способ получения сплава ферротитана

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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	-