Процес отримання феротитану марки фти70 підвищеної чистоти

1. Процес отримання феротитану марки ФТи70 підвищеної чистоти, що полягає в переплавці під вакуумом в охолоджуваному кристалізаторі електрода, виготовленого порційним пресуванням при питомому тиску 5,5-6,0 т/см2 з шихти однорідного складу, до якого входить залізо і титан, при співвідношенні діаметра кристалізатора до діаметра електрода не менше двох, який відрізняється тим, що електрод виготовляють шляхом порційного пресування декількох таблеток заданого діаметра і висоти, які потім зварюють автоматичним аргоново-дуговим зваренням в електрод необхідної довжини, як шихту для пресування вказаних таблеток використовують однорідну суміш із сплаву ФТи50 з малою кількістю домішок і газових включень та титанової губки, а переплавку електрода здійснюють в печі електрошлакової переплавки (ЕШП) в охолоджуваному кристалізаторі під вакуумом, для чого спочатку продувають внутрішній простір печі ЕШП аргоном і створюють розрідження 10-1-10-2 мм рт. ст., наводять в кристалізаторі шлак у суміші флюсу - плавикового шпату і U 2 18377 1 3 18377 4 ргії феросплавів, в якій є розділи за технологією №2243280, С22С33/04, який включає наведення отримання феротитану [Ф. Дуррер, Р. Фолькерт, рідкої ванни, присадку титановмісткої шихти до Металургія феросплавів, Металлургвидав, 1956 необхідного складу і наплавлення металу в тиглі з [2], гл. VII Феротитан, с.311-325; В.П. Елютін та ін., подальшим його зливом, згідно з яким рідку ванну Феросплави, Металургвидав, 1951 [3], гл. Х Феронаводять з армко-заліза при безперервній подачі титан, с.358-384; Ф.П. Еднерал, Електрометалургія на дзеркало ванни розплаву інертного газу з питосталі і феросплавів, М., Металургвидав, 1963 [4], мою вагою яка вища від питомої ваги повітря, нагл. 36 Виробництво Феротитану, с. 605-612; Електприклад, аргону, із розрахунку 1-2л/мін на 1дм2 рометалургія сталі і феросплавів / Під ред. Д.Я. дзеркала ванни розплаву, періодично за мірою Поволоцького / М., Металургія, 1984 [5]; M.I. Гасик, розплавлення попередньої порції досаджують тиН.П. Лякишев, Б.І. Емлін, Теорія і технологія виротанову шихту шматками масою в межах 2-5% від бництва феросплавів, М., Металургія, 1988 [6], гл. маси наплавленого металу, при цьому у момент XI Феротитан, с.444-472]. завантаження збільшують питому витрату аргону Загальні вимоги до якості феросплавів вклюна 1дм2 до 2,5-3,5л/мін. Це досить дорогий процес. чають велике число показників, основним з яких є На сайтах в мережі Інтернет розміщено багато хімічний склад і наявність провідного елементу. пропозицій про поставку феротитану різних марок. Якість феросплаву характеризується наявністю і Наприклад, підприємство з Казахстану пропонує межами коливань провідного елемента (±2%), феротитан, підвищена чистота якого досягається концентрацією супутніх домішок, що регламентупри проведенні плавок за рахунок використання ються, з особливо шкідливими домішками кольоякісного і недорогого розкислювача феросилікоарових металів, гранулометричним складом, густилюмінію власного виробництва. Російський НДІ ною, станом поверхні шматків, злитків, металургійної технології, м. Іжевськ пропонує постемпературою плавлення, наявністю неметалічних луги з плазменно-дугової, вакуумно-дугової і елеквключень, кисню, водню і т.п. Хоча стандартами трошлакової переплавки феротитану, зокрема, контроль газів не передбачений, обмеження цілФТи35, для виготовлення зварювальних електроком виправдані. Вміст у феросплавах газів, особдів і феросплавів для легування сталі. ливо кисню, азоту, водню, небажаний, здебільшоЯк найближчий аналог, співпадаючий з мого для таких реакційно-здатних елементів як титан, деллю, що заявляється, за призначенням і ряду ванадій, ніобій, кальцій, кремній. істотних ознак, вибраний [опис винаходу до патенВиробники зацікавлені в малій масі яка ввоту РФ №2117067, С22С33/04], за яким заявлений диться в рідку сталь легуючої присадки, що може спосіб отримання металотитанового сплаву, що забезпечити сплави з високою концентрацією провключає порційне пресування електрода з шихти відного елемента. Широке застосування для вигоевтектичного складу при питомому тиску 5,5товлення феротитану марки ФТИ70 отримали 6,0т/см2 і переплавка його вакуумною дуговою електротермічний безперервний спосіб виробницплавкою в охолоджуваний кристалізатор діаметтва феросплавів в індукційних, вакуумно-дугових ром не меншим двох діаметрів електрода при пита ін. печах з використанням як титановмісткої томій потужності 0,15-0,3кВт/см, чисельно рівної сировини лому і відходів. відношенню потужності до діаметра електрода. В Відомий цілий ряд патентів РФ, особливостей промислових умовах брали титанову і залізну отримання феротитану, що мають, високий вміст стружку без промивки від змащувальнотитану, в індукційній (вакуумній) печі, у тому числі охолоджуючої рідини і пресували електроди діаз використанням як титановмісткого матеріалу метром 190мм. лому титанової стружки [патенти РФ по кл. За відомим способом відповідно до вказаного С22С33/04 №№1418345, 1485663, 1776079, патенту РФ №2117067 в твердому електроді на 2020181, 2118994, 2131479].Титанова стружка є відстані від оплавленого торця, який дорівнює 5найдешевшим видом титановмістких відходів, але 10% довжини електрода, відбувається евтектичне вимагає специфічного ведення процесу плавленрозчинення титану у металі з утворенням розпланя, щоб вилучити чад титану. Так, за вказаним ву і ефективне очищення розплаву від домішок вище патентом РФ №2131479 заявлений спосіб (вуглецевих з'єднань, водню, пари летючих домівиплавки феротитану з високим вмістом титану шок і т.інш.) по всьому об'єму електрода, що до65-75% в індукційній печі без флюсу. Для знижензволяє отримати якісні злитки без пор і домішок ня чаду титану введення стружки здійснюють тільнерозплавлених складових шихти, а також виклюки на рідку поверхню сплаву. Світло на поверхні чити проплавлення стінки кристалізітора. Технічрідкої ванни шару стружки знижує інтенсивність ний результат відомого способу полягає у підвивзаємодії розплаву з атмосферою. Недоліком вищенні якості одержуваного сплаву і забезпеченні користання для виробництва феротитану дефіцибезпеки процесу, в отриманні щільних злитків фетних титановмістких матеріалів (оксидів, відходів ротитану з пониженим вмістом вуглецю. металевого титану, стружки) є наявність в них шкіДо недоліків найближчого аналога слід віднесдливих домішок (олово, фосфор, сірка, вуглець), ти те, що вживана технологія плавки і в першу які навіть в невеликих кількостях при проведенні чергу якість шихти, що використовується для превідновної плавки або при сплаві металевих компосування електрода, не дозволяють отримати висонентів через хімічну активність титану практично коякісний феротитан марки ФТи70 з малою кількісповністю переходять в метал, значно погіршуючи тю домішок інших елементів, окрім вуглецю, а його якість. також газових домішок. Відомий спосіб виплавки феротитану підвиЗагальними ознаками найближчого аналога і щеної чистоти в індукційній печі за патентом РФ корисної моделі, що заявляється, є процес отри 5 18377 6 мання феротитану марки ФТи70 підвищеної чисодержуваному феросплаві ФТи70 кількість домітоти, що полягає в переплавці під вакуумом в охошок вуглецю складає не більше 0,05%. лоджуваному каталізаторі електрода, виготовлеПричинно-наслідковий зв'язок, що досягаютьного порційним пресуванням при питомому тиску ся між відмінними ознаками і техніко-економічними 5,5-6,0т/см2 з шихти однорідного складу, що вклюперевагами технології, яка заявляється, полягає в чає метал і титан, при співвідношенні їх діаметрів наступному. не менше двох. На першому етапі можливо економічно вигідВ основу корисної моделі, що заявляється, поним способом одержувати феротитан марки ставлена задача удосконалення способу отриманФТи50 з процентним вмістом титану не менше ня металевотитанового сплаву із вміщенням тита50%, а також практично з відсутністю азоту (не ну не менше 70% шляхом відмови від більше 0,05%) і кисню (не більше 0,1%), що істотвикористання для пресування електрода титановно підвищує цінність такого сплаву. міщеної сировини на основі лому і відходів і моОдночасно з корисною моделлю, яка заявлядифікації процесу переплавки, що дозволить зається, подається заявка на процес отримання фебезпечити подальше підвищення якості ротитану, переважно із вмістом титану не менше одержуваного сплаву в частині кількісного знижен50%. ня домішок, зменшити витрату дефіцитних відновНаступним етапом виробництва є переробка ника і титановмістких лому і відходів. феротитану 50 у феротитан 70 шляхом додавання Поставлена задача розв'язується так, що в титанової губки марки ТГ80, ТГ100, ТГТВ. Основпроцесі отримання феротитану марки ФТи70 підною відмінністю від існуючих виробництв в індуквищеної чистоти, полягає в переплавці під вакууційних печах під аргоном, або в індукційно - вакуумом в охолоджуваному кристалізаторі електрода, мних печах є те, що переплавка проводиться в виготовленого порційним пресуванням при питопечах ЕШП (електрошлакової переплавки) з додамому тиску 5,5-6,0т/см2 з шихти однорідного склаванням металевого кальцію, що дозволяє видалиду, щовключає залізо і титан, при співвідношенні ти із сплаву вуглець і отриманий феротитан можна діаметра кристалізатора до діаметра електрода не маркувати як вакуумний, що істотно підвищує його менше двох, відповідно до моделі, електрод виговартість з незначним збільшенням собівартості. товляють шляхом попереднього порційного пресуЗастосування додаткової переробки методом вання декількох таблеток необхідного діаметру і електрошлакової переплавки дозволяє отримати висоти, які потім зварюють автоматичним аргоноферотитан з мінімальним вістом азоту, кисню і во-дуговим зваренням в електрод заданої довживуглецю, а також із вмістом кремнію до 1%, що ни. Як шихту для пресування вказаних таблеток було неможливим досягти при виробництві на інвикористовують однорідну суміш із сплаву ФТи50 з дукційних печах навіть в середовищі інертного газу малою кількістю домішок і газових включень і тиаргону, оскільки титан "схоплює" навіть азот, що танової губки, а переплавку електрода здійснюють міститься малими домішками в аргоні. Собіварв печі електрошлакової переплавки (ЕШП) під ватість продукції в 2-3 рази нижча за продукцію куумом, для чого спочатку продувають внутрішній отриманої традиційним шляхом, що істотно підвипростір печі ЕШП аргоном і створюють вакуум з щує рентабельність виробництва. Потреба в титарозрідженням 10-1-10-2мм рт.ст., наводять в крисновій губці для виробництва феротитану 70 зменталізаторі шлак у складі флюсу - плавникового шується удвічі, що при гострому дефіциті на ринку шпату і адсорбенту домішок - кальцію металевого, сировини також відіграє важливу роль. після закінчення плавлення електрода розбирають Нижче наведений приклад отримання якісного пекти ЕШП, отриманий злиток охолоджують під феротитану із вмістом титану не менше 70% із шлаком протягом 40-60хв. без відключення охолорозрахунку на 1 тонну ФТи70. джування каталізатора, після чого відключають Шихтові матеріали на виробництво 1 тони охолоджування каталізатора і послідовно провоФТи70. дять виймання металу і шлаку з кристалізатора з кальцій металевий 0,005т; відділенням шлаку від металу і відбором проб, ФТи50 (власного виробництва) 0,605т; після чого здійснюють дроблення отриманого злититанова губка (Запорізький титано0,425т; вка феротитану до потрібного гранулометричного магнієвий комбінат) складу для упаковки в тару. плавиковий шпат Са F2>95% 0,100т. Конкретною відмінністю процесу, що заявляОперації по виробництву ФТи70: ється, є те, що як шихту для пресування таблеток 1. Підготовка шихти до плавлення. електрода використовують однорідну суміш з ти1.1. Дроблення ФТи50 на щічній дробарці, а танової губки і феротитану з мінімальним вміщенпотім на валковій дробарці; ням газових домішок за киснем і азотом, отрима1.2. Розсівання на гуркоті на фракції 0-2мм; 2ного методом алюмінійтермічною позапічною 5мм; більше 5мм; плавкою на блок з шихти на базі рутилу із змістом 1.3. Дроблення титанової губки на щічній і валдіоксиду титану >96%. ковій дробарках на такі ж фракції; Іншою конкретною відмінністю є те, що вико1.4. Розсівання на фракції 0-2мм; 2-5мм; більристовують титанову губку марок ТГ80, ТГ100, ше 5мм; ТГТВ. 1.5. Повернення фракцій більше 5мм на додаЩе однією конкретною відмінністю є те, що ткове дроблення; електрод виготовляють діаметром 190мм і завдо1.6. Змішування ФТи50 та титанової губки в вжки 1000мм. барабанному змішувачі протягом 40-60 хвилин до Ще однією конкретною відмінністю є те, що в однорідності складу; 7 18377 8 1.7. Пресування суміші ФТи50 та титанової гушлаком, що утворився, протягом 40-60 хвилин без бки в таблетки на пресі 600 тонн; відключення охолоджування. 1.8. Зварювання між собою пресованих табле3. Сортування готової продукції. ток в електрод завдовжки до 1м автоматичним 3.1. Відключення охолоджування кристалізазваренням під аргоном. тора; 2. Плавка ФТи70. 3.2. Виїмка металу і шлаку з кристалізатора; 2.1 Установка звареного електрода в електро3.3. Відділення шлаку від металу, відбір проб; дотримач; 3.4. Дроблення отриманого ФТи70 на щічній 2.2. Засипка флюсу (плавиковий шпат) і адсодробарці до потрібного гранулометричного складу; рбенту (кальцій металевий) у необхідній кількості; 3.5. Упаковка ФТи70 в тару. 2.3. Складання печі ЕШП; Проведені експериментальні плавлення підт2.4. Продування аргоном внутрішнього просвердили технічну і економічну доцільність викоритору печі; стання технології отримання високочистого феро2.5. Створення розрядки порядком 10-1-10-2мм титану марки ФТи70 в промислових умовах. ртутного стовпчика вакуумним насосом; Таким чином, корисна модель, яка заявляєть2.6. Плавлення електрода; ся, відповідає нормативним вимогам за новизною і 2.7. Розбирання печі ЕШП; промисловим використанням. 2.8. Охолодження зливка в кристалізаторі під Комп’ютерна верстка М. Мацело Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601