UA77117C2 - Method for producing highly titanium ferroalloy of ilmenite by two stage electric furnace melting - Google Patents
Method for producing highly titanium ferroalloy of ilmenite by two stage electric furnace melting Download PDFInfo
- Publication number
- UA77117C2 UA77117C2 UAA200503961A UAA200503961A UA77117C2 UA 77117 C2 UA77117 C2 UA 77117C2 UA A200503961 A UAA200503961 A UA A200503961A UA A200503961 A UAA200503961 A UA A200503961A UA 77117 C2 UA77117 C2 UA 77117C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- stage
- titanium
- slag
- melting
- ferroalloy
- Prior art date
Links
- 239000010936 titanium Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 238000002844 melting Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 230000008018 melting Effects 0.000 title claims abstract description 43
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 41
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 33
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 21
- YDZQQRWRVYGNER-UHFFFAOYSA-N iron;titanium;trihydrate Chemical compound O.O.O.[Ti].[Fe] YDZQQRWRVYGNER-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 17
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 48
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 37
- 229910001200 Ferrotitanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 24
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 8
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims abstract description 7
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims abstract description 7
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims abstract description 7
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 claims abstract description 6
- 239000006028 limestone Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 claims description 10
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 7
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000012876 topography Methods 0.000 claims 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract description 12
- 239000010959 steel Substances 0.000 abstract description 12
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 23
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 8
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 8
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 description 8
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 4
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 3
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 3
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 2
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000952 Be alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 239000002003 electrode paste Substances 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 1
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N methylidyneiron Chemical compound [C].[Fe] QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000005658 nuclear physics Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical class [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010878 waste rock Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Опис винаходуDescription of the invention
Цей винахід відноситься до галузі чорної металургії, а саме до способу одержання високотитанового 2 феросплаву з ільменіту і може бути використаний для одержання легуючого компонента для виробництва легованих сталей з високим рівнем фізико-механічних властивостей.This invention relates to the field of ferrous metallurgy, namely to the method of obtaining a high-titanium 2 ferroalloy from ilmenite and can be used to obtain an alloying component for the production of alloy steels with a high level of physical and mechanical properties.
За останні ЗО років бурхливий розвиток ядерної фізики, фізики кріогенних температур, хімії високомолекулярних сполук і їх синтезу та багатьох інших галузей науки вимагало від машинобудування пошуку нових конструкційних матеріалів, які повинні володіти комплексом підвищених фізико-механічних властивостей у 70 сполученні з порівняно низькою вартістю, не дефіцитністю та гарною оброблюваністю при їх виробництві і виготовлені з них різноманітних виробів.Over the past 30 years, the rapid development of nuclear physics, physics of cryogenic temperatures, chemistry of high molecular compounds and their synthesis, and many other branches of science required the mechanical engineering to search for new structural materials that should possess a complex of increased physical and mechanical properties in combination with a relatively low cost, not scarcity and good processability during their production and various products are made from them.
В ряду конструкційних матеріалів, що володіють вказаним комплексом властивостей, одне з перших міст займають леговані сталі. Серед легуючих елементів, які забезпечують високий рівень міцності на розтягнення, ударної в'язкості, корозійної та тріщиностійкості в легованих сталях, поряд з іншими елементами достатньо 72 довго використовується титан. Однак виробництво чистого титану пов'язано з наявністю поблизу від сталеливарних підприємств багатих родовищ титанових покладів, потужних перероблюючих комплексів, розвиненої інфраструктури транспортування титана споживачам, що дуже рідко має місце в умовах конкретного виробництва легованих сталей. Таким чином, титан, що виробляється для цілей одержання легованих сталей, достатньо дорогий та дефіцитний. 20 Вихід з утвореної ситуації був найдений металургами у введенні в склад шихти для виготовлення легованих сталей замість чистого титану його феросплаву. При цьому, чим вище вміст титану у феросплаві, тим менша кількість його, як легуючого, потрібна для заміни титану при введенні легуючого в склад шихти.Among the structural materials that possess the specified set of properties, one of the first places is occupied by alloyed steels. Among the alloying elements that provide a high level of tensile strength, impact toughness, corrosion and crack resistance in alloyed steels, along with other elements, titanium has been used for a long time. However, the production of pure titanium is associated with the presence of rich deposits of titanium deposits, powerful processing complexes, and a developed infrastructure for the transportation of titanium to consumers, which is very rare in the conditions of concrete production of alloy steels. Thus, titanium produced for the purpose of producing alloy steels is quite expensive and scarce. 20 The way out of the situation was found by metallurgists in the introduction of a charge for the production of alloyed steels instead of pure titanium, its ferroalloy. At the same time, the higher the content of titanium in the ferroalloy, the smaller its amount as an alloying agent is required to replace titanium when the alloying agent is added to the charge.
З рівня техніки відомий патент РФ Мо2228967, С2, публ. 20.05.2004р. на спосіб виробництва титановмісної лігатури (Ті-5і-Ге), що включає контрольоване порціоноване завантаження у багатофункціональний плавильний с 22 агрегат ільменітового концентрату на залишок лігатури з попередньої плавки, що обертається, плавлення Го) концентрату з підтриманням температури процесу не нижче 15502, відновлення заліза з оксидів заліза, що містить розплав концентрату, рідким кремнієм, зливання 70-8095 одержаного розплаву заліза. В плавильній камері після зливання розплаву заліза залишається 20-3095 не злитого розплаву заліза і первинний шлак, що складається з оксидів титану і кремнію. Потім здійснюють подавання алюмінію у рідкому виді, як відновника - 30 оксидів титану, кремнію, заліза, які не відновилися рідким кремнієм. Після проходження відновлення вказаних ч- оксидів виконують подавання в шлакову фазу оксиду кальцію з утворенням вторинного шлаку й наступним зливанням більшої частини титановмісної лігатури та вторинного шлаку. -From the state of the art, the patent of the Russian Federation Mo2228967, C2, publ. 05/20/2004 on the method of production of titanium-containing ligature (Ti-5i-Ge), which includes controlled portioned loading into a multifunctional melting unit with 22 ilmenite concentrate on the remainder of the ligature from the previous rotating melting, melting of the concentrate with maintaining the process temperature not lower than 15502, recovery of iron from iron oxides containing the concentrate melt with liquid silicon, casting 70-8095 of the resulting iron melt. In the melting chamber, after melting the iron melt, there remains 20-3095 unmelted iron melt and primary slag, consisting of titanium and silicon oxides. Then aluminum is supplied in liquid form as a reducing agent - 30 oxides of titanium, silicon, and iron, which were not reduced by liquid silicon. After the recovery of the indicated h-oxides, calcium oxide is fed into the slag phase with the formation of secondary slag and the subsequent merging of most of the titanium-containing ligature and secondary slag. -
До недоліків даної технології одержання титановмісної лігатури слід віднести одержання сплаву Ті-5і-бе - складного складу, в якому крім суто титану, що припускають до використання як легуючий елемент у складі 35 легованої сталі, входить 20-21мас.бо кремнію і 23-25мас.9о заліза, які ускладнюють розрахунок потрібної маси - легуючих елементів для плавлення конкретного складу легованої сталі. Складність плавильного агрегату, що використовується, який повинен для здійснення процесу крім тигельного вузла містити вузол МГД - техніки для забезпечення у плавильній камері обертання розплаву залишку титановмісної лігатури, вузол відводу й підводу « металічних розплавів кремнію і алюмінію, а також необхідність використання в процесі двох відновних агентів - З7З 70 вВіїАв вигляді розплавів робить спосіб за даним патентом РФ дорогим і таким, що потребує наявності с спеціальної техніки, потужність якої складає 6,6МВт. "з З рівня техніки відомий патент України МобОо240, А, публ. 15.09.2003р. в Бюл. 9 на спосіб одержання феротитану двостадійним плавленням в електродуговій печі, згідно якого на першій стадії плавлять шихту з ільменітового концентрату, вапна і вуглецевого відновника до відновлення заліза вуглецем, зливають 75 розплавлений шлак з вмістом оксиду титану 70-9Омас.9о при температурі 1550-1800 в плавильний горн або їх іншу електродугову піч. Потім в захисному середовищі на дзеркало розплаву шлаку завантажують алюміній у -і вигляді гранул, розплаву або у вигляді витратного електроду і здійснюють алюмотермічне відновлення оксидів - титану з нагріванням розплаву до температури 1900-22002С. Одержаний феротитан містив 58мас.оо Ті, бмас.9о 50 АЇ, 24мас.оо Ре і 2мас.9о домішків. - До недоліків даного винаходу слід віднести недостатній ступінь відновлення титану з шлаку, наявність у «м кінцевому феротитані відновника - бмас.9о алюмінію і 2мас.9о домішків. Крім того, у якості вихідного матеріалу використовується концентрат ільменіту, що потребує наявності спеціальної попередньої операції збагачення ільменітової руди у концентрат, а також введення в процес відновника - алюмінію у виді гранул, які необхідно додатково одержати з зливків алюмінію розпорошенням в інертному середовищі. Необхідність проведення вказаних операцій веде до подорожчанню одиниці ваги феротитану, що одержується. (Ф) Найбільш близьким аналогом з рівня техніки є патент України Мо59720, А, публ. 15.09.2003р. на спосіб г) одержання високотитанового феросплаву з ільменіту шляхом двостадійного відновлювального електродугового плавлення шихти з ільменітового концентрату, яка завантажується порційне на залізний розплав, подрібненого во вуглецевого відновника, наприклад, електродного бою і вапна на першій стадії процесу. При цьому попередньо, перед першою стадією, утворюють ванну залізного розплаву шляхом завантаження у піч залізного лому з подальшим розплавленням його та видаленням шлаку, що утворився. Утворений після першої стадії шлак, який містить оксид титану, зливають, охолоджують та подрібнюють. На другій стадії готують основну шихту з суміші подрібненого шлаку, кускового алюмінію та вапна, яку завантажують на дзеркало залізного розплаву, розплавляють суміш і відновлюють оксиди титану і заліза до феротитану. 65 Недоліками даного винаходу є необхідність попередньої підготовки вихідного матеріалу для одержання феротитану - ільменіту збагаченням по вмісту основного компонента процесу у концентрат, що підвищує вартість одержуваного продукту - феротитану. Кінцевий феротитан, що одержується за даним винаходом, містить від 55 до бОмас.95 титану, що недостатньо для цілей виробництва компонента, який вводять в склад легованих сталей, оскільки постійно підвищуванні обсяги виробництва легованих сталей при такому співвідношенні основного компонента в феротитані, будуть потребувати введення значних обсягів одержуваного феросплаву на тону легованої сталі, що виробляється. До недоліків також слід віднести відсутність захисту процесу на другій його стадії від окислення киснем повітря, що значно погіршує якість одержуваного кінцевого продукту і знижує вихід продукту після завершення процесу. Головним недоліком даного винаходу є неможливість одержання кінцевого 7/0 продукту у вигляді товарного зливка феротитану. Феротитан після двостадійного відновлення і плавлення одержується у вигляді корольків, які оточені масою шлаку, що потребує додаткових операцій вивільнення корольків, очищення їх від шлаку і переплавлення, яке, тим самим, здрожчує одиницю одержуваного продукту.Among the disadvantages of this technology for obtaining a titanium-containing ligature should be attributed the obtaining of the Ti-5i-be alloy - a complex composition in which, in addition to pure titanium, which is assumed to be used as an alloying element in the composition of 35 alloy steel, 20-21 mass.bo of silicon and 23-25 mass .9o of iron, which complicate the calculation of the required mass of alloying elements for melting a specific composition of alloyed steel. The complexity of the used melting unit, which, in addition to the crucible unit, must contain an MHD unit for the process to be carried out - a technique for ensuring in the melting chamber the melt rotation of the remaining titanium-containing ligature, a withdrawal and supply unit for "metal melts of silicon and aluminum, as well as the need to use in the process two reducing agents - Z7Z 70 vViiAv in the form of melts makes the method according to this patent of the Russian Federation expensive and such that it requires the presence of special equipment, the capacity of which is 6.6 MW. "from the state of the art, the patent of Ukraine MobOo240, A, publ. 15.09.2003 in Bull. 9 is known for the method of obtaining ferrotitanium by two-stage melting in an electric arc furnace, according to which, in the first stage, a charge of ilmenite concentrate, lime and carbon reducing agent is melted to reduce iron carbon, pour 75 molten slag with a content of titanium oxide 70-9Omas.9o at a temperature of 1550-1800 into a melting furnace or their other electric arc furnace. Then, in a protective environment, aluminum is loaded onto the mirror of the slag melt in the form of granules, melt or in the form of consumable electrode and carry out aluminothermic reduction of oxides - titanium with heating of the melt to a temperature of 1900-22002 C. The obtained ferrotitanium contained 58 mass.oo Ti, bmass.9o 50 AI, 24 mass.oo Re and 2 mass.9o impurities. - Among the disadvantages of this invention should be attributed an insufficient degree recovery of titanium from slag, the presence in the final ferrotitanium of a reducing agent - 9% by mass of aluminum and 2% by mass of impurities. In addition, as a starting material, ilmenite concentrate is melted, which requires the presence of a special preliminary operation of enriching ilmenite ore into a concentrate, as well as the introduction into the process of a reducing agent - aluminum in the form of granules, which must be additionally obtained from aluminum ingots by spraying in an inert medium. The need to carry out the specified operations leads to an increase in the price of a unit of weight of the obtained ferrotitanium. (F) The closest analog in terms of technical level is Ukrainian patent Mo59720, A, publ. 15.09.2003 by method d) production of high-titanium ferroalloy from ilmenite by means of two-stage reductive electric arc melting of the charge from ilmenite concentrate, which is loaded in portions onto the iron melt, crushed into a carbon reducing agent, for example, electrode battle and lime at the first stage of the process. At the same time, before the first stage, a bath of molten iron is formed by loading iron scrap into the furnace, followed by its melting and removal of the slag formed. The slag formed after the first stage, which contains titanium oxide, is drained, cooled and crushed. At the second stage, the main charge is prepared from a mixture of crushed slag, aluminum lumps and lime, which is loaded onto the molten iron mirror, the mixture is melted and titanium and iron oxides are reduced to ferrotitanium. 65 The disadvantages of this invention are the need for preliminary preparation of the raw material for obtaining ferrotitanium - ilmenite by enriching the content of the main component of the process into a concentrate, which increases the cost of the obtained product - ferrotitanium. The final ferrotitanium obtained according to the present invention contains from 55 to 95 bOms of titanium, which is not enough for the purposes of the production of the component that is introduced into the composition of alloy steels, since the constantly increasing production volumes of alloy steels with this ratio of the main component in ferrotitanium will require the introduction significant volumes of obtained ferroalloy per ton of alloy steel produced. The lack of protection of the process at its second stage from air oxidation, which significantly worsens the quality of the final product and reduces the yield of the product after the end of the process, should also be included among the disadvantages. The main drawback of this invention is the impossibility of obtaining the final 7/0 product in the form of a commercial ingot of ferrotitanium. After two-stage recovery and melting, ferrotitanium is obtained in the form of balls surrounded by a mass of slag, which requires additional operations of releasing the balls, cleaning them from slag and remelting, which, in turn, makes the unit of the product obtained.
В основу заявленого винаходу поставлена задача розробки способу одержання високотитанового феросплаву з вмістом титану 68-78,7мас.9о в кінцевому продукті, зниження собівартості одиниці ваги продукту, /5 усунення можливості забруднення киснем повітря феросплаву при відновленні титану, забезпечення умов одержання готового продукту у вигляді компактного товарного зливка феротитану з заданим вмістом титану.The basis of the claimed invention is the task of developing a method for obtaining a high-titanium ferroalloy with a titanium content of 68-78.7wt.9o in the final product, reducing the cost per unit of product weight, /5 eliminating the possibility of oxygen contamination of the ferroalloy air during titanium recovery, ensuring the conditions for obtaining the finished product in the form compact commercial ingot of ferrotitanium with a given titanium content.
Поставлена задача вирішується тим, що спосіб одержання високотитанового феросплаву з ільменіту двостадійним електропічним плавленням, зливанням шлаку на першій стадії процесу і утворенням феросплаву на другій стадії процесу, полягає в попередньому введенні в електродугову піч залізного лому, розплавленні його і видаленні утвореного шлаку, після чого на першій стадії здійснюють завантаження в електродугову піч шихти з ільменіту, електродного бою, вапна або вапняку, відновлюють і плавлять залізо, зливають шлак, що містить оксид титану, а на другій стадії здійснюють приготування основної шихти, яка містить подрібнений шлак з високим вмістом оксиду титану, що одержаний на першій стадії, і алюміній. Приготовлену основну шихту, як наповнювач, формують в металевій оболонці витратного електроду, який плавлять під шаром флюсу до сч ов утворення феротитану, який містить 68-78,7мас.9о титану, 19,3-30,Омас.9о заліза і до 1,9вмас.95 домішків.The problem is solved by the fact that the method of obtaining a high-titanium ferroalloy from ilmenite by two-stage electrofurnace melting, pouring slag at the first stage of the process and forming a ferroalloy at the second stage of the process consists in the preliminary introduction of iron scrap into the electric arc furnace, melting it and removing the formed slag, after which in the first stage, a charge made of ilmenite, electrode battle, lime or limestone is loaded into the electric arc furnace, iron is recovered and melted, slag containing titanium oxide is poured, and in the second stage, the main charge is prepared, which contains crushed slag with a high content of titanium oxide, that was obtained at the first stage, and aluminum. The prepared main charge, as a filler, is formed in the metal shell of a consumable electrode, which is melted under a layer of flux to the point of formation of ferrotitanium, which contains 68-78.7wt.9o of titanium, 19.3-30.Owt.9o of iron and up to 1, 9 by mass. 95 impurities.
Сутність заявленого винаходу полягає в тому, що спосіб одержання високотитанового феросплаву з і) ільменіту включає дві стадії. На першій стадії одержують титановий шлак с високим вмістом оксиду титану й мінімальним вмістом оксидів заліза. Плавлення шлаку, що містить оксид титану, здійснюється в дугових електропечах змінного або постійного струму на другій стадії процесу. М зо В електропечі розплавляють чавунний або стальний лом. Після розплавлення лому з печі видаляють шлак, що утворився в результаті плавлення і на поверхню рідкої металевої ванни окремими порціями завантажують -- суміш, яка містить ільменітову руду і відновник (електродний бій або кокс). Для ошлаковування пустої породи, «- що міститься в ільменітовій руді, в склад суміші додають вапняк або вапно. В процесі розплавлення суміші відбувається відновлення оксидів заліза які містяться у руді. Відновлене залізо переходить в металевий в. зв розплав, що веде до підвищення концентрації оксиду титану в утвореному шлаку. Збагачений оксидом титану ї- шлак, після завершення відновного періоду плавлення суміші, зливають у виливниці.The essence of the claimed invention is that the method of obtaining high-titanium ferroalloy from i) ilmenite includes two stages. At the first stage, titanium slag with a high content of titanium oxide and a minimum content of iron oxides is obtained. Melting of slag containing titanium oxide is carried out in AC or DC electric arc furnaces at the second stage of the process. Iron or steel scrap is melted in an electric furnace. After melting the scrap, the slag formed as a result of melting is removed from the furnace and a mixture containing ilmenite ore and a reducing agent (electrode battle or coke) is loaded onto the surface of the liquid metal bath in separate portions. Limestone or lime is added to the composition of the mixture for slagging of waste rock, which is contained in ilmenite ore. In the process of melting the mixture, iron oxides contained in the ore are restored. The recovered iron passes into the metal. zv melt, which leads to an increase in the concentration of titanium oxide in the formed slag. The titanium oxide-enriched slag, after the completion of the recovery period of melting the mixture, is poured into the culvert.
На другій стадії процесу готують шихту, як складається з дозованої кількості подрібненого шлаку, що одержаний на першій стадії і алюмінієвого порошку зернистістю основної фракції не більше 800мкм. Готову суміш завантажують в металеву оболонку з наступним використанням її у якості витратного електроду на « установці електрошлакового плавлення. Витратний електрод, що являє собою металеву оболонку, заповнену з с наповнювачем з вищевказаної шихти, під'єднують до позитивного полюсу джерела струму і опускають в наважку . флюсу, розташовану на поду плавильного тиглю до контакту з подом, на який подано негативний полюс а джерела струму. Після здійснення контакту електрода з подом тиглю подають напругу і підіймають витратний електрод до утворення електричної дуги з оптимальними електричними параметрами (стійке горіння). В наслідокAt the second stage of the process, a charge is prepared, as it consists of a dosed amount of crushed slag obtained at the first stage and aluminum powder with a grain size of the main fraction of no more than 800 μm. The finished mixture is loaded into a metal shell, followed by its use as a consumable electrode at the electroslag melting plant. The consumable electrode, which is a metal shell filled with filler from the above-mentioned charge, is connected to the positive pole of the current source and lowered into the weight. of the flux located on the bottom of the melting crucible to contact with the bottom to which the negative pole of the current source is applied. After making contact between the electrode and the bottom of the crucible, voltage is applied and the consumable electrode is raised until the formation of an electric arc with optimal electrical parameters (stable combustion). As a result
Виділення тепла від електроопору флюсу і екзотермічних реакцій відновлення відбувається розплавлення -І витратного електроду. Відновлений титан, при проходженні крізь шар утвореного рідкого шлаку, збирається на поду тигля. Після повного розплавлення витратного електрода електроживлення печі вимикають і даютьThe release of heat from the electric resistance of the flux and the exothermic reactions of the recovery is the melting of the consumable electrode. Recovered titanium, when passing through the layer of liquid slag formed, collects on the bottom of the crucible. After complete melting of the consumable electrode, the power supply of the furnace is turned off and given
Ш- охолонути продуктам плавлення. Утворений зливок феротитану вивільняють від шлаку і спільно з іншими - зливками попередніх плавок переплавляють в індукційній печі в зливок з середнім хімічним складом, мас.9б: 68,00-78,70 титану, 19,30-30,00 заліза, до 1,98 домішків, які містять алюміній, кремній, марганець, ванадій, сірку. - ПрикладSh- to cool the fusion products. The formed ingot of ferrotitanium is freed from slag and, together with other ingots from previous melts, is remelted in an induction furnace into an ingot with an average chemical composition, wt. 9b: 68.00-78.70 titanium, 19.30-30.00 iron, up to 1. 98 impurities containing aluminum, silicon, manganese, vanadium, sulfur. - An example
І Ї стадія процесу - одержання шлаку, що містить оксид титану.The 1st stage of the process is the production of slag containing titanium oxide.
Плавлення шихти з утворенням шлаку, що містить оксид титану, виконувалося на лабораторній дуговій печі постійного струму з відновного футерівкою. У якості шихтових матеріалів використовувався лом ливарного ов чавуну і ільменітова руда складу, мас.7о: (Ф. ТібОо 60,00, ко ГегОз 31,00,Smelting of the charge with the formation of slag containing titanium oxide was carried out on a laboratory direct current arc furnace with a reducing lining. Cast iron scrap and ilmenite ore composition, weight 7% were used as charge materials: (F. TibOo 60.00, co HegOz 31.00,
АІ203. 1,10, 60 8іО» 2,84, 8 2,34,AI203. 1.10, 60 8iO» 2.84, 8 2.34,
Р 0,28,P 0.28,
М2О5 0,43,M2O5 0.43,
МпО 0,56. б5MPO 0.56. b5
Як відновник використовувався дрібнодисперсний електродний бій з вмістом вуглецю 8бмас.95. Для офлюсовування кремнезему, що містить ільменітова руда, використовувалося свіже опалене вапно з розмірами шматків 10-З3Омм.As a reducing agent, finely dispersed electrode paste with a carbon content of 8 bmas.95 was used. For flocculation of silica containing ilmenite ore, fresh burnt lime with the size of pieces of 10-33Omm was used.
Підготовка шихти включала вагове дозування її компонентів і ретельне їх перемішування для досягнення середнього складу по всьому обсягу маси. Технологія плавлення полягала у завантаженні чавунного лому, що входить в склад шихти, в електропіч, його розплавлення і нагрівання до температури 1350-140020. Після цього, шлак, що утворився в процесі плавлення металічної частини шихти, видаляли з печі, а на поверхню металічної ванни розплаву періодично, окремими порціями, завантажували підготовлену шихту і розплавляли (Її.The preparation of the charge included weight dosing of its components and their thorough mixing to achieve an average composition throughout the volume of the mass. The smelting technology consisted in loading iron scrap, which is part of the charge, into an electric furnace, melting it and heating it to a temperature of 1350-140020. After that, the slag formed in the process of melting the metal part of the charge was removed from the furnace, and the prepared charge was periodically loaded onto the surface of the metal bath of the melt in separate portions and melted (Her.
Завантаження шихтових матеріалів виконувалася в процесі плавлення по мірі їх розплавлення. Після 7/0 розплавлення останньої порції шихти, що була завантажена у піч, електропіч вимикали і виконували зливання шлаку і частини металу у виливниці. Охолоджений шлак подрібнювали і відбирали пробу для визначення йог хімічного складу. Оптимальний хімічний склад шлаку - 79,5мас.бо ТіО»о, 7,8мас.бо Бе2Оз, інше - домішки оксидів алюмінію, кремнію, ванадію, марганцю, а також сірка і фосфор.Loading of charge materials was carried out in the process of melting as they were melted. After 7/0 melting of the last portion of the charge, which was loaded into the furnace, the electric furnace was turned off and the slag and part of the metal were poured into the mold. The cooled slag was crushed and a sample was taken to determine its chemical composition. The optimal chemical composition of the slag is 79.5 wt.bo of TiO»O, 7.8 wt.bo of Be2Oz, other - impurities of oxides of aluminum, silicon, vanadium, manganese, as well as sulfur and phosphorus.
ІЇ стадія процесу - одержання феротитану з шлаку, що містить оксид титану.The II stage of the process is the production of ferrotitanium from slag containing titanium oxide.
Плавлення феротитану проводилося методом відновлення оксидів титану, заліза і кремнію, що містила основна шихта, алюмінієм при розплавленні витратного електрода під шаром захисного флюсу. Як зв'язуючий матеріал при підготовці основної шихти використовувалося рідке скло, а офлюсовування оксиду алюмінію виконувалося введеним в шихту вапняком. Після дозування шлаку, алюмінієвого порошку і рідкого скла, суміш основної шихти перемішувалася з метою досягнення середнього складу по всій масі. Підготовлена суміш го завантажувалася в сталеву оболонку витратного електрода і ущільнювалася. Характеристики витратного електрода представлені в таблиці. сч о їмSmelting of ferrotitanium was carried out by the method of reducing oxides of titanium, iron and silicon, which contained the main charge, with aluminum while melting the consumable electrode under a layer of protective flux. Liquid glass was used as a binding material in the preparation of the main charge, and aluminum oxide was defluxed with limestone introduced into the charge. After dosing slag, aluminum powder and liquid glass, the mixture of the main charge was mixed in order to achieve an average composition throughout the mass. The prepared mixture was loaded into the steel shell of the consumable electrode and compacted. The characteristics of the consumable electrode are presented in the table. about them
Підготовлений витратний електрод підключався до позитивного полюсу джерела живлення постійного - струму, а під плавильного тиглю - до негативного полюсу. За допомогою механізму переміщення електрод «- опускався до забезпечення контакту з подом плавильного тиглю, при цьому він проходив шар захисного флюсу на поду тиглю. Після вмикання джерела живлення, збудження електричної дуги між витратним електродом і -The prepared consumable electrode was connected to the positive pole of the direct current power source, and under the melting crucible - to the negative pole. With the help of the moving mechanism, the electrode "- lowered to ensure contact with the bottom of the melting crucible, while it passed through a layer of protective flux on the bottom of the crucible. After switching on the power source, excitation of the electric arc between the consumable electrode and -
Зз5 подом плавильного тигля відбувалося розплавлення витратного електрода. Швидкість переміщення витратного ча електрода забезпечувала розплавлення його торця в шлаковому середовищі. По мірі плавлення електрода на поверхню утворюваного розплаву окремими порціями подавали вапняк для офлюсовування глинозему, який утворювався в результаті відновнувальних процесів і одержання легкоплавкого і рідкоплинного шлаку.35 the melting of the consumable electrode took place under the melting crucible. The speed of movement of the consumable electrode ensured the melting of its end in the slag environment. As the electrode melts, limestone was fed to the surface of the formed melt in separate portions for defluxing the alumina, which was formed as a result of the reduction processes and the production of low-melting and fluid-flowing slag.
Після розплавлення витратного електрода електропіч вимикали, а компактний зливок феротитану і шлак, що « утворювалися, залишали в печі до повного охолодження. Зливок феротитану відділяли від шлаку, відбирали з с проби феротитану і шлаку для визначення їх хімічного складу. Зливок феротитану, що одержували, містив, в мас.бо: ;»After melting the consumable electrode, the electric furnace was turned off, and the compact ferrotitanium ingot and the slag that were formed were left in the furnace until complete cooling. The ferrotitanium ingot was separated from the slag, and a sample of ferrotitanium and slag was taken to determine their chemical composition. The received ferrotitanium ingot contained, by mass:
Ті 72,00 15 Бе 27,37 -1 А ово ві 019 - Ми 0,85 - Мо ово а тю 8 003. «м Результати хімічного аналізу шлаку, що містив оксид титану, який було одержано на першій стадії процесу одержання високотитанового феросплаву і утвореного шлаку, одержаного на другій стадії процесу, свідчать про високий ступінь відновлення титану (75-8095) а, відповідно, запропонована схема технологічного процесу вв одержання високотитанового феросплаву з ільменіту двостадійним електропічним плавленням забезпечують одержання феротитану з вмістом титану 68-78,7мас.9о, 19,3-30,Омас.9о заліза і до 1,98мас.9о домішків. Вартість (Ф) кілограму феротитану, що одержується за запропонованою технологією на 2095 нижче ніж вартість кілограмуTi 72.00 15 Be 27.37 -1 A ovo vi 019 - My 0.85 - Mo ovo a ty 8 003. "m Results of chemical analysis of slag containing titanium oxide, which was obtained at the first stage of the process of obtaining high-titanium ferroalloy and the formed slag obtained at the second stage of the process indicate a high degree of titanium recovery (75-8095) and, accordingly, the proposed scheme of the technological process for the production of high-titanium ferroalloy from ilmenite by two-stage electric furnace melting ensures the production of ferrotitanium with a titanium content of 68-78.7 wt. 9o, 19.3-30, Omas. 9o of iron and up to 1.98 mass. 9o of impurities. The cost (F) of a kilogram of ferrotitanium obtained by the proposed technology is 2095 lower than the cost of a kilogram
Ге феротитану за технологією найближчого аналога з рівня техніки і на 896 менше вартості феротитану, що одержують магнійтермічним методом. Кінцевий продукт заявленого способу являє собою компактний зливок во феротитану з регульованими умовами одержання хімічного складу в заявленому діапазоні значень вмісту основного компонента феросплаву - титану. Технологія плавлення витратного електрода під шаром флюсу забезпечує захист розплаву від кисню оточуючого середовища, що підтверджується наведеним вище хімічним складом дослідного зливка феротитану.He of ferrotitanium according to the technology of the closest analogue from the state of the art and 896 times less than the cost of ferrotitanium obtained by the magnetothermic method. The final product of the claimed method is a compact ingot in ferrotitanium with adjustable conditions for obtaining the chemical composition in the declared range of values of the content of the main component of the ferroalloy - titanium. The technology of melting the consumable electrode under the flux layer provides protection of the melt from the oxygen of the surrounding environment, which is confirmed by the above chemical composition of the experimental ferrotitanium ingot.
Наданий опис не обмежує заявлений винахід у всіх можливих його модифікаціях, удосконаленнях та в5 еквівалентах, які не виходять за межі заявленої формули, а слугує лише ілюстрацією, доповненням і уточненням конкретних втілень винаходу.The given description does not limit the claimed invention in all its possible modifications, improvements and equivalents that do not go beyond the claimed formula, but serves only as an illustration, supplement and clarification of specific embodiments of the invention.
Claims (1)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA200503961A UA77117C2 (en) | 2005-04-25 | 2005-04-25 | Method for producing highly titanium ferroalloy of ilmenite by two stage electric furnace melting |
| RU2005115109/02A RU2329322C2 (en) | 2005-04-25 | 2005-05-19 | Method of producing high titanium ferroalloy out of ilmenite |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA200503961A UA77117C2 (en) | 2005-04-25 | 2005-04-25 | Method for producing highly titanium ferroalloy of ilmenite by two stage electric furnace melting |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA77117C2 true UA77117C2 (en) | 2006-10-16 |
Family
ID=37505614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAA200503961A UA77117C2 (en) | 2005-04-25 | 2005-04-25 | Method for producing highly titanium ferroalloy of ilmenite by two stage electric furnace melting |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2329322C2 (en) |
| UA (1) | UA77117C2 (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2492262C1 (en) * | 2012-04-20 | 2013-09-10 | Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Method of making titanium slag in ore furnace |
| RU2497970C1 (en) * | 2012-05-03 | 2013-11-10 | Игорь Михайлович Шатохин | Method for obtaining titanium-containing alloy for steel alloying |
| RU2516208C2 (en) * | 2012-08-07 | 2014-05-20 | Открытое акционерное общество "Ключевский завод ферросплавов" (ОАО "КЗФ") | Titanium-containing charge for aluminothermal production of ferrotitanium, method of aluminothermal production of ferrotitanium and method of aluminothermal production of titanium-containing slag as component of titanium-containing charge for aluminothermal production of ferrotitanium |
| RU2734610C1 (en) * | 2019-08-09 | 2020-10-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Ромекс" | Method of producing titanium-iron alloy and device for implementation thereof |
| RU2755187C1 (en) * | 2020-08-17 | 2021-09-14 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие ФАН" | Method for aluminothermic production of ferrotitanium |
-
2005
- 2005-04-25 UA UAA200503961A patent/UA77117C2/en unknown
- 2005-05-19 RU RU2005115109/02A patent/RU2329322C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2329322C2 (en) | 2008-07-20 |
| RU2005115109A (en) | 2006-11-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2335564C2 (en) | High titanium ferro alloy produced by two stages reduction out of ilmenite | |
| JP6230531B2 (en) | Method for producing metallic chromium | |
| UA77117C2 (en) | Method for producing highly titanium ferroalloy of ilmenite by two stage electric furnace melting | |
| JP4540488B2 (en) | Desulfurization method of ferronickel | |
| CN101709384A (en) | Novel slag system for improving quality of electroslag remelted steel ingots | |
| JPH06145836A (en) | Production of alloy utilizing aluminum slag | |
| RU2250271C1 (en) | Method of high-titanium-bearing foundry alloy production | |
| JP7531274B2 (en) | How to treat by-products | |
| US2760859A (en) | Metallurgical flux compositions | |
| RU2374349C1 (en) | Method of smelting of vanadium-bearing alloys | |
| JP6140423B2 (en) | Method for recovering metal containing desulfurized slag | |
| CN205954085U (en) | Equipment of metallic lead recovery of hot aluminium ash and slag preparation steelmaking auxiliary material | |
| RU2150523C1 (en) | Method of aluminothermic refining of dust-like zinc dross fraction | |
| RU2781698C1 (en) | Method for producing ferrovanadium and ferrovanadium alloy obtained by this method | |
| RU2785528C1 (en) | Method for separating silicon from silicon production slag in the form of an alloy of silicon and aluminum | |
| RU2228967C2 (en) | Method of production of titanium-containing master alloy | |
| RU2201991C2 (en) | Method of production of zirconium alloying composition | |
| RU2041961C1 (en) | Method for steel making | |
| SU569643A1 (en) | Method of melting ferromolybdenum | |
| RU2098370C1 (en) | Method of treatment of slag melt | |
| CN106048241A (en) | Method and device for recycling metal aluminum in hot aluminum ash and preparing steelmaking auxiliary material from smelted slag | |
| Schlegel | Steelmaking | |
| US609466A (en) | Alloy of iron and titanium and process of producing it | |
| RU2224034C1 (en) | Platinum metal extraction method | |
| KURKA et al. | Study of the influence of temperature and reducing agents on the chromium content in slag in the air atmosphere. |