Процес отримання феротитану

:1, а потім металевий розплав обробляють кальцієм, узятим в кількості, в 1,2-2 рази перевищуючому вагу суми домішок в сталі і титані, заданому на плавку. Відомий спосіб виплавки феротитану підвищеної чистоти в індукційній печі по патенту РФ №2243280, С22С 33/04, включаючий наведення рідкої ванни, присадку титановмісної шихти до необхідного складу і наплавлення металу в тиглі з подальшим його зливом, згідно якому рідку ванну наводять з армко-заліза при безперервній подачі на дзеркало ванни розплаву інертного газу з питомою вагою вище питомої ваги повітря, наприклад, аргону, з розрахунку 1-2 л/хв на 1 дм2 дзеркала ванни розплаву, періодично по міру розплавлення попередньої порції досаджують титанову шихту шматками вагою в межах 2-5% від ваги наплавленого металу, при цьому в момент завантаження збільшують питому витрату аргону на 1 дм до 2,53,5 л/хв. Це достатньо дорогий процес. На сайтах в сіті Інтернет розміщено багато пропозицій про поставку феротитану різних марок. Наприклад, підприємство з Казахстану пропонує феротитан, підвищена чистота якого досягається за рахунок використання при проведенні плавок якісного і недорогого розкислювача феросилікоалюмінія власного виробництва. Російський ВАТ НІЇМТ (НДІ металургійної технології, р. Іжевськ) пропонує послуги з плазмово-дугової, вакуумнодугової і електрошлакової переплавки феротитану, зокрема, ФТи35, для виготовлення зварювальних електродів і феросплавів для легування сталі. Як найближчий аналог вибрана технологія отримання феротитану алюмінотермічним методом, співпадаюча з тією, що заявляється за призначенням і ряду суттєвих ознак. Зокрема, такий різновид періодичного процесу, як плавка на блок в спеціальному горні, описана в монографії (Ф. Дуррер, Р. Фолькерт, Металургія феросплавів, Металлургиздат, 1956, з 311-325 [2]). В цитованій роботі, що стосується найближчого аналога, наведені відомості про хімічний склад натурального рутилу: ТіО2 - 96,4%; Fe2О3 - 0,39%; CaO - 0,18%; SiО2 - 0,93%; Al2O3 - 0,83%; ZrO2 - 1,4%; S - 0,3%; Ρ - 0,01%. Феротитан із вмістом 40% титану і 6-8% алюмінію можна отримати, використовуючи шихту із вмістом - 60% діоксиду титану. Найбільш ходові сорти феротитану, вживані як розкислювач сталі, містять 20-45% титану, до 4-8% алюмінію, який звичайно не є шкідливою домішкою, 4-8% кремнію, до 2% марганцю, до 2% міді, до 0,1% сірки, до 0,1% фосфору, до 0,1% вуглецю. В особливих випадках на вимогу металургів вміст вуглецю повинен бути мінімально можливим - не більше 0,05%. 19164 6 При виробництві спеціальних малоуглеродистих сортів сталі безперечні переваги має феротитан з високим вмістом титану і малою кількістю домішок, оскільки завдяки меншому вмісту заліза в багатому титаном розкислювачі менше вихолоджується ванна розплаву. Для запобігання в позапічному варіанті алюмінотермічного процесу небажаного впливу повітря (оксиди, нітриди) при випуску високопроцентного феротитану метал повинен тверднути під шлаком. При цьому шлак, який наводиться на горні, є тугоплавким і остигає разом з металом. Тому одержуваний блок феротитану повинен бути не дуже товстим, вагою ~1000 кг, оскільки в протилежному випадку його достатньо важко розбити. Конструкція горна для позапічної виплавки феротитану на блок приведена, наприклад, в кн.: В.П. Елютин і ін. Феросплави, Металлургиздат, 1951, [3] з. 312, а технологія отримання феротитану – гл. X, з. 358-384 [3]. Нижня частина горна виконана з поглибленням в піску, над яким розміщений знімний кожух, верхня частина якого виконана у вигляді залізної шахти, футерованої шамотной цеглиною. Горно встановлюють на рухомому візку і поміщають в спеціальну камеру. Завантаження шихти здійснюють через люк у верхній частині камери. Звичайно шахта має також пристрій для випуску рідкого шлаку. Після закінчення процесу візок з горном викочують з камери, зливають шлак, охолоджують блок і потім його обробляють. Для зниження витрати дорогого алюмінію шихта звичайно заздалегідь підігрівається до 300-500°С. Істотним недоліком відомого алюмінотермічного методу плавки є відсутність технологій по його застосуванню для отримання якісного феротитану з високим вмістом титану. Як правило, феротитан з високим вмістом титану виплавляють електротермічним способом з використанням як титановмісної сировини лому і відходів титану. Проведений авторами аналіз виявлених науково-технічних і патентних джерел інформації показує, що задача вдосконалення технології отримання якісного феротитану з високим вмістом титану, низьким вмістом домішок і включень газів при одночасному зменшенні витрат дорогих відновників, дефіцитних лому і відходів і зниженні собівартості, як і раніше актуальна. В даний час алюмінотермічний спосіб отримання феротитану залишається найпоширенішим, значно вдосконалений і застосовується в декількох варіантах: як в звичайному позапічному, так і з використанням електропечей. Значний вплив на якість феротитану надає чистота алюмінієвого порошку, що використовується, оскільки для зниження собівартості виробництва широко застосовується вторинний алюміній (див. [6], з. 458-469). Важливою умовою якості феротитану є малий вміст в ньому домішок розчинених газів, особливо водню, кисню, азоту. Загальними ознаками корисної моделі і найближчого аналога, що заявляється, є: - процес отримання феротитану, заснований на алюмінотермічному позапічному способі виплавки на блок в горні титановмісної шихти; 7 - дроблення і розсівання подрібнених до заданого розміру фракцій компонентів рудної і алюмінотермічної частин шихти; - збірка на рухомому візку горна зі встановленою на піддоні шахтою, забезпеченою льоткою для випуску рідкого шлаку; - завантаження на горно рудної і алюмінотермічної частин шихти; - розплавлення і підігрів до потрібної температури розплаву шихти; - випуск шлаку з горна; - охолодження в горні блоку, що утворився з металу і шлаку, що залишився; - розбирання горна і зняття шихти з піддону; - відділення виплавленого металу від шлаку з відбором проб і дробленням металу до заданого розміру для розміщення в тару. В основу корисної моделі, що заявляється, поставлена задача удосконалення відомого способу позапічної алюмінотермічної виплавки на блок феротитану з високим вмістом титану в діапазоні 45-60% ваг. шляхом виключення використання титановмісних лому і відходів, застосування в шихті титановмісної руди з підвищеним вмістом діоксиду титану, а також удосконалення температурного режиму плавлення шихти. Це дозволить забезпечити економію дефіцитних титановмісних лому і відходів, а також алюмінієвого порошку, підвищити якість одержуваного феротитану в результаті істотного зниження домішок, у тому числі газів. Кінець кінцем в економічному плані це дозволить понизити собівартість отримання якісного феротитану. Поставлена задача розв'язується тим, що в процесі отримання феротитану, заснованому на алюмінотермічному позапічному способі виплавки на блок в горні шихти з використанням титановмісної сировини; дробленні і розсіванні подрібнених до заданого розміру фракцій компонентів рудної і алюмінотермічної частин шихти; збиранні на рухомому візку горна зі встановленою на піддоні шахтою, забезпеченою льоткою для випуску рідкого шлаку; завантаженню на горно рудної і алюмінотермічної частин шихти; розплавленні і підігріві до потрібної температури розплаву шихти; випуску шлаку з горна; охолодженні в горні блоку з металу і шлаку, що залишився; розбиранні горна і знятті шихти з піддону; відділенні виплавленого металу від шлаку з відбором проб і дробленням металу до заданого розміру для розміщення в тарі, згідно корисної моделі, в шихті як титановмісну сировину використовують порошок рутилу із вмістом діоксиду титану не менше 96%, для чого спочатку в горні здійснюють порційне розплавлення рудної частини шихти з використанням тепла нагріву електродуги при переміщенні візка з горном під рухомі у вертикальному напрямі електроди, наприклад, дугової сталеплавильної печі без ванни, підігрівають розплав рудної частини шихти до температури плавлення рутилу 1650-1750°С і відключають підведення електроенергії з підйомом електродів з горна, потім у вказаний нагрітий розплав здійснюють порційне завантаження алюмінотермічної частини шихти з алюмінієвим порошком чистоти 99,9%, після повного її завантаження знову здійс 19164 8 нюють короткочасний, протягом 20 хвилин, підігрів електродуги всієї розплавленої маси шихти, відключають підведення електроенергії з підйомом електродів з горна, перед випуском шлаку з горна додатково відстоюють отриманий розплав протягом 15-20 хвилин, блок металу і шлаку, що залишився у горні, охолоджують до двох діб, після чого починають вказані операції по розбиранню горна і отриманню товарного продукту. Конкретна відмінність процесу отримання феротитану полягає в тому, що рудну частину шихти формують з порошку рутилу і вапна, змішуваних при їх співвідношенні 1:1, а алюмінотермічну частину шихти формують з порошку рутилу, алюмінієвого порошку і прокатної окалини, змішуваних при їх співвідношенні 1:1:1. Інша конкретна відмінність процесу отримання феротитану полягає в тому, що дроблення і розсіювання компонентів шихти здійснюють на фракції з розміром частинок не більше 1 мм з поверненням більш крупних фракцій на додаткове подрібнення. Ще одна конкретна відмінність процесу отримання феротитану полягає в тому, що у разі використання алюмінієвого порошку власного виробництва в якості алюмінію використовують алюміній марки А-0, розпилений з розплавленого стану стиснутим повітрям із забезпеченням вмісту кисню