RU2497970C1 - Method for obtaining titanium-containing alloy for steel alloying - Google Patents

Method for obtaining titanium-containing alloy for steel alloying Download PDF

Info

Publication number
RU2497970C1
RU2497970C1 RU2012118345/02A RU2012118345A RU2497970C1 RU 2497970 C1 RU2497970 C1 RU 2497970C1 RU 2012118345/02 A RU2012118345/02 A RU 2012118345/02A RU 2012118345 A RU2012118345 A RU 2012118345A RU 2497970 C1 RU2497970 C1 RU 2497970C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
titanium
silicon
mixture
powders
component
Prior art date
Application number
RU2012118345/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Михайлович Шатохин
Камиль Рамилевич Шаймарданов
Мансур Хузиахметович Зиатдинов
Ильдар Рауэфович Манашев
Original Assignee
Игорь Михайлович Шатохин
Камиль Рамилевич Шаймарданов
Мансур Хузиахметович Зиатдинов
Ильдар Рауэфович Манашев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Игорь Михайлович Шатохин, Камиль Рамилевич Шаймарданов, Мансур Хузиахметович Зиатдинов, Ильдар Рауэфович Манашев filed Critical Игорь Михайлович Шатохин
Priority to RU2012118345/02A priority Critical patent/RU2497970C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2497970C1 publication Critical patent/RU2497970C1/en

Links

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: reaction powder mixture containing 45-88 wt % of titanium-containing component and 12-55 wt % of silicon-containing component is prepared. Powders with particle size of less than 5 mm are used. After that, an exothermic reaction of combustion in inert atmosphere is initiated in the mixture.
EFFECT: invention allows obtaining complex alloys with high content of titanium and low content of impurities, which include high-activity elements in relation to oxygen, at minimum electric power consumption.
13 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству легирующих сплавов для сталей и чугунов, и конкретно касается способа получения титансодержащего сплава для легирования стали.The invention relates to metallurgy, in particular to the production of alloying alloys for steels and cast irons, and specifically relates to a method for producing a titanium-containing alloy for alloying steel.

В настоящее время титан широко используется для легирования сталей различного марочного сортамента. При этом наибольший объем производства титансодержащих марок приходится на низколегированные стали, предназначенные для изготовления труб, строительных конструкций, корпусов автомобилей, крепежа и др. К положительным действиям титана на свойства стали относятся повышение ударной вязкости, прочности, коррозионной стойкости, жаростойкости, износостойкости и хладостойкости.Currently, titanium is widely used for alloying steels of various grades. At the same time, the largest volume of production of titanium-containing grades falls on low-alloy steels intended for the manufacture of pipes, building structures, automobile bodies, fasteners, etc. The positive effects of titanium on the properties of steel include an increase in impact strength, strength, corrosion resistance, heat resistance, wear resistance, and cold resistance.

Традиционно для легирования сталей титаном используется сплав ферротитан с высоким (~70% Ti) и с низким (~40% Ti) содержанием титана. Высокопроцентный ферротитан обычно получают методом переплава титансодержащих отходов в индукционных печах. Ферротитан с ~40% титана как правило производят внепечным восстановлением из ильменитового концентрата в специальных плавильных агрегатах. В качестве шихтовых материалов используют ильменитовый концентрат, железную руду, алюминиевый порошок, ферросилиций и известь. В обоих случаях ферротитан содержит немалое количество примесей цветных металлов и газов (медь, цинк, ванадий, азот, кислород, водород и др.). Кроме того, положительный эффект от использования такого сплава возможен только при условии тщательного предварительного раскисления стального расплава [Легирующие сплавы и стали с титаном. Н.П. Лякишев, Ю.Л. Плинер, С.И. Лаппо. - М.: Металлургия, 1985 г.].Traditionally, alloying of steels with titanium uses a ferrotitanium alloy with a high (~ 70% Ti) and low (~ 40% Ti) titanium content. High-percentage ferrotitanium is usually obtained by remelting titanium-containing waste in induction furnaces. Ferrotitanium with ~ 40% titanium is usually produced by secondary furnace reduction from ilmenite concentrate in special smelting units. As charge materials, ilmenite concentrate, iron ore, aluminum powder, ferrosilicon and lime are used. In both cases, ferrotitanium contains a considerable amount of impurities of non-ferrous metals and gases (copper, zinc, vanadium, nitrogen, oxygen, hydrogen, etc.). In addition, a positive effect from the use of such an alloy is possible only with the careful preliminary deoxidation of the steel melt [Alloying alloys and steels with titanium. N.P. Lyakishev, Yu.L. Pliner, S.I. Lappo. - M .: Metallurgy, 1985].

Известен способ получения железо-титановых сплавов, включающий порционное прессование электрода из шихты и переплав его вакуумно-дуговой плавкой в охлаждаемый кристаллизатор (Пат. РФ №2117067, опубл. 10.08.1998). Данный способ позволяет получать плотные слитки ферротитана с пониженным (до 0,1%) содержанием углерода. Однако данным способом невозможно получить комплексные сплавы, включающие сильные раскисляющие элементы, такие как кремний, алюминий, кальций.A known method for producing iron-titanium alloys, comprising batch pressing the electrode from a charge and remelting it by vacuum arc melting into a cooled mold (Pat. RF No. 2117067, publ. 10.08.1998). This method allows to obtain dense ingots of ferrotitanium with a low (up to 0.1%) carbon content. However, in this way it is impossible to obtain complex alloys, including strong deoxidizing elements, such as silicon, aluminum, calcium.

Известен способ получения ферротитана, включающий сплавление титановой и стальной стружки в шлаковой ванне в водоохлаждаемом кристаллизаторе путем подвода электрического тока в шлак через нерасходуемый графитовый электрод (Пат. РФ №2346994, опубл. 20.02.2009, БИ №5). Указанным способом можно получить ферротитан, соответствующий ГОСТ 4761-91, с высокой однородностью распределения титана по высоте выплавляемого слитка. Однако при таком способе очень высоки затраты электроэнергии, кроме того, он не позволяет получать комплексные сплавы типа железо-титан-кремний, железо-титан-кремний-кальций и др.A known method of producing ferrotitanium, including the alloying of titanium and steel shavings in a slag bath in a water-cooled mold by supplying electric current to the slag through a non-consumable graphite electrode (US Pat. RF No. 2346994, publ. 02.20.2009, BI No. 5). In this way, you can get ferrotitanium, corresponding to GOST 4761-91, with a high uniformity of the distribution of titanium over the height of the smelted ingot. However, with this method, energy costs are very high, in addition, it does not allow to obtain complex alloys such as iron-titanium-silicon, iron-titanium-silicon-calcium, etc.

Известен другой способ получения ферротитана путем переплава титанового лома, включающий загрузку титанового лома в железную или стальную трубу, закупорку трубы, загрузку труб в индукционную печь в расплав ферротитана, покрытый расплавом соответствующей нереактивной соли, поддержание температуры на уровне температуры плавления ферротитана и выпуск готового продукта из печи. (Пат. США №3410679, опубл. 26.07.1965). Изобретение увеличивает экономическую эффективность процесса получения ферротитана и позволяет регулировать содержание углерода в широких пределах от 0,05 до 8,0% за счет выбора состава титанового лома и использования твердого графита. Однако использование этого способа неизбежно приводит к повышенному содержанию нежелательных примесей (кислород, водород, азот, цветные металлы) в сплаве в связи с использованием в качестве сырья лома титановых сплавов.There is another method for producing ferrotitanium by remelting titanium scrap, including loading titanium scrap into an iron or steel pipe, plugging a pipe, loading pipes into an induction furnace into a ferrotitanium melt coated with a melt of the corresponding non-reactive salt, maintaining the temperature at the level of melting of ferrotitanium and releasing the finished product from ovens. (US Pat. No. 3410679, publ. 07.26.1965). The invention increases the economic efficiency of the process of producing ferrotitanium and allows you to adjust the carbon content in a wide range from 0.05 to 8.0% due to the choice of the composition of titanium scrap and the use of solid graphite. However, the use of this method inevitably leads to an increased content of undesirable impurities (oxygen, hydrogen, nitrogen, non-ferrous metals) in the alloy due to the use of titanium alloy scrap as a raw material.

Известен еще один способ получения ферротитана, включающий загрузку титановой губки в сосуд, ее заливку расплавленным железом или сталью, подачу инертного газа для предотвращения окисления и перемешивание расплава для уменьшения пористости готового сплава. Такой способ позволяет получать относительно чистый по примесям плотный слиток ферротитана с содержанием титана до 65% из титановой губки. Однако таким способом нельзя получать сплав с содержанием титана более 65%, а также сплав, в состав которого входят алюминий, кремний, кальций и другие высокоактивные элементы.Another method for producing ferrotitanium is known, including loading a titanium sponge into a vessel, filling it with molten iron or steel, supplying an inert gas to prevent oxidation, and mixing the melt to reduce the porosity of the finished alloy. This method allows to obtain a relatively pure impurity dense ingot of ferrotitanium with a titanium content of up to 65% from a titanium sponge. However, in this way it is impossible to obtain an alloy with a titanium content of more than 65%, as well as an alloy which includes aluminum, silicon, calcium and other highly active elements.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ получения ферросиликотитановой лигатуры (Пат. РФ №2177049, опубл. 20.12.2001), включающий сплавление в рудно-термической электропечи при температуре 1750-1850°C шихты, состоящей из кремний-титанового и титан-магнетитового концентратов и углеродистого восстановителя при соотношении компонентов 1:(0,05-0,15):(0,25-0,55).Closest to the claimed invention is a method for producing a ferrosilicotitanium ligature (Pat. RF No. 2177049, publ. 12/20/2001), including fusion in an ore-thermal electric furnace at a temperature of 1750-1850 ° C of a charge consisting of silicon-titanium and titanium-magnetite concentrates and a carbon reducing agent with a component ratio of 1: (0.05-0.15) :( 0.25-0.55).

Способ-прототип позволяет одновременно получать два продукта: ферросиликотитановую лигатуру для легирования стали и титановый шлак, пригодный для получения металлического титана. Однако этот способ не позволяет получать лигатуру с высоким (>35%) содержанием титана. Кроме того, использование углеродистого восстановителя, кремний-титанового и титан-магнетитового концентратов неизбежно приводит к повышенному содержанию неметаллических примесей в сплаве, в особенности углерода.The prototype method allows you to simultaneously obtain two products: ferrosilicotitanium ligature for alloying steel and titanium slag, suitable for the production of metallic titanium. However, this method does not allow to obtain a ligature with a high (> 35%) titanium content. In addition, the use of a carbon reducing agent, silicon-titanium and titanium-magnetite concentrates inevitably leads to an increased content of non-metallic impurities in the alloy, in particular carbon.

Таким образом, в предлагаемом изобретении ставится задача создания нового способа получения титансодержащего сплава для легирования стали, который с минимальными затратами электроэнергии позволял бы получать комплексные сплавы с высоким (>35%) содержанием титана, низким содержанием примесей и дополнительно включающие высокоактивные по отношению к кислороду элементы (кремний, алюминий, кальций).Thus, in the present invention, the task is to create a new method for producing a titanium-containing alloy for alloying steel, which with minimal energy consumption would allow to obtain complex alloys with a high (> 35%) titanium content, low impurity content and additionally containing elements highly active with respect to oxygen (silicon, aluminum, calcium).

Поставленная задача решается тем, что в известном способе получения титансодержащей лигатуры, включающем приготовление исходной смеси состоящей из титансодержащего и кремнийсодержащего компонентов, и ее последующую высокотемпературную обработку, в качестве исходной шихты используют экзотермичную смесь порошков титансодержащих и кремнийсодержащих металлов и/или сплавов с размером частиц не более 5,0 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:The problem is solved in that in the known method for producing a titanium-containing ligature, comprising preparing an initial mixture consisting of titanium-containing and silicon-containing components, and its subsequent high-temperature processing, an exothermic mixture of powders of titanium-containing and silicon-containing metals and / or alloys with a particle size of not more than 5.0 mm in the following ratio of components, wt.%:

титансодержащий компонентtitanium component 45-8845-88 кремнийсодержащий компонентsilicon component 12-55,12-55,

а высокотемпературную обработку осуществляют в инертной атмосфере.and high temperature processing is carried out in an inert atmosphere.

Проведение высокотемпературной обработки путем инициирования в исходной смеси экзотермической реакции позволяет, во-первых, значительно сократить затраты электроэнергии на проведение процесса, а во-вторых, достигать температур, при которых происходит образование наиболее устойчивых тугоплавких соединений. Кроме того, при этих температурах происходит выделение присутствующих в исходной шихте примесей (кислород, водород, азот, сера, фосфор). Для достижения таких высоких температур при технологии печного сплавления необходимо было бы затратить большое количество энергии.Carrying out high-temperature processing by initiating an exothermic reaction in the initial mixture allows, firstly, to significantly reduce the energy costs of the process, and secondly, to reach temperatures at which the formation of the most stable refractory compounds occurs. In addition, at these temperatures, the impurities present in the initial charge (oxygen, hydrogen, nitrogen, sulfur, phosphorus) are released. To achieve such high temperatures with furnace fusion technology, it would be necessary to expend a large amount of energy.

Для обеспечения высокой экзотермичности шихты в предлагаемом изобретении используется смесь порошков титансодержащего и кремнийсодержащего компонентов. Проведенный термодинамический расчет показал, что тепла, выделяющегося при образовании силицидов титана, будет достаточно для осуществления всего процесса в самоподдерживающемся режиме в весьма широком интервале соотношения компонентов исходной шихты.To ensure high exothermicity of the mixture in the present invention uses a mixture of powders of titanium-containing and silicon-containing components. The performed thermodynamic calculation showed that the heat generated during the formation of titanium silicides will be sufficient for the entire process to operate in a self-sustaining mode in a very wide range of the ratio of the components of the initial charge.

Известно, что с увеличением дисперсности порошков увеличивается их реакционная поверхность, вследствие чего интенсифицируется взаимодействие между ними. Многочисленные проведенные эксперименты показали, что размер частиц порошков титансодержащего и кремнийсодержащего компонентов не должен превышать 5,0 мм, так как в этом случае значительно ухудшается контакт между частицами и проведение реакции в самоподдерживающемся режиме становится невозможным. В то же время, для получения более равномерного распределения элементов по объему продукта предпочтительно использовать порошки титансодержащего и кремнийсодержащего компонентов с размером частиц менее 0,63 мм. Для ряда исходных реакционных экзотермичных смесей, включающих в состав компоненты в виде сплавов, для повышения их реакционной активности возникает необходимость применять порошки с размером частиц менее 0,25 мм, а для сплавов с низкой концентрацией титансодержащего компонента целесообразно использование особо тонкого порошка дисперсностью менее 0,074 мм.It is known that with an increase in the dispersion of powders, their reaction surface increases, as a result of which the interaction between them intensifies. Numerous experiments performed showed that the particle size of the powders of the titanium-containing and silicon-containing components should not exceed 5.0 mm, since in this case the contact between the particles worsens significantly and it becomes impossible to conduct the reaction in a self-sustaining mode. At the same time, in order to obtain a more uniform distribution of elements over the product volume, it is preferable to use powders of titanium-containing and silicon-containing components with a particle size of less than 0.63 mm. For a number of initial reaction exothermic mixtures that include components in the form of alloys, in order to increase their reaction activity, it becomes necessary to use powders with a particle size of less than 0.25 mm, and for alloys with a low concentration of a titanium-containing component, it is advisable to use a particularly fine powder with a fineness of less than 0.074 mm .

Заявляемый способ позволяет получать сплав для легирования стали в широких пределах изменения его состава путем выбора концентрации исходных ингредиентов, при этом оптимальным является следующее соотношение исходных компонентов, мас.%:The inventive method allows to obtain an alloy for alloying steel over a wide range of changes in its composition by selecting the concentration of the starting ingredients, while the following ratio of starting components is optimal, wt.%:

титансодержащий компонентtitanium component 45-8845-88 кремнийсодержащий компонентsilicon component 12-5512-55

При концентрации титансодержащего компонента ниже 45%, а кремнийсодержащего - выше 55% экзотермичность шихты снижается, и появляются непрореагировавшие области с высоким содержанием свободного кремния, а использование готового продукта нецелесообразно из-за низкого содержания титана. При концентрации титансодержащего компонента выше 88%, а кремнийсодержащего - ниже 12% в смеси остается свободный титан, а целевой продукт имеет низкую плотность. Оптимальной является концентрация титансодержащего компонента 48-72%, а кремнийсодержащего - 28-52%.When the concentration of the titanium-containing component is lower than 45%, and the silicon-containing component is higher than 55%, the exothermicity of the mixture decreases, and unreacted regions with a high content of free silicon appear, and the use of the finished product is impractical due to the low titanium content. When the concentration of the titanium-containing component is higher than 88%, and the silicon-containing component is lower than 12%, free titanium remains in the mixture, and the target product has a low density. The optimum concentration of titanium-containing component is 48-72%, and silicon-containing component - 28-52%.

Для того чтобы повысить чистоту конечного продукта, высокотемпературную обработку проводят в инертной атмосфере при давлении от 10-7 до 15 МПа. Инертной атмосферой может служить инертный газ или вакуум. В оптимальных вариантах выполнения предлагаемого изобретения процесс синтеза комплексных сплавов необходимо проводить в вакууме при давлении от 0,0001 до 0,01 МПа. В этом случае происходит максимальная очистка продукта от газообразных примесей.In order to increase the purity of the final product, high-temperature processing is carried out in an inert atmosphere at a pressure of from 10 -7 to 15 MPa. An inert atmosphere may be an inert gas or vacuum. In optimal embodiments of the invention, the synthesis of complex alloys must be carried out in vacuum at a pressure of from 0.0001 to 0.01 MPa. In this case, the product is maximally cleaned of gaseous impurities.

Известно, что эффективность применения легирующих сплавов во многом зависит от температуры их плавления. Для повышения эффективности применения легирующего титансодержащего сплава в соответствии с заявляемым изобретением предлагается в качестве исходных компонентов использовать порошки ферротитана и/или ферросилиция. Железо, входящее в состав сплава в виде силицидов железа, будет образовывать низкотемпературную эвтектику (~1200°C), что повысит растворимость лигатуры и увеличит эффективность ее использования.It is known that the effectiveness of alloying alloys largely depends on their melting temperature. In order to increase the efficiency of using an alloying titanium-containing alloy in accordance with the claimed invention, it is proposed to use ferrotitanium and / or ferrosilicon powders as starting components. Iron, which is part of the alloy in the form of iron silicides, will form a low-temperature eutectic (~ 1200 ° C), which will increase the solubility of the ligature and increase the efficiency of its use.

В наилучших вариантах реализации предлагаемого технического решения исходная шихта дополнительно содержит порошок алюминия в количестве 1-14%. Алюминий, являясь высокоактивным по отношению к кислороду элементом, будет повышать эффективность защиты титана от окисления, тем самым повышая усвоение титана. Кроме того, совместное раскисление алюминием и кремнием способствует образованию легкоплавких оксидных композиций. Оптимальным является содержание алюминия в количестве 8-12%.In the best embodiments of the proposed technical solution, the initial charge additionally contains aluminum powder in an amount of 1-14%. Aluminum, being a highly active element with respect to oxygen, will increase the efficiency of titanium protection against oxidation, thereby increasing the absorption of titanium. In addition, the combined deoxidation of aluminum and silicon contributes to the formation of fusible oxide compositions. The optimum is the aluminum content in the amount of 8-12%.

Температура горения смеси при получении комплексных титансодержащих сплавов в соответствии с предлагаемым изобретением может достигать 2150°C, но наиболее целесообразно проводить высокотемпературную обработку в интервале температур от 1250 до 1950°C. При этом обеспечивается максимальная безопасность процесса, а готовый продукт обладает композиционной структурой с наилучшим сочетанием физико-химических свойств (плотность, фазовый состав, микро- и макроструктура).The combustion temperature of the mixture upon receipt of complex titanium-containing alloys in accordance with the invention can reach 2150 ° C, but it is most advisable to carry out high-temperature processing in the temperature range from 1250 to 1950 ° C. This ensures maximum process safety, and the finished product has a composite structure with the best combination of physico-chemical properties (density, phase composition, micro- and macrostructure).

Большое влияние на характеристики процесса оказывает относительная плотность исходной шихты. Проведенные эксперименты показали, что оптимальная относительная плотность исходной шихты составляет 40-80%. При относительной плотности менее 40% ухудшается контакт между частицами, процесс горения протекает нестационарно, появляются непрореагировавшие области. При относительной плотности более 80% резко возрастает теплопроводность исходной шихты, что способствует ухудшению условий реагирования вследствие больших теплопотерь из зоны горения. В этом случае горение становится нестабильным, а образующийся продукт имеет неравномерные свойства по объему.The relative density of the initial charge has a great influence on the characteristics of the process. The experiments showed that the optimal relative density of the initial mixture is 40-80%. At a relative density of less than 40%, contact between particles deteriorates, the combustion process proceeds unsteadily, and unreacted regions appear. At a relative density of more than 80%, the thermal conductivity of the initial charge sharply increases, which contributes to the deterioration of the reaction conditions due to large heat losses from the combustion zone. In this case, combustion becomes unstable, and the resulting product has uneven volume properties.

На примере получения титансодержащего сплава для легирования стали титан-кремний-железо рассмотрим подробно технологию его производства. Исходными материалами служат: титансодержащий компонент - порошок титана марки ТПП-7 по ТУ 1791-449-05795388-99, содержащий 98,4% титана и кремнийсодержащий компонент - порошок ферросилиция марки ФС75 ГОСТ 1415-93, содержащий 78,7% кремния и 19,7% железа. Исходные порошки дисперсностью 0,315 и 0,100 мм соответственно смешивают в массовом соотношении 70:30 с получением исходной реакционной экзотермичной шихты с относительной плотностью 65% (пористость шихты 35%). Локальным нагревом инициируется экзотермическая реакция образования силицидов титана в вакууме при давлении 0,01 МПа. Максимальная температура, развивающаяся в зоне горения, составляет 1800°C, продолжительность процесса 13 минут. Продукт после остывания представляет собой плотный спек, который после дробления можно либо непосредственно использовать для легирования либо применять для изготовления порошковой проволоки для последующего микролегирования стали. Состав полученного таким образом титансодержащего легирующего сплава следующий, мас.%: титан - 69,3, кремний - 22,3, Fe - 7,4, остальное - неизбежные примеси.On the example of obtaining a titanium-containing alloy for alloying titanium-silicon-iron steel, we consider in detail the technology for its production. The starting materials are: a titanium-containing component - titanium powder TPP-7 grade according to TU 1791-449-05795388-99, containing 98.4% titanium and a silicon-containing component - ferrosilicon powder grade FS75 GOST 1415-93, containing 78.7% silicon and 19 , 7% iron. The initial powders with a fineness of 0.315 and 0.100 mm, respectively, are mixed in a mass ratio of 70:30 to obtain the initial reaction exothermic mixture with a relative density of 65% (charge porosity 35%). Local heating initiates the exothermic reaction of the formation of titanium silicides in vacuum at a pressure of 0.01 MPa. The maximum temperature developing in the combustion zone is 1800 ° C, the duration of the process is 13 minutes. The product after cooling is a dense cake, which after crushing can either be used directly for alloying or used for the manufacture of cored wire for subsequent microalloying of steel. The composition of the titanium-containing alloying alloy thus obtained is as follows, wt.%: Titanium - 69.3, silicon - 22.3, Fe - 7.4, the rest are inevitable impurities.

В таблице 1 даны результаты реализации заявляемого изобретения с различными условиями процесса, а также для сравнения приведены результаты, полученные по способу-прототипу. Как видно из таблицы, продолжительность процесса по способу-прототипу составляет 72-84 минуты, что в 4-6 раз дольше, чем в заявляемом изобретении (12-18 минут). Использование способа-прототипа не позволяет получать сплавы с высоким (>35%) содержанием титана и комплексные сплавы, содержащие высокоактивные по отношению к кислороду компоненты - алюминий, кальций и др. Кроме того, проведение процесса в рудно-термической электропечи сопряжено с большими затратами электроэнергии (~35 кВт·ч/кг), а использование кремнийтитанового и титаномагнетитового концентратов неизбежно приведет к повышенному содержанию нежелательных примесей в сплаве.Table 1 shows the results of the implementation of the claimed invention with various process conditions, as well as for comparison, the results obtained by the prototype method. As can be seen from the table, the duration of the process according to the prototype method is 72-84 minutes, which is 4-6 times longer than in the claimed invention (12-18 minutes). Using the prototype method does not allow to obtain alloys with a high (> 35%) titanium content and complex alloys containing components that are highly active with respect to oxygen - aluminum, calcium, etc. In addition, carrying out the process in an ore-thermal electric furnace is associated with high energy costs (~ 35 kW · h / kg), and the use of silicon-titanium and titanomagnetite concentrates will inevitably lead to an increased content of undesirable impurities in the alloy.

Таким образом, в предлагаемом изобретении решена задача создания высокоэффективного способа получения титансодержащего сплава для легирования стали, который с минимальными затратами электроэнергии позволяет получать комплексные сплавы с высоким (>35%) содержанием титана и низким содержанием примесей, в состав которых входят высокоактивные по отношению к кислороду элементы (кремний, алюминий, кальций).Thus, the present invention solved the problem of creating a highly efficient method for producing a titanium-containing alloy for alloying steel, which with minimal energy consumption allows to obtain complex alloys with a high (> 35%) titanium content and low impurity content, which include highly active with respect to oxygen elements (silicon, aluminum, calcium).

Figure 00000001
Figure 00000001

Claims (13)

1. Способ получения титансодержащей лигатуры, включающий приготовление исходной шихты, состоящей из титансодержащего и кремнийсодержащего компонентов, и ее последующую высокотемпературную обработку, отличающийся тем, что в качестве исходной шихты готовят экзотермичную смесь порошков титансодержащих и кремнийсодержащих металлов и/или сплавов с размером частиц не более 5,0 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:
титансодержащий компонент 45-88 кремнийсодержащий компонент 12-55,

а высокотемпературную обработку осуществляют в инертной атмосфере.
1. A method of producing a titanium-containing ligature, comprising preparing an initial charge consisting of titanium-containing and silicon-containing components, and its subsequent high-temperature processing, characterized in that an exothermic mixture of powders of titanium-containing and silicon-containing metals and / or alloys with a particle size of not more than 5.0 mm in the following ratio of components, wt.%:
titanium component 45-88 silicon component 12-55,

and high temperature processing is carried out in an inert atmosphere.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве титансодержащего компонента используют порошок титана и/или ферротитана.2. The method according to claim 1, characterized in that as the titanium-containing component using titanium powder and / or ferrotitanium. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кремнийсодержащего компонента используют порошок кремния, ферросилиция и/или силикокальция.3. The method according to claim 1, characterized in that as the silicon-containing component using a silicon powder, ferrosilicon and / or silicocalcium. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют экзотермичную смесь порошков при следующем соотношении компонентов, мас.%:
титансодержащий компонент 48-72 кремнийсодержащий компонент 28-52
4. The method according to claim 1, characterized in that an exothermic mixture of powders is used in the following ratio of components, wt.%:
titanium component 48-72 silicon component 28-52
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что исходная шихта дополнительно содержит порошок алюминия в количестве 1-14%.5. The method according to claim 1, characterized in that the initial charge additionally contains aluminum powder in an amount of 1-14%. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что высокотемпературную обработку смеси порошков осуществляют в режиме горения путем локального инициирования в ней экзотермической реакции.6. The method according to claim 1, characterized in that the high-temperature processing of the powder mixture is carried out in the combustion mode by local initiation of an exothermic reaction in it. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что высокотемпературную обработку проводят в среде инертного газа при давлении от 0,1 до 15 МПа.7. The method according to claim 1, characterized in that the high-temperature treatment is carried out in an inert gas medium at a pressure of from 0.1 to 15 MPa. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что высокотемпературную обработку проводят в вакууме при давлении от 10-7 до 10-1 МПа.8. The method according to claim 1, characterized in that the high-temperature processing is carried out in vacuum at a pressure of from 10 -7 to 10 -1 MPa. 9. Способ по п.1, отличающийся тем, что высокотемпературную обработку проводят в температурном интервале от 1250 до 1950°С.9. The method according to claim 1, characterized in that the high-temperature processing is carried out in the temperature range from 1250 to 1950 ° C. 10. Способ по п.1, отличающийся тем, что готовят смесь порошков с размером частиц не более 0,63 мм.10. The method according to claim 1, characterized in that a mixture of powders with a particle size of not more than 0.63 mm is prepared. 11. Способ по п.1, отличающийся тем, что готовят смесь порошков с размером частиц не более 0,25 мм.11. The method according to claim 1, characterized in that a mixture of powders with a particle size of not more than 0.25 mm is prepared. 12. Способ по п.1, отличающийся тем, что готовят смесь порошков с размером частиц не более 0,074 мм.12. The method according to claim 1, characterized in that a mixture of powders is prepared with a particle size of not more than 0.074 mm. 13. Способ по п.1, отличающийся тем, что исходная шихта имеет относительную плотность от 40 до 80%. 13. The method according to claim 1, characterized in that the initial mixture has a relative density of from 40 to 80%.
RU2012118345/02A 2012-05-03 2012-05-03 Method for obtaining titanium-containing alloy for steel alloying RU2497970C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012118345/02A RU2497970C1 (en) 2012-05-03 2012-05-03 Method for obtaining titanium-containing alloy for steel alloying

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012118345/02A RU2497970C1 (en) 2012-05-03 2012-05-03 Method for obtaining titanium-containing alloy for steel alloying

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2497970C1 true RU2497970C1 (en) 2013-11-10

Family

ID=49683153

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012118345/02A RU2497970C1 (en) 2012-05-03 2012-05-03 Method for obtaining titanium-containing alloy for steel alloying

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2497970C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2064150A (en) * 1936-07-23 1936-12-15 Titanium Alloy Mfg Co Low-carbon ferro-titanium-silicon alloy
CN1126766A (en) * 1995-08-23 1996-07-17 宝鸡特殊钢厂 Production process of ferro-titanium alloy
RU2177049C1 (en) * 2000-07-25 2001-12-20 Трегубенко Виктор Васильевич Method of preparing ferro-silico-titanium foundry alloy
RU2005115107A (en) * 2005-04-25 2006-11-27 Александр Афанасьевич Звездин (UA) HIGH-TITANIUM FERRO-ALLOY PRODUCED BY TWO-STAGE RECOVERY FROM ILMENITE
RU2329322C2 (en) * 2005-04-25 2008-07-20 Сергей Николаевич Чепель Method of producing high titanium ferroalloy out of ilmenite
RU2410449C1 (en) * 2009-11-30 2011-01-27 Игорь Олегович Попов Method of processing titanium-magnetite concentrate

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2064150A (en) * 1936-07-23 1936-12-15 Titanium Alloy Mfg Co Low-carbon ferro-titanium-silicon alloy
CN1126766A (en) * 1995-08-23 1996-07-17 宝鸡特殊钢厂 Production process of ferro-titanium alloy
RU2177049C1 (en) * 2000-07-25 2001-12-20 Трегубенко Виктор Васильевич Method of preparing ferro-silico-titanium foundry alloy
RU2005115107A (en) * 2005-04-25 2006-11-27 Александр Афанасьевич Звездин (UA) HIGH-TITANIUM FERRO-ALLOY PRODUCED BY TWO-STAGE RECOVERY FROM ILMENITE
RU2329322C2 (en) * 2005-04-25 2008-07-20 Сергей Николаевич Чепель Method of producing high titanium ferroalloy out of ilmenite
RU2410449C1 (en) * 2009-11-30 2011-01-27 Игорь Олегович Попов Method of processing titanium-magnetite concentrate

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5522320B1 (en) Steelmaking slag reduction treatment method
US20160089724A1 (en) Process for manufacturing metal containing powder
CN101457270B (en) Method and device for preparing high quality high ferrotitanium alloy based on aluminothermy reduction
WO2018228139A1 (en) Method for preparing ferrovanadium alloy based on aluminum thermal self-propagation gradient reduction and slag washing and refining
JP6810243B2 (en) Manufacturing method of titanium alloy based on thermite self-propagation gradient reduction and slag cleaning refining
CN106086710A (en) A kind of Rare earth heat-resistant steel and casting technique thereof
CN112430756A (en) Niobium-iron alloy production method
CN103131921B (en) Aldural of a kind of carbonization nickel process and preparation method thereof
RU2335564C2 (en) High titanium ferro alloy produced by two stages reduction out of ilmenite
JP5379583B2 (en) Manufacturing method of ultra high purity alloy ingot
RU2497970C1 (en) Method for obtaining titanium-containing alloy for steel alloying
CN110923482B (en) High-quality high-tungsten high-cobalt-nickel alloy material and preparation method thereof
CN109487091B (en) Electroslag remelting arc striking agent and preparation method thereof
RU2672609C1 (en) Method of recovery and activation of substandard waste for nickel-based alloys
RU2521930C1 (en) Charge and method for electric-furnace aluminothermic production of ferroboron using it
RU2493281C1 (en) Method for obtaining of nanosized powders of aluminium-silicon alloys
RU2549820C1 (en) Method for aluminothermic obtainment of ferroalloys
JP5814500B2 (en) Method for producing stainless steel ingot having carbon [C] of 10 ppm or less in ingot
CN105838969B (en) The method that remelting process produces ferrotianium
RU2599464C2 (en) Charge and method for aluminothermic production of chromium-based alloy using said charge
CN107058802B (en) A kind of preparation method of 70 ferrotianium of low aluminum nitrogen
RU2644637C2 (en) Method and charge for production of nitrated silico-manganese in arc ore-thermal furnace
RU2243280C1 (en) Method of melting ferro-titanium of high purity in induction furnace
CN113913629A (en) Purification slag for metal chromium smelting and metal chromium smelting method
RU2569621C1 (en) Method of producing niobium-containing steel

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20210611