Способ удаления титана из высокохромистых расплавов
Владельцы патента RU 2471874:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" (RU)
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для рафинирования от титана сталей и сплавов на железной основе, в частности для рафинирования ферросплавов хрома с различным содержанием углерода. В способе производят выпуск металла из печи в ковш, наводят на поверхности металлического расплава шлак системы СаО-SiO2-MgO и в жидкий шлак вводят хлорирующий реагент в виде хлорида железа. Затем выдерживают расплавы до завершения реакций удаления титана из металла в газовую фазу в виде летучих хлоридов титана. Для ускорения реакций рафинирования и удаления из зоны реакции образовавшихся хлоридов титана расплавы в ходе обработки продувают нейтральными газами, например агроном или оксидом углерода. Изобретение позволяет получать марки феррохрома высшей категории качества по титану за счет эффективного использования хлорирующих реагентов, которые в значительно меньшей степени загрязняют окружающую среду при одновременном сохранении хрома в ферросплаве. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к области металлургии черных металлов и может быть использовано для рафинирования от титана сталей и сплавов на железной основе, в частности для рафинирования ферросплавов хрома с различным содержанием углерода.
Известен пирометаллургический способ удаления титана из ферросплавов кремния путем продувки в ковше газообразным хлором (Рысс М.А. Производство ферросплавов - М.: Металлургия, 1985, 344 с.). В этом случае жидкий ферросилиций продувается в ковше газообразным хлором, что позволяет получить сплав с содержанием около 0,5% Ti, независимо от его исходной концентрации в ферросплаве. Однако такой способ дешевле, чем выплавка чистого ферросилиция из особо чистых материалов (Гасик М.И., Лякишев Н.П., Емлин Б.И. Теория и технология производства ферросплавов - М.: Металлургия, 1988, 463 с.).
К недостаткам вышеописанного способа удаления титана из ферросплавов кремния путем продувки газообразным хлором следует отнести использование дорогих и токсичных реагентов, сложность обеспечения нормальных санитарно-гигиенических условий в производственных помещениях и экологичность производственного процесса. При этом сам процесс обеспечивает получение лишь относительно высоких остаточных концентраций титана в ферросплаве около 0,5% по сравнению с современными требования на уровне менее 0,1% титана в сплаве. Кроме того, этот способ детитанизации ферросплавов неприменим к хромистым ферросплавам из-за интенсивного развития вредных реакций взаимодействия газообразного хлора с ведущим элементом таких ферросплавов хромом. Это приводит к непроизводственному расходу хлора, так и к потерям ценного хрома в газовую фазу при одновременном торможении целевой реакции удаления титана.
Предлагаемое изобретение направлено на устранение вышеперечисленных недостатков.
Это достигается тем, что при выполнении способа удаления титана из высокохромистых расплавов на поверхность металлического расплава в ковше загружают шлакообразующую смесь системы CaO-SiO2-MgO в количестве 3-10% от массы металла и хлорирующий реагент FeCl3 (хлорид железа) в количестве 1-3% от массы металла при одновременной продувке расплавов аргоном с расходом 0,2-2 м3 / (т·мин) в течение 10-40 мин. При этом титан в виде хлоридов титана удаляется из расплава в газовую фазу.
Сущность изобретения состоит в следующем.
В отличие от прототипа вместо хлорирующего реагена - газообразного хлора используют менее реакционный хлорид железа. В результате побочные реакции образования хлоридов железа отсутствуют, реакции образования хлоридов железа отсутствуют, реакции образования хлоридов хрома подавляются, а целевая реакция образования хлоридов титана еще сохраняет достаточную полноту. Для удержания легколетучего хлорида железа на поверхности жидкого феррохрома применяют шлакообразную смесь системы CaO-SiO2-MgO. Жидкий шлак такого состава растворяет хлорид железа, уменьшая, тем самым, упругость пара железа в системе. В результате хлорид железа пребывает в системе время, достаточное для полного протекания реакции детитанизации. Одновременно продувка металла в ковше аргоном перемешивает расплавы в ковше, что ускоряет доставку растворенного титана к поверхности реагирования при одновременном отводе образовавшегося тетрахлорида титана из системы металл-шлак. Вместо газообразного аргона для продувки расплавов может применяться недефицитная смесь газообразного оксида углерода СО и диоксида углерода СО2 с отношением СО/СО2 не менее 95/5 для избежания реакций окисления компонентов феррохрома диоксидом углерода.
Другие технологические операции при осуществлении способа проводятся в соответствии с известными, действующими на ферросплавных предприятиях инструкциями.
В таблице 1 приведены результаты опытных плавок по предлагаемому способу. Обработке подвергался углеродистый феррохром марки ФХ800 с исходным содержанием хрома 60% и титана 0,084%. На поверхности расплава наводили шлак системы CaO-SiO2-MgO в количестве 10% от массы металла и в шлак вводили хлорирующий реагент FeCl3 в количестве 3% от массы металла с продувкой расплава аргоном с расходом 0,2 м3/(т·мин).
По окончании продувки содержание титана в расплаве феррохрома снижалось до 0,045%, что соответствует 46% степени детитанизации, при сохранении содержания хрома в феррохроме на уровне 60%.
Получаемые с помощью предлагаемой технологии ферросплавы хрома соответствуют маркам феррохрома высшей категории качества по титану, а сама технология внепечного удаления титана является перспективным и эффективным хлорным процессом, который в значительно меньшей степени, чем, например, продувка газообразным хлором с целью удаления титана, загрязняет окружающую среду при одновременном сохранении хрома в ферросплаве.
Таким образом, предлагаемый способ удаления титана из высокохромистых расплавов достаточно прост, экономичен и эффективен.
| Таблица 1 | ||
| Зависимость концентрации титана в углеродистом феррохроме от продолжительности обработки | ||
| Продолжительность плавки, мин | Концентрация титана в феррохроме [Ti], % | Степень удаления титана RTi, % |
| 0,00 | 0,084 | 0,00 |
| 0,21 | 0,083 | 1,19 |
| 1,31 | 0,078 | 7,14 |
| 2,48 | 0,073 | 13,10 |
| 3,74 | 0,068 | 19,05 |
| 5,09 | 0,063 | 25,00 |
| 6,55 | 0,058 | 30,95 |
| 8,14 | 0,053 | 36,90 |
| 9,89 | 0,048 | 42,86 |
| 11,83 | 0,043 | 48,81 |
| 14,00 | 0,038 | 54,76 |
| 16,49 | 0,033 | 60,71 |
| 19,38 | 0,028 | 66,67 |
| 22,84 | 0,023 | 72,62 |
| 27,15 | 0,018 | 78,57 |
| 32,87 | 0,013 | 84,52 |
| 41,41 | 0,008 | 90,48 |
1. Способ удаления титана из высокохромистых ферросплавов, включающий выпуск феррохрома из печи в ковш и наведение на поверхности металлического расплава шлака системы CaO-SiO2-MgO, отличающийся тем, что в жидкий шлак вводят хлорирующий реагент в виде хлорида железа FeCl3 и выдерживают расплавы металла и шлака до завершения реакций удаления титана из металла в газовую фазу в виде летучих хлоридов титана.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что расплавы металла и шлака продувают газообразным аргоном с расходом 0,2-2 м3/(т·мин).
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что расплавы металла и шлака продувают смесью газообразного оксида углерода СО и диоксида углерода СO2 при отношении СО/СO2 не менее 95/5 с расходом 0,2-2 м3/(т·мин).
