海绵钛生产中杂质控制研究

黄子良

（攀钢集团钛业有限责任公司，四川 攀枝花 617000）

1 引言

海绵钛是生产钛合金和钛材的中间产品，钛及其钛合金具有密度小（只有钢材的57%）、比强度高、耐高温性能好（直到500℃都有较高的机械强度）、抗腐蚀性等一系列优异特性，已被广泛应用于航空、航天、舰艇、石油、化工、轻工、食品、电力、核电站、海水淡化、制盐工业、娱乐运动器材等诸多领域，因而又有“全能金属”、“现代金属”和“21世纪金属”的美称。随着钛领域高新材料技术的发展，对海绵钛的质量要求也越来越高［1］。还原蒸馏过程是镁热还原法生产海绵钛的重要工序，还原蒸馏过程控制及原料控制对海绵钛产品质量有直接的影响，研究还原蒸馏生产海绵钛过程中杂质引入的途径及解决措施对生产高品质海绵钛有重要意义。

2 海绵钛中杂质

海绵钛中的杂质种类很多，目前海绵钛国家标准中覆盖了9种杂质元素:Fe、Cl、O、N、C、Si、Mg、Mn、H，这些杂质中Fe、Cl、O、N对海绵钛的品质影响较大。

布氏硬度（HB）是衡量海绵钛产品质量的一个综合指标。硬度是各种杂质综合影响的结果，杂质含量越高，硬度越高，质量越差；反之杂质含量越少，则硬度越低，质量越高。海绵钛中杂质Fe、O、N、C对布氏硬度影响较大，且具有加和性。海绵钛的硬度与杂质含量的关系如下式表示:

由式（1）可以看出海绵钛坨中 N、O、C、Fe是影响产品布氏硬度的主要要杂质元素。实际上，Cl对布氏硬度起间接性影响，因为MgCl2易吸水反应生成MgCl2·H2O、MgCl2·2H2O、MgCl2·4H2O、MgCl2·6H2O，进而引起氧杂质的增加［2］。

3 海绵钛中杂质分布及引入途径

3.1 海绵钛坨中杂质分布

杂质N、O、Fe、Cl在海绵钛坨中的分布一般是不均匀的，而是各自集中在钛坨的某一部位（见图1）和表1［2］。……