Способ электрошлаковой выплавки ферротитана

 

Использование: в области специальной электрометаллургии и предназначено для получения ферротитана из титановой стружки электрошлаковой плавкой. Сущность изобретения: в кристаллизаторе наводят с помощью нерасходуемых металлических охлаждаемых электродов шлаковую ванну и постепенно расплавляют в шлаке титановую и стальную стружки. При загрузке стальной стружки в электрической цепи периодически отключают ток на 1-3 с с периодичностью 0,1-2 мин. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 22 В 9/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4878023/02 (22) 29.10.90 (46) 30.09.92, Бюл, ¹ 36 (71) Институт электросварки им. Е.О.Патона (72) В.А.Яковенко, Ю.В,Латаш, Н.В.Рейда, П.С.Альтман, В.К.Камая, Б.Н.Сухоросов и

А,П.Бычков (56) Электрошлаковый переплав. Киев: Наукова думка, 1973, с. 252 — 261, (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ ВЫПЛАВКИ ФЕРРОТИТАНА

Изобретение относится к области специальной электрометаллургии и предназначено для получения ферротитана из титановой и стальной стружки, Цель изобретения — обеспечение равномерности химического состава слитка и стабил ьн ых энергетических режимов электрошлакового процесса.

Сущность изобретения заключается в следующем.

В кристаллизаторе нерасходуемыми металлическими охлаждаемыми электродами наводится шлаковая ванна и из бункера в заданных весовых соотношениях подается титановая и стальная стружка, которая расплавляется в шлаке, металл накапливается под ним, и,постепенно остывая.образует слиток. Периодически, по мере налипания стружки на электрод, в электрической цепи прерывают ток. После отключения тока вокруг электрода исчезает магнитное поле и стружка падает в шлаковую ванну. Ток в электрической цепи пре. рывали специальным тиристорным устройством включенным в первичную цепь

„„ЯЦ „„1765222 А1 (57) Использование: в области специальной электрометаллургии и предназначено для получения ферротитана из титановой стружки электрошлаковой плавкой. Сущность изобретения: в кристаллизаторе наводят с помощью нерасходуемых металлических охлаждаемых электродов шлаковую ванну и постепенно расплавляют в шлаке титановую и стальную стружки. При загрузке стальной стружки в электрической цепи периодически отключают ток на 1 3 с с периодичностью 0,1 — 2 мин. 1 з.п, ф-лы, 2 табл. силового трансформатора. После подачи на тиристор управляющего сигнала он закрывается прерывая в цепи ток. Соответственно прерывается ток и во вторичной силовой цепи трансформатора, т,е. и на электроде.

Интервалы, через которые прерывается ток (0,1 — 2 мин), и время,на которое он пре- 4 рывается (1-3 с) взаимосвязаны с показате- СЬ лями процесса и обеспечивают достижение Ql поставленной цели, ЬЭ

Во-первых, если не проводить отключение тока, то стальная стружка будет налипать на электроде и не попадать в шлаковую ванну, т.в. мы нв получим слиток фврротита- (3В на. Плавиться будет лишь титан. Во-вторых, по мере увеличения количества налипшей на электрод стружки происходит короткое замыкание через нее тока между кристаллизатором и электродом, или между двумя электродами.

Отключение тока в указанных интервалах и сбрасывание стружки с электрода в шлаковую ванну обеспечивает равномерность подачи ее в кристаллизатор в задан-. ных весовых отношениях с титановой

1765222

55 стружкой и тем самым обеспечивается равномерность химического состава по высоте слитка ферротитана.

Плавку проводили на лабораторной установке в кристаллизаторе диаметром 270 мм. Ток к шлаковой ванне подводили нерасходуемыми металлическими охлаждаемыми электродами с наконечниками из молибдена. Переплав вели на шлаке АНФ-1П (чистый фтористый кальций — CaF2) с добавлением 8 — 10 оксида титана TiOz) при напряжении от 40 до 60 В и силе тока

2000-3000 А. Стружку (титановую и стальную) загружали по отдельности из разных бункеров.

Стружку перед плавкой дробили и обжигали в печи сопротивления при 350—

400 С в течение 1,5 ч. Это позволило применить механизированную загрузку и исключить вспенивание шлака при выгорании эмульсии.

Выпя авлялись слитки ферротитана с содержанием титана 40 и 70 . Масса слитка составляла 100-150 кг. Слитки имели хорошую поверхность, отличались равномерностью химического состава.

Переплав подготовленной стружки (дробленой и обожженной от эмульсии при прерывании тока не вызывает затруднений.

В процессе опытов были установлены оптимальные интервалы и время отключения тока.

Время, на которое отключается ток

0,5-3 с обосновывается данными табл.1.

Если время отключения менее 1 с, то, во-первых, не вся стружка отрывается с электрода, а, во-вторых, оторвавшаяся и не успевшая долететь до шлаковой ванны, стружка вновь прилипает к электроду.

Если время отключения более 3 с, то на охлаждаемом электроде намораживается слой шлака, который начинает оказывать влияние на параметры процесса. За счет увеличения сопротивления в электрической цепи, вносимого тонкой корочкой шлака, снижается сила тока. Через некоторое время (примерно через 40 — 50 с), корочка шлака расплавляется и процесс стабилизируется.

Однако снижение тока и уменьшение тепловыделения в шлаке оказывает влияние на технико-экономические показатели процесса, а именно производительности проплава.

В табл.2 представлены .результаты опытрв в зависимости от изменения периодичности отключения тока.

Периодичность отключения тока 0,1 — 2 мин обусловлена стабильным ведением электрошлакового процесса. При отключении тока через 0,05 мин далее на 0,5 с, нет стабильного электрошлакового процесса.

Происходит постепенное снижение силы тока и через некоторое время электрошлаковый процесс затухает и прекращается. Это происходит в результате постепенного нарастания шлакового гарнисажа на электроде.

Верхний предел 2 мин установлен исходя из равномерности химического состава по слитку. По мере загрузки стружки она налипает на электрод и когда отключают ток, то стружка падает в шлаковую ванну.

Количество стружки, налипшей на электрод, постоянно увеличивается и при том количестве стружки, которая отрывается через 2 мин, удается получить равномерность химического состава слитка за счет усреднения металла титана и железа в металлической ванне.

Опыты были проведены при скорости загрузки стружки от 50 до 300 кг/ч и показали, что энергетические параметры процесса (U, J), температура шлака, производительность проплава, величина жидкой металлической ванны очень взаимосвязаны. С увеличением подводимой мощности возрастает температура шлака, увеличивается скорость проплава и объем металлической ванны. Но в среднем в диапазоне подводимой мощности от 80 до 180 кВт, скорости проплава от 50 до 300 кг/ч верхний предел

2 мин. был показателен во всем диапазоне.

Здесь большую роль играет и высота шлаковой ванны, температура шлака по высоте шлаковой ванны, так как титан имеет плотность 4,5 г/см, а сталь 7,5-7,8 г/см и их плавление происходит в разных слоях шлака, к тому же и температуры плавления у них различны 1725 и 1350 С.

Таким образом, заявляемый способ при укаэанных в заявке параметрах обеспечивает получение качественного слитка ферротитана из титановой и стальной (магнитной) стружки.

Формула изобретения

1.Способ электрошлаковой выплавки ферротитана из титановой и стальной стружки, включающий наведение в кристаллизаторе посредством нерасходуемых металлических охлаждаемых электродов шлаковой ванны и постепенное расплавление в шлаке титановой и стальной стружки, отличающийся тем, что, с целью обеспечения равномерности химического состава слитка и стабильных энергетических режимов электрашлакового процесса, 1765222 при загрузке стальной стружки в электрической цепи периодически отключают ток.

Параметры

Время отключения, с

3 1 З,З

0,8 1 (2

Процент удаления стружки с электрода, Ф

100

100

100

100

Производительность проплааа, кг/ч

300

300

300

300

270

Сила тока в цепи: числитель - до отключения 3000 знаменатель - после вклю- 3000 чения

ЗООО ЗООО ЗООО

ЗООО

3000

Та бли ца 2

Параметры

0,1 1,0 2,0 2,5

Характер электрошла кового процесса

Сила тока в А через, мин

Толщина шлакового гарнисажа на электроде через 30 мин, мм

0,05 Отсут. Отсут. Отсут.

1,6

Равномерность химического состава по слитку

Нет

Есть

Есть

Есть

Нет

Составитель Т.Морозова

Техред М,Моргентал Корректор Н.Ревская

Редактор

Заказ 3355 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

2. Способ по и. 1, о тл и ч а ю щи и с я тем, что ток отключают на 1-3 с периодичностью 0,1-2 мин.

Та бли ца

Интервал отключения тока, мин

Затухает Стабил. Стабил. Стабил. Стабил.

3000 3000 3000 3000 3000

2500 3000 3000 3000 3000

1600 3000 3000 3000 3000