Способ получения сплава ферротитана
Владельцы патента RU 2282673:
Савченко Николай Михайлович (RU)
Рябыкин Николай Михайлович (RU)
Аристова Лидия Ивановна (RU)
Чучурюкин Анатолий Дмитриевич (RU)
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для получения легирующих сплавов. В способе для алюминотермического плавления загружают в тигель слоями соответственно снизу - меньшую часть шихты, отходы титана, затем большую часть шихты. Перед алюминотермическим плавлением удаляют примеси путем создания в тигле вакуума с разряжением ниже 20 мм рт.ст. при предварительном нагреве до температуры 100-300°С шихты и отходов титана. Изобретение позволяет использовать титановую стружку, загрязненную эмульсией, а также снизить угар титана и содержание газовых примесей в готовом сплаве. 4 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для получения легирующих сплавов.
Известен способ получения ферротитана, включающий прессование из стружки титановых сплавов и железной стружки расходуемого электрода, который переплавляют в вакуумном дуговом охлаждаемом водой кристаллизаторе /Патент РФ №2117067, 1998/.
Однако прессование расходуемого электрода из стружки титановых сплавов является трудной задачей.
Известен также способ получения ферротитана, включающий плавление в вакуумной индукционной печи стружки титановых сплавов и железной стружки /Патент РФ №2118992, 1998/.
Для реализации способа необходима дорогостоящая печь и сложно обеспечить подачу стружки в печь. Использование стружки, загрязненной эмульсией, ведет к резкому увеличению углерода в сплаве (до 0,6-1,2% при норме 0,3%).
Наиболее близким аналогом является способ получения ферротитана, включающий подготовку отходов из титана и шихты, состоящей из материала, состоящего из окислов железа и порошкообразного алюминия, для алюминотермического плавления /авт. свид. СССР №1418345, С 22 С 33/04, 1988/.
Плавка проводится в открытой атмосфере, при большом угаре титана и высоком содержании газовых примесей в готовом сплаве.
Изобретение направлено на снижение угара титана и содержание газовых примесей в готовом сплаве.
Изобретение также направлено на использование титановой стружки, загрязненной эмульсией.
Кроме того, изобретение направлено на полный переплав титановой стружки и получение монолитного слитка ферротитана заданного химического состава.
Предлагается способ получения ферротитана, включающий подготовку отходов, по крайней мере, частично состоящих из титана и шихты, состоящей из материала, по крайней мере, частично состоящего из окислов железа и порошкообразного алюминия для алюминотермического плавления.
Подбор химического состава материалов, входящих в состав шихты, позволяет получить заданный химический состав слитка с учетом баланса выделяемого и поглощаемого тепла.
Для алюминотермического плавления загружают в тигель, стенки которого, соприкасающиеся с шихтой, выполнены из чугуна.
Материалы загружают в тигель слоями соответственно снизу - меньшую часть шихты, отходы титана, затем большую часть шихты, а перед алюминотермическим плавлением удаляют примеси путем создания в тигле вакуума с давлением ниже точки росы. Предлагается создавать разряжение ниже 20 мм ртутного столба при предварительном нагреве до температуры 100-300 градусов шихты и отходов титана.
Способ может быть реализован в тигле установки для получения лигатур по патенту РФ №2058514, снабженной водокольцевым насосом с эжектором для откачки паров. Внутренняя поверхность камеры тигля должна быть выполнена из чугуна.
Отходы в виде стружки сплавов титана дробят в щековых или шаровых дробилках до размера частиц 1-100 мм.
В качестве окислов железа используют железную окалину или железную руду.
Предпочтительный вариант реализации способа.
Способ получения (ферротитана включает подготовку стружки титановых сплавов, загрязненной эмульсией (отходов, состоящих частично из титана)) измельчением в щековых дробилках до размера частиц 1-100 мм.
Используется тигель, соприкасающийся с шихтой и стружкой, стенки которого выполнены из чугуна и полость камеры которого соединена с эжектором водокольцевого насоса для создания разряжения.
Шихта для алюмино-термического плавления титана состоит из железной окалины и порошкообразного алюминия.
В тигель слоями загружают соответственно снизу - меньшую часть шихты, стружку, затем большую часть шихты и запальное устройство.
Закрывают тигель крышкой. Включают водокольцевой насос с помощью эжектора для создания разряжения 10 мм ртутного столба при предварительном нагреве до температуры 150 градусов шихты и стружки отходов титана электрическими нагревающими элементами.
Инициируют запальное устройство.
Шихта воспламеняется и происходит экзотермическая химическая реакция, в результате которой образуются ферротитан и шлаки.
При плавке давление внутри тигля повышается, но не превышает атмосферного.
При охлаждении происходит кристаллизация ферротитана в нижней части тигля.
Поддон с выплавленным слитком опускают и отводят в сторону для разгрузки. Шлак выбивают во вспомогательную емкость для вывода за пределы тигля.
В это время включают водокольцевой насос с помощью эжектора для удаления пыли из полости камеры тигля.
В промышленных условиях на действующей установке, оборудованной вакуумной системой, проводили экспериментальные плавки (таблица 1).
В качестве критерия оценки эффективности предлагаемого способа принимали: химический состав получаемого ферротитана, степень проплава (усвоения) стружки: условия разделения металла от шлака.
Наиболее эффективные показатели у предлагаемого способа №1 - более полное усвоение стружки и выше содержание титана в сплаве ферротитана.
1) предлагаемый;
2) 2 и 3 запредельные;
3) 4 по прототипу.
Результаты экспериментальных плавок | ||||||||
Номер опыта | Фракция стружки, мм | Температура °С | Разряжение мм. рт.ст. | Вес загрузки стружки, кг | Степень усвоения стружки, % | Содержание углерода | Экологический результат | |
Fe-Ti | Ti | |||||||
1 | 1-5 | 200 | 10 | 200 | 98 | 0,15 | 72 | Чисто |
2 | 0-1 | 100 | 50 | 150 | 95 | 0,6 | 68 | Чисто |
3 | 150-200 | 400 | 10-1 | 100 | 90 | 0,5 | 68 | Чисто |
4 | 150 | 20 | 760 | 100 | 85 | 0,6 | 68 | - |
1. Способ получения сплава ферротитана, включающий подготовку отходов, по крайней мере, частично состоящих из титана, и шихты, состоящей из материала, по крайней мере, частично состоящего из окислов железа и порошкообразного алюминия, для алюмотермического плавления, отличающийся тем, что для алюминотермического плавления загружают в тигель слоями соответственно снизу - меньшую часть шихты, отходы титана, затем большую часть шихты, а перед алюминотермическим плавлением удаляют примеси путем создания в тигле вакуума с разрежением ниже 20 мм рт.ст. при предварительном нагреве до температуры 100-300°С шихты и отходов титана.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед загрузкой в тигель отходы титана в виде стружки дробят до размера частиц 1-100 мм.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что соприкасающиеся с шихтой стенки тигля выполнены из чугуна.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве отходов используют стружки титановых сплавов.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве окислов железа используют железную окалину или железную руду.