RU2346994C2 - Method of electroslag melting of ferrotitanium - Google Patents
Method of electroslag melting of ferrotitanium Download PDFInfo
- Publication number
- RU2346994C2 RU2346994C2 RU2007109714/02A RU2007109714A RU2346994C2 RU 2346994 C2 RU2346994 C2 RU 2346994C2 RU 2007109714/02 A RU2007109714/02 A RU 2007109714/02A RU 2007109714 A RU2007109714 A RU 2007109714A RU 2346994 C2 RU2346994 C2 RU 2346994C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chips
- slag
- titanium
- current density
- fusion
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к специальной электрометаллургии и предназначено для получения ферротитана высокого качества из титановой и стальной стружки или из других металлоотходов, содержащих железо и титан.The invention relates to special electrometallurgy and is intended to produce high quality ferrotitanium from titanium and steel shavings or from other metal wastes containing iron and titanium.
Известен способ получения ферротитана путем электрошлакового переплава титановой и стальной стружки, включающий сплавление стружки в шлаковой ванне в водоохлаждаемом кристаллизаторе с подводом тока к шлаковой ванне через нерасходуемые водоохлаждаемые электроды. В процессе переплава температуру шлаковой ванны поддерживают в пределах 1750-1850°С, а плотность тока не изменяют.A known method of producing ferrotitanium by electroslag remelting of titanium and steel chips, comprising fusing the chips in a slag bath in a water-cooled mold with a current supply to the slag bath through non-consumable water-cooled electrodes. During the remelting process, the temperature of the slag bath is maintained within 1750-1850 ° C, and the current density is not changed.
Недостатком способа является неравномерность содержания титана по высоте слитка, которая зависит от содержания масс титана и стальной загружаемой стружки. (Проблемы специальной электрометаллургии. Киев: Наукова Думка, №3, 1991, с.50-56).The disadvantage of this method is the unevenness of the titanium content over the height of the ingot, which depends on the content of the masses of titanium and steel loaded chips. (Problems of special electrometallurgy. Kiev: Naukova Dumka, No. 3, 1991, p. 50-56).
Наиболее близким к заявляемому способу является способ электрошлаковой выплавки ферротитана, включающий подвод тока к шлаковой ванне нерасходуемыми графитовыми электродами, подачу стальной и титановой стружки в водоохлаждаемый кристаллизатор и постепенное сплавление в шлаке титановой и стальной стружки. Температура шлаковой ванны поддерживается 1600-1700°С. Плотность тока на электроде поддерживают от 7 до 11 А/см2 в процессе сплавления стружки (Патент РФ №2039101, МКИ С22В 9/18, 09.07.1995. Прототип).Closest to the claimed method is a method of electroslag smelting of ferrotitanium, including supplying current to the slag bath with non-consumable graphite electrodes, supplying steel and titanium shavings to a water-cooled mold and gradual fusion of titanium and steel shavings in the slag. The temperature of the slag bath is maintained at 1600-1700 ° C. The current density at the electrode is maintained from 7 to 11 A / cm 2 during the process of chip fusion (RF Patent No. 2039101, MKI C22B 9/18, July 9, 1995. Prototype).
Недостатком известного способа является большой разброс содержания титана и железа по высоте слитка. При постоянной плотности тока на электроде в процессе переплава глубина металлической ванны увеличивается в процессе всего времени переплава вследствие того, что получаемый сплав имеет температуру плавления значительно ниже, чем каждый из переплавляемых ингредиентов (сталь и титан). Так как удельный вес стали значительно выше удельного веса титана, скорость прохождения стальной стружки через слой шлака больше, чем у титановой стружки. Поэтому сплавление стальной стружки совместно с титановой в слое шлака происходит лишь частично, сплавление стальной стружки происходит в основном в металлической ванне. При глубокой металлической ванне стальная стружка накапливается в нижних ее слоях, поэтому возникает неравномерность содержания титана по высоте слитка. Кроме того, температура в нижних слоях глубокой ванны недостаточна для полного сплавления стальной стружки. Чем глубже металлическая ванна, тем больше неравномерность содержания титана по высоте выплавляемого слитка.The disadvantage of this method is the large variation in the content of titanium and iron over the height of the ingot. At a constant current density on the electrode during the remelting process, the depth of the metal bath increases during the entire remelting process due to the fact that the alloy obtained has a melting point much lower than each of the remelted ingredients (steel and titanium). Since the specific gravity of steel is much higher than the specific gravity of titanium, the rate of passage of steel chips through the slag layer is greater than that of titanium chips. Therefore, the fusion of steel chips together with titanium in the slag layer occurs only partially, the fusion of steel chips occurs mainly in a metal bath. With a deep metal bath, steel chips accumulate in its lower layers, therefore, uneven titanium content occurs along the height of the ingot. In addition, the temperature in the lower layers of the deep bath is insufficient for the complete fusion of steel chips. The deeper the metal bath, the greater the unevenness of the titanium content along the height of the smelted ingot.
Задачей, решаемой изобретением, является получение ферротитана с высокой химической однородностью по высоте наплавляемого слитка.The problem solved by the invention is to obtain ferrotitanium with high chemical uniformity in height of the deposited ingot.
Поставленная задача решается тем, что в способе электрошлаковой выплавки ферротитана, включающем сплавление титановой и стальной стружки в шлаковой ванне в водохлаждаемом кристаллизаторе путем подвода электрического тока в шлак через нерасходуемый графитовый электрод, сплавление стружки производят порциями в количестве 20-50% от общей массы стружки, после сплавления каждой порции стружки снижают плотность тока на электроде на 50-70% относительно плотности тока сплавления и производят выдержку при сниженной плотности тока в течение 1-5 минут, а затем производят сплавление следующей порции стружки. Кроме того, в период выдержки при сниженной плотности тока подают шлакообразующие в количестве 7-10% от массы сплавленной порции стружки.The problem is solved in that in the method of electroslag smelting of ferrotitanium, including fusion of titanium and steel shavings in a slag bath in a water-cooled mold by supplying electric current to the slag through a non-consumable graphite electrode, fusion of the chips is done in portions in an amount of 20-50% of the total chip weight, after fusion of each portion of the chip, the current density on the electrode is reduced by 50-70% relative to the fusion current density and the shutter speed is held at a reduced current density for 1-5 min ut, and then fuse the next portion of the chips. In addition, during the holding period at a reduced current density, slag forming materials are fed in an amount of 7-10% by weight of the fused portion of the chip.
Новизна способа заключается в том, что сплавление стружки производят порциями в количестве 20-50% от общей массы стружки, после сплавления каждой порции стружки снижают плотность тока на электроде на 50-70% относительно плотности тока сплавления и производят выдержку при сниженной плотности тока в течение 1-5 минут, а затем производят сплавление следующей порции стружки. В период выдержки при сниженной плотности тока подают шлакообразующие в количестве 7-10% от массы сплавленной порции стружки.The novelty of the method lies in the fact that the fusion of the chips is done in portions in an amount of 20-50% of the total mass of the chips, after the fusion of each portion of the chips, the current density on the electrode is reduced by 50-70% relative to the fusion current density and the shutter speed is held at a reduced current density for 1-5 minutes, and then fuse the next portion of the chips. During the holding period at a reduced current density, slag forming materials are fed in an amount of 7-10% by weight of the fused portion of the chip.
Вследствие того, что равномерность содержания титана по высоте слитка зависит от глубины и температуры металлической ванны, необходимо регулировать в процессе всего переплава ее глубину и температуру в нижних слоях металлической ванны. Для регулирования глубины металлической ванны в процессе всего переплава сплавление стружки осуществляют порциями в количестве 20-50% от общей массы стружки. Снижение плотности тока в указанных параметрах после сплавления каждой порции металлической стружки уменьшает глубину металлической ванны и создает оптимальные условия для сплавления стальной стружки в нижних ее слоях при подаче в кристаллизатор каждой последующей порции стружки. При снижении плотности тока на электроде менее чем на 50% относительно плотности тока сплавления стружки и последующей выдержке повышается неравномерность содержания титана по высоте слитка из-за значительной глубины металлической ванны и вследствие этого низкой температуры жидкого металла в глубине ванны, недостаточной для сплавления стальной стружки. При снижении плотности тока на электроде более 70% и выдержке при этой плотности тока глубина металлической ванны значительно уменьшается, что приводит к попаданию шлака в металл и его загрязнению, ухудшаются условия сплавления последующей порции как стальной, так и титановой стружки. При выдержке при сниженной плотности тока менее 1 минуты не происходит значительного изменения глубины металлической ванны, так как она не успевает охладиться. При выдержке более 5 минут температура шлаковой и металлической ванны снижается до значений, при которых ухудшаются условия сплавления последующей порции стружки, а холодные частицы шлака попадают в жидкий металл и загрязняют его.Due to the fact that the uniformity of the titanium content over the height of the ingot depends on the depth and temperature of the metal bath, it is necessary to adjust its depth and temperature in the lower layers of the metal bath during the entire remelting process. To control the depth of the metal bath during the entire remelting process, the fusion of the chips is carried out in batches in an amount of 20-50% of the total weight of the chips. The decrease in current density in these parameters after the fusion of each portion of the metal shavings reduces the depth of the metal bath and creates optimal conditions for the fusion of steel shavings in its lower layers when each subsequent portion of the shavings is fed to the mold. With a decrease in the current density on the electrode by less than 50% relative to the current density of the fusion of the chips and subsequent exposure, the unevenness of the titanium content along the height of the ingot increases due to the significant depth of the metal bath and, as a result, the low temperature of the liquid metal in the depth of the bath, insufficient for fusion of steel chips. With a decrease in the current density at the electrode of more than 70% and exposure at this current density, the depth of the metal bath decreases significantly, which leads to the ingress of slag into the metal and its contamination, the fusion conditions of the subsequent portion of both steel and titanium chips are worsened. When holding at a reduced current density of less than 1 minute, there is no significant change in the depth of the metal bath, since it does not have time to cool. When holding for more than 5 minutes, the temperature of the slag and metal bath decreases to values at which the fusion conditions of the subsequent portion of the chips are worsened, and cold particles of slag get into the liquid metal and pollute it.
Сплавление стружки порциями менее 20% от обшей массы сплавляемой стружки приводит к малой глубине и низкой температуре металлической ванны, которая не обеспечивает оптимальных условий сплавления последующей порции стружки и приводит к попаданию частиц шлака в слиток. Сплавление порции стружки в количестве более 50% приводит к получению значительной глубины металлической ванны. В период выдержки при сниженной плотности тока железная стружка в нижних слоях металлической ванны не успевает полностью расплавиться и распределиться по объему металлической ванны, что также приводит к неравномерному содержанию титана по высоте слитка.The fusion of the chips in portions of less than 20% of the total mass of the fused chips leads to a shallow depth and low temperature of the metal bath, which does not provide optimal fusion conditions for the subsequent portion of the chips and leads to the ingress of slag particles into the ingot. Fusing a portion of the chip in an amount of more than 50% results in a significant depth of the metal bath. During the holding period at a reduced current density, the iron chips in the lower layers of the metal bath do not have time to completely melt and distribute over the volume of the metal bath, which also leads to an uneven content of titanium over the height of the ingot.
Подача шлакообразующих в процессе выдержки при сниженной плотности тока позволяет дополнительно уменьшить глубину металлической ванны и снизить ее температуру, а также восстановить глубину шлаковой ванны, в которой происходит сплавление стружки, так как слой шлака уменьшается в процессе переплава за счет образования шлакового гарниссажа на стенках кристаллизатора. При введении шлакообразующих менее 7% от массы сплавленной порции стружки не происходит достаточно эффективного уменьшения глубины металлической ванны и не обеспечивается восстановление глубины шлаковой ванны. Введение шлакообразующих в количестве более 10% от массы сплавленной порции стружки приводит к увеличению глубины шлаковой ванны в процессе плавки и вследствие этого к увеличению глубины металлической ванны.The supply of slag-forming substances during the holding process at a reduced current density makes it possible to further reduce the depth of the metal bath and lower its temperature, as well as to restore the depth of the slag bath, in which the chips are fused, since the slag layer decreases during remelting due to the formation of a slag skull on the crystallizer walls. With the introduction of slag-forming less than 7% by weight of the fused portion of the chips does not sufficiently effective decrease the depth of the metal bath and does not provide restoration of the depth of the slag bath. The introduction of slag-forming in an amount of more than 10% by weight of the fused portion of the chip leads to an increase in the depth of the slag bath during the smelting process and, as a result, to an increase in the depth of the metal bath.
Таким образом, техническим эффектом является повышение равномерности содержания титана но высоте выплавляемого слитка, путем поддержания оптимальной глубины и температуры металлической ванны.Thus, the technical effect is to increase the uniformity of the titanium content but the height of the smelted ingot, by maintaining the optimal depth and temperature of the metal bath.
Пример.Example.
На установке электрошлакового переплава с графитовым электродом и водоохлаждаемым медным кристаллизатором диаметром 220 мм выплавляли ферротитан двух марок с расчетным содержанием титана 30% и 70%. Выплавку производили по известному и заявляемому способу. Использовали титановую и стальную стружку, прошедшую дробление и очистку поверхности от масла и других загрязнений, сушку от влаги. В качестве шлакообразующих материалов использовали флюс АНФ-1П (CaF2). Плотность тока, подаваемого на электрод, регулировали за счет изменения глубины погружения электрода в шлаковую ванну. Контроль за изменениями величины тока на электроде производили по показаниям прибора общего тока.At the electroslag remelting unit with a graphite electrode and a water-cooled copper crystallizer with a diameter of 220 mm, two types of ferrotitanium were smelted with an estimated titanium content of 30% and 70%. Smelting was carried out by a known and claimed method. We used titanium and steel shavings that underwent crushing and cleaning of the surface from oil and other contaminants, and drying from moisture. The flux ANF-1P (CaF 2 ) was used as slag-forming materials. The current density supplied to the electrode was controlled by changing the depth of immersion of the electrode in the slag bath. Control over changes in the magnitude of the current on the electrode was carried out according to the readings of the total current device.
Шлаковую ванну наводили непосредственно в кристаллизаторе на водоохлаждаемом поддоне установки ЭШП, глубиной, достаточной для обеспечения плотности тока на электроде, обеспечивающем сплавление стружки. После наведения шлаковой ванны в кристаллизатор подавали титановую и стальную стружку. По известному способу титановую и стальную стружку постепенно сплавляли при плотности тока на электроде 11 А/см2. По заявляемому способу титановую и стальную стружку сплавляли в шлаке порциями в количестве 20-50% общей массы проплавляемой стружки. По окончании сплавления каждой порции снижали плотность тока на электроде на 50-70% от стационарного тока при сплавлении стружки. При пониженной плотности тока осуществляли выдержку в течении 1-5 минут. Затем загружали в кристаллизатор и сплавляли следующую порцию стружки. На ряде плавок в период выдержки при сниженной плотности тока в шлаковую ванну задавали порошок флюса АНФ-1Н в количестве 7-10% от веса сплавленной порции стружки. Общая масса сплавляемой стружки составляла 100 кг, плотность тока на электроде при сплавлении стружки 14 А/см2. Для ферротитана с содержанием титана 30% количество титановой стружки составляло 35 кг. Для ферротитана с содержанием титана 70% количество титановой стружки составляло 75 кг. Количество сплавляемых порций стружки в плавке изменяли от 2 до 7. Количество шлакообразующих в зависимости от массы сплавляемой порции стружки изменялось, например, при 20 кг сплавленной порции стружки - 1,4 кг шлакообразующих (плавка №8), при 50 кг сплавленной порции стружки - 5 кг шлакообразующих (плавка №7), при 35 кг сплавленной порции стружки количество шлакообразующих изменяли от 2,45 кг до 3,5 кг (плавки №15,16 соответственно), при 25 кг сплавленной порции стружки - 2 кг шлакообразующих (плавка К» 18). Контролируемые показатели, параметры технологии, результаты проведенных плавок представлены в таблице. Оптимальными являются плавки №3, 4, 7, 8, 11, 12, 13, 15, 16, 18. Из приведенных в таблице данных видно, что по известному способу-прототипу (плавка №1) нижняя часть слитка содержит повышенное содержание железа, а верх слитка - избыточное содержание титана. Разброс значений содержания титана в зависимости от марки сплава достигает от 9 до 18 мас.%. Выплавка ферротитана по заявляемому способу обеспечивает более равномерное содержание титана по высоте выплавляемого слитка на обеих марках сплава, как с 70% содержанием титана (ферротитан ФТИ-70, ГОСТ 4761-91), так и 30% содержанием титана (ферротитан ФТИ-30 ГОСТ 4761-91). Равномерность содержания титана по высоте слитка обеспечивается в пределах 3 мас.%. Кроме того, достигается уменьшение расхода электроэнергии на выплавку ферротитана на 10-15% по сравнению с известным способом.The slag bath was induced directly in the mold on the water-cooled sump of the ESR installation, with a depth sufficient to ensure the current density at the electrode, providing fusion of the chips. After inducing a slag bath, titanium and steel shavings were fed into the mold. According to the known method, titanium and steel shavings were gradually fused at a current density on the electrode of 11 A / cm 2 . According to the claimed method, titanium and steel chips were fused in slag in portions in the amount of 20-50% of the total mass of the melted chips. At the end of the fusion of each portion, the current density on the electrode was reduced by 50-70% of the stationary current during chip fusion. At a reduced current density, exposure was carried out for 1-5 minutes. Then loaded into the mold and fused the next batch of chips. On a number of heats during the holding period at a reduced current density, ANF-1H flux powder was set into the slag bath in an amount of 7-10% of the weight of the fused portion of the chip. The total mass of the fused chip was 100 kg, the current density at the electrode during fusion of the chip was 14 A / cm 2 . For ferrotitanium with a titanium content of 30%, the amount of titanium shavings was 35 kg. For ferrotitanium with a titanium content of 70%, the amount of titanium shavings was 75 kg. The number of alloyed portions of chips in the melting was varied from 2 to 7. The amount of slag-forming depending on the mass of the alloyed portion of chips was changed, for example, at 20 kg of fused portion of the chip - 1.4 kg of slag-forming (smelting No. 8), with 50 kg of the fused portion of chip - 5 kg of slag-forming (melting No. 7), at 35 kg of fused portion of the chip, the amount of slag-forming was changed from 2.45 kg to 3.5 kg (melting No. 15.16, respectively), with 25 kg of fused portion of the chip - 2 kg of slag-forming (melting K " eighteen). Controlled indicators, technology parameters, the results of the swimming trunks are presented in the table. The optimal are swimming trunks No. 3, 4, 7, 8, 11, 12, 13, 15, 16, 18. From the data given in the table it is clear that by the known prototype method (melting No. 1) the lower part of the ingot contains a high content of iron, and the top of the ingot is the excess titanium content. The scatter of the titanium content depending on the grade of alloy reaches from 9 to 18 wt.%. Smelting ferrotitanium according to the claimed method provides a more uniform titanium content along the height of the smelted ingot on both alloy grades, both with 70% titanium content (ferrotitanium FTI-70, GOST 4761-91) and 30% titanium content (ferrotitanium FTI-30 GOST 4761 -91). The uniformity of the titanium content along the height of the ingot is provided within 3 wt.%. In addition, achieved a reduction in energy consumption for the smelting of ferrotitanium by 10-15% compared with the known method.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007109714/02A RU2346994C2 (en) | 2007-03-16 | 2007-03-16 | Method of electroslag melting of ferrotitanium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007109714/02A RU2346994C2 (en) | 2007-03-16 | 2007-03-16 | Method of electroslag melting of ferrotitanium |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007109714A RU2007109714A (en) | 2008-09-27 |
| RU2346994C2 true RU2346994C2 (en) | 2009-02-20 |
Family
ID=39928452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007109714/02A RU2346994C2 (en) | 2007-03-16 | 2007-03-16 | Method of electroslag melting of ferrotitanium |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2346994C2 (en) |
-
2007
- 2007-03-16 RU RU2007109714/02A patent/RU2346994C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Проблемы специальной электрометаллургии. - Киев, Наукова Думка, №3, 1991, с.50-56. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007109714A (en) | 2008-09-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI385284B (en) | Method for refining silicon | |
| CN109161766A (en) | A kind of Biological magnesium alloy and preparation method thereof of the layer of consolidation containing amorphous | |
| US6368375B1 (en) | Processing of electroslag refined metal | |
| JP5027682B2 (en) | Method for producing refractory metal ingot | |
| KR100354645B1 (en) | An Ingot and a Wrought Metal Product | |
| RU2515411C1 (en) | Method of titanium-based alloys production | |
| RU2346994C2 (en) | Method of electroslag melting of ferrotitanium | |
| KR102283343B1 (en) | Slag for electro slag remelting and the method for preparing ingot using the same | |
| CN109047685B (en) | Method for preparing steel ingot | |
| JP2011173172A (en) | Method for producing long cast block of active high melting point metal alloy | |
| US4167963A (en) | Method and apparatus for feeding molten metal to an ingot during solidification | |
| CN108251655A (en) | A kind of smelting apparatus for improving electroslag remelting steel ingot Solidification Quality | |
| JP2013044046A (en) | Method for manufacturing high-clean steel | |
| JPWO2020059090A1 (en) | Titanium alloy ingot manufacturing method and manufacturing equipment | |
| US3586749A (en) | Method for the electroslag welding and building up of metals and alloys | |
| WO2011099208A1 (en) | Silicon vacuum melting method | |
| Chang et al. | Effects of mould rotation on element segregation and compact density of electroslag ingots during electroslag remelting process | |
| RU2715822C1 (en) | Method for electroslag remelting of metal-containing wastes | |
| CN108411120A (en) | A method of improving electroslag remelting steel ingot Solidification Quality | |
| RU2770807C1 (en) | Method for producing blanks from low-alloy copper-based alloys | |
| JP2012228722A (en) | Melting furnace for smelting metal | |
| JP7256385B2 (en) | Manufacturing method and manufacturing apparatus for titanium alloy ingot | |
| JP5706189B2 (en) | Metal melting method using electron beam melting furnace | |
| RU2297462C1 (en) | Consumable electrode producing method | |
| RU2191836C2 (en) | Method of ingots production |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150317 |