【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于冶金，尤其是一种生产钛铝合金的方法及装备。
技术介绍
1、钛是一种轻稀有金属材料，广泛应用于航空、航天
和化工领域。目前，金属钛是在高温条件下，用金属镁还原四氯化钛的方法生产，用这种方法生产出来的金属钛呈海绵状，所以称为海绵钛。由于金属镁热还原四氯化钛制取金属钛的方法成本高，且四氯化钛的制备需要以cl2为原料，还原副产物也为氯化物，它们对设备的腐蚀性大，导致其操作条件复杂苛刻。因此人们也在不断探索其他的金属钛的冶炼方法，如ticl4熔盐电解法和以tio2为阴极的电脱氧熔盐电解法等，但这些方法始终处于实验研究阶段。此外，还有以氯钛酸钠或氟钛酸钾或三氟化钛为原料，以al-zn、al-mg、al-zn-mg合金或纯al、纯mg为还原剂制取金属钛的方法，如专利申请cn102534263a。据称这些方法可制备纯度为70%～99.5%的金属钛。以上还原反应均在900～1000℃之间进行，但这种方法也始终未能实现工业化应用，其原因和存在的问题较多主要有以下几点：1）还在过程较为复杂，需要将还原剂和原料进行混合，反应过程中，需要对反应过程搅拌，然后分离产物；2）zn不参与还原反应，因此分离还原产物中的zn时，提纯工艺复杂，而且使生产成本大大增加；3）钛的损失较大，造成成本增加。
2、公开号cn104911376a专利申请公开了两段铝热还原制取钛或钛铝合金并副产无钛冰晶石的方法，以氟化钠和氟钛酸钠为原料，或者以氟钛酸钠为原料，以铝钛合金粉为还原剂；混全压制成球团，进行一段铝热还原和真空蒸馏；将含钛冰晶石取出后磨细，
3、随着航空航天技术的发展和化工领域对高温耐腐蚀性材料的需要，对ti-al合金以及ti-al基合金的高性能合金的开发和应用获得了世界各国广泛的关注。然而钛合金和钛铝合金大都采用ticl4镁热还原制备出海绵钛，再利用金属纯铝进行熔炼的方法生产钛铝合金，其生产工艺较为复杂、成本较高。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是提供一种工艺简单、产品质量好的生产钛铝合金的方法；本专利技术还提供了一种生产钛铝合金的装备。
2、为解决上述技术问题，本专利技术方法所采取的技术方案是：以氟钛酸钾或氟钛酸钠为原料，铝粉为还原剂；将原料和还原剂混合均匀后压制成球团，放入反应炉中，对反应炉进行抽真空和惰性气体置换；在真空条件和惰性气体气氛下加热至650～850℃下进行铝热还原反应，之后升温在950～1200℃的温度条件下进行真空蒸馏分离，分离出金属钛或钛铝合金产品及蒸馏产物。
3、进一步的，所述球团真空条件下干燥至少24h，然后放入反应炉中。
4、进一步的，先以5～7℃/min加热速度升到200～300℃，静置1h及以上；再以3～6℃/min的升温速度达到650～850℃，保温进行铝热还原反应3h及以上；然后以3～6℃/min升温到950～1200℃，进行进行真空蒸馏分离3h及以上。
5、本专利技术装备用于上述的方法：其包括反应炉、冷却器和真空系统；所述反应炉包括反应炉体、加热线圈和物料盘；所述加热线圈盘设在反应炉体内，物料盘架设在反应炉体内，在反应炉体顶部连通有通气管；所述冷却器包括冷却炉体、水冷套、结晶器；所述水冷套设置在冷却炉体的内部，结晶器架设在冷却炉体内；所述反应炉体的内上部通过管道连通冷却炉体的内下部，在冷却炉体的内上部连通真空系统。
6、进一步的，所述反应炉体内放置有物料放置架，物料盘放置再物料放置架上；所述反应炉体内顶部设有反应炉盖，反应炉盖开启后可将物料放置架以及物料盘吊运出入反应炉体。
7、进一步的，所述冷却炉体顶部设有冷却盖；所述冷却盖开启后，结晶器能吊运出入冷却炉体。
8、采用上述技术方案所产生的有益效果在于：传统工艺需要用钛渣氯化得四氯化钛、四氯化钛镁热还原得到海绵钛，海绵钛与铝进行熔炼得到钛铝合金；而本专利技术采用氟钛酸钾作原料，铝热还原得到钛铝合金粉；本专利技术方法省去了ticl4镁热还原复杂过程和金属铝再进行熔炼冶金的过程，具有工艺简单、生产成本低的特点；通过不同的原料和原料的物理性能不同，通过工艺过程的严格控制，有针对性的进行生产，得到相对高质量的、特殊要求的产品。
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1.一种生产钛铝合金的方法，其特征在于：以氟钛酸钾或氟钛酸钠为原料，铝粉为还原剂；将原料和还原剂混合均匀后压制成球团，放入反应炉中，对反应炉进行抽真空和惰性气体置换；在真空条件和惰性气体气氛下加热至650～850℃下进行铝热还原反应，之后升温在950～1200℃的温度条件下进行真空蒸馏分离，分离出金属钛或钛铝合金产品及蒸馏产物。
2.根据权利要求1所述的一种生产钛铝合金的方法，其特征在于：所述球团真空条件下干燥至少24h，然后放入反应炉中。
3.根据权利要求1或2所述的一种生产钛铝合金的方法，其特征在于：先以5～7℃/min加热速度升到200～300℃，静置1h及以上；再以3～6℃/min的升温速度达到650～850℃，保温进行铝热还原反应3h及以上；然后以3～6℃/min升温到950～1200℃，进行进行真空蒸馏分离3h及以上。
4.一种生产钛铝合金的装备，用于权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于：其包括反应炉（1）、冷却器（6）和真空系统（11）；所述反应炉（1）包括反应炉体、加热线圈（2）和物料盘（3）；所述加热线圈（2）盘设在反应炉
5.根据权利要求4所述的一种生产钛铝合金的装备，其特征在于：所述反应炉体内放置有物料放置架，物料盘（3）放置再物料放置架上；所述反应炉体内顶部设有反应炉盖（4），反应炉盖（4）开启后可将物料放置架以及物料盘（3）吊运出入反应炉体。
6.根据权利要求4或5所述的一种生产钛铝合金的装备，其特征在于：所述冷却炉体顶部设有冷却盖（10）；所述冷却盖（10）开启后，结晶器（8）能吊运出入冷却炉体。
...【技术特征摘要】
1.一种生产钛铝合金的方法，其特征在于：以氟钛酸钾或氟钛酸钠为原料，铝粉为还原剂；将原料和还原剂混合均匀后压制成球团，放入反应炉中，对反应炉进行抽真空和惰性气体置换；在真空条件和惰性气体气氛下加热至650～850℃下进行铝热还原反应，之后升温在950～1200℃的温度条件下进行真空蒸馏分离，分离出金属钛或钛铝合金产品及蒸馏产物。
2.根据权利要求1所述的一种生产钛铝合金的方法，其特征在于：所述球团真空条件下干燥至少24h，然后放入反应炉中。
3.根据权利要求1或2所述的一种生产钛铝合金的方法，其特征在于：先以5～7℃/min加热速度升到200～300℃，静置1h及以上；再以3～6℃/min的升温速度达到650～850℃，保温进行铝热还原反应3h及以上；然后以3～6℃/min升温到950～1200℃，进行进行真空蒸馏分离3h及以上。
4.一种生产钛铝合金的装备，用于权利要求1、2或3所述的方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：张苏新，常福增，刘静，郝金生，王海旭，马瑞峰，
申请(专利权)人：河钢股份有限公司承德分公司，
类型：发明
国别省市：
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