LF 炉进行精炼。还原熔炼的化学反应热力学方程式如下：

TiO2+4/3A1=Ti+2/3A12O3 (1-1)

△G= -167 472+12。1T kJ/mol

从热力学的观点看，在高温范围内，铝能够将 TiO2 还原，而钛的氧化物属于难 还原的氧化物，实际上部分 TiO2 被还原成 TiO：

2TiO2+4/3A1=2TiO+2/3A12O3 (1-2)

△G= -1081150+3。43T kJ/mol

TiO 属于强碱性的氧化物，能够与 Al2O3 和 SiO2 组成复合化合物，可还原 TiO2 并向生成 TiO 的方向进行，从而影响了钛的回收率。为阻止 TiO 的生成趋势，减少 对于钛回收率的影响，必须在反应物料中用比 TiO 碱性更强的 CaO 来代替复合物中 的 TiO，其反应方程式如下：

TiO2+4/3A1+2/3CaO=Ti+2/3(CaO·Al2O3) (1-3)

△G= - 45575+2。9T kJ/mol

从以上的方程式可以明显看出，在反应物料中加入 CaO 之后，炉料反应的自发 性和彻底性变强[8]。

钛合金炉外精炼法生产的单位反应热的计算方程式如表 1-1 所示[9]。

表 1-1 化学反应热效应

Table 1-1 Chemical reaction heat effect TiO2+4/3A1=Ti+2/3Al2O3 1720。7 kJ/kg TiO2

SiO2+4/3A1=Si+2/3Al2O3 2FeO+4/3A1=2Fe+2/3 Al2O32/3Fe2O3+4/3A1=4/3Fe+ 2/3Al2O3 3MnO+2Al=3Mn+ Al2O3

3TiO2+A1=3TiO+Al2O3 KClO3+2A1=KCl+Al2O3

2545。5 kJ/kg SiO2 3207 kJ/kg FeO 4015 kJ/kg Fe2O3

1921。7 kJ/kg MnO

2105。9 kJ/kg TiO2

14040。8 kJ/kg KClO3

钛合金炉外精炼的过程中，能克服一些真空自耗电极熔炼法的一些如熔池中温度

不均匀、难熔和易挥发的合金组分难以均匀加入、结晶速度和金相组织难以控制等缺 点。从经济合理性的角度来说，本文所研究的方法，也可起到提高初炼炉的生产率； 缩短生产周期；降低产品成本；提高产品质量的作用。

1。3 国内外含钛渣研究现状

1。3。1  国内含钛渣研究现状

1。3。2  国外含钛渣研究现状

1。3。3  含钛渣炉外精炼法研究背景

随着科学技术的发展，对炼钢的生产率、钢的成本、钢的纯洁度以及使用性能， 都提出了越来越高的要求。传统的炼钢设备和炼钢工艺难以满足用户越来越高的要 求。因此，就目前的情况来看，钛及钛合金材料的研发及应用水平，已经成为一个国 家新材料研究开发应用水平和综合国力的而重要体现。近年来，各国正在开发低成本 和高性能的新型钛合金，努力使钛合金进入具有巨大市场潜力的民用工业领域。

所谓炉外精炼，就是按传统工艺，将在常规的炼钢炉中完成的精炼任务，如去除 杂质（包括不需要的元素、气体和夹杂），成分和温度的调整和均匀化等任务，部分 或全部地移到钢包或其他容器中进行。因此，炉外精炼也成为二次精炼或钢包冶金[12]。

目前，炉外精炼的方法已有 40 多种，但是这 40 多种的方法各不相同，不论哪一 种方法，都力争为完成某种精炼任务创造最佳冶金反应（包括热力学和动力学两方面） 条件。因此，现有的各种各样炉外精炼方法，在采用精炼手段方面，有它们的共同之 处。为了创造最佳的冶金反应条件，到目前为止，所采用的基本手段包括有：渣洗、 真空、搅拌、加热、喷吹等五种[13]。

1。4 本课题研究的主要内容及意义

1。4。1 本课题研究的意义

钛合金炉外精炼渣系的研究是在炉外精炼法的基础上，以金红石为原料，先使用 铝将金红石还原，然后再放入 LF 炉中进行精炼。主要采用的还原剂是铝，同时也可 用镁代替部分铝，并加入适量助熔剂来冶炼钛合金[14]。据实验结果显示，用此方法冶 炼钛合金在技术上是可行的，并且取得了比较满意的结果。但是此方法目前还不是很 成熟，尚且属于实验室阶段，不太符合当下生产要求[15]。文献综述