Способ получения ферротитана

 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к процессам получения ферросплавов. Сущность изобретения: в тигле печи первоначально расплавляют железо, в ванну вводят титановый лом или отходы титановых сплавов и после их расплавления производят порционную (по 10%) загрузку ильменита с одновременным уменьшением подводимой к печи электрической мощности. Далее удаляют шлак, содержащий оксид алюминия. Используют лом или отходы титановых сплавов, содержащие 4 - 6% алюминия. Количество титаносодержащего материала составляет 55 - 65%, железа - 20 - 25%, ильменита - 9 - 13% от массы готовой плавки, в ванну вводят известь до 8% от массы плавки для дополнительного снижения уровня остаточного алюминия в ферротитане. 7 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к металлургии, в частности к процессам получения ферросплавов, применяемых в виде лигатур при производстве нержавеющих и некоторых специальных сталей.

Титан вводят в ванну в виде лома или отходов различных титановых сплавов. Поэтому вместе с титаном в расплав вводятся и легирующие компоненты сплавов: алюминий, молибден, ванадий и др.

Стандарты на ферротитан в России и за рубежом ограничивают содержание алюминия в лигатуре. В ферротитане первого сорта (группа 1) содержание алюминия не должно превышать 0,1% во втором сорте (группа 2) содержание алюминия допускается до 0,5, в третьем сорте до 2,0, в четвертом до 4,5. Таким образом, только использование технически чистого титана (сплавы ВТ1-0 и ВТ1-00) обеспечивает получение высокосортного ферротитана. Однако сплавы ВТ1-0 и Вт1-00 весьма дороги (более 10 USD/кг). Количество лома этих сплавов крайне ограничено, и они применяются, в основном, для изготовления стационарных установок (химическое оборудование, теплообменники и т.п.) с многолетним ресурсом работы. Таким образом, в большинстве случаев получают ферротитан, содержащий 3 5% алюминия, т.е. соответствующий лишь четвертому сорту.

В настоящее время отсутствуют технологические процессы, позволяющие выводить алюминий из расплава титана с железом.

Известен способ снижения содержания титана и алюминия в стали путем переплава кусков железа при 1350 1600^oC в присутствии кускового известняка и кускового кокса в введением в шихту стеклянного боя и/или магнетика в качестве присадок. После образования двухслойного расплава шлак отделяют от металла [1] Известен способ выплавки титановой лигатуры путем заливки кремнистого сплава в ковш с отходами титана, уложенными с плотностью 0,2 0,6 т/м³ [2] Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ получения ферротитана в футерованной емкости без внешнего нагрева путем заливки перегретого расплава на основе железа, введения в него лома или отходов титановых сплавов и выпуск готового сплава [3] Недостатком вышеперечисленных известных методов является то, что они позволяют получать ферротитан низкого четвертого сорта, загрязненного примесями.

Целью изобретения является получение высокосортного ферротитана путем выведения алюминия из расплава.

Нами предлагается для выведения алюминия из расплава вводить в него оксид железа. В этом случае при определенных параметрах идет реакция окисления алюминия и восстановление железа.

2Al + FeO + TiO₂ Fe + Ti + Al₂O3 Введение оксида железа предлагается осуществлять в виде ильменитового концентрата FeO · TiO₂ титана железа. Реакция окисления алюминия сопровождается большим выделением тепла 600 ккал/кг смеси. В связи с этим наряду с выведением алюминия из расплава сокращается расход электроэнергии за счет выделения тепла в ходе реакции. Кроме того, в расплав переходит восстановительный титан.

Расчеты и эксперименты показывают, что при получении ферротитана ильменит следует вводить после полного расплавления железа и титанового сплава. При введении ильменита загрузку производят небольшими порциями: не более 10% от общего количества загружаемого ильменита. Ильменит должен быть в виде гранул размером 0,01 20 мм. Для дополнительного снижения уровня остаточного алюминия в ферротитане предлагается вводить в расплав известь CaO в количестве до 8% от массы плавки.

Пример. В тигель индукционной открытой или вакуумной печи загружают железо или низкоуглеродистую сталь и расплавляют с образованием жидкой ванны. В ванну водят лом или отходы титановых сплавов. После расплавления титаносодержащего материала производят порционную (по 10%) загрузку ильменита с одновременным уменьшением подводимой к печи электрической мощности. Используют ильменит, например, следующего состава: 42% TiO₂, 51% Fe₂O₃ 1,5% SiO₂, 2% Al₂O₃ и 3,5% CaO.

При этом загрузка шихты содержит 9 13% ильменита, 55 65% титанового лома и 20 25% железа. В расплав вводят 7% извести.

В период загрузки ильменита электрическую мощность, подаваемую на печь, плавно снижают. Жидкая ванна поддерживается теплом, выделяемым в ходе экзотермической реакции алюминотермического процесса. Образующийся на поверхности ванны шлак, содержащий оксид алюминия, счищают с зеркала ванны или отфильтровывают. При вакуумной плавке отделение шлака производят в литниковой чаше путем установки в нее специальной перегородки или путем удаления зашлакованной части слитки.

Предлагаемая технология позволит снижать содержание алюминия в выплавляемом ферротитане до 0,1 0,3% Экономия электроэнергии составит не менее 3 квт·ч на 1 кг готового сплава. В сплав за счет восстановления титана из его двуокиси перейдет до 5 6% титана от количества титанового лома.

Формула изобретения

1. Способ получения ферротитана, включающий подготовку железосодержащих материалов, плавление их, введение в расплав лома или отходов титановых сплавов и выпуск расплава, отличающийся тем, что плавление осуществляют в индукционной печи, после плавления лома или отходов титановых сплавов порциями вводят ильменит в количестве 9 13% от массы расплава, в период введения ильменита уменьшают подводимую к печи мощность и отделяют шлак.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют лом или отходы титановых сплавов, содержащие 4 6 мас. алюминия в количестве 55 65% от массы расплава.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве железосодержащих материалов используют железо или малоуглеродистую сталь в количестве 20 25% от массы расплава.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что ильменит вводят порциями, составляющими не более 10% от общего его количества.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют ильменит в виде гранул размером 0,01 20 мм.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отделение шлака, содержащего оксид алюминия, производят с зеркала расплава.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что плавление осуществляют в вакуумной индукционной печи, а выпуск расплава производят в литниковую чашу с отделением в ней шлака с помощью специальной перегородки или удалением зашлакованной части слитка.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что в расплав вводят известь в количестве не более 8% от массы расплава.