RU2377325C2

RU2377325C2 - Tank-casting mould of installation for receiving of ferrotitanium by means of electroarc melting of rutile under layer of protective flux

Info

Publication number: RU2377325C2
Application number: RU2007140050/02A
Authority: RU
Inventors: Александр Афанасьевич Звездин (UA); Александр Афанасьевич Звездин; Сергей Николаевич Чепель (UA); Сергей Николаевич Чепель; Иван Николаевич Тарасевич (UA); Иван Николаевич Тарасевич; Евгений Борисович Полетаев (UA); Евгений Борисович Полетаев; Сергей Николаевич Медведь (UA); Сергей Николаевич Медведь
Original assignee: Александр Афанасьевич Звездин
Priority date: 2007-10-31
Filing date: 2007-10-31
Publication date: 2009-12-27
Also published as: RU2007140050A

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention relates to metallurgy field, particularly to structure of tank- casting mould of electroslag installation for receiving of ferrotitanium. Tank- casting mould contains metallic square casing, in the basis of which it is hermetically installed stationary current-carrying electrode, between main, side walls and fixed current-carrying electrode there are installed plates, which formes fireproof brickwork of tank- casting mould and implemented as graphitic, herewith part of graphitic plates at side steel walls is held by means of top holding brackets and bottom holding brackets, and fireproof products, which are located under mentioned plates, are manufactured from chamotte, and to four side steel walls there are rigidly fixed four horizontally installed rotary loops, which provide lowering of side steel walls into horizontal position for free unloading of ferrotitanium in solid condition lengthwise side steel walls.

EFFECT: prompt unloading of cooled and crystallised ferrotitanium in solid condition, fast maintanance of damaged brickwork and structural elements of tank - casting mould for following repeated functional usage, and also averaging of chemical composition of received in tank - casting mold of ferrotitanium and increasing of its quality.

1 ex, 2 dwg

Description

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к конструкции ванны-кристаллизатора электродуговой печи, и может быть использовано как одна из главных составляющих конструкции установки для получения ферротитана путем электродугового плавления рутила под слоем защитного флюса, который служит легирующим компонентом при изготовлении конструкционных марок легированных сталей, широко применяющихся в машиностроении, химической промышленности, ядерной энергетике.The invention relates to non-ferrous metallurgy, in particular to the design of a crystallizer bath of an electric arc furnace, and can be used as one of the main components of the installation for producing ferrotitanium by arc melting of rutile under a protective flux layer, which serves as an alloying component in the manufacture of structural grades of alloy steels, widely used in mechanical engineering, chemical industry, nuclear energy.

Для выплавки из руд железосодержащих и цветных сплавов в промышленном объеме более чем полтора века используют плавильные печи типа шахтных и мартеновских, в которых тепловая энергия выделяется при прохождении химических реакций взаимодействия оксидных соединений металлов с восстановителем, например, последовательное восстановление оксидов железа углеродом:For the smelting of iron-containing and non-ferrous alloys in an industrial volume of more than a century and a half, melting furnaces of the mine and open-hearth types are used, in which thermal energy is released during chemical reactions of the interaction of metal oxide compounds with a reducing agent, for example, sequential reduction of iron oxides with carbon:

Fe₂O₃→Fe₃O₄→FeO→Fe+Q,Fe ₂ O ₃ → Fe ₃ O ₄ → FeO → Fe + Q,

где Q - выделение тепловой энергии, кДж. Однако применение такого печного оборудования в цепи технологических операций переработки руды в чистые металлы и сплавы, особенно цветные, имеет ряд существенных недостатков: необходимость в подготовительной переработке исходных материалов в шихту на отдельном производстве со своим технологическим оборудованием, большие промышленные площади для доменных и мартеновских печей, вспомогательные производства технологических жидкостей и газов, сложную и широко разветвленную мощную вентиляционную систему, подведенную ко всем указанным основным и вспомогательным производственным агрегатам и оборудованию, мощную транспортную систему. Эти недостатки побудили ученых использовать и усовершенствовать принцип выделения тепловой энергии с помощью электрической дуги и на основе этого принципа сконструировать электродуговые печи, в которых рудная шихта подвергается одновременному восстановлению и плавлению под действием этой тепловой энергии. Промышленные электродуговые печи в сравнении с шахтными и мартеновскими печами имеют значительно меньшие геометрические размеры, не нуждаются в сложных подготовительных мероприятиях и разветвленных вентиляционных и транспортных системах. Их производственные объемы (объемы рабочего пространства) ограничиваются только мощностью источников питания электрической дуги и потребностью в объеме получаемого конечного продукта - железосодержащих и цветных сплавов.where Q is the release of thermal energy, kJ. However, the use of such furnace equipment in the technological process chain of processing ore into pure metals and alloys, especially non-ferrous, has a number of significant drawbacks: the need for preparatory processing of raw materials into a charge at a separate plant with its own technological equipment, large industrial areas for blast furnaces and open-hearth furnaces, auxiliary production of process liquids and gases, a complex and widely branched powerful ventilation system, summed up to all of these main and auxiliary production units and equipment, a powerful transport system. These shortcomings prompted scientists to use and improve the principle of heat energy release using an electric arc and, based on this principle, construct electric arc furnaces in which the ore charge is subjected to simultaneous reduction and melting under the influence of this thermal energy. Compared to shaft and open-hearth furnaces, industrial electric arc furnaces have significantly smaller geometrical dimensions and do not require complicated preparatory measures and branched ventilation and transport systems. Their production volumes (volumes of the working space) are limited only by the capacity of electric arc power sources and the need for the volume of the final product obtained - iron and non-ferrous alloys.

30-40 лет тому назад начались активные разработки конструкций электродуговых печей. Известны, например, конструкции электродуговых печей и их использование по Авторским свидетельствам СССР №243640 опубл. 13.01.1970, №320694, опубл. 11.02.1970, патенту США 3 598 888, опубл. 07.08.1971, патенту Японии №50-14373, опубл. 10.04.1975, А.С. №583176, опубл. 05.12.1977. Использование электродуговых печей для получения титановых сплавов в технологическом процессе карусельной плавки с донным сливом детально описано в монографии «Андреев А.Л. и др. Плавка и литье титановых сплавов. - М., Металлургия, 1994, с.226-230».30-40 years ago, active development of designs of electric arc furnaces began. For example, the designs of electric arc furnaces and their use according to the Copyright certificates of the USSR No. 243640 publ. 01/13/1970, No. 320694, publ. 02/11/1970, US Patent 3,598,888, publ. 08/07/1971, Japan Patent No. 50-14373, publ. 04/10/1975, A.S. No. 583176, publ. 12/05/1977. The use of electric arc furnaces for producing titanium alloys in the technological process of carousel melting with bottom discharge is described in detail in the monograph “A. Andreev and others. Melting and casting of titanium alloys. - M., Metallurgy, 1994, p.226-230 ".

Вообще, электродуговая печь для плавления, например стальной шихты, конструктивно представляет из себя плоско-цилиндрическую или овальную емкость для расплавления скрапа или непосредственно восстановленного в нужной степени железа (губчатого железа). Электродуговые печи загружают обычно или при отброшенной крышке, или через специальное отверстие в крышке. Шихту расплавляют дугами электродов, введенных в печь через крышку. Опорожнение печи происходит в зависимости от ее типа через выпускной желоб или эксцентрично расположенное подовое выпускное отверстие. Известны электродуговые печи на постоянном и переменном токе.In general, an electric arc furnace for melting, for example, a steel charge, is structurally a flat-cylindrical or oval tank for melting scrap or directly reduced to the necessary degree of iron (sponge iron). Electric arc furnaces are usually loaded either with the cover removed or through a special hole in the cover. The mixture is melted by arcs of electrodes introduced into the furnace through the lid. The oven is emptied depending on its type through an outlet trough or an eccentrically located hearth outlet. Known electric arc furnaces for direct and alternating current.

Электродуговые печи постоянного тока имеют нерасходуемый графитовый и подовый электроды. Дуга, которая образовывается между ними, направлена вертикально вниз на стальную ванну. В последнее время стали известны дуговые печи постоянного тока с двумя графитовыми электродами. Т.е., в конструкцию электродуговой печи входят отдельными узлами металлургическая емкость, которую по аналогии с ее формой называют ванной или плавильной ванной, а в отдельном случае в зависимости от условий за назначение в технологическом процессе плавления слитков называют кристаллизатором. Второй узел электродуговой печи - электроды, между которыми образовывается электрическая дуга, с механизмом верхней подачи их в плавильную ванну-кристаллизатор. Третьим узлом электродуговой печи является источник питания током электродов, а четвертым узлом - средства загрузки шихты и система вентиляции рабочего пространства - ванны-кристаллизатора.DC electric arc furnaces have non-consumable graphite and hearth electrodes. The arc that forms between them is directed vertically down to the steel bath. Recently, direct current arc furnaces with two graphite electrodes have become known. That is, the design of the electric arc furnace consists of separate units of a metallurgical vessel, which, by analogy with its shape, is called a bath or a melting bath, and in a particular case, depending on the conditions for the purpose of the ingot melting process, it is called a crystallizer. The second node of the electric arc furnace is the electrodes between which an electric arc is formed, with a mechanism for their upper supply to the mold-bath. The third node of the electric arc furnace is the power source for the current of the electrodes, and the fourth node is the charge loading means and the ventilation system of the working space - the mold bath.

Предметом данного изобретения является часть конструкции электродуговой печи - ванна-кристаллизатор, в которой проходит процесс восстановления оксидных соединений металлов под действием электрической дуги между электродом, который подается вертикально сверху и неподвижным нижним электродом, вмонтированным в под ванны-кристаллизатора, а также охлаждение и кристаллизация полученного расплава восстановленных металлов или сплавов.The subject of this invention is part of the design of an electric arc furnace — a crystallizer bath, in which the process of reducing metal oxide compounds under the action of an electric arc between the electrode, which is fed vertically from above and a stationary lower electrode mounted in the under the crystallizer baths, as well as cooling and crystallization of the obtained molten reduced metals or alloys.

Из уровня техники известен документ US 5479435, А, 26.12.1995 на „Электродуговую печь", в описании которого изложена конструкция электродуговой печи постоянного тока для расплавления металлического скрапа. Данная конструкция включает овальную металлургическую ванну для расплавления металлического скрапа, которая имеет футерованный огнеупором металлический кожух с вмонтированным в ее под электродом (в одном конструктивном выполнении, когда электрическая дуга образовывается между одним верхним и указанным нижним электродами), крышку с двумя отверстиями для нерасходуемых электродов и квадратным загрузочным отверстием между ними. При подаче тока на электроды образованная между ними электрическая дуга расплавляет металлический скрап, который загружают сверху сквозь загрузочное отверстие и при завершении расплавления металлургическая ванна поворачивается вокруг вертикальной оси, расположенной вне ее корпуса, к емкости, в которую из металлургической емкости выливают расплавленный сплав.The prior art document US 5479435, A, 12.26.1995 on "Electric arc furnace", which describes the design of a DC electric arc furnace for melting metal scrap. This design includes an oval metallurgical bath for melting metal scrap, which has a refractory lined metal casing with an electrode mounted in it under the electrode (in one embodiment, when an electric arc is formed between one upper and the indicated lower electrodes), a cover with two apertures for non-consumable electrodes and a square loading hole between them.When current is applied to the electrodes, an electric arc formed between them melts a metal scrap, which is loaded from above through the loading hole and, upon completion of melting, the metallurgical bath rotates around a vertical axis located outside its body to the vessel, into which a molten alloy is poured from a metallurgical vessel.

Аналогом такой же конструкции из уровня техники является документ FR 2577311, А1, 14.08.1986 на „Устройство для введения электрода в под электродуговой печи постоянного тока", в описании и на Фиг.1, 2 которого представлены конструкции электродуговой печи и устройства введения электрода в под печи. Электродуговая печь включает металлургическую емкость для плавления шихты, которая имеет в вертикальном разрезе ванну, футерованную огнеупорными блоками, которая ограничена металлическим кожухом в виде срезанного снизу конуса, а сверху - цилиндра. В наиболее низком месте срезанного конуса, который широкой основой направлен вверх, вставлен нижний водоохлаждаемый электрод. Сверху в ванну подаются два нерасходуемых электрода, которые образовывают перекрестную электрическую дугу с нижним электродом и плавят до жидкого состояния металлосодержащую шихту.An analogue of the same design from the prior art is the document FR 2577311, A1, 08/14/1986 on “A device for introducing an electrode into a sub DC electric arc furnace”, in the description and FIG. 1, 2 of which the designs of an electric arc furnace and an electrode introducing device in The electric arc furnace includes a metallurgical vessel for melting the charge, which has a vertical sectional view of a bath lined with refractory blocks, which is limited by a metal casing in the form of a cone cut from below and from above a cylinder. Lee lowest point of the truncated cone which is directed upwards broad basis, a water-cooled bottom electrode is inserted. Above the bath serves two non-consumable electrodes which constitute the cross-arc with the lower electrode and melted to a liquid state metalliferous charge.

К недостаткам вышеприведенных конструкций электрических печей следует отнести то, что в процессе плавления происходит отклонение электрической дуги от нужного прямого направления между электродами, которое вызывает высокую термическую нагрузку на огнеупорную футеровку и, соответственно, нуждается в покрытии поверхности расплава металлического скрапа защитными, например, пенистыми шлаками. Кроме того, происходит частое разрушение электродов за счет обрушения скрапа как при его дополнительной загрузке, так и при его неполном расплавлении и перемещении вдоль ванны расплава. Имеет место также высокая тепловая нагрузка на электроды в зоне крышки печи.The disadvantages of the above designs of electric furnaces include the fact that during the melting process, the electric arc deviates from the desired direct direction between the electrodes, which causes a high thermal load on the refractory lining and, accordingly, needs to cover the surface of the molten metal scrap with protective, for example, foamy slags . In addition, there is a frequent destruction of the electrodes due to the collapse of the scrap as with its additional loading, and with its incomplete melting and moving along the melt pool. There is also a high thermal load on the electrodes in the area of the furnace lid.

Из уровня техники известна заявка RU, 2004106738, А, 10.09.2005 на „Плавильную печь и способ выплавки металла в ней", в которой описана электродуговая плавильная печь для плавления металлов и сплавов, которая включает ванну, три электрода, которые расположены пространственно над ванной по кругу со сдвигом относительно друг друга, которые подключены пофазно к вторичным обмоткам силового трехфазного трансформатора и электрод, который подсоединен к источнику постоянного тока и расположен в осесимметричной области треугольника, который образован вышеуказанными тремя электродами. Печь также имеет четвертый электрод, который расположен в поде ванны и подсоединен ко второму полюсу источника постоянного тока. Плавление металлосодержащей шихты осуществляется двумя группами электродов, которые образуют электрические дуги от переменного трехфазного тока и постоянного однофазного тока.The prior art application RU, 2004106738, A, 09/10/2005 for a “Melting furnace and a method for smelting metal in it” is known, which describes an electric arc melting furnace for melting metals and alloys, which includes a bath, three electrodes that are spatially above the bath in a circle with a shift relative to each other, which are connected in phase to the secondary windings of the power three-phase transformer and an electrode that is connected to a DC source and located in the axisymmetric region of the triangle, which is formed above these three electrodes. The furnace also has a fourth electrode which is located in the hearth and the bath is connected to the second pole of the DC source. The melting of the metal-containing charge is carried out by two groups of electrodes which form arcs of a three-phase alternating current and direct current single-phase.

К недостаткам указанной конструкции следует отнести: сложную конструкцию электродов и образование электрических дуг от переменного и постоянного токов, необходимость постоянного точного управления нагрузкой от разных источников тока и, соответственно, сложного пространственного взаимодействия между разными электрическими дугами в расплаве металлического материала при его постоянном перемешивании. Целиком прогнозируемо и отрицательное влияние электрических дуг при их несбалансированном расположении на огнеупоры металлургической ванны печи и необходимость в постоянном ремонте ее огнеупорной футеровки.The disadvantages of this design include: the complex design of the electrodes and the formation of electric arcs from alternating and constant currents, the need for constant accurate control of the load from different current sources and, accordingly, the complex spatial interaction between different electric arcs in the molten metal material with constant stirring. The negative impact of electric arcs when they are unbalanced on the refractories of the metallurgical furnace bath and the need for constant repair of its refractory lining is also entirely predictable.

Также из уровня техники известен документ RU, 2179288, С2, 10.06.2001 на „Электродуговую печь", в описании которого и на Фиг. 1-3 изложена конструкция электродуговой печи для плавления разных металлических и неметаллических тугоплавких материалов. Конструкция печи включает запертую в корпус и футерованную огнеупором прямоугольную камеру плавления со съемной крышкой и отверстиями для расположения одного или двух электродов на консоли, которые имеют возможность вертикально и поступательно двигаться, под камеры плавления со стационарным электродом в виде нескольких стрежней, подсоединенных к общей электрической шине. Камера плавления имеет вид туннеля с шириной по поду 2-4 диаметра электрода и имеет донный вывод образованного в процессе электродугового плавления расплава материалов сквозь подовую летку в виде конфузора, соединенного с диффузором, и дополнительную боковую летку из жароустойчивого материала, которая состоит из жароустойчивой плиты для стока расплава и футерованого огнеупором затвора, который с помощью рычага, поднятого на вехе, имеет возможность открываться и закрываться.Also known from the prior art is document RU, 2179288, C2, 06/10/2001 on “Electric Arc Furnace”, the description of which and Fig. 1-3 describe the design of an electric arc furnace for melting various metallic and nonmetallic refractory materials. The design of the furnace is locked in a housing and a rectangular melting chamber lined with refractory with a removable cover and holes for positioning one or two electrodes on the console, which are able to move vertically and translationally, under the melting chamber with a stationary electrode in the form of several rods connected to a common electric bus.The melting chamber has the form of a tunnel with a hearth width of 2-4 electrode diameters and has a bottom outlet of the molten material formed during electric arc melting through the hearth in the form of a confuser connected to a diffuser, and an additional side a gap made of heat-resistant material, which consists of a heat-resistant plate for draining the melt and a lining with a refractory shutter, which, with the help of the lever raised on the pole, can open and close yvatsya.

К недостаткам описанной конструкции следует отнести: возможность разгрузки готового металлического или неметаллического расплава через подовую или дополнительную боковую летки только в жидком виде, сложность конструкции, которая обеспечивает движение верхних электродов в процессе плавления, невозможность быстрого демонтажа и ремонта плавильной камеры с заменой поврежденной футеровки.The disadvantages of the described construction include: the possibility of unloading the finished metal or nonmetallic melt through the hearth or additional side slots only in liquid form, the complexity of the design, which ensures the movement of the upper electrodes during the melting process, the inability to quickly dismantle and repair the melting chamber with the replacement of the damaged lining.

Из уровня техники известен документ US, 4982411, А, 01.01.1991 на „Сводовый электрод электродуговой печи постоянного тока", в описании которого и на Фиг.1-3 изложена конструкция подового электрода в электродуговой печи постоянного тока для плавления металлов, преимущественно стали. Конструкция печи постоянного тока включает ванну в виде срезанного конуса, обращенного кверху широкой основой и окруженного металлической оболочкой ее корпуса. Ванна футерована огнеупорным кирпичом, который образовывает ступенчатое пространство, которое расширяется кверху. В наиболее низкой части срезанного конуса ванны - поде вмонтирован нижний стальной электрод в виде цилиндрического прутка диаметром 250 мм, верхняя поверхность которого расположена на одном уровне с футеровкой пода ванны. С боковых сторон нижнего электрода расположена уплотненная трамбованием засыпка из оксида магния, которая переходит в послойно составленные огнеупорные кирпичи. Нижняя часть подового стального электрода ввинчивается в огнеупорную вставку и имеет снизу принудительное водное охлаждение и подключается к электрическому питанию.The prior art document US, 4982411, A, 01/01/1991 on the "Summary electrode of a DC electric arc furnace", in the description of which and Fig.1-3 describes the design of the hearth electrode in a DC electric arc furnace for melting metals, mainly steel. The design of the DC furnace includes a bath in the form of a cut cone, facing up with a wide base and surrounded by a metal shell of its body.The bath is lined with refractory brick, which forms a stepped space that expands In the lowest part of the cut-off cone of the bathtub, underneath, there is mounted a lower steel electrode in the form of a cylindrical rod with a diameter of 250 mm, the upper surface of which is located on the same level as the lining of the bathtub. On the sides of the lower electrode there is a tamped backfill of magnesium oxide, which passes in a layer-by-layer composed of refractory bricks.The lower part of the hearth steel electrode is screwed into the refractory insert and has forced water cooling from below and is connected to the electric eskomu nutrition.

К недостаткам этой конструкции следует отнести: невозможность быстрой разгрузки полученного расплава металла в твердом виде, разборки и ремонта ванны, отсутствие средств для транспортировки и замены ванны на другую, готовую для дальнейшего плавления.The disadvantages of this design include: the inability to quickly unload the obtained molten metal in solid form, disassembly and repair of the bath, lack of funds for transportation and replacement of the bath with another one, ready for further melting.

Наиболее близким, по мнению заявителя, является известный из уровня техники документ US, 4829538, А, 09.05.1989 на „Электродуговую печь", в описании которого и Фиг.1-2 изложена конструкция электродуговой печи постоянного тока, которая включает концентрически расположенный и такой, что имеет возможность вертикально опускаться в рабочее пространство печи графитовый нерасходуемый электрод, который при подаче тока образует электрическую дугу между своим нижним концом и расположенным в поде ванны металлическим или стальным электродом. Электродуговая печь включает прямоугольную в вертикальном и горизонтальном сечениях ванну для плавления металла или оксидов металлов, представляющую собой металлический квадратный корпус со стенками. Стенки и основа корпуса футерованы огнеупорными слоями из разного (по химическому составу) кирпича. Нижняя часть корпуса является основой и образует под печи. Внутренний объем основы с помощью огнеупорных кирпичных слоев образует ступенчатое пространство в виде срезанного конуса, который расширяется кверху и имеет на его уровне отверстие-летку для слива жидкого металла или сплава. В нижней части срезанного конуса ванны - поде вмонтированный нижний электрод в виде нескольких стержней из металла или стали, что связаны общей электропроводной шиной. Огнеупорные слои основы и пода печи изготовлены из кирпичных слоев, которые размещены последовательно сверху к низу корпуса и состоят из слоев кирпича из оксида магния, слоев кирпича из смеси оксида магния и оксида хрома, слоев кирпича из смеси оксида магния и графита и слоя уплотненной графитовой массы.The closest, according to the applicant, is known from the prior art document US, 4829538, A, 05/09/1989 on "Electric arc furnace", the description of which and Fig.1-2 set forth the design of a DC electric arc furnace, which includes a concentrically arranged and such that has the ability to vertically fall into the working space of the furnace graphite non-consumable electrode, which when a current is applied forms an electric arc between its lower end and a metal or steel electrode located in the bottom of the bath. The furnace includes a rectangular tub in vertical and horizontal sections for melting metal or metal oxides, which is a metal square case with walls, the walls and the base of the body are lined with refractory layers of different (chemical composition) bricks.The lower part of the body is the base and forms under the furnace. The internal volume of the base with the help of refractory brick layers forms a stepped space in the form of a cut cone, which expands upward and has at its level a notch hole for wa liquid metal or alloy. In the lower part of the cut-off cone of the bathtub there is a mounted lower electrode in the form of several rods made of metal or steel, which are connected by a common conductive bus. The refractory layers of the base and the hearth of the furnace are made of brick layers, which are placed sequentially from top to bottom of the body and consist of brick layers of magnesium oxide, brick layers of a mixture of magnesium oxide and chromium oxide, brick layers of a mixture of magnesium oxide and graphite and a layer of compacted graphite mass .

К недостаткам рассматриваемой конструкции следует отнести: невозможность быстрой разгрузки полученного расплава металла в твердом виде в связи с конструктивно непредусмотренной кристаллизацией расплава в слиток непосредственно в ванне, отсутствие средств для транспортирования и замены ванны на другую, готовую для дальнейшего плавления, отсутствие возможности быстрой и технологической разборки и ремонта поврежденной футеровки ванны электродуговой печи.The disadvantages of this design include: the inability to quickly unload the obtained metal melt in solid form due to structurally unintended crystallization of the melt into an ingot directly in the bath, lack of means for transporting and replacing the bath with another one ready for further melting, lack of the ability to quickly and technically disassemble and repair of a damaged lining of a bathtub of an electric arc furnace.

В основу заявленного изобретения поставлена задача создания конструкции ванны-кристаллизатора установки для получения ферротитана путем электродугового плавления рутила под слоем защитного флюса, которая обеспечит оперативную разгрузку охлажденного и закристаллизовавшегося ферротитана в твердом виде, быстрый ремонт и восстановление ее поврежденной футеровки и элементов конструкции для дальнейшего многоразового функционального использования, усреднение химического состава полученного в ванне-кристаллизаторе ферротитана и повышение его качества.The basis of the claimed invention is the task of creating the design of the mold bath of the installation for producing ferrotitanium by electric arc melting of rutile under a protective flux layer, which will provide quick unloading of cooled and crystallized ferrotitanium in solid form, quick repair and restoration of damaged linings and structural elements for further reusable functional use, averaging the chemical composition obtained in the bath-mold of ferrotitanium and improvement of its quality.

Поставленная задача решается тем, что ванна-кристаллизатор 1 установки для получения ферротитана путем электродугового плавления рутила под слоем защитного флюса включает металлический квадратный корпус, в основу 11 которого плотно вставлен неподвижный токоподводящий электрод 9, четыре боковые стальные стенки 5, которые имеют огнеупорную футеровку в виде плит 2, и которые образовывают вертикальную часть ванны-кристаллизатора, между основой 11 которой, боковыми стенками 5 и неподвижным токоподводящим электродом 9 установлены огнеупорные изделия 10, при этом плиты 2, которые образовывают огнеупорную футеровку ванны-кристаллизатора, выполнены графитовыми, а часть этих графитовых плит 2 на боковых стальных стенках 5 крепятся с помощью верхних удерживающих кронштейнов 4 и нижних удерживающих кронштейнов 13, а огнеупорные изделия 10, что расположены под указанными плитами 2, изготовлены из шамота, неподвижный токоподводящий электрод 9, который расположен в футерованом поде ванны-кристаллизатора, своей верхней поверхностью имеет возможность контактировать с расплавом ферротитана, и выполнен из круглого графитового стержня, который имеет внешнюю резьбу, и для образования плотного электрического контакта он ввинчен своим нижним концом в основу 11, к которой подключен один из электрических контактов, четыре боковые стальные стенки 5, которые имеют жестко прикрепленные к ним четыре горизонтально установленные поворотные петли 7, соответственно, с помощью которых обеспечивается опускание боковых стальных стенок 5 в горизонтальное положение для свободной разгрузки ферротитана в твердом виде и подъем боковых стальных стенок 5 за приваренные к ним рукоятки 3 в вертикальное положение с фиксацией указанных стенок 5 между собой в этом положении зажимами 12, вдоль боковых стальных стенок 5 закреплены асбестоцементные планки 8 для изоляции от случайного контакта с основой 11 ванны-кристаллизатора, которая имеет по углам жестко прикрепленные подъемные петли 6 для транспортирования ее к месту разгрузки ферротитана и ремонта, а также для установления на место плавления.The problem is solved in that the mold bath 1 of the installation for producing ferrotitanium by electric arc melting of rutile under a protective flux layer includes a metal square body, the base 11 of which is fixedly mounted a stationary current-supply electrode 9, four side steel walls 5, which have a refractory lining in the form plates 2, and which form the vertical part of the mold bath, between which base 11, side walls 5 and fixed current-conducting electrode 9 are installed refractory item 10, while the plates 2, which form the refractory lining of the crystallizer bath, are made of graphite, and some of these graphite plates 2 on the side steel walls 5 are attached using the upper holding brackets 4 and the lower holding brackets 13, and the refractory products 10, which are located under the indicated plates 2, made of chamotte, a stationary current-conducting electrode 9, which is located in the lined bottom of the crystallizer bath, has its upper surface that is able to contact with the melt of ferrotitanium , and is made of a round graphite rod that has an external thread, and to form a tight electrical contact, it is screwed with its lower end into the base 11, to which one of the electrical contacts is connected, four side steel walls 5, which have four horizontally rigidly attached to them installed rotary hinges 7, respectively, with the help of which the lowering of the side steel walls 5 is ensured in a horizontal position for free unloading of ferrotitanium in solid form and the rise of the side steel walls 5 for the handles 3 welded to them in a vertical position with the fixing of these walls 5 between themselves in this position with clamps 12, asbestos-cement strips 8 are fixed along the side steel walls 5 to isolate from accidental contact with the base 11 of the mold, which has rigid corners at the corners attached lifting loops 6 for transporting it to the place of unloading of ferrotitanium and repair, as well as to establish at the place of melting.

Из известного заявителю уровня техники, который частично представлен в данной заявке, в конструкцию электродуговых установок или печей постоянного тока входит металлургическая емкость - футерована огнеупором ванна, в которой происходит процессы восстановления оксидных металлических и неметаллических соединений с одновременным их нагреванием и плавлением. В этих конструкциях ванна выполнена стационарно установленным на поверхность пола цеха или участки устройством, которое имеет свод или крышку, через которые опускают нерасходуемые или расходуемые электроды для образования между ними и нижними или подовыми электродами электрической дуги и, соответственно, восстановления и плавления загруженной в ванну шихты или расплавления расходуемого электрода, который наполнен нужной для процесса шихтой. Поскольку в заявленном изобретении для плавления используют расходуемый электрод с уплотненной шихтой, которая расположена в стальной оболочке, который при опускании через отверстие в крышке оплавляется с конца под слоем защитного флюса электрической дугой до полного расплавлению (остается только огарок), следует отметить, что наполненная расплавом ферротитана и защитным шлаком металлургическая ванна для обеспечения непрерывности процесса получения ферротитана выполнена сменной с возможностью ее легкого транспортирования от узла крепления верхнего электрода на участок охлаждения и кристаллизации полученного расплава ферротитана и, при необходимости, разборки и ремонта поврежденной футеровки ванны. При этом параллельно целесообразно установить на место охлаждаемой ванны другую, готовую для следующего процесса восстановления и плавления следующего расходуемого электрода с шихтой. После завершении процессов кристаллизации жидкого ферротитана и шлака ванну разгружают и готовят к новому циклу восстановления и плавления ферротитана. В соответствии с ее главной функцией - получением ферротитана в твердом виде - заявленное изобретение названо ванной-кристаллизатором.From the prior art known to the applicant, which is partially presented in this application, the design of electric arc plants or direct current furnaces includes a metallurgical tank - a bath is lined with refractory, in which the processes of reduction of oxide metal and nonmetallic compounds occur with their simultaneous heating and melting. In these designs, the bathtub is made by a device that is permanently installed on the floor surface of the workshop or sections, which has a arch or cover through which lower-consumable or consumable electrodes are lowered to form an electric arc between them and the lower or bottom electrodes and, accordingly, to recover and melt the charge loaded into the bathtub or melting a consumable electrode that is filled with the charge necessary for the process. Since the claimed invention uses a consumable electrode with a compacted charge, which is located in a steel shell, which, when lowered through the hole in the lid, is melted from the end under the protective flux layer by an electric arc until it completely melts (only the cinder remains), it should be noted that it is filled with the melt ferrotitanium and protective slag metallurgical bath to ensure the continuity of the process of obtaining ferrotitanium is removable with the possibility of easy transportation from the site repleniya upper electrode on the cooling section and the resulting melt crystallization ferrotitanium and, if necessary, disassembly and repair of the damaged vessel lining. In this case, in parallel, it is advisable to install in place of the cooled bath another, ready for the next process of recovery and melting of the next consumable electrode with a charge. After the crystallization of liquid ferrotitanium and slag is completed, the bath is unloaded and prepared for a new cycle of reduction and melting of ferrotitanium. In accordance with its main function - obtaining ferrotitanium in solid form - the claimed invention is called a bath-crystallizer.

Конструкция ванны-кристаллизатора установки для получения ферротитана путем электродугового плавления рутила под слоем защитного флюса представлена на чертежах - Фиг.1, 2. На Фиг.1 изображен вид сверху ванны-кристаллизатора установки для получения ферротитана путем электродугового плавления рутила под слоем защитного флюса. На Фиг. 2 представлено полвида и пол продольного разреза ванны-кристаллизатора, которая изображена на Фиг. 1.The design of the mold bath of the installation for producing ferrotitanium by electric arc melting of rutile under a protective flux layer is shown in the drawings - Figures 1, 2. Fig. 1 shows a top view of the mold bath of the apparatus for producing ferrotitanium by electric arc melting of rutile under a layer of protective flux. In FIG. 2 shows a half and half longitudinal section of a mold bath, which is shown in FIG. one.

Ванна-кристаллизатор 1 установки для получения ферротитана путем электродугового плавления рутила под слоем защитного флюса (см. Фиг.1, 2) состоит из металлического квадратного корпуса из стального листа, который накрывается сверху квадратной стальной двухсекционной, с круглым отверстием для введения верхних электродов (расходуемого или нерасходуемого), крышкой (на чертежах не показана), секции которой съемные и одна из которых имеет прикрепленный к ней боковой отсос системы вентиляции рабочего пространства ванны-кристаллизатора. В центр основы 11 квадратного металлического корпуса с помощью внешней резьбы плотно ввинчен неподвижный токоподводящий электрод 9, который имеет вид круглого в сечении прутка, который выполнен из графита и через стальную основу 11 на который подается ток от источника питания (не показано). На основу 11 вокруг неподвижного электрода 9 несколькими слоями плотно уложены легковесные огнеупорные изделия 10 из шамота таким образом, чтобы места стыков каждого отдельного слоя огнеупорных шамотных изделий 10 не совпадали с соответствующими местами стыков их последующего (к верху) слоя. Последний пласт огнеупоров, верхняя поверхность которого находится на одном уровне с верхней поверхностью неподвижного токоподводящего электрода (9) представляет собой графитовые плиты 2, которые образовывают под ванны-кристаллизатора и являются нижней частью ее рабочего пространства.The mold bath 1 of the installation for producing ferrotitanium by electric arc melting of rutile under a protective flux layer (see Figs. 1, 2) consists of a square metal body made of steel sheet, which is covered on top of a square steel two-section, with a round hole for introducing the upper electrodes (consumable or non-expendable), a cover (not shown in the drawings), the sections of which are removable and one of which has a side suction attached to it for ventilation of the working space of the mold bath. A fixed current supply electrode 9 is tightly screwed into the center of the base 11 of the square metal case using external thread, which has the form of a round bar in cross section, which is made of graphite and through the steel base 11 to which current is supplied from a power source (not shown). Lightweight refractory chamotte 10 products are tightly laid on the base 11 around a stationary electrode 9 in several layers so that the joints of each individual layer of refractory chamotte products 10 do not coincide with the corresponding joints of their subsequent (to the top) layer. The last layer of refractories, the upper surface of which is flush with the upper surface of the stationary current-conducting electrode (9), is graphite plates 2, which form under the mold baths and are the lower part of its working space.

Верхнее от пода рабочее кубическое пространство ванны-кристаллизатора ограничивается частью стального корпуса, который состоит из четырех боковых стальных стенок 5. Боковые стальные стенки 5 имеют жестко прикрепленные удерживающие огнеупорную футеровку нижний 13 и верхний 4 удерживающие кронштейны, на которые ближе к боковым стальным стенкам 5 укладываются огнеупорные шамотные изделия 10 и плотно к ним - графитовые плиты 2, что и составляет огнеупорную футеровку боковых стальных стенок 5. В вертикальном положении четыре боковых стальных стенки удерживаются одна с одной зажимами 12, а при их высвобождении указанные стенки (вместе с огнеупорной футеровкой) имеют возможность откидываться с помощью приваренных к ним извне рукояток 3, а также жестко прикрепленных извне к указанным стенкам 5 поворотных завесов 7 в горизонтальное положение. Извне к стальному квадратному корпусу вдоль боковых стальных стенок 5 присоединены асбестоцементные планки 8, которые делают невозможным случайный контакт персонала, который обслуживает ванну-кристаллизатор 1 в процессе ее эксплуатации с токоподводящими деталями. Для обеспечения возможности транспортирования ванны-кристаллизатора 1 от узла подавания верхних электродов в рабочее пространство на участок охлаждения и кристаллизации расплава ферротитана и шлака в нижних углах стального корпуса ванны-кристаллизатора 1 жестко прикреплены четыре подъемные петли 6.The working cubic space of the crystallizer bathtub, which is upper from the bottom, is limited by the part of the steel casing, which consists of four side steel walls 5. The side steel walls 5 have rigidly attached refractory lining holding lower 13 and upper 4 holding brackets, which are laid closer to the side steel walls 5 refractory chamotte products 10 and graphite plates 2 tight to them, which makes up the refractory lining of the side steel walls 5. In the upright position, four side steel Enki held with one single clamp 12, and when released said walls (together with the refractory lining) have the ability to be folded by means of welded thereto externally of arms 3 and rigidly attached to said external wall 5 rotatable veil 7 to a horizontal position. From the outside, asbestos-cement strips 8 are attached to the steel square casing along the side steel walls 5, which make it impossible to accidentally contact the personnel who service the mold 1 during its operation with current-carrying parts. To enable the crystallizer bath 1 to be transported from the upper electrode feeding unit to the working space, to the cooling and crystallization section of the ferrotitanium melt and slag in the lower corners of the steel body of the mold 1, four lifting loops 6 are rigidly attached.

Ванна-кристаллизатор 1 установки для получения ферротитана путем электродугового плавления рутила под шаром защитного флюса.The mold bath 1 of the apparatus for producing ferrotitanium by electric arc melting of rutile under a ball of protective flux.

Перед работой ванны-кристаллизатора 1 проверяют работоспособность всех ее механических частей и целостность асбестоцементных планок 8. Собирают ванну-кристаллизатор I следующим образом. Сначала в основу 11 ввинчивают неподвижный графитовый электрод 9. Для обеспечения хорошей токопередачи от основы 11 к неподвижному графитовому электроду 9 на основу 11 засыпают мелкий (<2 мм) графитовый бой слоем 5-6 мм. На графитовый бой укладывается первый слой огнеупорных шамотных изделий 10, зазор между которыми не должен быть больше 2 мм. На первый слой шамотных изделий 10 вкладывается их следующий слой таким образом, чтобы не совпадали зазоры нижнего слоя с зазорами следующего слоя. Зазоры и пустоты, которые образовались в процессе укладывания слоев огнеупоров заполняются, например маршалитом (фракция не больше 1 мм). На верхний слой огнеупорных шамотных изделий 10 укладываются графитовые плиты 2, подобранные таким образом, чтобы их верхний край был на одном уровне с верхней площадкой неподвижного токоподводящего графитового электрода 9. Зазоры между указанным электродом 9 и графитовыми плитами 2 замазываются смесью электродного боя (80 мас.%) и жидкого стекла (20 мас.%). Боковые стальные стенки 5 с помощью рукояток 3 поднимаются в вертикальное положение на поворотных петлях 7 и фиксируются в этом положении с помощью зажимов 12. Между кронштейнами 13 и 4 закрепляются и фиксируются шамотные 10 и графитовые 2 огнеупоры. Размер графитовых плит 2 выбран таким образом, чтобы они совпадали с графитовыми плитами 2 пода в стык без зазора. Щели между вертикально установленными на боковых стальных стенках 5 графитовыми плитами 2 замазываются вышеуказанной смесью электродного боя и жидкого стекла. Вся проверка и сборка выполняются или на его рабочем месте под узлом закрепления и опускания верхних нерасходуемых и расходуемых электродов, или на участке разгрузки и ремонта, и после сборки, соответственно, ванна-кристаллизатор 1 готова к плавлению.Before the operation of the mold bath 1, the operability of all its mechanical parts and the integrity of the asbestos-cement slats 8 are checked. The mold bath I is assembled as follows. First, a fixed graphite electrode 9 is screwed into the base 11. To ensure good current transfer from the base 11 to the fixed graphite electrode 9, a small (<2 mm) graphite battle is poured onto the base 11 with a layer of 5-6 mm. The first layer of refractory fireclay products 10 is laid on a graphite battle, the gap between which should not be more than 2 mm. The next layer is embedded on the first layer of fireclay products 10 so that the gaps of the lower layer do not coincide with the gaps of the next layer. The gaps and voids that formed during the laying of the layers of refractories are filled, for example, with marshallite (fraction not more than 1 mm). Graphite plates 2 are stacked on the top layer of refractory chamotte products 10 so that their upper edge is flush with the upper platform of the stationary lead-in graphite electrode 9. The gaps between the indicated electrode 9 and graphite plates 2 are smeared with an electrode battle mixture (80 wt. %) and liquid glass (20 wt.%). The side steel walls 5 with the help of the handles 3 are raised in a vertical position on the pivoting hinges 7 and fixed in this position with the help of clips 12. Between the brackets 13 and 4 chamotte 10 and graphite 2 refractories are fixed and fixed. The size of the graphite plates 2 is chosen so that they coincide with the graphite plates 2 of the hearth without joint. The cracks between the graphite plates 2 vertically mounted on the side steel walls 5 are covered with the above mixture of electrode battle and liquid glass. All testing and assembly are carried out either at its workplace under the unit for fixing and lowering the upper non-expendable and consumable electrodes, or at the unloading and repair site, and after assembly, respectively, the crystallizer bath 1 is ready for melting.

После сборки в ванну-кристаллизатор 1 загружают защитный флюс, который расплавляют нерасходуемым графитовым электродом установки для получения ферротитана путем электродугового плавления рутила под слоем защитного флюса. При опускании его в флюс с помощью поворота из нейтрального положения нерасходуемого электрода, который стационарно закреплен на дополнительной горизонтальной штанге вертикальной стойки указанной установки, в вертикальное положение над ванной-кристаллизатором 1. Штанга приводом вертикального движения опускается в защитный флюс. На нерасходуемый графитовый электрод указанной выше установки подают ток от источника питания с образованием электрической дуги между нерасходуемым графитовым электродом и неподвижным токоподводящим электродом, который установлен и подключен к основе 11 ванны-кристаллизатора 1. При помощи электрической дуги осуществляют процесс плавления защитного флюса.After assembly, a protective flux is loaded into the crystallizer bath 1, which is melted with a non-consumable graphite electrode of the apparatus for producing ferrotitanium by arc melting of rutile under a protective flux layer. When lowering it into the flux by turning from the neutral position the non-consumable electrode, which is stationary mounted on an additional horizontal rod of the vertical rack of the specified installation, in a vertical position above the mold bath 1. The rod with the vertical drive is lowered into the protective flux. A current from the power source is supplied to the non-consumable graphite electrode of the above installation with the formation of an electric arc between the non-consumable graphite electrode and the fixed current-supply electrode, which is installed and connected to the base 11 of the crystallizer bath 1. The protective flux is melted using the electric arc.

Перед началом процесса расплавления защитного флюса в стальную оболочку расходуемого электрода указанной установки загружают предварительно образованную шихту из рутила (или другого титансодержащего окисленного материала), восстановителя (например, алюминиевой крупки) и связующего агента (например, жидкого стекла), которую набивают и уплотняют в стальной оболочке с помощью установки уплотнения шихты. Уплотненный до экспериментально установленной плотности расходуемый электрод закрепляют в подъемно-транспортном устройстве и загружают в сушильный шкаф, где его выдерживают для получения определенного количества влаги в нем.Before the process of melting the protective flux begins, a preformed mixture of rutile (or other titanium-containing oxidized material), a reducing agent (for example, aluminum grains) and a binder (for example, liquid glass) is loaded into the steel shell of the consumable electrode of the indicated unit, which is filled and compacted in steel the shell by installing a charge seal. A consumable electrode densified to an experimentally established density is fixed in a lifting and transport device and loaded into a drying cabinet, where it is held to obtain a certain amount of moisture in it.

По окончании процесса сушки и расплавления нерасходуемым электродом защитного флюса нерасходуемый электрод указанной установки ванны-кристаллизатора 1 поворотом дополнительной штанги отводят от ванны-кристаллизатора 1. Одновременно или после освобождения рабочего пространства электрошлаковой печи высушенный расходуемый электрод подъемно-транспортным средством, например тельфером, подают в узел крепления указанной установки, где его закрепляют и с помощью привода движения на вертикальной стойке опускают в ванну-кристаллизатор 1 с погружением в расплав защитного флюса. На расходуемый электрод указанной установки и неподвижный токоподводящий графитовый электрод, который установлен в основе 11 ванны-кристаллизатора 1, подают напряжение и ток и образовывают электрическую дугу, которая плавит расходуемый электрод указанной установки. В результате прохождения процессов восстановления и плавления шихты, которую содержит расходуемый электрод, образовывается расплав ферротитана в ванне-кристаллизаторе 1.At the end of the drying and melting process with a non-consumable electrode of the protective flux, the non-consumable electrode of the indicated installation of the crystallizer bath 1 is withdrawn from the mold bath 1 by turning the additional rod 1. At the same time or after the working space of the electroslag furnace is freed, the dried consumable electrode is transported by a lifting vehicle, for example, by a hoist, to the assembly the fastenings of the indicated installation, where it is fixed and lowered into the mold bath with a motion drive on a vertical rack for 1 s ogruzheniem to melt the protective flux. A voltage and current are applied to a consumable electrode of the indicated installation and a fixed current-conducting graphite electrode, which is installed in the base 11 of the crystallizer bath 1, and form an electric arc that melts the consumable electrode of the indicated installation. As a result of the processes of reduction and melting of the charge, which contains a consumable electrode, a molten ferrotitanium is formed in the bath-mold 1.

Параметры электрического режима дуги и контроль расстояния между концами электродов в защитном флюсе ванны-кристаллизатора 1 регистрируются, управляются и поддерживаются в оптимальном режиме с помощью индикаторов на пульте управления указанной установки. Управление указанными параметрами процесса может осуществляться как в ручном, так и в автоматическом режимах в зависимости от задачи, которая решается с помощью указанной установки. Объем ванны-кристаллизатора рассчитан таким образом, что в нем вмещается определенное количество проплавляемых расходуемых электродов (от 1 до 7 электродов длиной 600-1200 мм).The parameters of the electric mode of the arc and the control of the distance between the ends of the electrodes in the protective flux of the crystallizer bath 1 are recorded, controlled and maintained in the optimal mode using the indicators on the control panel of the specified installation. The control of the indicated process parameters can be carried out both in manual and in automatic modes, depending on the task, which is solved using the specified installation. The volume of the mold bath is calculated in such a way that it contains a certain amount of consumable consumable electrodes (from 1 to 7 electrodes 600-1200 mm long).

После проплавления сменного расходуемого электрода до конца, если объем ванны-кристаллизатора 1 не заполнен, из рабочего пространства электрошлаковой печи указанной установки выводят огарок расходуемого электрода с помощью вышеуказанного привода движения вдоль вертикальной стойки. Узел крепления расходуемого электрода высвобождают от огарка и закрепляют в нем новый, предварительно высушенный, расходуемый электрод. Этот электрод опускают в расплав ферротитана в ванной-кристаллизаторе 1 и снова подают на него питание для образования электрической дуги и плавления расходуемого электрода. При проведении операции высвобождения огарка и закрепления нового расходуемого электрода в ванну-кристаллизатор опускают известным образом графитовый нерасходуемый электрод с целью поддержания защитного флюса и образованного расплава ферротитана в жидком виде и поднимают его наружу при готовности к плавлению нового расходуемого электрода. Плавление расходуемого электрода повторяют описанным способом до заполнения всей ванны-кристаллизатора 1 расплавом ферротитана.After the replaceable consumable electrode is melted to the end, if the volume of the crystallizer bath 1 is not filled, from the working space of the electroslag furnace of this installation a cinder of the consumable electrode is removed using the aforementioned drive of movement along the vertical strut. The attachment assembly of the consumable electrode is released from the cinder and a new, previously dried, consumable electrode is fixed therein. This electrode is lowered into the molten ferrotitanium in the bath-mold 1 and again fed to it to form an electric arc and to melt the consumable electrode. During the operation of releasing the cinder and fixing the new consumable electrode, the graphite non-consumable electrode is lowered into the crystallizer bath in a known manner in order to maintain the protective flux and the formed ferrotitanium melt in liquid form and lift it out when the new consumable electrode is ready to melt. The melting of the consumable electrode is repeated as described above until the entire mold bath 1 is filled with ferrotitanium melt.

После заполнения объема ванны-кристаллизатора 1 ферротитаном и шлаком процесс плавления останавливают, с ванны-кристаллизатора снимают крышку, отсоединяют электрический контакт от основы 11, поднимают за подъемные петли 6 и транспортируют соответствующим средством на участок охлаждения, разгрузки и ремонта. После охлаждения продукт плавления высвобождается из объема ванны-кристаллизатора 1 путем высвобождения зажимов 12 и опускания боковых стенок 5 в горизонтальное положение со следующей разгрузкой продукта плавления - ферротитана с шлаком в твердом виде в разные емкости. Ванна-кристаллизатор 1 тщательно осматривается с целью определения поломок и повреждений и, при необходимости, она ремонтируется. После освобождения от ферротитана и шлака ванна-кристаллизатор 1 собирается по упрощенной схеме для дальнейшего использования в следующем процессе плавления.After filling the volume of the crystallizer bath 1 with ferrotitanium and slag, the melting process is stopped, the lid is removed from the crystallizer bath, the electrical contact is disconnected from the base 11, lifted by lifting loops 6 and transported by appropriate means to the cooling, unloading and repair section. After cooling, the melting product is released from the volume of the crystallizer bath 1 by releasing the clamps 12 and lowering the side walls 5 to a horizontal position with the next unloading of the melting product - ferrotitanium with solid slag in different containers. The mold bath 1 is carefully inspected to determine breakdowns and damage and, if necessary, it is repaired. After liberation from ferrotitanium and slag, the crystallizer bath 1 is assembled according to a simplified scheme for further use in the next melting process.

Признанную годной ванну-кристаллизатор 1 собирают в следующем порядке.A recognized suitable mold bath 1 is collected in the following order.

Боковые стенки 5 с помощью рукояток 3 на поворотных петлях 7 поднимаются в вертикальное положение и фиксируются в нем зажимами 12. Щели, если они образовались между вертикальными графитовыми плитами 2 на боковых стенках 5, замазываются смесью мелкого электродного боя и жидкого стекла в вышеупомянутых пропорциях. После сбора готовая ванна-кристаллизатор 1, при необходимости, транспортируется описанным образом к узлу крепления расходуемых электродов указанной установки.The side walls 5 with the help of the handles 3 on the rotary hinges 7 are raised to a vertical position and fixed in it with clamps 12. The cracks, if they are formed between the vertical graphite plates 2 on the side walls 5, are covered with a mixture of fine electrode battle and liquid glass in the above proportions. After collection, the finished crystallizer bath 1, if necessary, is transported in the described manner to the attachment unit of the consumable electrodes of the specified installation.

Следует отметить, что неполная разборка ванны-кристаллизатора 1 выполняется после каждого процесса плавления ферротитана на участке разгрузки и ремонта. Пример.It should be noted that incomplete disassembly of the mold bath 1 is performed after each process of melting ferrotitanium at the unloading and repair site. Example.

Ванну-кристаллизатор 1 в установке для получения ферротитана путем электродугового плавления рутила под слоем защитного флюса использовали в исследовательских плавках рутила. В процессе исследовательских плавок изготовляли расходуемые электроды длиной 600-1200 мм и весом 70-150 кг, которые содержали шихту, которая включала от 50-до 80 мас.% рутила с химическим составом: 94,0 мас.% оксида титана, 1,50 мас.% оксида кремния, 0,07 мас.% пятиокиси фосфора, 3,0 мас.% оксида алюминия и остальное - оксид железа, алюминиевую крупку АП-1 и жидкое стекло. При плавлении напряжение дуги составляло 15-50 В, а сила тока 1000-3000 А. Влага шихты в высушенном затратном электроде не превышала 10%.The crystallizer bath 1 in the installation for producing ferrotitanium by electric arc melting of rutile under a protective flux layer was used in rutile research melts. In the research smelting process, consumable electrodes were manufactured with a length of 600-1200 mm and a weight of 70-150 kg, which contained a charge, which included from 50 to 80 wt.% Rutile with a chemical composition: 94.0 wt.% Titanium oxide, 1.50 wt.% silicon oxide, 0.07 wt.% phosphorus pentoxide, 3.0 wt.% aluminum oxide and the rest is iron oxide, aluminum grains AP-1 and water glass. During melting, the arc voltage was 15–50 V, and the current strength was 1000–3000 A. The moisture content of the charge in the dried consumable electrode did not exceed 10%.

При плавлении было переплавлено 6 расходуемых электродов и получено 150 кг ферротитана с химическим составом 65-85 мас.% титана, 2,0-5,5 мас.% алюминия, до 1,5 мас.% кремния и 17-25 мас.% железа, который отвечает ГОСТу 4761-91 на ферротитан марки ФТи70С1 (Ti 65-75 мас.%, Al 5,0 мас.%, Si 1,0 мас.%, С 0,4 мас.%, V 3,0 мас.%, Cu 0,4 мас.%, Мо 2,5 мас.%, Zr 2,0 мас.%, Sn 0,15 мас.%).During melting, 6 consumable electrodes were remelted and 150 kg of ferrotitanium with a chemical composition of 65-85 wt.% Titanium, 2.0-5.5 wt.% Aluminum, up to 1.5 wt.% Silicon and 17-25 wt.% Were obtained iron, which meets GOST 4761-91 on ferrotitanium grade ФТи70С1 (Ti 65-75 wt.%, Al 5.0 wt.%, Si 1.0 wt.%, C 0.4 wt.%, V 3.0 wt. Wt.%, Cu 0.4 wt.%, Mo 2.5 wt.%, Zr 2.0 wt.%, Sn 0.15 wt.%).

В отдельных исследовательских плавках полученный ферротитан имел в своем составе до 85,2 мас.% титана, что приблизительно на 10% выше, чем соответствующий показатель по ГОСТу, а суммарное содержание примесей Si+С+V+Cu+Mo+Zr+Sn составляло меньше 13 мас.%, что на 13% меньше, чем соответствующий показатель по ГОСТу.In individual research melts, the obtained ferrotitanium had up to 85.2 wt.% Titanium, which is approximately 10% higher than the corresponding indicator according to GOST, and the total content of impurities Si + С + V + Cu + Mo + Zr + Sn was less than 13 wt.%, which is 13% less than the corresponding indicator according to GOST.

Как показали исследования, состояния футеровки и других деталей ванны-кристаллизатора 1 после 20 плавок футеровка ванны-кристаллизатора нуждается в незначительном ремонте - замазывании не более как двух швов на боковых стенках 5 и, соответственно, время на осматривание относительно наличия повреждения деталей ванны-кристаллизатора 1 в этом случае составляет от 1 до 3,5 минут. Кроме того, как было указано выше, для создания непрерывности в процессе плавления расходуемых электродов после наполнения ванны-кристаллизатора 1 ее транспортируют на участок охлаждения, разгрузки и ремонта, а на ее место под узлом крепления расходуемых электродов установки для получения ферротитана путем электродугового плавления рутила под слоем защитного флюса транспортируют и устанавливают другую ванну-кристаллизатор 1, которая снаряжена и готова к плавке. Т.е. время на замену одной (полной расплавом ферротитана) ванны-кристаллизатора 1 другой ванной-кристаллизатором 1 составляет, как показали исследовательские плавки, не больше 2,5-3,5 минут, которые в сравнении со временем выливания жидкого сплава и шлака в разные изложницы или другие металлургические емкости составляют на 24-31% меньше.As studies have shown, the condition of the lining and other parts of the mold 1 after 20 melts, the lining of the mold requires little repair - glossing over no more than two joints on the side walls 5 and, accordingly, the time for inspection regarding damage to parts of the mold 1 in this case is from 1 to 3.5 minutes. In addition, as mentioned above, to create continuity in the process of melting the consumable electrodes after filling the crystallizer bath 1, it is transported to the cooling, unloading and repair section, and in its place under the attachment point of the consumable electrodes of the installation for producing ferrotitanium by rutile arc melting under with a layer of protective flux, another crystallizer bath 1 is transported and installed, which is equipped and ready for melting. Those. the time for replacing one (full molten ferrotitanium) mold bath 1 with another bath mold 1 is, as shown by research melts, no more than 2.5-3.5 minutes, which, in comparison with the time of pouring the liquid alloy and slag into different molds or other metallurgical tanks account for 24-31% less.

Химический состав слитков ферротитана, полученных в результате исследовательских плавок, изучался и анализировался по всему объему слитков. Полученные данные по содержанию титана и железа в верхней трети, средней трети и нижней трети слитков различались между собой в интервале 1,75-2,34%, что указывает на достаточное усреднение химического состава слитков ферротитана.The chemical composition of ferrotitanium ingots obtained as a result of research swimming trunks was studied and analyzed over the entire volume of ingots. The obtained data on the titanium and iron contents in the upper third, middle third, and lower third of the ingots differed from each other in the range of 1.75–2.34%, which indicates a sufficient averaging of the chemical composition of ferrotitanium ingots.

Предоставленное описание не ограничивает заявленное изобретение во всех возможных его модификациях, усовершенствованиях и эквивалентах, которые не выходят за пределы заявленной формулы, а служит лишь иллюстрацией, дополнением и уточнением конкретных воплощений изобретения.The 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

A mold bath (1) of an installation for producing ferrotitanium by rutile arc melting under a protective flux layer containing a metal square body, a fixed current-conducting electrode (9), four side steel walls (5) that are fireproof, are tightly inserted into the base (11) lining in the form of plates (2), forming the vertical part of the mold bath, between the base (11) of the housing, the side walls and the stationary current-conducting electrode (9) are installed refractory products (10), characterized in that the plates (2), which form the refractory lining of the crystallizer bath, are made of graphite, and some of the graphite plates (2) on the side steel walls (5) are held by the upper holding brackets (4) and lower holding brackets (13), and the refractory products (10), which are located under the indicated plates (2), are made of chamotte, a fixed current-conducting electrode (9) is located in the lined bottom of the crystallizer bath with the possibility of contacting its upper surface with ferrotitanium melt and is made of round g an aphite rod, which has an external thread and is screwed into the base (11) with a lower end to form a tight electrical contact, to which one of the electrical contacts is connected, while four horizontally mounted rotary loops (7) are rigidly attached to the four side steel walls (5) , respectively, with the help of which the lowering of the side steel walls (5) is provided in a horizontal position for the free unloading of ferrotitanium in solid form, as well as the lifting of the side steel walls (5) by the hands welded to them yachts (3) in a vertical position with fixing of the indicated walls (5) to each other in this position by clamps (12), and along the side steel walls (5) asbestos-cement strips (8) are fixed to isolate from accidental contact with the base (11) of the bathtub a mold, which has rigidly attached lifting loops (6) at the corners to transport it to the place of unloading of ferrotitanium and repair, as well as for installation at the place of melting.