Способ электрошлаковой выплавки ферротитана

 

Изобретение относится к специальной электрометаллургии и предназначено для получения высококачественного 70%-ного ферротитана из титановой и стальной стружки или из других некондиционных титан- и железосодержащих отходов. Изобретение направлено на получение высококачественного ферротитана с содержанием углерода 0,05 0,1% Поставленная задача решается тем, что при выплавке ферротитана с использованием нерасходуемых графитовых электродов, температуру на работающей в шлаке поверхности электрода поддерживают равной 1300 1600°С, а плотность тока в пределах 7,0-11,0 A/см² Техническим результатом изобретения является получение 70%-ного ферротитана с содержанием углерода 0,05 0,1% при высоких технико-экономических показателях процесса. 1 табл.

Изобретение относится к спецэлектрометаллургии и предназначено для получения высококачественного 70% ферротитана непосредственно из титановой и стальной стружки или из других некондиционных титан и железосодержащих отходов.

Известен способ выплавки в индукционных печах из кусковых отходов титана и железа, но кроме кусковых отходов на промышленных предприятиях образуется большое количество титана в виде стружки. Использовать стружку для получения ферротитана в дуговых и индукционных печах затруднительно из-за высокой реакционной способности титана и малой насыпной плотности стружки, что приводит к большим потерям титана и снижает производительность этих плавильных агрегатов.

Известен более производительный и экономичный способ получения ферротитана с использованием титановой стружки электрошлаковая выплавка с применением для подвода тока к шлаковой ванне нерасходуемых электродов.

Преимущество этого способа в том, что стружка плавится в слое шлака. Это, во-первых, исключает ее потери за счет сгорания на воздухе, а, во-вторых, обеспечивает большую приведенную поверхность из взаимодействия. Улучшаются условия теплопередачи от шлака к стружке, повышается производительность переплава. Если в индукционных печах дисперсность шихты является недостатком, то при электрошлаковом переплаве это положительный фактор.

Изобретение направлено на получение высококачественного ферротитана с содержанием углерода 0,05-0,1% Решение поставленной задачи достигается тем, что используют графитовые электроды, на работающей в шлаке поверхнос- ти которых поддерживают температуру в пределах 1300-1600^оС, а плотность тока 7-11 А/см².

Износ графитовых электродов при электрошлаковом переплаве определяется двумя основными факторами: окислением электрода над шлаковой ванной и износом электрода в шлаке за счет электрохимического выноса по току (по второму закону Кирхгофа) и смыванием графита потоками шлака.

Если на поверхности электрода шлаковой ванны электрод от износа можно защитить нанесением различного рода покрытий, то уменьшить износ электрода в шлаковой ванне значительно сложнее.

Проведенные исследования по электрошлаковой выплавке ферротитана с подводом тока к шлаковой ванне графитовыми электродами различной конструкции показали, что вынос графита по току составляет от 10 до 40% от общего износа электрода, т. е. на смывание графита потоками шлака приходится от 60 до 90% Износ электрода увеличивается с повышением температуры поверхности электрода и плотности тока.

Как видно из приведенных в таблице данных, на обычных графитовых электродах можно получить ферротитан с содержанием углерода менее 0,1%-0,08% Однако производительность проплава при этом довольно низкая 50 кг/ч и к тому же нет равномерности содержания титана по слитку, разброс достигает 20-30% и металл получается с включениями шлака. Электрод разогрет практически до температуры шлака, т.е. до 1500^оС. При таких температурах очень трудно вести электрошлаковый процесс с получением качественного слитка ферротитана. С увеличением плотности тока на электроде, повышением температуры шлака процесс протекает более стабильно, однако в ферротитане повышается и содержание углерода.

С графитовым электродом, на котором температура поверхности была снижена за счет охлаждения, удалось получить ферротитан с содержанием углерода менее 0,1% при плотности тока на электроде в 3,5-4,0 раза больше. Соответственно возросли и скорости проплава с 50 до 430 кг/ч.

Таким образом, при поддержании на поверхности электрода температуры в пределах 1300-1600^оС и плотности тока 7-11 А/см² обеспечивается решение поставленной задачи, т.е. содержание углерода в ферротитане находится в пределах 0,05-0,1% Производительность проплава 250-430 кг/ч вполне удовлетворительна и процесс может быть реализован в промышленных масштабах со значительным экономическим эффектом.

Поддержание температуры на поверхности электрода в заданных пределах обеспечивается за счет охлаждения графита. При этом электрод выполняется комбинированным: верхняя часть металлическая и в ней циркулирует вода. Через медное ниппельное соединение к металлической части крепится графитовая часть. Опытами установлено, что длина графитовой части должна быть в пределах 2-3 диаметров электрода. В начальный момент плавки при максимальной длине графитовой части температура на ее конце составляет 1700^оС. По мере износа электрода и уменьшения его длины температура снижается до 1300^оС. После того, как графитовая часть полностью изнашивается, ее заменяют на новую.

Плотность тока на поверхности электрода регулируется путем изменения величины токопередающей поверхности (за счет погружения электрода в шлак), изменения напряжения на электроде или сопротивления межэлектродного промежутка в шлаковой ванне. Контроль за плотностью тока осуществляется по показаниям прибора общего тока на электроде при определенной глубине его заглубления в шлак.

Преимуществом данного способа является то, что он позволяет при высоких технико-экономических показателях процесса получать высококачественный 70% -ный ферротитан с содержанием углерода 0,05-0,1% П р и м е р. На ВСМПО были проведены исследования по ЭШВ ферротитана из титановой и стальной стружки и разработана промышленная технология, позволяющая получать ферротитан с содержанием углерода 0,05-0,1% Оптимальной выбрана технология, когда графитовая часть, накручивающаяся на металлический электрод, составляет два диаметра электрода, электрод диаметром 250 мм, температура на поверхности электрода при плотности тока 8 А/см² составляет 1500^оС.

Формула изобретения

СПОСОБ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ ВЫПЛАВКИ ФЕРРОТИТАНА, включающий подвод тока к шлаковой ванне нерасходуемыми электродами и постепенное сплавление в шлаке титановой и стальной стружки, отличающийся тем, что в качестве нерасходуемых электродов используют графитовые, на работающей в шлаке поверхности которых поддерживают температуру 1300 1600^oС, а плотность тока в пределах 7,0 11,0 А/см².

РИСУНКИ

Рисунок 1