RU2335564C2 - High titanium ferro alloy produced by two stages reduction out of ilmenite - Google Patents

High titanium ferro alloy produced by two stages reduction out of ilmenite Download PDF

Info

Publication number
RU2335564C2
RU2335564C2 RU2005115107/02A RU2005115107A RU2335564C2 RU 2335564 C2 RU2335564 C2 RU 2335564C2 RU 2005115107/02 A RU2005115107/02 A RU 2005115107/02A RU 2005115107 A RU2005115107 A RU 2005115107A RU 2335564 C2 RU2335564 C2 RU 2335564C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
titanium
iron
slag
steel
melting
Prior art date
Application number
RU2005115107/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005115107A (en
Inventor
Александр Афанасьевич Звездин (UA)
Александр Афанасьевич Звездин
Сергей Николаевич Чепель (UA)
Сергей Николаевич Чепель
Евгений Борисович Полетаев (UA)
Евгений Борисович Полетаев
Original Assignee
Александр Афанасьевич Звездин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Афанасьевич Звездин filed Critical Александр Афанасьевич Звездин
Publication of RU2005115107A publication Critical patent/RU2005115107A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2335564C2 publication Critical patent/RU2335564C2/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention refers to high titanium ferroalloy, produced by two stages melting in electric furnace; alloy is used as alloying component at production of steel with high level of physic-mechanical properties. For producing of ferroalloy the charge prepared out of ilmenite, iron and/or steel scrap, crushed electrodes and/or coke, lime and/or lime stone is used; then slag containing titanium oxide and part of iron melt on the first stage are withdrawn; a consumable electrode in a steel coat is melted under the layer of flux; the said electrode contains crushed slag of the first stage and aluminium as filler. Ferro alloy contains components at a following ratio, wt %: titanium 68.02-78.7; iron 19.32-30.0; impurities to 1.98.
EFFECT: invention facilitates production of finished product in form of compact commodity ingot of ferrotitanium with specified contents of basic component.
2 ex, 2 tbl

Description

Настоящее изобретение относится к области черной металлургии, в частности к высокотитановому ферросплаву, получаемому двухстадийным восстановлением в электропечи из ильменита и который может быть использован как легирующий компонент при производстве легированных сталей с высоким уровнем физико-механических свойств.The present invention relates to the field of ferrous metallurgy, in particular to a high titanium ferroalloy obtained by two-stage reduction in an electric furnace from ilmenite and which can be used as an alloying component in the production of alloy steels with a high level of physical and mechanical properties.

Необходимость в наличии конструкционных материалов с высоким уровнем физико-механических и специальных свойств для использования их в космическом машиностроении, нефтяной, химической, пищевой промышленности и медицине постоянно повышается. Конструкторские задачи по подбору материалов с высоким комплексом требуемых свойств и, одновременно сравнительно низкой стоимостью, требуют совершенствования существующих и разработки новых конструкционных материалов. Для большинства поставленных наукой задач неизменно максимально приемлемым конструкционным материалом до сих пор является сталь, поскольку введение в состав сплава железа с углеродом сравнительно небольших количеств различных химических элементов существенно изменяет структуру получаемого материала - стали и, соответственно, увеличивает уровень требуемых свойств или придает этому сплаву новые, неизвестные ранее свойства.The need for structural materials with a high level of physico-mechanical and special properties for use in space engineering, oil, chemical, food industry and medicine is constantly increasing. Design tasks for the selection of materials with a high range of required properties and, at the same time, relatively low cost, require the improvement of existing and the development of new structural materials. Steel is still the most acceptable structural material for most of the tasks posed by science, since the introduction of relatively small amounts of various chemical elements into the composition of an iron-carbon alloy substantially changes the structure of the resulting material — steel, and, accordingly, increases the level of required properties or gives this alloy new previously unknown properties.

Среди легирующих сталь химических элементов, повышающих уровень ее прочности при растяжении, коррозионную стойкость, ударную вязкость, блокирующих распространение трещин в структуре матрицы, наилучшие результаты обеспечивает титан, образующий моно- и поликарбиды с углеродом стали, а также интерметаллидные соединения с другими легирующими элементами стали. Однако технология его получения с последующей переработкой губчатого титана в вид, удобный для легирования, сложна, энергоемка и дорога. Поэтому разрешение проблемы между использованием сплавов на основе титана, как легирующего компонента стали, и поиском путей снижения стоимости товарного титанового сплава без утери комплекса его физико-механических свойств, по - прежнему стоит очень остро.Among the alloying steel chemical elements that increase its tensile strength, corrosion resistance, impact strength, blocking the propagation of cracks in the matrix structure, the best results are provided by titanium, which forms mono- and polycarbides with carbon steel, as well as intermetallic compounds with other alloying elements of steel. However, the technology for its production with the subsequent processing of titanium sponge into a form convenient for alloying is complex, energy intensive, and expensive. Therefore, the resolution of the problem between the use of titanium-based alloys as an alloying component of steel and the search for ways to reduce the cost of commercial titanium alloy without losing the complex of its physical and mechanical properties is still very acute.

Из уровня техники известны литейные сплавы на основе титана, содержащие алюминий, молибден, цирконий, ниобий (патент Украины №51032, А, публ. 15.11.2002, Бюл.11) или содержащие алюминий, цирконий, молибден, ванадий, иттрий (патент Украины №58671, А, публ. 15.08.2003, Бюл. 8), или содержащие до 5 мас.% алюминия, до 4 мас.% железа, до 2,5 мас.% марганца, до 1,0 мас.% циркония (патент Украины №38805, А, публ. 15.05.2001, Бюл.4). Указанные сплавы получают по традиционной литейной технологии - составлением шихты из дробленого губчатого титана и указанных легирующих, расплавлением в печах и кристаллизацией выливаемого в формы расплава, с последующим получением слитков указанных сплавов.Titanium-based casting alloys containing aluminum, molybdenum, zirconium, niobium (Ukrainian patent No. 51032, A, publ. November 15, 2002, Bull. 11) or containing aluminum, zirconium, molybdenum, vanadium, yttrium (Ukrainian patent) are known from the prior art. No. 58671, A, publ. 08/15/2003, Bull. 8), or containing up to 5 wt.% Aluminum, up to 4 wt.% Iron, up to 2.5 wt.% Manganese, up to 1.0 wt.% Zirconium ( patent of Ukraine No. 38805, A, publ. 05/15/2001, Bull. 4). These alloys are obtained according to traditional foundry technology — by composing a mixture of crushed sponge titanium and these alloys, melting in furnaces and crystallizing the melt poured into molds, followed by ingots of these alloys.

К недостаткам указанных сплавов следует отнести:The disadvantages of these alloys include:

- сложное легирование получаемого конечного продукта, который предполагается использовать как легирующий состав в таком же сложном составе стали, что, соответственно, усложняет расчет количества вводимых в состав стали легирующих;- complex alloying of the resulting final product, which is supposed to be used as an alloying composition in the same complex composition of steel, which, accordingly, complicates the calculation of the number of alloying steel introduced into the composition;

- высокую стоимость указанного легирующего состава из-за отсутствия промышленного получения его составляющих (Al, Mo, Zr, Nb, V, Y) на Украине, а также дороговизны получения исходного основного компонента сплава - губчатого титана;- the high cost of the specified alloying composition due to the lack of industrial production of its components (Al, Mo, Zr, Nb, V, Y) in Ukraine, as well as the high cost of obtaining the initial main component of the alloy - sponge titanium;

- отсутствие постоянной необходимости введения в состав стали в качестве легирующих указанных составляющих сплава, являющихся в данном случае обязательными компонентами.- the lack of constant need for the introduction into the composition of the steel as alloying specified alloy components, which in this case are mandatory components.

Известен порошок титанового сплава с магнием (патент Украины №51917, А, публ. 16.02.2002, Бюл.12), получаемый расплавлением в электропечи расходуемого электрода, который состоит из подвергнутого частичной вакуумной сепарации на 80-90% восстановленного магнийтермическим методом дробленого до крупности 5-70 мм губчатого титана, смешанного с магниевыми гранулами крупностью 1-5 мм в количестве 0,3-5 мас.% и остаточного хлорида магния (до 5 мас.%). При плавлении расходуемого электрода пары магния и хлорида магния, из-за высокого давления пара, во много раз превышающего давление паров титана, проявляют себя как распыляющие агенты и обеспечивают распыление материала электрода в виде частиц порошка, которые затвердевают в сферические частицы сплава титана с магнием. Крупность конечного продукта по указанному патенту - порошка титанового сплава в лучшем варианте составляет 43,5% фракции - 1,0+0,5 мм, 20,2% фракции - 0,5+0,315 мм, 12,2% фракции -0,315+0,2 мм, 17,9% фракции - 0,2+0,09 мм, 5,4% меньше 0,09 мм.Known powder of a titanium alloy with magnesium (Ukrainian patent No. 51917, A, publ. February 16, 2002, Bull 12), obtained by melting in an electric furnace of a consumable electrode, which consists of a partially vacuum separated 80-90% recovered crushed to a large size by the magnesium thermal method 5-70 mm sponge titanium mixed with magnesium granules with a particle size of 1-5 mm in an amount of 0.3-5 wt.% And residual magnesium chloride (up to 5 wt.%). When the consumable electrode is melted, magnesium and magnesium chloride vapors, due to the high vapor pressure many times higher than the vapor pressure of titanium, manifest themselves as atomizing agents and provide atomization of the electrode material in the form of powder particles that solidify into spherical particles of an alloy of titanium with magnesium. The fineness of the final product according to the specified patent - titanium alloy powder in the best case is 43.5% of the fraction - 1.0 + 0.5 mm, 20.2% of the fraction - 0.5 + 0.315 mm, 12.2% of the fraction -0.315+ 0.2 mm, 17.9% of the fraction - 0.2 + 0.09 mm, 5.4% less than 0.09 mm.

К недостаткам получаемого по данному изобретению конечного продукта следует отнести его превалирующую максимальную крупность (1,0-0,5 мм), поскольку введение такого титансодержащего сплава в качестве легирующего в, например, конвертор в шихту при температуре ее плавления 1500-1700°С или в процессе внепечной обработки расплава в ковше при температуре 1450-1600°С, вызовет повышенный угар титана и приведет к существенному уменьшению его количества, необходимого для обработки стали. Кроме того, объемы производства легированной стали составляют десятки тысяч тонн в год, для которых (в пересчете на количество легирующего компонента) порошка титанового сплава потребуется сотни тонн, из-за его низкой плотности, что, в свою очередь, потребует строительства новых мощных и энергоемких предприятий по производству титанового порошка.The disadvantages of the final product obtained according to this invention should include its prevailing maximum fineness (1.0-0.5 mm), since the introduction of such a titanium-containing alloy as alloying in, for example, a converter in a charge at its melting temperature of 1500-1700 ° C or in the process of out-of-furnace treatment of the melt in the ladle at a temperature of 1450-1600 ° C, it will cause increased titanium fumes and will lead to a significant reduction in its amount required for steel processing. In addition, alloyed steel production volumes amount to tens of thousands of tons per year, for which (in terms of the amount of alloying component) titanium alloy powder will require hundreds of tons, due to its low density, which, in turn, will require the construction of new powerful and energy-intensive enterprises for the production of titanium powder.

Из уровня техники известен высокотитановый ферросплав, содержащий 65-75 мас.% титана, 34,5-24,5 мас.% железа, до 0,5 мас.% азота (патент РФ №2131479, С1, публ. 10.06.1999). Высокотитановый ферросплав по указанному патенту получают из отходов производства титановых сплавов, например ТЛ-3, в виде кусковых отходов и стружки и отходов стали, например, стали 20 в соотношении от 3:1 до 4:1 плавлением в индукционной печи без флюса. На наведенную жидкую ванну ферротитана присаживают по мере расплавления шихту из железо- и титансодержащих элементов, а титансодержащую стружку вводят на жидкую поверхность сплава в виде слоя, толщиной, исключающей покраснение его поверхности. Образовавшийся ферросплав частично сливают и повторяют процесс.The prior art high-titanium ferroalloy containing 65-75 wt.% Titanium, 34.5-24.5 wt.% Iron, up to 0.5 wt.% Nitrogen (RF patent No. 2131479, C1, publ. 10.06.1999) . The high-titanium ferroalloy according to this patent is obtained from waste from the production of titanium alloys, for example TL-3, in the form of lump waste and shavings and steel waste, for example, steel 20 in a ratio of 3: 1 to 4: 1 by melting in an induction furnace without flux. Ferrite-titanium is charged onto the induced liquid bath of iron as the mixture contains iron and titanium-containing elements, and titanium-containing shavings are introduced onto the liquid surface of the alloy in the form of a layer with a thickness that prevents reddening of its surface. The resulting ferroalloy is partially drained and the process is repeated.

К недостаткам указанного изобретения следует отнести наличие в составе конечного продукта до 0,5 мас.% азота. Азот является крайне нежелательным компонентом состава стали, поскольку вызывает красноломкость и, таким образом, снижает уровень прочностных свойств стали при повышенных температурах ее эксплуатации. Кроме того, поскольку плавление в индукционной печи компонентов титан- и железосодержащей шихты ведется без флюса, выплавляемый ферросплав содержит определенное количество кислорода, усваиваемое им из воздуха и легко связываемое титаном из-за его большого сродства к кислороду. Даже значительный слой стружки на поверхности жидкого ферросплава не может препятствовать проникновению газообразного кислорода к нему. Предельное содержание кислорода в высококачественных легированных сталях по стандарту качества не должно превышать 0,004-0,007 мас.%.The disadvantages of this invention include the presence in the composition of the final product to 0.5 wt.% Nitrogen. Nitrogen is an extremely undesirable component of the steel composition because it causes red cracking and, thus, reduces the level of strength properties of steel at elevated temperatures of its operation. In addition, since the components of a titanium and iron-containing mixture are melted in an induction furnace without flux, the smelted ferroalloy contains a certain amount of oxygen, which it assimilates from air and is easily bound by titanium due to its high affinity for oxygen. Even a significant layer of chips on the surface of a liquid ferroalloy cannot prevent the penetration of gaseous oxygen to it. The maximum oxygen content in high-quality alloy steels according to the quality standard should not exceed 0.004-0.007 wt.%.

Наиболее близким аналогом из уровня техники является патент Украины №59720, А, публ. 15.09.2003 г., на способ получения высокотитанового ферросплава из ильменита путем двух стадийного восстановительного электродугового плавления загружаемой порциями на железный расплав шихты из ильменитового концентрата, дробленного углеродного восстановителя, например электродного боя и извести на первой стадии процесса. Причем предварительно, перед первой стадией, образовывают ванну железного расплава путем загрузки в печь железного лома с дальнейшим расплавлением его и удалением образовавшегося шлака. Образовавшийся после первой стадии шлак, содержащий оксид титана, сливают, охлаждают и дробят. На второй стадии готовят основную шихту из смеси дробленого шлака, кускового алюминия и извести, которую загружают на зеркало железного расплава, расплавляют ее и восстанавливают оксиды титана и железа до ферротитана. Получаемый по указанному способу ферросплав содержит до 55-60 мас.% титана, остальное - восстановленное железо и до 1,5 мас.% примесей.The closest analogue from the prior art is the patent of Ukraine No. 599720, A, publ. September 15, 2003, on a method for producing a high-titanium ferroalloy from ilmenite by means of two step reductive electric arc melting of a batch of ilmenite concentrate, crushed carbon reducing agent, such as electrode fight and lime, charged in batches of iron melt at the first stage of the process. Moreover, before the first stage, they form a bath of iron melt by loading iron scrap into the furnace with further melting it and removing the resulting slag. The slag containing titanium oxide formed after the first stage is poured, cooled and crushed. In the second stage, the main charge is prepared from a mixture of crushed slag, lump aluminum and lime, which is loaded onto an iron melt mirror, melted and reduced titanium and iron oxides to ferrotitanium. Obtained by the specified method, the ferroalloy contains up to 55-60 wt.% Titanium, the rest is reduced iron and up to 1.5 wt.% Impurities.

Недостатками указанного изобретения являются необходимость предварительной подготовки исходного материала получения ферросплава - ильменита обогащением по содержанию основного компонента процесса в концентрат, что повышает стоимость получаемого продукта - ферротитана. Конечный ферротитан, получаемый по данному изобретению, содержит от 55 до 60 мас.% титана, что является недостаточным для целей производства вводимого компонента в состав легированных сталей, поскольку постоянно возрастающие объемы производства легированных сталей при таком соотношении основного компонента в ферротитане, будут требовать введения значительных объемов получаемого ферросплава на производимую тонну легированной стали. К недостаткам также следует отнести отсутствие защиты процесса на второй его стадии от окисления кислородом воздуха, что значительно ухудшает качество получаемого конечного продукта и снижает выход годного продукта после процесса. Главным недостатком данного изобретения является невозможность получения конечного продукта в виде товарного слитка ферротитана. Ферротитан после двух стадийного восстановления и плавления получается в виде корольков, заключенных в массе шлака, что требует дополнительных операций извлечения корольков, очистки их от шлака и сплавления и, тем самым, удорожает единицу получаемого продукта.The disadvantages of this invention are the need for preliminary preparation of the starting material for producing a ferroalloy - ilmenite by enrichment according to the content of the main component of the process into a concentrate, which increases the cost of the resulting product - ferrotitanium. The final ferrotitanium obtained according to this invention contains from 55 to 60 wt.% Titanium, which is insufficient for the production of the introduced component in the composition of alloy steels, since the constantly increasing volumes of production of alloy steels with this ratio of the main component in ferrotitanium will require the introduction of significant volumes of ferroalloy produced per ton of alloy steel produced. The disadvantages also include the lack of protection of the process at its second stage from oxidation by atmospheric oxygen, which significantly impairs the quality of the final product and reduces the yield of the product after the process. The main disadvantage of this invention is the inability to obtain the final product in the form of a commodity ingot of ferrotitanium. Ferrotitanium after two stages of reduction and melting is obtained in the form of kings, enclosed in a mass of slag, which requires additional operations of extracting the kings, cleaning them from slag and fusion, and thereby increases the cost of a unit of the resulting product.

В основу заявленного изобретения поставлена задача получения высокотитанового ферросплава с содержанием титана не менее 68 мас.% в конечном продукте, снижение себестоимости единицы веса продукта, устранение возможности загрязнения кислородом воздуха ферросплава при восстановлении титана, обеспечение условий получения готового продукта в виде компактного товарного слитка ферротитана с заданным содержанием основного компонента путем изменения технологических операций восстановления титана из содержащегося в шлаке оксида титана на второй стадии известного процесса,The basis of the claimed invention is the task of producing a high-titanium ferroalloy with a titanium content of not less than 68 wt.% In the final product, reducing the cost per unit weight of the product, eliminating the possibility of air pollution of the ferroalloy during titanium reduction, ensuring the conditions for obtaining the finished product in the form of a compact commodity ferrotitanium ingot with the specified content of the main component by changing the technological operations of titanium recovery from the titanium oxide contained in the slag to Torah known process step,

Поставленная задача решается тем, что высокотитановый ферросплав, содержащий титан и железо, получаемый двух стадийным плавлением в электропечи шихты из ильменита, чугунного и/или стального лома, электродного боя и/или кокса, извести и/или известняка, удалением содержащего оксид титана шлака и части расплава железа на первой стадии, плавлением основной шихты из дробленого шлака первой стадии и алюминия и образованием ферросплава. При этом на второй стадии осуществляется плавление под слоем флюса расходуемого электрода, содержащего в виде наполнителя основную шихту, заключенную в стальную оболочку, с образованием ферросплава, содержащего 68,02-78,7 мас.% титана, 19,32-30,0 мас.% железа и до 1,98 мас.% примесей.The problem is solved in that a high-titanium ferroalloy containing titanium and iron, obtained by two-stage melting in an electric furnace of a mixture of ilmenite, cast iron and / or steel scrap, electrode battle and / or coke, lime and / or limestone, removing slag containing titanium oxide and part of the molten iron in the first stage, by melting the main mixture of crushed slag of the first stage and aluminum and the formation of a ferroalloy. At the same time, at the second stage, the sacrificial electrode is melted under the flux layer, containing the main charge in the form of a filler enclosed in a steel shell, with the formation of a ferroalloy containing 68.02-78.7 wt.% Titanium, 19.32-30.0 wt. .% iron and up to 1.98 wt.% impurities.

Суть заявленного изобретения заключается в том, что высокотитановый ферросплав из ильменита получают в две стадии. На первой стадии получают титановый шлак с высоким содержанием оксида титана и минимальным содержанием оксидов железа. Плавление шлака, содержащего оксид титана, осуществляется в дуговых электропечах переменного или постоянного тока на второй стадии процесса.The essence of the claimed invention lies in the fact that high-titanium ferroalloy from ilmenite is obtained in two stages. At the first stage, titanium slag is obtained with a high content of titanium oxide and a minimum content of iron oxides. The melting of slag containing titanium oxide is carried out in an electric arc furnace of alternating or direct current at the second stage of the process.

В электропечи расплавляют чугунный или стальной лом. После расплавления лома из печи удаляют образовавшийся в результате плавки шлак и на поверхность жидкой металлической ванны отдельными порциями загружают смесь, состоящую из ильменитовой руды и восстановителя (электродного боя или кокса). Для ошлакования содержащейся в ильменитовой руде пустой породы в состав смеси добавляют известняк или известь. В процессе расплавления смеси происходит восстановление содержащихся в руде оксидов железа. Восстановленное железо переходит в металлический расплав, что приводит к повышению концентрации оксида титана в образовавшемся шлаке.Cast iron or steel scrap is melted in an electric furnace. After the scrap is melted from the furnace, the slag formed as a result of melting is removed, and a mixture consisting of ilmenite ore and a reducing agent (electrode fight or coke) is loaded in separate portions onto the surface of the liquid metal bath. To slag the gangue contained in ilmenite ore, limestone or lime is added to the mixture. In the process of melting the mixture, the iron oxides contained in the ore are reduced. The reduced iron goes into a metal melt, which leads to an increase in the concentration of titanium oxide in the resulting slag.

Количество образовавшегося шлака зависит от технических характеристик используемого оборудования: емкости электропечи, ее мощности, длительности процесса восстановления железа из оксидов, содержащихся в ильменитовой руде. Поэтому, в зависимости от выбранного плавильного оборудования, в соответствии с теоретическими реакциями восстановления железа из его оксидов, которые содержатся в исходном материале, расчетным путем выбирают вес компонентов шихты и ее общее количество. Ильменитовая руда содержит, в мас.%: 60,00 TiO2; 31,70 Fe2О3; 1,10 Al2О3; 2,84 SiO2; 2,34 S; 0,28 P; 0,43 V2O5; 0,56 MnO. Степень восстановления железа из его оксида составляет 80-85%. При степени восстановления менее 80% существенно снижается количество оксида титана в шлаке, что, в конечном счете ведет к снижению содержания титана в ферротитане. Обогащенный оксидом титана шлак, с содержанием не менее 78 мас.% TiO2, после завершения восстановительного периода плавления смеси сливают в изложницы.The amount of slag formed depends on the technical characteristics of the equipment used: the capacity of the electric furnace, its power, the duration of the process of reducing iron from oxides contained in ilmenite ore. Therefore, depending on the selected melting equipment, in accordance with the theoretical reactions for the reduction of iron from its oxides that are contained in the starting material, the weight of the charge components and its total amount are selected by calculation. Ilmenite ore contains, in wt.%: 60,00 TiO 2 ; 31.70 Fe 2 O 3 ; 1.10 Al 2 O 3 ; 2.84 SiO 2 ; 2.34 S; 0.28 P; 0.43 V 2 O 5 ; 0.56 MnO. The degree of reduction of iron from its oxide is 80-85%. When the degree of reduction is less than 80%, the amount of titanium oxide in the slag is significantly reduced, which ultimately leads to a decrease in the titanium content in ferrotitanium. Enriched with titanium oxide slag, with a content of at least 78 wt.% TiO 2 , after the completion of the recovery period of the melting mixture is poured into the molds.

На второй стадии процесса получения высокотитанового ферросплава готовят шихту, состоящую из дозированного количества измельченного шлака, полученного на первой стадии, и алюминиевого порошка крупностью их фракций не более 800 мкм. Шихтовую смесь загружают в металлическую оболочку с последующим использованием ее в качестве расходуемого электрода на установке электрошлакового плавления. Расходуемый электрод, представляющий собой металлическую оболочку, заполненную наполнителем из вышеуказанной шихты, подключают к положительному полюсу источника тока и опускают в навеску флюса, расположенную на поду плавильного тигля, до соприкосновения с подом, на который подан отрицательный полюс источника тока. В качестве флюса используют смесь оксидов алюминия и кальция. После осуществления контакта электрода с подом тигля подают напряжение и поднимают расходуемый электрод до образования электрической дуги с оптимальными электрическими параметрами, обеспечивающими режим устойчивого горения электродуги.At the second stage of the process for producing high-titanium ferroalloy, a mixture is prepared consisting of a metered amount of ground slag obtained in the first stage and aluminum powder with a particle size of not more than 800 microns. The charge mixture is loaded into a metal shell with its subsequent use as a consumable electrode in an electroslag melting unit. A consumable electrode, which is a metal shell filled with filler from the above mixture, is connected to the positive pole of the current source and lowered into the flux hitch located on the bottom of the melting crucible until it contacts the hearth to which the negative pole of the current source is fed. As a flux, a mixture of aluminum and calcium oxides is used. After the contact of the electrode with the bottom of the crucible is applied, voltage is applied and the sacrificial electrode is raised until an electric arc is formed with optimal electrical parameters, which ensure stable burning of the electric arc.

В результате выделения тепла от электросопротивления флюса и экзотермических реакций восстановления компонентов наполнителя происходит расплавление расходуемого электрода. Восстановленные титан и железо, проходя через слой образующегося жидкого шлака, скапливаются на поду тигля. После полного расплавления расходуемого электрода электропитание печи отключают и дают остыть продуктам плавки. Образовавшийся слиток ферротитана освобождают от шлака и совместно с другими слитками после предыдущих плавок переплавляют в индукционной печи в слиток товарного вида с усредненным химическим составом, мас.%: 68,00-78,70 титана, 19,30-30,00 железа, до 1,98 примесей, содержащих алюминий, кремний, марганец, ванадий и серу.As a result of heat generation from the electrical resistance of the flux and exothermic reactions of the recovery of the filler components, the consumable electrode is melted. Reduced titanium and iron, passing through a layer of liquid slag formed, accumulate on the bottom of the crucible. After the molten electrode is completely melted, the furnace power is turned off and the melting products are allowed to cool. The resulting ferrotitanium ingot is freed of slag and, together with other ingots, after previous melts, is melted in an induction furnace into a salable ingot with an average chemical composition, wt.%: 68.00-78.70 titanium, 19.30-30.00 iron, up to 1.98 impurities containing aluminum, silicon, manganese, vanadium and sulfur.

ПРИМЕРЫ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОТИТАНОВОГО ФЕРРОСПЛАВАEXAMPLES OF PRODUCING HIGH-TITANIUM FERROALLOY

В качестве плавильной печи для получения высокотитанового шлака использовалась электродуговая печь постоянного тока ДСП - 3,0 с основной футеровкой со следующими техническими характеристиками:As a melting furnace for producing high-titanium slag, we used a DC electric arc furnace ДСП - 3.0 with a main lining with the following technical characteristics:

1. Номинальная вместимость, т - 3,0;1. Nominal capacity, t - 3.0;

2. Мощность трансформатора, кВА - 2000;2. Power of the transformer, kVA - 2000;

3. Максимальная величина тока, А - 4800;3. The maximum current, A - 4800;

4. Вторичное напряжение, В - 243-124.4. Secondary voltage, V - 243-124.

Как восстановитель использовался электродный бой с содержанием углерода 86 мас.%. Для офлюсовывания кремнезема, содержащегося в ильменитовой руде, использовалась свежеобожженная известь с размерами кусков не более 100 мм. Ильменитовая руда содержала следующие компоненты, в мас.%: 60,00 TiO2; 31,70 Fe2О3; 1,10 Al2О3; 2,84 SiO2; 2,34 S; 0,28 P; 0,43 V2O5; 0,56 MnO.An electrode battle with a carbon content of 86 wt.% Was used as a reducing agent. For fluxing of silica contained in ilmenite ore, freshly calcined lime was used with a piece size of not more than 100 mm. Ilmenite ore contained the following components, in wt.%: 60.00 TiO 2 ; 31.70 Fe 2 O 3 ; 1.10 Al 2 O 3 ; 2.84 SiO 2 ; 2.34 S; 0.28 P; 0.43 V 2 O 5 ; 0.56 MnO.

Подготовка шихты включала весовое дозирование ее компонентов и тщательное их перемешивание с усреднением по составу. Технология плавления состояла в загрузке входящего в состав шихты чугунного лома в электропечь, его расплавлении и нагрева до температуры 1350-1400°С. После этого образовавшийся в процессе плавления металлической части шихты шлак удаляли из печи, а на поверхность металлической ванны расплава периодически, отдельными порциями, загружали подготовленную шихту и расплавляли ее. Присадка шихтовых материалов производилась в процессе плавления по мере расплавления ранее загруженных порций шихты. После расплавления последней порции шихты, загруженной в печь, электропечь отключали и производили слив шлака и части металла в изложницы. Остывший шлак дробили, измельчали и отбирали пробу для определения его химического состава. Оптимальный химический состав шлака, получаемого после первой стадии процесса - 79,5 мас.% TiO2, 7,8 мас.% Fe2О3, остальное - примеси оксидов алюминия, кремния ванадия марганца, а также сера и фосфор.The preparation of the mixture included weight dosing of its components and thorough mixing with averaging over the composition. The melting technology consisted in loading the pig iron scrap included in the charge into an electric furnace, its melting and heating to a temperature of 1350-1400 ° С. After that, the slag formed during the melting of the metal part of the charge was removed from the furnace, and the prepared charge was periodically, in separate portions, loaded onto the surface of the metal bath of the melt and melted. Additive charge materials was carried out during the melting process as the previously loaded batches of the mixture were melted. After the last portion of the charge loaded into the furnace was melted, the electric furnace was turned off and the slag and some metal were drained into the molds. The cooled slag was crushed, crushed, and a sample was taken to determine its chemical composition. The optimal chemical composition of the slag obtained after the first stage of the process is 79.5 wt.% TiO 2 , 7.8 wt.% Fe 2 O 3 , the rest are impurities of aluminum oxides, silicon vanadium manganese, as well as sulfur and phosphorus.

Получение высокотитанового ферросплава проводилось на лабораторной электропечи постоянного тока с основной футеровкой со следующими техническими характеристиками:The production of high-titanium ferroalloy was carried out in a direct current laboratory electric furnace with a main lining with the following technical characteristics:

1. Вместимость лабораторной дуговой печи постоянного тока, кГ - 20;1. The capacity of the laboratory direct current arc furnace, kg - 20;

2. Номинальная величина тока, А - 800-850;2. The nominal value of the current, A - 800-850;

3. Номинальное напряжение, В - 35-40.3. The rated voltage, V - 35-40.

Плавление ферротитана проводилось с восстановлением содержащихся в основной шихте оксидов титана, железа и кремния алюминием при расплавлении расходуемого электрода под слоем защитного флюса. Основная шихта, используемая как наполнитель расходуемого электрода, включала в себя дробленый шлак, содержащий оксид титана вышеуказанного состава, порошок алюминия и жидкое стекло в качестве связующего. Офлюсовывание оксида кремния производилось вводимым в шихту известняком. После дозирования шлака, алюминиевого порошка и жидкого стекла смесь основной шихты перемешивалась с целью усреднения состава. Подготовленная смесь загружалась в стальную оболочку расходуемого электрода и уплотнялась с помощью прессового оборудования.Ferrotitanium was melted with the reduction of the titanium, iron, and silicon oxides contained in the main charge with aluminum during melting of the consumable electrode under a protective flux layer. The main charge used as a filler of a consumable electrode included crushed slag containing titanium oxide of the above composition, aluminum powder and liquid glass as a binder. The fluxing of silicon oxide was carried out by limestone introduced into the charge. After dosing of slag, aluminum powder and liquid glass, the mixture of the main charge was mixed in order to average the composition. The prepared mixture was loaded into the steel shell of the consumable electrode and compacted using press equipment.

Подготовленный расходуемый электрод подключался к положительному полюсу источника питания постоянного тока, а под плавильного тигля - к отрицательному полюсу. С помощью механизма перемещения электрод опускался до обеспечения контакта с подом плавильного тигля, проходя при этом слой защитного флюса на поду тигля. После включения источника питания, возбуждения электрической дуги между расходуемым электродом и подом тигля производилось расплавление расходуемого электрода. Скорость перемещения расходуемого электрода обеспечивала расплавление торца его в шлаковой фазе так, чтобы конец расходуемого электрода постоянно находился под поверхностью флюса и образующегося шлака. Защитным флюсом для плавления расходуемого электрода служила смесь 50 мас.% Al2О3 и 50 мас.% СаО. По мере плавления электрода на поверхность образующегося расплава отдельными порциями подавали известняк для офлюсовывания глинозема, который образовывался в результате восстановительных процессов, и получения легкоплавкого и жидкоподвижного шлака.The prepared consumable electrode was connected to the positive pole of the DC power source, and under the melting crucible, to the negative pole. Using the movement mechanism, the electrode was lowered until it became in contact with the hearth of the melting crucible, while passing a layer of protective flux on the bottom of the crucible. After turning on the power source, exciting an electric arc between the consumable electrode and the hearth of the crucible, the consumable electrode was melted. The speed of movement of the consumable electrode ensured the melting of its end in the slag phase so that the end of the consumable electrode was constantly below the surface of the flux and the resulting slag. A mixture of 50 wt.% Al 2 O 3 and 50 wt.% CaO was used as a protective flux for melting the consumable electrode. As the electrode melted, limestone was fed in separate portions to the surface of the formed melt to flux alumina, which was formed as a result of reduction processes, and to obtain low-melting and liquid-moving slag.

После расплавления расходуемого электрода электропечь отключали, а образующийся компактный слиток ферротитана и шлак оставляли в электропечи до полного охлаждения.After the consumable electrode was melted, the electric furnace was turned off, and the resulting compact ferrotitanium ingot and slag were left in the electric furnace until completely cooled.

Для подтверждения промышленной применимости заявленного изобретения был проведен ряд опытных плавок, по 3 на каждый режим с целью усреднения полученных результатов. Данные технических характеристик получения высокотитанового ферросплава и сравнительного химического состава продукта и по заявленному изобретению и ближайшему аналогу из уровня техники представлены в таблицах 1 и 2.To confirm the industrial applicability of the claimed invention, a series of experimental swimming trunks was carried out, 3 for each mode in order to average the results. Data technical characteristics of obtaining high-titanium ferroalloy and comparative chemical composition of the product and according to the claimed invention and the closest analogue of the prior art are presented in tables 1 and 2.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Данные таблиц 1 и 2 по образцу 3 указывают на высокое (72,00 мас.%) содержание в слитке ферросплава титана. Качество получаемого слитка высокое, а содержание примесей, к которым относятся алюминий, кремний, марганец, ванадий и сера, не превышает 2,4 мас.%.The data of tables 1 and 2 for sample 3 indicate a high (72.00 wt.%) Content in the ingot of titanium ferroalloy. The quality of the ingot obtained is high, and the content of impurities, which include aluminum, silicon, manganese, vanadium and sulfur, does not exceed 2.4 wt.%.

Представленное описание не ограничивает заявляемое изобретение во всех возможных его модификациях, усовершенствованиях и эквивалентах, которые не выходят за рамки заявленной формулы, а служит лишь иллюстрацией, дополнением и уточнением конкретных воплощений изобретения.The presented description does not limit the claimed invention in all its possible modifications, improvements and equivalents that do not go beyond the scope of the claimed formula, but serves only as an illustration, addition and clarification of specific embodiments of the invention.

Claims (1)

Высокотитановый ферросплав, получаемый двухстадийным плавлением в электропечи шихты из ильменита, чугунного и/или стального лома, электродного боя и/или кокса, извести и/или известняка, удалением содержащего оксид титана шлака и части расплава железа на первой стадии, плавлением под слоем флюса расходуемого электрода в стальной оболочке, содержащего в качестве наполнителя дробленый шлак первой стадии и алюминий, содержащий титан, железо и примеси при следующем соотношении, мас.%:High-titanium ferroalloy obtained by two-stage melting in an electric furnace of a mixture of ilmenite, pig-iron and / or steel scrap, electrode breakdown and / or coke, lime and / or limestone, removing slag containing titanium oxide and part of the molten iron in the first stage, melting under a flux layer of the spent an electrode in a steel shell containing crushed slag of the first stage and aluminum containing titanium, iron and impurities as a filler in the following ratio, wt.%: титанtitanium 68,02-78,768.02-78.7 железоiron 19,32-30,019.32-30.0 примесиimpurities до 1,98up to 1.98
RU2005115107/02A 2005-04-25 2005-05-19 High titanium ferro alloy produced by two stages reduction out of ilmenite RU2335564C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA200503960A UA77584C2 (en) 2005-04-25 2005-04-25 Highly titanium ferroalloy, which is obtained by two-stage reduction in the electrical furnace from ilmenite
UAA200503960 2005-04-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005115107A RU2005115107A (en) 2006-11-27
RU2335564C2 true RU2335564C2 (en) 2008-10-10

Family

ID=37605983

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005115107/02A RU2335564C2 (en) 2005-04-25 2005-05-19 High titanium ferro alloy produced by two stages reduction out of ilmenite

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2335564C2 (en)
UA (1) UA77584C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2482210C1 (en) * 2012-03-27 2013-05-20 Игорь Михайлович Шатохин Alloy for alloying of steel with titanium
RU2497969C1 (en) * 2011-06-20 2013-11-10 Государственное предприятие "Украинский научно-технический центр металлургической промышленности "Энергосталь" (ГП "УкрНТЦ "Энергосталь") Method for making ferroalloys on mechanised complex
RU2497968C1 (en) * 2011-06-20 2013-11-10 Государственное предприятие "Украинский научно-технический центр металлургической промышленности "Энергосталь" (ГП "УкрНТЦ "Энергосталь") Mechanised complex of ferroalloy production
RU2516208C2 (en) * 2012-08-07 2014-05-20 Открытое акционерное общество "Ключевский завод ферросплавов" (ОАО "КЗФ") Titanium-containing charge for aluminothermal production of ferrotitanium, method of aluminothermal production of ferrotitanium and method of aluminothermal production of titanium-containing slag as component of titanium-containing charge for aluminothermal production of ferrotitanium

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2492262C1 (en) * 2012-04-20 2013-09-10 Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" Method of making titanium slag in ore furnace
RU2497970C1 (en) * 2012-05-03 2013-11-10 Игорь Михайлович Шатохин Method for obtaining titanium-containing alloy for steel alloying
CN102936635B (en) * 2012-10-25 2015-01-14 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 Method for extracting iron and titanium from ilmenite-containing concentrate

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГАСИК М.И. и др. Теория и технология производства ферросплавов. - М.: Металлургия, 1988, с.467-468. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2497969C1 (en) * 2011-06-20 2013-11-10 Государственное предприятие "Украинский научно-технический центр металлургической промышленности "Энергосталь" (ГП "УкрНТЦ "Энергосталь") Method for making ferroalloys on mechanised complex
RU2497968C1 (en) * 2011-06-20 2013-11-10 Государственное предприятие "Украинский научно-технический центр металлургической промышленности "Энергосталь" (ГП "УкрНТЦ "Энергосталь") Mechanised complex of ferroalloy production
RU2482210C1 (en) * 2012-03-27 2013-05-20 Игорь Михайлович Шатохин Alloy for alloying of steel with titanium
RU2516208C2 (en) * 2012-08-07 2014-05-20 Открытое акционерное общество "Ключевский завод ферросплавов" (ОАО "КЗФ") Titanium-containing charge for aluminothermal production of ferrotitanium, method of aluminothermal production of ferrotitanium and method of aluminothermal production of titanium-containing slag as component of titanium-containing charge for aluminothermal production of ferrotitanium

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005115107A (en) 2006-11-27
UA77584C2 (en) 2006-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2335564C2 (en) High titanium ferro alloy produced by two stages reduction out of ilmenite
JPH06145836A (en) Production of alloy utilizing aluminum slag
RU2329322C2 (en) Method of producing high titanium ferroalloy out of ilmenite
CN105603257B (en) The production method of high-quality ferrotianium
JP2001323329A (en) Chromium containing metal and its production method
RU2244025C2 (en) Sintered agglomerates and method for producing the same
RU2338805C2 (en) Method of alumino-thermal production of ferro-titanium
RU2516208C2 (en) Titanium-containing charge for aluminothermal production of ferrotitanium, method of aluminothermal production of ferrotitanium and method of aluminothermal production of titanium-containing slag as component of titanium-containing charge for aluminothermal production of ferrotitanium
RU2608936C2 (en) Mixture and method for aluminothermic production of ferrotitanium using same
RU2374349C1 (en) Method of smelting of vanadium-bearing alloys
RU2201467C2 (en) Method of production of vanadium-containing ferroalloy
RU2647432C2 (en) Method for steel making in oxygen converter
CN105779820B (en) The production method of low impurity content ferrotianium
RU2150523C1 (en) Method of aluminothermic refining of dust-like zinc dross fraction
RU2549820C1 (en) Method for aluminothermic obtainment of ferroalloys
RU2196843C2 (en) Method for furnace melting of ferrotitanium from titanium oxides
RU2041961C1 (en) Method for steel making
RU2105073C1 (en) Vanadium slag treatment method
RU2781698C1 (en) Method for producing ferrovanadium and ferrovanadium alloy obtained by this method
RU2455379C1 (en) Method to melt low-carbon manganiferous alloys
US3300302A (en) Process for the production of extra low carbon stainless steel
RU2503724C2 (en) Method of titanium-magnetite ore processing
RU2434061C1 (en) Agglomerate for treatment of vanadium containing iron in converter
RU2102516C1 (en) Method of preparing ferrotitanium
RU2392336C2 (en) Method of ferrotitanium ingot obtainment by electric arc fusion of rutile under protective flux layer

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120520