Шихта для получения лигатур на основе тугоплавких металлов
Владельцы патента RU 2246551:
ОАО Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение (ВСМПО) (RU)
ОАО "Уралредмет" (RU)
Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству лигатур тугоплавких металлов, используемых для легирования титановых сплавов, методом алюминотермической плавки. Шихта содержит высшие оксиды тугоплавких металлов, алюминиевый порошок и флюсующие добавки оксида и фторида кальция, низшие оксиды тугоплавких металлов и балластные добавки в виде оборотных отходов лигатур и/или титанового порошка или губки. В качестве низших оксидов тугоплавких металлов используют трехокись ванадия и/или двуокись молибдена. Изобретение позволяет повысить качество выплавляемых лигатур за счет увеличения извлечения ценных компонентов на 1,5-2,0%, снизить содержание оксидов тугоплавких металлов в шлаке. Использование оборотной крошки лигатур повышает выход годного выплавляемых слитков на 2-4%. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.
Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к производству лигатур тугоплавких металлов, используемых для легирования титановых сплавов.
Известна шихта для получения лигатур на основе тугоплавких металлов алюминотермическим методом, содержащая высшие окислы тугоплавких металлов, например трехокись молибдена, алюминиевый порошок и флюсующие добавки - СаО и СаF2. Алюминотермия. Лякишев Н.П., Плинер Ю.Л. и др. М.: Металлургия, 1978, с.331, 395-398).
Недостатком известной шихты является наличие в ней мелкодисперсных фракций высших окислов тугоплавких металлов с высокой теплотой восстановления и алюминиевого порошка, что приводит к интенсивному горению шихты, в результате которого возрастают выбросы и пылеунос. Это делает процесс восстановления взрывоопасным и уменьшает извлечение полезных компонентов.
Для поглощения избыточного тепла можно использовать большее количество флюсующей добавки СаО. Однако избыточное количество СаО ухудшает разделение шлаковой и металлической фаз, увеличивает потери ценных компонентов.
Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение качества лигатур, изготавливаемых на основе тугоплавких металлов, за счет увеличения процента извлекаемых из шихты ценных компонентов, а также повышение выхода годного получаемых лигатур.
Поставленная задача решается тем, что шихта для получения лигатур на основе тугоплавких металлов, содержащая высшие оксиды тугоплавких металлов, алюминиевый порошок и флюсующие добавки оксида и фторида кальция, дополнительно содержит низшие оксиды тугоплавких металлов и балластные добавки в виде оборотных отходов лигатур и/или титанового порошка или губки. В качестве низших оксидов тугоплавких металлов используют трехокись ванадия и/или двуокись молибдена.
Введение в состав шихты отходов оборотной лигатуры и низших оксидов тугоплавких металлов, имеющих более низкие значения теплоты восстановления позволяет вести процесс при достаточной температуре, исключающей перегревы и выбросы, обеспечивающей качественное разделение металла и шлака и снижающей потери ценных металлов в шлак.
В результате использования такой шихты улучшается качество поверхности выплавляемых слитков лигатуры, уменьшаются потери металла при механической обработке этих слитков.
Введение в состав шихты низших оксидов и отходов соответствующих лигатур определяется оптимальной теплотой протекания процесса восстановления. Минимальное их содержание ограничено бурным (взрывным) характером протекания процесса восстановления, максимальное содержание ограничено минимальной температурой процесса, ниже которой увеличиваются потери ценных компонентов, выбрасываемых со шлаком, ухудшается качество поверхности слитков, следовательно, увеличиваются потери.
Пример 1.
Для приготовления шихты использовали следующие компоненты: в качестве высших оксидов тугоплавких металлов брали пятиокись ванадия (V2О5), трехокись молибдена (МоО3) и трехокись хрома (Сr2О3), кроме того, алюминиевый порошок АПЖ, оксид кальция (СаО), фторид кальция (CaF2), а в качестве низших оксидов брали трехокись ванадия (V2О3) и крошку лигатуры К-4-1 (Al-V-Mo-Cr). После взвешивания взятых в нижеприведенных количествах компонентов (табл.1), их смешивали в биоконическом смесителе. Приготовленную смесь засыпали в медный реакционный тигель, уплотняли, засыпали сверху инициирующую смесь (КМnО4+Аl), устанавливали электрозапал и поджигали. Продукт плавки после сплавления извлекали из тигля. Полученную шихту использовали для получения лигатуры К-4-1. Компоненты шихты, их количество (партия 1) и полученная лигатура приведены в таблице 1.
Пример 2.
По аналогии с примером 1 была изготовлена шихта, для приготовления которой в качестве высших оксидов использовали пятиокись ванадия (V2O5), трехокись молибдена (МоО3) и трехокись хрома (Сr2O3), а в качестве низших оксидов использовали двуокись молибдена (МоO2) и крошку лигатуры К-4-1. Полученная шихта также используется для получения лигатуры К-4-1.
Количество компонентов шихты (партия 2) и полученная лигатура приведены в таблице 1.
Пример 3.
По аналогии с примером 1 была изготовлена шихта, для приготовления которой в качестве высшего оксида использовали пятиокись ванадия (V2O5), а в качестве низших оксидов - трехокись ванадия (V2O5) и крошку лигатуры алюминий - ванадий (A1-V). Полученную шихту использовали для получения лигатуры A1-V.
Количество компонентов шихты (партия 3) и полученная лигатура приведены в таблице 2.
Пример 4.
По примеру 1 изготовили шихту, в которой в качестве высших оксидов использовали трехокись молибдена (МоО3), а в качестве низших оксидов - двуокись молибдена (МоО2), крошку лигатуры алюминий-молибден-титан (АМТ) и титановую губку.
Полученная шихта была использована для получения лигатуры АМТ.
Количество компонентов шихты (партия 4) и полученная лигатура приведены в таблице 3.
| Таблица 1 | ||||
| Компоненты шихты | Количество, вес.% | Лигатура (К-4-1) | Количество, вес.% | |
| партия 1 | партия 2 | |||
| V2O5 | 11.4 | 21,7 | Ванадий | 33,6 |
| МоО3 | 19,2 | 9,1 | Молибден | 32,8 |
| Сr2О3 | 11,4 | 10,8 | Хром | 18,7 |
| Аl | 26,0 | 25,7 | Железо | 0,5 |
| СаО | 4,7 | 4,5 | Кремний | 0,35 |
| CaF2 | 0,2 | 0,3 | Кислород | 0,2 |
| V2О3 | 9,4 | - | Азот | 0,08 |
| MoO2 | - | 8,1 | Углерод | 0,1 |
| Крошка лигатуры К-4-1 | 17,7 | 19,8 | Алюминий | остальное |
| Таблица 2 | |||
| Состав шихты | Количество, вес.% | Лигатура Al-V | Количество, вес.% |
| партия 3 | |||
| V2O5 | 32,9 | Ванадий | 73,0 |
| V2О3 | 19,8 | Хром | 0,1 |
| Al (АПЖ) | 35,9 | Железо | 0,5 |
| СаО | 4,6 | Кремний | 0,3 |
| СаF2 | 0,2 | Кислород | 0,2 |
| Крошка лигатуры Al-V | 6,6 | Азот Углерод | 0,08 0,05 |
| Алюминий | остальное |
| Таблица 3 | |||
| Состав шихты | Количество, вес.% | Лигатура АМТ | Количество, вес.% |
| партия 4 | |||
| МоО3 | 24,3 | Молибден | 50,0 |
| МоO2 | 18,0 | Титан | 7,0 |
| Аl(АПЖ) | 38,0 | Железо | 0,3 |
| СаО | 4,3 | Кремний | 0,5 |
| CaF2 | 0,5 | Кислород | 0,15 |
| Крошка | 10,9 | Азот | 0,08 |
| лигатуры АМТ | Углерод | 0,1 | |
| Ti (губка) | 4,3 | Алюминий | остальное |
Использование низких оксидов в составе шихты для производства лигатур на основе тугоплавких металлов позволяет увеличить извлечение ценных компонентов на 1,5-2,0% за счет снижения содержания оксидов тугоплавких металлов в шлаке. Использование оборотной крошки лигатур повышает выход годного выплавляемых слитков на 2-4%.
1. Шихта для получения лигатур на основе тугоплавких металлов, содержащая высшие оксиды тугоплавких металлов, алюминиевый порошок и флюсующие добавки оксида и фторида кальция, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит низшие оксиды тугоплавких металлов и балластные добавки в виде оборотных отходов лигатур и/или титанового порошка или губки.
2. Шихта по п.1, отличающаяся тем, что в качестве низших оксидов тугоплавких металлов используют трехокись ванадия и/или двуокись молибдена.
