RU2392336C2 - Method of ferrotitanium ingot obtainment by electric arc fusion of rutile under protective flux layer - Google Patents
Method of ferrotitanium ingot obtainment by electric arc fusion of rutile under protective flux layer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2392336C2 RU2392336C2 RU2007140052/02A RU2007140052A RU2392336C2 RU 2392336 C2 RU2392336 C2 RU 2392336C2 RU 2007140052/02 A RU2007140052/02 A RU 2007140052/02A RU 2007140052 A RU2007140052 A RU 2007140052A RU 2392336 C2 RU2392336 C2 RU 2392336C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- consumable electrode
- electrode
- flux
- electric arc
- ferrotitanium
- Prior art date
Links
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Nonmetallic Welding Materials (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к способу получения слитка ферротитана путем электродугового плавления рутила (TiO2) под слоем защитного флюса, который может быть использован как легирующий сплав для производства специальных легированных сталей, которые служат конструкционными материалами при изготовлении деталей и узлов машин и механизмов в химической, машиностроительной, горнодобывающей и других областях промышленности.The invention relates to the field of non-ferrous metallurgy, and in particular to a method for producing a ferrotitanium ingot by electric arc melting of rutile (TiO 2 ) under a protective flux layer, which can be used as an alloy alloy for the production of special alloy steels that serve as structural materials in the manufacture of machine parts and machine components and mechanisms in the chemical, engineering, mining and other industries.
Постоянно возрастающий объем производства легированных сталей нуждается в соответствующем росте производства легирующих элементов для них, которые в мире изготовляют по известным технологиям. Но имеющиеся в промышленности технологии их производства не могут удовлетворить этих нужд, потому что большинство из них использует в качестве исходных материалов отходы прямого производства сплавов на основе легирующих элементов, которых в нужном объеме явно мало. Другие существующие технологии используют для восстановления исходных легирующесодержащих соединений достаточно дорогие материалы - алюминий, углерод, кальций, магний, и таким образом получаемые легированные стали имеют существенно повышенную себестоимость. Т.е. существует проблема в разработке таких технологий изготовления легирующих элементов для производства легированных сталей, которые бы были относительно дешевы, не нуждались бы в сложных и многостадийных процессах их получения и обеспечивали высококачественное получение целевого продукта.The constantly increasing volume of production of alloyed steels needs a corresponding increase in the production of alloying elements for them, which are manufactured in the world by known technologies. But the technologies for their production available in industry cannot satisfy these needs, because most of them use waste materials from the direct production of alloys based on alloying elements, which are clearly not enough in the right amount, as starting materials. Other existing technologies use rather expensive materials to restore the original alloying compounds - aluminum, carbon, calcium, magnesium, and the resulting alloy steels have a significantly increased cost. Those. there is a problem in the development of such technologies for the manufacture of alloying elements for the production of alloy steels that would be relatively cheap, would not need complex and multi-stage processes for their production, and would ensure high-quality production of the target product.
Известна алюмотермическая технология производства ферротитана, которая в процессе плавления исходных материалов использует алюминий как восстановитель оксидов титана, железа и других элементов, которые концентрируются в примесях основного сплава. Характерными примерами этой технологии являются изобретения по Авторским свидетельствам СССР №922170, А, опубл. 23.04.1982, Бюл.15, №1418345, А1, опубл. 23.08.1988, Бюл.31, патентам UA №60240, А, опубл. 15.09.2003, Бюл.9, №13403, U, опубл. 15.03.2006, Бюл.3, в соответствии с которыми восстановление и плавление шихты из смеси, состоящей из концентрата, содержащего оксид титана и алюминия, производят в одну или несколько стадий с разным соотношением исходных компонентов шихты в стационарном горне с возможностью его наклона или проплавляют в металлургической емкости шихту из отходов титана с алюминием в чушках и железосодержащими окатышами, в которую добавляют известь, или плавят на первой стадии шихту из титанового концентрата, извести и углеродного восстановителя, а дальше к продуктам плавки добавляют алюминий и плавят эту смесь в горне или в шихте, в качестве титанового концентрата используют рутил или смесь рутила и ильменита с алюминием, которую проплавляют в электродуговой печи до образования расплава, к которому добавляют стальную, железную или чугунную дробленую стружку или окалину. В результате плавления получают ферротитан с содержанием титана 60-87,7 мас.%.Known aluminothermic technology for the production of ferrotitanium, which in the process of melting of the starting materials uses aluminum as a reducing agent for titanium oxides, iron and other elements that are concentrated in impurities of the main alloy. Typical examples of this technology are inventions according to the Copyright certificates of the USSR No. 922170, A, publ. 04/23/1982, Bull. 15, No. 1418345, A1, publ. 08/23/1988, Byul.31, patents UA No. 60240, A, publ. September 15, 2003, Byul. 9, No. 13403, U, publ. March 15, 2006, Bull. 3, according to which the reduction and melting of a mixture from a mixture consisting of a concentrate containing titanium oxide and aluminum is carried out in one or several stages with a different ratio of the initial components of the mixture in a stationary furnace with the possibility of its inclination or melt in a metallurgical vessel, a mixture of titanium waste with aluminum in ingots and iron pellets, to which lime is added, or in the first stage, a mixture of titanium concentrate, lime and a carbon reducing agent is melted, and then to Aluminum is added to the melting ducts and the mixture is melted in a furnace or in a mixture; rutile or a mixture of rutile and ilmenite with aluminum is used as a titanium concentrate, which is melted in an electric arc furnace until a melt is formed, to which steel, iron or cast iron shavings or scale are added. As a result of melting, ferrotitanium with a titanium content of 60-87.7 wt.% Is obtained.
Недостатками изложенных технологий являются: получение ферротитана со значительным содержанием полезных составляющих - до 13,3 мас.% TiO2, до 1,6 SiO2 мас.%, до 17,0 мас.% СаО, до 1,0 мас.% MgO, которые переходят в шлаки; необходимость в значительном количестве дефицитных отходов титанового производства, которые применяются как основная часть исходного сырья процесса получения ферротитана и стоят относительно дорого; сложность технологий, применяемых для получения целевого продукта; нескольких стадий проплавления шихты; необходимость предварительного достаточно мелкого помола компонентов шихты и тщательного смешивания как рудной, так и алюмотермической частей шихты.The disadvantages of the above technologies are: obtaining ferrotitanium with a significant content of useful components - up to 13.3 wt.% TiO 2 , up to 1.6 SiO 2 wt.%, Up to 17.0 wt.% CaO, up to 1.0 wt.% MgO that go to slag; the need for a significant amount of deficient waste titanium production, which are used as the main part of the feedstock of the process of producing ferrotitanium and are relatively expensive; the complexity of the technologies used to obtain the target product; several stages of charge penetration; the need for preliminary sufficiently fine grinding of the charge components and thorough mixing of both the ore and aluminothermic parts of the charge.
Известен патент Украины на полезную модель №19164, U, опубл. 15.12.2006, Бюл.12, в соответствии с которым шихту из рутила, который имеет содержание диоксида титана не меньше 96 мас.%, расплавляют электрической дугой от нескольких электродов, при перемещении тележки с горном под ними в сталеплавильной печи без ванны, поднимают электроды при получении расплава рудной части шихты, а потом в нагретый расплав порционно добавляют алюмотермическую часть шихты из алюминиевого порошка чистотой 99,9 мас.%, и снова повторно расплавляют электрической дугой расплав с выдержкой его в таком состоянии 20 минут, отключают электрический ток с подъемом электродов, выпускают шлак из горна, отстаивают полученный расплав до 20 минут и охлаждают его на протяжении двух суток в горне с получением блока металла с содержанием титана не меньше 65 мас.% и остатков шлака.The patent of Ukraine for utility model No. 19164, U, publ. December 15, 2006, Bull. 12, according to which a mixture of rutile, which has a titanium dioxide content of not less than 96 wt.%, Is melted by an electric arc from several electrodes, while moving the cart with a mountain under them in a steel furnace without a bath, raise the electrodes upon receipt of the melt of the ore part of the charge, and then the aluminothermic part of the charge of aluminum powder with a purity of 99.9 wt.% is added portionwise to the heated melt, and the melt is again re-melted by an electric arc with exposure to it for 20 minutes, the elec ctric current with rising electrodes, slag is discharged from the furnace, the melt is settled for 20 minutes and it is cooled for two days in the furnace to obtain a metal block with a titanium content of at least 65 wt.% and slag residues.
Недостатками приведенного выше процесса является его двухстадийность, большая продолжительность, сложность в производстве, необходимость разборки горна для изъятия полученного блока ферротитана, необходимость в предварительном дроблении материалов шихты до размера не более 1 мм, для чего необходимо дополнительное оборудование, что увеличивает себестоимость полученного продукта.The disadvantages of the above process are its two-stage, long duration, difficulty in production, the need to disassemble the hearth to remove the obtained ferrotitanium block, the need for preliminary crushing of the charge materials to a size of not more than 1 mm, which requires additional equipment, which increases the cost of the resulting product.
Известен патент UA №76918, С2, опубл. 15.09.2006, Бюл.9, в соответствии с которым шихту, которая состоит из ильменитового концентрата, гашеной извести, углеродного восстановителя расплавляют в тигле с восстановлением оксида титана, далее в расплав вводили алюминиевый восстановитель, и проводили алюмотермическое восстановление остатков невосстановленных оксидов. Полученный расплав полупродукта переливали в индукционную печь, где его перемешивали и добавляли лом титановых сплавов ВТ-1, ВТ-23, ВТ-20 или титановую губку в заданном соотношении. После полного сплавления шихты полученный расплав ферросплава сливали в изложницу, где он кристаллизовался в слиток, который имел максимально до 76 мас.% титана.Known patent UA No. 76918, C2, publ. 09/15/2006, Bull. 9, according to which the mixture, which consists of ilmenite concentrate, slaked lime, carbon reducing agent is melted in a crucible with the reduction of titanium oxide, then an aluminum reducing agent was introduced into the melt, and aluminothermic reduction of the residues of unreduced oxides was carried out. The obtained melt of the intermediate product was poured into an induction furnace, where it was mixed and VT-1, VT-23, VT-20 titanium alloy scrap or titanium sponge in a predetermined ratio was added. After the charge was completely melted, the obtained ferroalloy melt was poured into a mold, where it crystallized into an ingot, which had a maximum of 76 wt.% Titanium.
К недостаткам этой технологии следует отнести необходимость использования нескольких печей, в которых нагревание и восстановление шихтового материала происходит по разным принципам, невысокое содержание титана в конечном продукте, необходимость в дорогом исходном сырье (сплавы титана или титановая губка) для ее переработки и двух восстановительных агентах - углероде и алюминии, которые существенно удорожают полученный продукт.The disadvantages of this technology include the need to use several furnaces, in which the heating and restoration of the charge material occurs according to different principles, the low titanium content in the final product, the need for expensive feedstock (titanium alloys or a titanium sponge) for its processing and two reducing agents - carbon and aluminum, which significantly increase the cost of the resulting product.
Известен патент US №2222795, А, опубл. 25.11.1939, в соответствии с которым проводят плавление с восстановлением шихты, которая содержит ильменит, стальной лом и углеродный восстановитель в электропечи. В полученный расплав для уменьшения содержания углерода в конечном продукте добавляют бокситы, или магнезит, или огнеупор, которые содержат значительное (до 55-60 мас.%) количество оксида алюминия, или магния, или кремния, с получением ферротитановых сплавов с повышенным содержанием этих дополнительных (кроме титана) элементов.Known US patent No. 2222795, A, publ. 11/25/1939, in accordance with which melting is carried out with the restoration of a mixture that contains ilmenite, steel scrap and a carbon reducing agent in an electric furnace. To reduce the carbon content in the final product, bauxite, or magnesite, or refractory, which contain a significant amount (up to 55-60 wt.%) Of aluminum oxide, or magnesium, or silicon, are added to the obtained melt to obtain ferrotitanium alloys with a high content of these additional (except titanium) elements.
К недостаткам этого изобретения следует отнести необходимость дополнительного удаления из конечного продукта повышенного (не меньше 5,0 мас.%) количества углерода, низкое (до 60 мас.%) содержание титана в ферротитане, большое количество полученных в процессе плавления шлаков, в которые переходят из шихты полезные для конечного продукта элементы.The disadvantages of this invention include the need for additional removal from the final product of an increased (not less than 5.0 wt.%) Amount of carbon, low (up to 60 wt.%) Titanium content in ferrotitanium, a large amount of slag obtained in the process of melting, into which from the charge elements useful for the final product.
Известен патент US №5968224, А, опубл. 19.10.1999, в соответствии с которым титановую стружку с содержанием титана около 85 мас.% предварительно измельчают, очищают, гранулируют с применением органического связывающего агента, например, мелясы или смолы, добавляют в образованную смесь чугунный лом или губчатое железо и плавят в электродуговой печи в защитной атмосфере, например, гелия, аргона или азота.Known US patent No. 5968224, A, publ. 10/19/1999, in accordance with which titanium shavings with a titanium content of about 85 wt.% Are pre-crushed, cleaned, granulated using an organic binding agent, for example, melas or resins, cast iron scrap or sponge iron is added to the mixture and melted in an electric arc furnace in a protective atmosphere, for example helium, argon or nitrogen.
Недостатками приведенного изобретения являются применение органического связующего агента, который загрязняет вредными примесями целевой продукт, невысокое содержание титана в полученном ферротитане (до 65 мас.%), необходимость в нескольких дополнительных предварительных операциях (измельчение, гранулирование, тщательное смешивание составляющих компонентов шихты), которые существенно удорожают полученный ферротитан.The disadvantages of the invention are the use of an organic binding agent that contaminates the target product with harmful impurities, a low titanium content in the obtained ferrotitanium (up to 65 wt.%), The need for several additional preliminary operations (grinding, granulation, thorough mixing of the components of the charge), which are essential the ferrotitanium produced is more expensive.
Наиболее близким из уровня техники является патент Украины №77117, С2, опубл. 16.10.2006, Бюл.10, на „Способ получения высокотитанового ферросплава из ильменита двухстадийным электропечным плавлением", в соответствии с которым на первой стадии получают титановый шлак с высоким содержанием оксида титана и минимальным содержимым оксида железа из ильменитовой руды, извести и углеродного восстановителя - электродного боя или кокса, на второй стадии готовят шихту из измельченного шлака, содержащего оксид титана, и алюминиевой крупки, которую загружают и уплотняют в стальной оболочке с образованием расходуемого электрода. Расходуемый электрод подсоединяют к положительному полюсу источника питания и опускают в предварительно загруженный в ванну электродуговой установки защитный флюс до образования электрической дуги между расходуемым электродом и нижним отрицательным электродом, который подключен к дну ванны. При плавлении происходит восстановление оксидов титана и железа алюминием под слоем расплавленного шлака с образованием расплава ферротитанового сплава, который при затвердевании кристаллизуется в слиток.The closest of the prior art is the patent of Ukraine No. 77117, C2, publ. 10.16.2006, Bull.10, on “Method for producing high-titanium ferroalloy from ilmenite by two-stage electric furnace melting", according to which at the first stage titanium slag with a high content of titanium oxide and a minimum content of iron oxide from ilmenite ore, lime and a carbon reducing agent is obtained electrode battle or coke, in the second stage, a mixture is prepared from crushed slag containing titanium oxide and aluminum grains, which are loaded and compacted in a steel shell with the formation of a consumable electrode. The consumable electrode is connected to the positive pole of the power source and the protective flux is lowered into the pre-loaded into the bath of the electric arc installation until an electric arc is formed between the consumable electrode and the lower negative electrode, which is connected to the bottom of the bath. During melting, titanium and iron oxides are reduced by aluminum under a layer of molten slag with the formation of a melt of a ferrotitanium alloy, which crystallizes into an ingot upon solidification.
К недостаткам изложенного изобретения следует отнести: необходимость выполнения операций для изготовления исходного продукта - шлаков из оксида титана и оксида железа, измельчение его и смешивание с восстановителем - алюминием и известью и, соответственно, необходимость дополнительного оборудования для этих операций, которое удорожает полученный продукт - ферротитан, использование и координация действий по использованию нескольких единиц печного оборудования (печь для выплавки титанового шлака, электродуговая печь для выплавки слитков ферротитана из расходуемого электрода, индукционная печь для переплавки нескольких слитков ферротитана в один слиток с усредненным составом) и подъемно-транспортного устройства для перенесения и закрепления тяжелого (вес до 150 кг) расходуемого электрода в узле подачи электрического тока, сложное ручное управление с пульта управления электродуговой печью процессом образования электрической дуги и поддержание ее действия для переплава расходуемого электрода.The disadvantages of the invention should include: the need to perform operations for the manufacture of the initial product - slag from titanium oxide and iron oxide, grinding it and mixing with a reducing agent - aluminum and lime and, accordingly, the need for additional equipment for these operations, which increases the cost of the resulting product - ferrotitanium , use and coordination of the use of several units of furnace equipment (a furnace for smelting titanium slag, an electric arc furnace for smelting is drained ferrotitanium from a consumable electrode, an induction furnace for melting several ingots of ferrotitanium into one ingot with an average composition) and a hoisting-and-transport device for transferring and securing a heavy (weight up to 150 kg) consumable electrode in an electric current supply unit, complicated manual control from the control panel electric arc furnace by the process of formation of an electric arc and maintaining its action for remelting a consumable electrode.
В основу заявленного изобретения поставлена задача усовершенствования процесса получения слитка ферротитана электродуговым переплавом расходуемого электрода путем замены исходного материала на рутил - оксид титана с высоким его содержанием, введением дополнительных операций по приготовлению расплава флюса, автоматизации процесса добавления извести в расплав шлака, который образуется из флюса, повышения качества расходуемого электрода (по содержанию вредных примесей) с помощью его предварительной сушки, снижения времени плавления расходуемого электрода, модернизации пульта управления процессами сушки расходуемого электрода и проведения его переплава до получения слитка ферротитана повышенного качества и высокого содержания в нем титана.The basis of the claimed invention is the task of improving the process of producing a ferrotitanium ingot by electric remelting of a consumable electrode by replacing the source material with rutile titanium oxide with a high content, introducing additional operations for preparing the flux melt, automating the process of adding lime to the slag melt that is formed from flux, improving the quality of the consumable electrode (by the content of harmful impurities) by means of its preliminary drying, reducing the melting time of the consumable electrode, modernization of the control panel for drying the consumable electrode and its remelting to obtain a ferrotitanium ingot of high quality and high titanium content.
Поставленная задача решается тем, что способ получения слитка ферротитана путем электродугового плавления рутила под слоем защитного флюса, по которому изготавливают расходуемый электрод путем формирования и уплотнения в стальной оболочке шихты, которая содержит рутил, алюминиевую крупку и связывающий агент - жидкое стекло, после этого уплотненный расходуемый электрод подают с помощью подъемно-транспортного устройства к узлу крепления на горизонтальной штанге вертикальной стойки электродуговой установки, где его закрепляют и опускают в ванну-кристализатор в предварительно загруженный флюс с образованием между расходуемым электродом и неподвижным электродом, закрепленным в дне ванны-кристализатора, электрической дуги определенных параметров, осуществляют плавление расходуемого электрода под слоем покровного шлака, который образовался из флюса, и получают расплав ферротитана, который при остывании кристаллизуется в слиток с поверхностным слоем указанного шлака, который удаляют, при этом перед подачей в указанный узел крепления уплотненный расходуемый электрод сушат в сушильном шкафу для обеспечения его обезвоживания, перед окончанием срока сушки расходуемого электрода параллельно с этим загружают и расплавляют до жидкого состояния флюс в ванне-кристализаторе нерасходуемым графитовым электродом, которые закрепляют на дополнительной горизонтальной штанге вертикальной стойки, дальше выводят нерасходуемый графитовый электрод из ванны-кристализатора и возбуждают электрическую дугу между расходуемым электродом и нижним электродом ванны-кристализатора, под защитным слоем шлака из жидкого флюса, при этом беспрерывно из дозатора в ванну-кристализатор подают известь, которая расплавляется в покровном шлаке.The problem is solved in that the method of producing a ferrotitanium ingot by electric arc melting of rutile under a protective flux layer, by which a consumable electrode is made by forming and densifying a charge in a steel shell, which contains rutile, aluminum grains and a bonding agent - liquid glass, is then densified the electrode is fed with the help of a lifting and transport device to the mount on the horizontal bar of the vertical rack of the electric arc installation, where it is fixed and lowered they are fed into a crystallizer bath in a pre-loaded flux with the formation of certain parameters between the consumable electrode and the fixed electrode fixed in the bottom of the crystallizer bath, the consumable electrode is melted under a layer of coating slag that is formed from the flux, and ferrotitanium melt is obtained, which when cooling, it crystallizes into an ingot with a surface layer of the specified slag, which is removed, while prior to feeding to the indicated attachment point, the compacted consumable electro dried in an oven to ensure its dehydration, before the end of the drying period of the consumable electrode, in parallel with this, the flux in the crystallizer bath is loaded and melted with a non-consumable graphite electrode, which is fixed on an additional horizontal rod of the vertical rack, then the non-expendable graphite electrode is removed from the bath- crystallizer and excite an electric arc between the consumable electrode and the lower electrode of the bath-crystallizer, under the protective layer of slag from the liquid lusa, while continuously from the dispenser into the bath-crystallizer serves lime, which is melted in a coating slag.
Задача также решается тем, что процесс расплавления расходуемого электрода до его полного или частичного расплавления повторяют при закреплении и опускании в ванну-кристализатор с образованием электрической дуги другого (других) предварительно подготовленных расходуемых электродов, не удаляя при этом предварительно полученный слиток ферротитана из ванны-кристализатора.The problem is also solved by the fact that the process of melting the sacrificial electrode to its full or partial melting is repeated when fixing and lowering into the crystallizer bath with the formation of an electric arc of another (other) pre-prepared consumable electrodes, without removing the previously obtained ferrotitanium ingot from the crystallizer bath .
Кроме того, задача изобретения может решаться тем, что для усреднения состава полученных при предыдущих плавках слитков ферротитана их переплавляют в индукционной печи в один слиток нужного химического состава.In addition, the objective of the invention can be solved by the fact that to average the composition of the ferrotitanium ingots obtained during previous melts, they are melted in an induction furnace into one ingot of the desired chemical composition.
Отдельное решение задачи изобретения может быть осуществлено также тем, что известь в ванну-кристализатор из дозатора подают как в ручном, так и в автоматическом режиме вокруг расходуемого электрода на расплавленный шлак.A separate solution to the problem of the invention can also be carried out by the fact that lime is fed into the crystallizer bath from the batcher both in manual and automatic mode around the consumable electrode on molten slag.
Задача изобретения может решаться также тем, что в качестве связывающего компонентов шихты расходуемого электрода используют жидкое стекло.The objective of the invention can also be solved by the fact that liquid glass is used as the binding components of the charge of the consumable electrode.
Отдельное решение задачи изобретения может быть осуществлено тем, что перед загрузкой флюса футеровку ванны-кристализатора нагревают до температуры 900°С.A separate solution to the problem of the invention can be carried out by the fact that before loading the flux, the lining of the crystallizer bath is heated to a temperature of 900 ° C.
Детальное изложение способа получения слитка ферротитана путем электродугового плавления рутила под слоем защитного флюса описан ниже.A detailed description of the method for producing a ferrotitanium ingot by electric arc melting of rutile under a protective flux layer is described below.
Заявленный способ реализуется в электродуговой установке, которая включает футерованную ванну-кристализатор, нерасходуемый графитовый электрод для расплавления защитного флюса в этой ванне-кристализаторе, неподвижный электрод для образования электрической дуги, и который закреплен в поде ванны-кристализатора, сменный расходуемый электрод, который представляет собой стальную оболочку, которая содержит смесь из рутила или другого титансодержащего окисленного материала, восстановителя и связующего, которая предварительно подвергается уплотнению и сушению в узле уплотнения и сушильном шкафе, дозатор для введения в ванну-кристализатор флюса, что поддерживает защитный флюс в жидком состоянии, боковой отсос для удаления вредных паров и расплавленных мелких частичек флюсов и ферротитана, подъемно-транспортное средство и пульт управления электродуговой установкой и режимами ее работы и работы вспомогательных агрегатов.The claimed method is implemented in an electric arc installation, which includes a lined crystallizer bath, a non-consumable graphite electrode for melting the protective flux in this crystallizer bath, a fixed electrode for forming an electric arc, and which is fixed in the bottom of the crystallizer bath, a replaceable consumable electrode, which is a consumable electrode steel shell, which contains a mixture of rutile or other titanium-containing oxidized material, a reducing agent and a binder, which is previously subjected compaction and drying in the compaction unit and the drying cabinet, a dispenser for introducing a flux into the crystallization bath that maintains the protective flux in a liquid state, side suction to remove harmful vapors and molten small particles of fluxes and ferrotitanium, a truck and an electric arc control panel installation and modes of its operation and operation of auxiliary units.
Заявленный способ осуществляется следующим образом. Нерасходуемый графитовый электрод, который укреплен на дополнительной горизонтальной штанге вертикальной стойки электродуговой установки, вводят в ванну-кристализатор и образовывают электрическую дугу между ним и неподвижным электродом ванны-кристализатора. Одновременно загружают на дно ванны-кристализатора флюс и расплавляют его.The claimed method is as follows. An irreplaceable graphite electrode, which is mounted on an additional horizontal rod of the vertical column of the electric arc installation, is introduced into the crystallizer bath and an electric arc is formed between it and the stationary electrode of the crystallizer bath. At the same time, the flux is loaded onto the bottom of the crystallizer bath and melted.
При испытании предлагаемого способа на опытно-промышленной электродуговой установке, как защитный флюс, применяли смесь порошков глинозема и извести.When testing the proposed method in a pilot industrial electric arc installation, as a protective flux, a mixture of alumina and lime powders was used.
В процессе расплавления защитного флюса ток дуги между нерасходуемым графитовым электродом и нижним электродом ванны-кристализатора изменяли от 1500 до 2500 А, напряжение поддерживалось в пределах 40-50 В. Указанные числовые параметры электродуговой плавки были определены в процессе серии исследовательских экспериментов. Установлено, что сила тока ниже 1500 А при напряжении ниже 40 В не обеспечивает стабильности электрической дуги при плавлении расходуемого электрода длиной даже меньше 50 см и диаметром 400 мм. При силе тока дуги больше 2500 А и напряжения больше 50 В неравномерно (с одного из краев) расходуемого электрода расплавляется стальная оболочка и равномерное оплавление электрода прекращается.During the melting of the protective flux, the arc current between the non-consumable graphite electrode and the lower electrode of the crystallization bath was varied from 1500 to 2500 A, the voltage was maintained within 40-50 V. The indicated numerical parameters of electric arc melting were determined during a series of research experiments. It was found that the current strength below 1500 A at a voltage below 40 V does not ensure the stability of the electric arc during melting of a consumable electrode with a length even less than 50 cm and a diameter of 400 mm. When the arc current is greater than 2500 A and the voltage is greater than 50 V, the steel shell melts unevenly (from one of the edges) of the consumable electrode and uniform electrode melting ceases.
В период расплавления флюса нерасходуемым графитовым электродом подготавливается расходуемый электрод в виде стальной оболочки, заполненной смесью рутила, алюминиевой крупы и агента, который связывает, жидкого стекла. Указанная смесь загружалась в стальную оболочку расходуемого электрода, уплотнялась до нужного состояния и полученный уплотненный расходуемый электрод устанавливали в сушильный шкаф, где он подвергался сушению. Высушенный расходуемый электрод вытягивали из сушильного шкафа, в котором проводили обезвоживание указанной смеси. С помощью подъемно-транспортного устройства расходуемый электрод подавали в узел его крепления на горизонтальной штанге вертикальной стойки электродуговой установки и закрепляли его. На первом этапе исследовательские плавки предусматривали расплавление одного расходуемого электрода.During the melting period of the flux with a non-consumable graphite electrode, a consumable electrode is prepared in the form of a steel shell filled with a mixture of rutile, aluminum grits and an agent that binds liquid glass. The specified mixture was loaded into the steel shell of the consumable electrode, compacted to the desired state, and the obtained compacted consumable electrode was installed in a drying oven, where it was dried. The dried consumable electrode was drawn from the oven in which the specified mixture was dehydrated. Using a hoisting-and-transport device, a consumable electrode was supplied to its mount on a horizontal rod of a vertical rack of an electric arc installation and secured. At the first stage, research melts provided for the melting of one consumable electrode.
После наведения жидкого покровного шлака, который образовался в результате расплавления защитного флюса, нерасходуемый графитовый электрод выводили из ванны-кристализатора, опускали расходуемый электрод в ванну-кристализатор, зажигали электрическую дугу между расходуемым электродом и покровным шлаком и расплавляли указанный электрод под слоем защитного шлака.After introducing the liquid coating slag, which was formed as a result of the melting of the protective flux, the non-consumable graphite electrode was removed from the crystallizer bath, the consumable electrode was lowered into the crystallization bath, the electric arc between the consumable electrode and the coating slag was ignited, and the specified electrode was melted under a layer of protective slag.
В процессе расплавления расходуемого электрода из дозаторов беспрерывно подавали в ванну-кристализатор известь для офлюсовувания окиси алюминия, которая образовывалась в процессе восстановительной плавки оксида титана, и получения жидкоподвижного шлака.In the process of melting the consumable electrode from the batchers, lime was continuously fed into the crystallizer bath to flux the alumina, which was formed during the reduction smelting of titanium oxide, and to obtain a liquid slag.
После расплавления расходуемого электрода отключали электропитание на электродуговую установку, охлаждали полученный расплав и проводили разделение продуктов плавки.After the consumable electrode was melted, the power supply to the electric arc unit was turned off, the obtained melt was cooled, and the melting products were separated.
В процессе разделения продуктов плавки установлено, что расплав при охлаждении кристаллизуется в слиток ферротитана, покрытый слоем шлака.In the process of separation of the melting products, it was found that the melt, upon cooling, crystallizes in a ferrotitanium ingot covered with a slag layer.
Исследование химического состава металла показывает, что плавка ферротитана из рудных концентратов по предлагаемому способу обеспечивает высокую степень восстановления титана и позволяет получать сплав с содержимым титана в пределах 65-85 мас.%.The study of the chemical composition of the metal shows that the melting of ferrotitanium from ore concentrates by the proposed method provides a high degree of reduction of titanium and allows to obtain an alloy with titanium contents in the range of 65-85 wt.%.
На втором этапе исследовательские плавки предусматривали последовательное расплавление нескольких расходуемых электродов.At the second stage, research melts provided for the sequential melting of several consumable electrodes.
Исследовательские плавки проводились таким образом. В процессе плавления первого расходуемого электрода второй расходуемый электрод готовили вышеописанным способом. После его изготовления вытягивали электрод из сушильного шкафа и с помощью подъемно-транспортного устройства доставляли к ванне-кристализатору электродуговой установки. После расплавления первого расходуемого электрода в огарок, второй расходуемый электрод закрепляли в узле крепления на горизонтальной штанге вертикальной стойки электродуговой установки, опускали второй расходуемый электрод в ванну-кристализатор, зажигали дугу между электродом и расплавленным шлаком, полученным при плавлении первого расходуемого электрода, и расплавляли второй расходуемый электрод. В процессе его плавления проводили периодическую догрузку извести на поверхность расплава для офлюсования образующегося в процессе плавки оксида алюминия.Research swimming trunks were carried out in this way. In the process of melting the first consumable electrode, the second consumable electrode was prepared as described above. After its manufacture, the electrode was pulled out of the oven and, using a hoisting-and-transport device, it was delivered to the crystallizer bath of the electric arc installation. After the first consumable electrode is melted into a cinder, the second consumable electrode is fixed in the mount on the horizontal rod of the vertical column of the electric arc installation, the second consumable electrode is lowered into the crystallizer bath, the arc between the electrode and molten slag obtained by melting the first consumable electrode is ignited, and the second is melted consumable electrode. During its melting, periodic loading of lime to the surface of the melt was carried out to flux the aluminum oxide formed during the melting process.
После расплавления второго расходуемого электрода плавили следующий расходуемый электрод и процесс повторяли до заполнения ванны-кристализатора. После этого отключали электропитание на установку, охлаждали расплав и проводили разделение продуктов плавки. Следует отметить, что заявленный способ позволяет расплавлять несколько расходуемых электродов без остановки процесса плавления, а их количество обуславливается объемом ванны-кристализатора оптимальным временем плавления одного расходуемого электрода, которое получается при реализации заявленного способа, и общей массой слитков, в которых нуждаются потребители этого продукта. Обычно нужно учитывать также и периодическую необходимость во времени на отладку узлов и режимов работы установки в целом.After the second consumable electrode was melted, the next consumable electrode was melted and the process was repeated until the crystallizer bath was filled. After that, the power supply to the installation was turned off, the melt was cooled, and the melting products were separated. It should be noted that the claimed method allows you to melt several consumable electrodes without stopping the melting process, and their number is determined by the volume of the crystallizer bath, the optimal melting time of one consumable electrode, which is obtained by the implementation of the claimed method, and the total mass of ingots that consumers of this product need. Usually it is also necessary to take into account the periodic need for time for debugging the nodes and operating modes of the installation as a whole.
В связи с тем, что сырье для изготовления смеси, которую загружают в расходуемый электрод, может иметь некоторые отличия по своему химическому составу, заявленный способ нуждается в дополнительной технологической операции, которая обеспечивает одинаковый химический состав и физико-механические свойства изготовленных слитков ферротитана. Эта операция состоит в усреднении химического состава полученных слитков ферротитана путем загрузки партии полученных слитков в индукционную печь со следующей переплавкой слитков в один слиток нужного химического состава. Понятно, что после получения слитков ферротитана на предыдущих плавках в электродуговой установке определяют их химический состав и по данным химических составов подбирают слитки ферротитана таким образом, что после проведения их индукционной плавки полученный слиток имеет нужный или близкий к нужному химический состав элементов.Due to the fact that the raw materials for the manufacture of the mixture, which is loaded into the consumable electrode, may have some differences in their chemical composition, the claimed method needs an additional technological operation that provides the same chemical composition and physico-mechanical properties of the manufactured ferrotitanium ingots. This operation consists in averaging the chemical composition of the obtained ferrotitanium ingots by loading a batch of the obtained ingots into an induction furnace with the next remelting of the ingots into one ingot of the desired chemical composition. It is clear that after obtaining ferrotitanium ingots on the previous melts in an electric arc furnace, their chemical composition is determined and, according to the chemical compositions, ferrotitanium ingots are selected in such a way that after induction melting, the obtained ingot has the desired or close to the desired chemical composition of the elements.
Следует также указать, что в процессе ведения плавки расходуемых электродов жидкоподвижный защитный шлак испаряется при электродуговом процессе и, соответственно, нуждается в восстановлении его массы и свойств. Восстановление массы защитного жидкоподвижного шлака осуществляют путем добавлением извести. Загрузка извести осуществляется с помощью автоматического дозатора или вручную, при этом вносят известь вокруг расходуемого электрода небольшими порциями приблизительно по 150-350 г в течение каждых 5-15 мин режима плавления. Такие расходы извести установлены исследовательским путем при ручном управлении работой дозатора и являются оптимальными для ведения процесса плавления расходуемого электрода.It should also be noted that in the process of smelting consumable electrodes, the liquid-moving protective slag evaporates during the electric arc process and, accordingly, needs to restore its mass and properties. The recovery of the mass of protective liquid slag is carried out by adding lime. The loading of lime is carried out using an automatic batcher or manually, while lime is applied around the consumable electrode in small portions of approximately 150-350 g for every 5-15 minutes of melting mode. Such lime costs are established by research with manual control of the dispenser and are optimal for the melting process of the consumable electrode.
Исследовательским путем установлено, что наилучшим по показателям оптимального режима плавления расходуемого электрода (сила тока, напряжение, влажность и время плавления единицы объема расходуемого электрода со стальной оболочкой) связующим материалом является жидкое стекло.It has been established by research that the best material in terms of the optimal melting mode of the consumable electrode (current strength, voltage, humidity and melting time per unit volume of the consumable electrode with a steel shell) is liquid glass.
ПримерExample
Для сокращения времени нагревания защитного флюса в ванне-кристализаторе нерасходуемым электродом было использовано предварительное нагревание футеровки ванны-кристализатора. Исследовательским путем установлено, что время расплавления защитного флюса в ванне-кристализаторе уменьшается на 7-12% при нагревании футеровки кристализатора до 900°С и, таким образом, термодинамические показатели процесса расплавления первого расходуемого электрода достигают оптимального уровня, а затраты электрической мощности уменьшаются к оптимальному уровню.To reduce the heating time of the protective flux in the crystallizer bath with a non-consumable electrode, preliminary heating of the crystallizer bath lining was used. It has been established by research that the melting time of the protective flux in the crystallizer bath decreases by 7-12% when the crystallizer lining is heated to 900 ° C and, thus, the thermodynamic parameters of the process of melting the first consumable electrode reach an optimal level, and the cost of electric power decreases to the optimal level.
Как показали результаты исследовательских плавок по заявленному способу, время проведения плавки одного расходуемого электрода в сравнении с соответствующим временем плавления за ближайшим аналогом из уровня техники сократилось на 37-46%. Таким образом, отпадает необходимость в дополнительном процессе расплавления ильменита с получением рутила, поскольку рутил в заявленном процессе является исходным материалом. Становится ненужным измельчение полученного рутила в связи с тем, что рутил как исходное сырье используют в заявленном способе нужной фракции. Качество полученного слитка ферротитана (по содержанию титана и вредных примесей) было повышено на 3,2-4,7% за счет повышения качества расходуемого электрода - за счет его большего обезвоживания (путем сушения) и автоматизированного введения извести в жидкоподвижный флюс с помощью дозатора. Также оптимальные показатели силы тока и напряжения дуги регулировались с помощью вывода данных на пульт управления в режиме „on-line" и в этом же режиме поступали управляющие импульсы управления длиной зазора между нижним срезом расходуемого электрода и верхним слоем жидкоподвижного защитного флюса, которые оптимизировали реальные параметры образованной электрической дуги.As shown by the results of research swimming trunks according to the claimed method, the time for melting one consumable electrode in comparison with the corresponding melting time for the closest prior art analogue was reduced by 37-46%. Thus, there is no need for an additional process of melting ilmenite to obtain rutile, since rutile in the claimed process is the starting material. It becomes unnecessary to grind the obtained rutile due to the fact that rutile as the feedstock is used in the claimed method of the desired fraction. The quality of the obtained ferrotitanium ingot (in terms of the content of titanium and harmful impurities) was increased by 3.2-4.7% due to an increase in the quality of the consumable electrode - due to its greater dehydration (by drying) and the automated introduction of lime into a fluid-moving flux using a batcher. Also, the optimal indicators of current and arc voltage were regulated by means of data output to the control panel in the on-line mode and control pulses of control of the gap length between the lower cutoff of the consumable electrode and the upper layer of the liquid-moving protective flux were received in the same mode, which optimized the real parameters formed by an electric arc.
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 (13)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA200711292 | 2007-10-11 | ||
| UAA200711292A UA83974C2 (en) | 2007-10-11 | 2007-10-11 | Method for obtaining ferrotitanium ingot by electroarc melting of rutile under layer of protective flux |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007140052A RU2007140052A (en) | 2009-05-10 |
| RU2392336C2 true RU2392336C2 (en) | 2010-06-20 |
Family
ID=41019513
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007140052/02A RU2392336C2 (en) | 2007-10-11 | 2007-10-31 | Method of ferrotitanium ingot obtainment by electric arc fusion of rutile under protective flux layer |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2392336C2 (en) |
| UA (1) | UA83974C2 (en) |
-
2007
- 2007-10-11 UA UAA200711292A patent/UA83974C2/en unknown
- 2007-10-31 RU RU2007140052/02A patent/RU2392336C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007140052A (en) | 2009-05-10 |
| UA83974C2 (en) | 2008-08-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO335985B1 (en) | Process for the preparation of medium pure silicon | |
| ITUA20163986A1 (en) | METHOD AND EQUIPMENT FOR THE PRODUCTION OF CAST IRON, CAST IRON PRODUCED ACCORDING TO THAT METHOD | |
| RU2335564C2 (en) | High titanium ferro alloy produced by two stages reduction out of ilmenite | |
| US4169722A (en) | Aluminothermic process | |
| JP4540488B2 (en) | Desulfurization method of ferronickel | |
| JPH06145836A (en) | Production of alloy utilizing aluminum slag | |
| JP3338701B2 (en) | Method for producing chromium-containing metal | |
| RU2338805C2 (en) | Method of alumino-thermal production of ferro-titanium | |
| RU2329322C2 (en) | Method of producing high titanium ferroalloy out of ilmenite | |
| RU2392336C2 (en) | Method of ferrotitanium ingot obtainment by electric arc fusion of rutile under protective flux layer | |
| RU2335553C2 (en) | Consumable electrode for producing high titanium ferro alloy by means of electro slag melting | |
| RU2398908C2 (en) | Installation for production of ferrotitanium by electric-arc melt of titanium containing material under layer of protective flux | |
| CN102796882B (en) | Method for controlling residual aluminum in electroslag steel | |
| CN1183481A (en) | Low-silicon Ti-iron and its preparing method | |
| JP2002263606A (en) | Treatment process of used refractory material | |
| CN105779820B (en) | The production method of low impurity content ferrotianium | |
| CN105838969B (en) | The method that remelting process produces ferrotianium | |
| RU2549820C1 (en) | Method for aluminothermic obtainment of ferroalloys | |
| RU2196843C2 (en) | Method for furnace melting of ferrotitanium from titanium oxides | |
| RU2041961C1 (en) | Method for steel making | |
| EP0616041A1 (en) | Ferrophosphorus refining process | |
| RU2503724C2 (en) | Method of titanium-magnetite ore processing | |
| RU2785528C1 (en) | Method for separating silicon from silicon production slag in the form of an alloy of silicon and aluminum | |
| RU2157422C1 (en) | Method of production of high-purity magnesium alloy | |
| JP6026210B2 (en) | Metal refining method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121101 |