15min，實現(xiàn)金渣分離，得到上層氧化鋁基熔渣和下層合金熔體；
(3)放掉上層90％的氧化鋁基熔渣后，在下層合金熔體中噴吹精煉渣，進行攪拌渣洗精煉；其中精煉渣按質(zhì)量比的組成為：10％caf2，90％cao；控制參數(shù)為：精煉渣的加入量為原料總量的7％，以純度≥99.95％的氬氣為載氣，偏心攪拌速率為50rpm，偏心率為0.4，精煉溫度為1800℃，精煉時間為10min；
(4)將精煉后的高溫熔體冷卻至室溫，除去上層熔煉渣后得到鈦鐵合金。
本實施例制得的鈦鐵合金按照質(zhì)量百分含量的化學組成為：ti54.1％，al2.3％，si1.8％，s0.03％，o0.52％，c0.1％，p0.04％，mn0.6％，余量為fe。
實施例14
一種基于鋁熱自蔓延梯度還原與渣洗精煉制備鈦鐵合金的方法，包括以下步驟：
(1)鋁熱自蔓延梯度還原
按照高鈦渣、fe2o3粉末、鋁粉、kclo3、造渣劑cao的質(zhì)量比為1.0∶0.68∶0.73∶0.12∶0.26配料，它們的粒度分別滿足：高鈦渣≤3mm；fe2o3粉末≤0.2mm；鋁粉粒度≤2mm；kclo3粒度≤2mm；造渣劑粒度≤0.2mm；將物料分6批，每批的配鋁量依次為鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學計量比的1.20、1.1、0.95、0.90、0.85、0.80倍，且原料總配鋁量為鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學劑量比的0.95倍，首批次物料的重量占總物料量的28.6％；將首批次物料投入反應(yīng)爐中，以鎂粉從物料頂部點燃以引發(fā)自蔓延反應(yīng)，陸續(xù)加入其它批次物料，直至反應(yīng)完全得到高溫熔體；
(2)通過電磁感應(yīng)加熱對高溫熔體進行保溫熔煉，控制參數(shù)為：電磁感應(yīng)頻率≥1000hz，熔煉溫度為1750℃，保溫時間10min，實現(xiàn)金渣分離，得到上層氧化鋁基熔渣和下層合金熔體；
(3)放掉上層90％的氧化鋁基熔渣后，在下層合金熔體中噴吹精煉渣，進行攪拌渣洗精煉；其中精煉渣按質(zhì)量比的組成為：20％caf2，80％cao；控制參數(shù)為：精煉渣的加入量為原料總量的7％，以純度≥99.95％的氬氣為載氣，偏心攪拌速率為100rpm，偏心率為0.4，精煉溫度為1750℃，精煉時間為20min；
(4)將精煉后的高溫熔體冷卻至室溫，除去上層熔煉渣后得到鈦鐵合金。
本實施例制得的鈦鐵合金按照質(zhì)量百分含量的化學組成為：ti53.3％，al2.1％，si1.6％，s0.02％，o0.38％，c0.05％，p0.02％，mn0.7％，余量為fe。
實施例15
一種基于鋁熱自蔓延梯度還原與渣洗精煉制備鈦鐵合金的方法，包括以下步驟：
(1)鋁熱自蔓延梯度還原
按照金紅石、fe2o3粉末、鋁粉、kclo3、造渣劑cao的質(zhì)量比為1.0∶0.69∶0.75∶0.15∶0.22配料，它們的粒度分別滿足：金紅石≤3mm；fe2o3粉末≤0.2mm；鋁粉粒度≤2mm；kclo3粒度≤2mm；造渣劑粒度≤0.2mm；將物料分8批，每批的配鋁量依次為鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學計量比的1.20、1.1、1.0、0.95、0.925、0.90、0.875、0.85倍，且原料總配鋁量為鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學劑量比的0.94倍，首批次物料的重量占總物料量的22.2％；將首批次物料投入反應(yīng)爐中，以鎂粉從物料頂部點燃以引發(fā)自蔓延反應(yīng)，陸續(xù)加入其它批次物料，直至反應(yīng)完全得到高溫熔體；
(2)通過電磁感應(yīng)加熱對高溫熔體進行保溫熔煉，控制參數(shù)為：電磁感應(yīng)頻率≥1000hz，熔煉溫度為1700℃，保溫時間5min，實現(xiàn)金渣分離，得到上層氧化鋁基熔渣和下層合金熔體；
(3)放掉上層90％的氧化鋁基熔渣后，在下層合金熔體中噴吹精煉渣，進行攪拌渣洗精煉；其中精煉渣按質(zhì)量比的組成為：25％caf2，75％cao；控制參數(shù)為：精煉渣的加入量為原料總量的7％，以純度≥99.95％的氬氣為載氣，偏心攪拌速率為150rpm，偏心率為0.28，精煉溫度為1700℃，精煉時間為30min；
(4)將精煉后的高溫熔體冷卻至室溫，除去上層熔煉渣后得到鈦鐵合金。
本實施例制得的鈦鐵合金按照質(zhì)量百分含量的化學組成為：ti52.4％，al1.7％，si1.2％，s0.02％，o0.32％，c0.02％，p0.02％，mn0.5％，余量為fe。
實施例16
一種基于鋁熱自蔓延梯度還原與渣洗精煉制備鈦鐵合金的方法，包括以下步驟：
(1)鋁熱自蔓延梯度還原
按照金紅石、fe2o3粉末、鋁粉、kclo3、造渣劑cao的質(zhì)量比為1.0∶0.73∶0.74∶0.09∶0.27配料，它們的粒度分別滿足：金紅石≤3mm；fe2o3粉末≤0.2mm；鋁粉粒度≤2mm；kclo3粒度≤2mm；造渣劑粒度≤0.2mm；將原料金紅石、fe2o3粉末、kclo3、造渣劑混合均勻，以均勻流速加入到連續(xù)混料機中，同時將鋁粉以梯度遞減流速加入到連續(xù)混料機中，混勻的原料同時連續(xù)引入反應(yīng)爐中進行鋁熱自蔓延反應(yīng)，整個混料過程和整個反應(yīng)過程不發(fā)生間斷，直至所有物料完全反應(yīng)后得到高溫熔體；其中引入至反應(yīng)爐中的連續(xù)物料的配鋁量由鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學計量比的1.25倍梯度遞減至0.72倍，梯度變化系數(shù)a為0.005，整個過程配鋁量梯度變化的次數(shù)為106次，且原料總配鋁量為鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學劑量比的0.97倍；
(2)通過電磁感應(yīng)加熱對高溫熔體進行保溫熔煉，控制參數(shù)為：電磁感應(yīng)頻率≥1000hz，熔煉溫度為1750℃，保溫時間10min，實現(xiàn)金渣分離，得到上層氧化鋁基熔渣和下層合金熔體；
(3)放掉上層90％的氧化鋁基熔渣后，在下層合金熔體中噴吹精煉渣，進行攪拌渣洗精煉；其中精煉渣按質(zhì)量比的組成為：10％caf2，85％cao，5％na2o；控制參數(shù)為：精煉渣的加入量為原料總量的8％，以純度≥99.95％的氬氣為載氣，偏心攪拌速率為100rpm，偏心率為0.3，精煉溫度為1750℃，精煉時間為20min；
(4)將精煉后的高溫熔體冷卻至室溫，除去上層熔煉渣后得到鈦鐵合金。
本實施例制得的鈦鐵合金按照質(zhì)量百分含量的化學組成為：ti51.7％，al2.1％，si1.0％，s0.03％，o0.43％，c0.02％，p0.03％，mn0.7％，余量為fe。
實施例17
一種基于鋁熱自蔓延梯度還原與渣洗精煉制備鈦鐵合金的方法，包括以下步驟：
(1)鋁熱自蔓延梯度還原
按照金紅石、fe2o3粉末、鋁粉、kclo3、造渣劑cao的質(zhì)量比為1.0∶0.76∶0.76∶0.11∶0.29配料，它們的粒度分別滿足：金紅石≤3mm；fe2o3粉末≤0.2mm；鋁粉粒度≤2mm；kclo3粒度≤2mm；造渣劑粒度≤0.2mm；將原料金紅石、fe2o3粉末、kclo3、造渣劑混合均勻，以均勻流速加入到連續(xù)混料機中，同時將鋁粉以梯度遞減流速加入到連續(xù)混料機中，混勻的原料同時連續(xù)引入反應(yīng)爐中進行鋁熱自蔓延反應(yīng)，整個混料過程和整個反應(yīng)過程不發(fā)生間斷，直至所有物料完全反應(yīng)后得到高溫熔體；其中引入至反應(yīng)爐中的連續(xù)物料的配鋁量由鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學計量比的1.20倍梯度遞減至0.75倍，梯度變化系數(shù)a為0.002，整個過程配鋁量梯度變化的次數(shù)為225次，且原料總配鋁量為鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學劑量比的0.95倍；
(2)通過電磁感應(yīng)加熱對高溫熔體進行保溫熔煉，控制參數(shù)為：電磁感應(yīng)頻率≥1000hz，熔煉溫度為1700℃，保溫時間10min，實現(xiàn)金渣分離，得到上層氧化鋁基熔渣和下層合金熔體；
(3)放掉上層90％的氧化鋁基熔渣后，在下層合金熔體中噴吹精煉渣，進行攪拌渣洗精煉；其中精煉渣按質(zhì)量比的組成為：10％caf2，80％cao，10％na2o；控制參數(shù)為：精煉渣的加入量為原料總量的4％，以純度≥99.95％的氬氣為載氣，偏心攪拌速率為100rpm，偏心率為0.4，精煉溫度為1700℃，精煉時間為20min；
(4)將精煉后的高溫熔體冷卻至室溫，除去上層熔煉渣后得到鈦鐵合金。
本實施例制得的鈦鐵合金按照質(zhì)量百分含量的化學組成為：ti50.2％，al1.8％，si0.6％，s0.04％，o0.37％，c0.03％，p0.02％，mn0.9％，余量為fe。
實施例18
一種基于鋁熱自蔓延梯度還原與渣洗精煉制備鈦鐵合金的方法，包括以下步驟：
(1)鋁熱自蔓延梯度還原
按照金紅石、fe2o3粉末、鋁粉、kclo3、造渣劑cao的質(zhì)量比為1.0∶0.92∶0.80∶0.16∶0.32配料，它們的粒度分別滿足：金紅石≤3mm；fe2o3粉末≤0.2mm；鋁粉粒度≤2mm；kclo3粒度≤2mm；造渣劑粒度≤0.2mm；將原料金紅石、fe2o3粉末、kclo3、造渣劑混合均勻，以均勻流速加入到連續(xù)混料機中，同時將鋁粉以梯度遞減流速加入到連續(xù)混料機中，混勻的原料同時連續(xù)引入反應(yīng)爐中進行鋁熱自蔓延反應(yīng)，整個混料過程和整個反應(yīng)過程不發(fā)生間斷，直至所有物料完全反應(yīng)后得到高溫熔體；其中引入至反應(yīng)爐中的連續(xù)物料的配鋁量由鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學計量比的1.21倍梯度遞減至0.72倍，梯度變化系數(shù)a為0.001，整個過程配鋁量梯度變化的次數(shù)為490次，且原料總配鋁量為鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學劑量比的0.95倍；
(2)通過電磁感應(yīng)加熱對高溫熔體進行保溫熔煉，控制參數(shù)為：電磁感應(yīng)頻率≥1000hz，熔煉溫度為1700℃，保溫時間10min，實現(xiàn)金渣分離，得到上層氧化鋁基熔渣和下層合金熔體；
(3)放掉上層90％的氧化鋁基熔渣后，在下層合金熔體中噴吹精煉渣，進行攪拌渣洗精煉；其中精煉渣按質(zhì)量比的組成為：20％caf2，75％cao，5％na2o；控制參數(shù)為：精煉渣的加入量為原料總量的8％，以純度≥99.95％的氬氣為載氣，偏心攪拌速率為100rpm，偏心率為0.4，精煉溫度為1700℃，精煉時間為30min；
(4)將精煉后的高溫熔體冷卻至室溫，除去上層熔煉渣后得到鈦鐵合金。
本實施例制得的鈦鐵合金按照質(zhì)量百分含量的化學組成為：ti56.6％，al1.0％，si1.4％，s0.02％，o0.25％，c0.03％，p0.02％，mn0.7％，余量為fe。
實施例19
一種基于鋁熱自蔓延梯度還原與渣洗精煉制備鈦鐵合金的方法，包括以下步驟：
(1)鋁熱自蔓延梯度還原
按照高鈦渣、fe2o3粉末、鋁粉、kclo3、造渣劑cao的質(zhì)量比為1.0∶0.40∶0.66∶0.21∶0.25配料，它們的粒度分別滿足：高鈦渣≤3mm；fe2o3粉末≤0.2mm；鋁粉粒度≤2mm；kclo3粒度≤2mm；造渣劑粒度≤0.2mm；將物料分5批，每批的配鋁量依次為鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學計量比的1.20、1.05、1.0、0.90、0.85倍，且原料總配鋁量為鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學劑量比的0.96倍，首批次物料的重量占總物料量的20％；將首批次物料投入反應(yīng)爐中，以鎂粉從物料頂部點燃以引發(fā)自蔓延反應(yīng)，陸續(xù)加入其它批次物料，直至反應(yīng)完全得到高溫熔體；
(2)通過電磁感應(yīng)加熱對高溫熔體進行保溫熔煉，控制參數(shù)為：電磁感應(yīng)頻率≥1000hz，熔煉溫度為1800℃，保溫時間15min，實現(xiàn)金渣分離，得到上層氧化鋁基熔渣和下層合金熔體；
(3)放掉上層90％的氧化鋁基熔渣后，在下層合金熔體中噴吹精煉渣，進行攪拌渣洗精煉；其中精煉渣按質(zhì)量比的組成為：10％caf2，90％cao；控制參數(shù)為：精煉渣的加入量為原料總量的2％，以純度≥99.95％的氬氣為載氣，偏心攪拌速率為50rpm，偏心率為0.4，精煉溫度為1800℃，精煉時間為10min；
(4)將精煉后的高溫熔體冷卻至室溫，除去上層熔煉渣后得到鈦鐵合金。
本實施例制得的鈦鐵合金按照質(zhì)量百分含量的化學組成為：ti67.2％，al2.8％，si1.8％，s0.03％，o0.8％，c0.1％，p0.04％，mn0.6％，余量為fe。
實施例20
一種基于鋁熱自蔓延梯度還原與渣洗精煉制備鈦鐵合金的方法，包括以下步驟：
(1)鋁熱自蔓延梯度還原
按照金紅石、fe2o3粉末、鋁粉、kclo3、造渣劑cao的質(zhì)量比為1.0∶0.45∶0.63∶0.18∶0.23配料，它們的粒度分別滿足：金紅石≤3mm；fe2o3粉末≤0.2mm；鋁粉粒度≤2mm；kclo3粒度≤2mm；造渣劑粒度≤0.2mm；將物料分6批，每批的配鋁量依次為鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學計量比的1.20、1.1、0.95、0.90、0.85、0.80倍，且原料總配鋁量為鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學劑量比的0.94倍，首批次物料的重量占總物料量的28.6％；將首批次物料投入反應(yīng)爐中，以鎂粉從物料頂部點燃以引發(fā)自蔓延反應(yīng)，陸續(xù)加入其它批次物料，直至反應(yīng)完全得到高溫熔體；
(2)通過電磁感應(yīng)加熱對高溫熔體進行保溫熔煉，控制參數(shù)為：電磁感應(yīng)頻率≥1000hz，熔煉溫度為1750℃，保溫時間10min，實現(xiàn)金渣分離，得到上層氧化鋁基熔渣和下層合金熔體；
(3)放掉上層90％的氧化鋁基熔渣后，在下層合金熔體中噴吹精煉渣，進行攪拌渣洗精煉；其中精煉渣按質(zhì)量比的組成為：20％caf2，80％cao；控制參數(shù)為：精煉渣的加入量為原料總量的5％，以純度≥99.95％的氬氣為載氣，偏心攪拌速率為100rpm，偏心率為0.3，精煉溫度為1750℃，精煉時間為20min；
(4)將精煉后的高溫熔體冷卻至室溫，除去上層熔煉渣后得到鈦鐵合金。
本實施例制得的鈦鐵合金按照質(zhì)量百分含量的化學組成為：ti68.5％，al1.6％，si1.3％，s0.02％，o0.65％，c0.05％，p0.02％，mn0.7％，余量為fe。
實施例21
一種基于鋁熱自蔓延梯度還原與渣洗精煉制備鈦鐵合金的方法，包括以下步驟：
(1)鋁熱自蔓延梯度還原
按照金紅石、fe2o3粉末、鋁粉、kclo3、造渣劑cao的質(zhì)量比為1.0∶0.48∶0.65∶0.13∶0.21配料，它們的粒度分別滿足：金紅石≤3mm；fe2o3粉末≤0.2mm；鋁粉粒度≤2mm；kclo3粒度≤2mm；造渣劑粒度≤0.2mm；將物料分8批，每批的配鋁量依次為鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學計量比的1.20、1.1、1.0、0.95、0.925、0.90、0.875、0.85倍，且原料總配鋁量為鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學劑量比的0.93倍，首批次物料的重量占總物料量的22.2％；將首批次物料投入反應(yīng)爐中，以鎂粉從物料頂部點燃以引發(fā)自蔓延反應(yīng)，陸續(xù)加入其它批次物料，直至反應(yīng)完全得到高溫熔體；
(2)通過電磁感應(yīng)加熱對高溫熔體進行保溫熔煉，控制參數(shù)為：電磁感應(yīng)頻率≥1000hz，熔煉溫度為1700℃，保溫時間5min，實現(xiàn)金渣分離，得到上層氧化鋁基熔渣和下層合金熔體；
(3)放掉上層90％的氧化鋁基熔渣后，在下層合金熔體中噴吹精煉渣，進行攪拌渣洗精煉；其中精煉渣按質(zhì)量比的組成為：25％caf2，75％cao；控制參數(shù)為：精煉渣的加入量為原料總量的7％，以純度≥99.95％的氬氣為載氣，偏心攪拌速率為150rpm，偏心率為0.2，精煉溫度為1700℃，精煉時間為30min；
(4)將精煉后的高溫熔體冷卻至室溫，除去上層熔煉渣后得到鈦鐵合金。
本實施例制得的鈦鐵合金按照質(zhì)量百分含量的化學組成為：ti72.3％，al1.6％，si1.4％，s0.02％，o0.56％，c0.02％，p0.02％，mn0.5％，余量為fe。
實施例22
一種基于鋁熱自蔓延梯度還原與渣洗精煉制備鈦鐵合金的方法，包括以下步驟：
(1)鋁熱自蔓延梯度還原
按照高鈦渣、fe2o3粉末、鋁粉、kclo3、造渣劑cao的質(zhì)量比為1.0∶0.51∶0.68∶0.11∶0.16配料，它們的粒度分別滿足：高鈦渣≤3mm；fe2o3粉末≤0.2mm；鋁粉粒度≤2mm；kclo3粒度≤2mm；造渣劑粒度≤0.2mm；將原料高鈦渣、fe2o3粉末、kclo3、造渣劑混合均勻，以均勻流速加入到連續(xù)混料機中，同時將鋁粉以梯度遞減流速加入到連續(xù)混料機中，混勻的原料同時連續(xù)引入反應(yīng)爐中進行鋁熱自蔓延反應(yīng)，整個混料過程和整個反應(yīng)過程不發(fā)生間斷，直至所有物料完全反應(yīng)后得到高溫熔體；其中引入至反應(yīng)爐中的連續(xù)物料的配鋁量由鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學計量比的1.26倍梯度遞減至0.72倍，梯度變化系數(shù)a為0.003，整個過程配鋁量梯度變化的次數(shù)為180次，且原料總配鋁量為鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學劑量比的0.98倍；
(2)通過電磁感應(yīng)加熱對高溫熔體進行保溫熔煉，控制參數(shù)為：電磁感應(yīng)頻率≥1000hz，熔煉溫度為1750℃，保溫時間10min，實現(xiàn)金渣分離，得到上層氧化鋁基熔渣和下層合金熔體；
(3)放掉上層90％的氧化鋁基熔渣后，在下層合金熔體中噴吹精煉渣，進行攪拌渣洗精煉；其中精煉渣按質(zhì)量比的組成為：10％caf2，85％cao，5％na2o；控制參數(shù)為：精煉渣的加入量為原料總量的5％，以純度≥99.95％的氬氣為載氣，偏心攪拌速率為100rpm，偏心率為0.4，精煉溫度為1750℃，精煉時間為20min；
(4)將精煉后的高溫熔體冷卻至室溫，除去上層熔煉渣后得到鈦鐵合金。
本實施例制得的鈦鐵合金按照質(zhì)量百分含量的化學組成為：ti71.2％，al1.4％，si1.0％，s0.03％，o0.48％，c0.02％，p0.03％，mn0.7％，余量為fe。
實施例23
一種基于鋁熱自蔓延梯度還原與渣洗精煉制備鈦鐵合金的方法，包括以下步驟：
(1)鋁熱自蔓延梯度還原
按照高鈦渣、fe2o3粉末、鋁粉、kclo3、造渣劑cao的質(zhì)量比為1.0∶0.54∶0.69∶0.10∶0.24配料，它們的粒度分別滿足：高鈦渣≤3mm；fe2o3粉末≤0.2mm；鋁粉粒度≤2mm；kclo3粒度≤2mm；造渣劑粒度≤0.2mm；將原料高鈦渣、fe2o3粉末、kclo3、造渣劑混合均勻，以均勻流速加入到連續(xù)混料機中，同時將鋁粉以梯度遞減流速加入到連續(xù)混料機中，混勻的原料同時連續(xù)引入反應(yīng)爐中進行鋁熱自蔓延反應(yīng)，整個混料過程和整個反應(yīng)過程不發(fā)生間斷，直至所有物料完全反應(yīng)后得到高溫熔體；其中引入至反應(yīng)爐中的連續(xù)物料的配鋁量由鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學計量比的1.23倍梯度遞減至0.73倍，梯度變化系數(shù)a為0.001，整個過程配鋁量梯度變化的次數(shù)為500次，且原料總配鋁量為鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學劑量比的0.96倍；
(2)通過電磁感應(yīng)加熱對高溫熔體進行保溫熔煉，控制參數(shù)為：電磁感應(yīng)頻率≥1000hz，熔煉溫度為1700℃，保溫時間10min，實現(xiàn)金渣分離，得到上層氧化鋁基熔渣和下層合金熔體；
(3)放掉上層90％的氧化鋁基熔渣后，在下層合金熔體中噴吹精煉渣，進行攪拌渣洗精煉；其中精煉渣按質(zhì)量比的組成為：10％caf2，80％cao，10％na2o；控制參數(shù)為：精煉渣的加入量為原料總量的4％，以純度≥99.95％的氬氣為載氣，偏心攪拌速率為100rpm，偏心率為0.3，精煉溫度為1700℃，精煉時間為20min；
(4)將精煉后的高溫熔體冷卻至室溫，除去上層熔煉渣后得到鈦鐵合金。
本實施例制得的鈦鐵合金按照質(zhì)量百分含量的化學組成為：ti70.1％，al0.7％，si0.6％，s0.04％，o0.38％，c0.03％，p0.02％，mn0.9％，余量為fe。
實施例24
一種基于鋁熱自蔓延梯度還原與渣洗精煉制備鈦鐵合金的方法，包括以下步驟：
(1)鋁熱自蔓延梯度還原
按照高鈦渣、fe2o3粉末、鋁粉、kclo3、造渣劑cao的質(zhì)量比為1.0∶0.58∶0.70∶0.13∶0.26配料，它們的粒度分別滿足：高鈦渣≤3mm；fe2o3粉末≤0.2mm；鋁粉粒度≤2mm；kclo3粒度≤2mm；造渣劑粒度≤0.2mm；將原料高鈦渣、fe2o3粉末、kclo3、造渣劑混合均勻，以均勻流速加入到連續(xù)混料機中，同時將鋁粉以梯度遞減流速加入到連續(xù)混料機中，混勻的原料同時連續(xù)引入反應(yīng)爐中進行鋁熱自蔓延反應(yīng)，整個混料過程和整個反應(yīng)過程不發(fā)生間斷，直至所有物料完全反應(yīng)后得到高溫熔體；其中引入至反應(yīng)爐中的連續(xù)物料的配鋁量由鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學計量比的1.18倍梯度遞減至0.76倍，梯度變化系數(shù)a為0.0006，整個過程配鋁量梯度變化的次數(shù)為700次，且原料總配鋁量為鋁熱自蔓延反應(yīng)理論化學劑量比的0.94倍；
(2)通過電磁感應(yīng)加熱對高溫熔體進行保溫熔煉，控制參數(shù)為：電磁感應(yīng)頻率≥1000hz，熔煉溫度為1700℃，保溫時間10min，實現(xiàn)金渣分離，得到上層氧化鋁基熔渣和下層合金熔體；
(3)放掉上層90％的氧化鋁基熔渣后，在下層合金熔體中噴吹精煉渣，進行攪拌渣洗精煉；其中精煉渣按質(zhì)量比的組成為：20％caf2，75％cao，5％na2o；控制參數(shù)為：精煉渣的加入量為原料總量的8％，以純度≥99.95％的氬氣為載氣，偏心攪拌速率為100rpm，偏心率為0.3，精煉溫度為1700℃，精煉時間為30min；
(4)將精煉后的高溫熔體冷卻至室溫，除去上層熔煉渣后得到鈦鐵合金。
本實施例制得的鈦鐵合金按照質(zhì)量百分含量的化學組成為：ti68.2％，al0.6％，si1.4％，s0.02％，o0.42％，c0.03％，p0.02％，mn0.7％，余量為fe。
應(yīng)當理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應(yīng)落入本發(fā)明要求的保護范圍內(nèi)。