Изобретение относится к цветной металлургии, конкретно к области получения губчатого титана магниетермическим восстановлением четыреххлористого титана.
В связи с повышением чистоты производимого губчатого титана и необходимостью создания новых титановых сплавов, работающих под нагрузкой при высоких температурах, возникла необходимость легирования титана кислородом.
Известны способы получения титана с повышенным содержанием кислорода путем использования в шихте при выплавке слитков двуокиси титана и окисленных отходов титана [1], низших окислов TiO или Ti2O3 (Япония. Заявка 50-29410. Публ. 1975.23.09 N2-736), специально приготовленной лигатуры, титан-кислород (В.D.Глазова. Легирование титана, 1966, с.61).
Все эти способы не обеспечивают равномерного распределения кислорода в слитках, вызывают необходимость дополнительных переплавов, что неизбежно ухудшает качество титана, увеличивает затраты на производство.
Наиболее близким аналогом по совокупности признаков и назначению является способ прямого получения титановой губки высокой твердости, используемой в качестве исходного материала для производства высокопрочных титановых продуктов прокатного производства [2]. Способ по прототипу применительно к получению губчатого титана с заданным содержанием кислорода заключается в следующем:
подготовка титановой кислоты путем взаимодействия четыреххлористого титана с водой;
добавление кислоты к чистому четыреххлористому титану для получения реакционной смеси, содержащей четыреххлористый титан и растворенный кислород;
регулирование температуры смеси (повышение температуры увеличивает содержание кислорода, понижение - уменьшает);
магниетермическое восстановление реакционной смеси с получением титановой губки с требуемым содержанием кислорода.
Недостатками данного способа (прототипа) являются:
Сложность технологии приготовления реакционной смеси с заданным содержанием растворенного кислорода вследствие необходимости строгой стабилизации температуры четыреххлористого титана в условиях реального производства;
дополнительные операции по приготовлению титановой кислоты и реакционной смеси увеличивают затраты на производство титана, легированного кислородом.
Заявляемое техническое решение направлено на упрощение и удешевление технологии.
Данная задача решается способом получения губчатого титана, легированного кислородом, включающим получение четыреххлористого титана с повышенным содержанием кислорода в виде кислородсодержащего соединения, восстановление четыреххлористого титана магнием и вакуумную сепарацию полученной реакционной массы, сущность которого заключается в том, что в качестве кислородсодержащего соединения используют окситрихлорид ванадия.
Причем окситрихлорид ванадия используют в виде чистого оксихлорида ванадия или в виде его раствора в четыреххлористом титане, являющегося продуктом ректификационной очистки четыреххлористого титана от ванадия.
В другом варианте реализации в качестве четыреххлористого титана с повышенным содержанием кислорода используют четыреххлористый титан, очищенный, до 0,01-0,2 мас.% ванадия в виде его окситрихлорида.
Существенным отличительным признаком заявляемого способа является то, что необходимое количество кислорода вводится в форме оксихлорида ванадия - соединения с неограниченной растворимостью в четыреххлористом титане.
Следует отметить, что оксихлорид ванадия практически всегда присутствует в четыреххлористом титане до его очистки, и, регулируя глубину очистки от ванадия, можно задавать требуемое содержание кислорода в титане.
Присутствие в губчатом титане соответствующего количества ванадия допускается во всех сплавах, а в сплавах, легированных ванадием существенно снижает стоимость лигатур.
В современных ректификационно-химических схемах очистки четыреххлористого титана от ванадия раствор оксихлорида ванадия в четыреххлористом титане получается в качестве попутного продукта.
При прочих равных условиях новый технологический прием и новый порядок выполнения операций обеспечивает достижение технического результата при осуществлении изобретения, который заключается в следующем:
упрощение процесса производства губчатого титана, легированного кислородом, вследствие исключения сложной операции приготовления титановой кислоты,
возможность получения строго заданного содержания кислорода в губчатом титане из-за неограниченной растворимости окситрихлорида ванадия в четыреххлористом титане,
снижение затрат на производство губчатого титана, легированного кислородом, вследствие исключения дополнительных операций по приготовлению титановой кислоты и удешевления операции очистки четыреххлористого титана от ванадия.
Необходимо учитывать и попутный результат, связанный с прямым введением в титан ванадия, минуя стадии получения пятиокиси и лигатуры алюминий-ванадий.
Пример 1. Процесс ректификационно-химической очистки четыреххлористого титана от примесей, согласно действующей технологической инструкции, проводили дозированием медного порошка в технический четыреххлористый титан для получения в фильтрате 0,002-0,010% ванадия в четыреххлористом титане. Далее в ректификационной и дистилляционной колоннах производилась окончательная очистка четыреххлористого титана с дозированием в куб дистилляционной колонны пульпы с низшими хлоридами титана с получением четыреххлористого титана, соответствующего ТУ-48-10-102-89, т.е. с содержанием ванадия в виде его окситрихлорида, определенного по методике СТП 05-01-340.2-86, не более 0,0005% макс, в соответствии с СТП 05-01-243-88.
Очищенный четыреххлористый титан с обычным для действующей технологии содержанием кислорода и ванадия накапливался в 2 промежуточных баках общей емкостью 16 т и передавался в отдельный приемный бак емкостью 64 т, а из него на дегазационную установку, из которой поступал в аппараты магниетермического восстановления и на последующую вакуумную сепарацию.
Технологический процесс получения губчатого титана осуществлялся согласно действующей технологической инструкции. Приемка обработанных блоков производилась в соответствии с действующим стандартом предприятия СТП-73-94. Далее осуществлялась комплексы товарных партий фракции -70+12 мм и -12+2 мм кричного губчатого титана.
Получили губчатый титан с содержанием кислорода 0,03 мас.%
Пример 2. Процесс ректификационно-химической очистки четыреххлористого титана от примесей, согласно действующей технологической инструкции, проводили дозированием медного порошка в технический четыреххлористый титан для получения в фильтрате 0,002-0,010% ванадия в четыреххлористом титане. Далее в ректификационной и дистилляционной колоннах но обычной схеме примера 1 производилась окончательная очистка четыреххлористого титана с дозированием в куб дистилляционной колонны пульпы с низшими хлоридами титана с получением четыреххлористого титана, соответствующего ТУ-48- 10-102-89, т.е. с содержанием ванадия в виде его окситрихлорида, определенного по методике СТП 05-01-340.2-86, не более 0,0005% макс, в соответствии с СТП 05-01-243-88.
Очищенный четыреххлористый титан с обычным для действующей технологии содержанием кислорода и ванадия в количестве 14400 кг накапливался в 2 отдельных промежуточных баках общей емкостью 16 т, в которые предварительно или по мере наполнения баков вводили 56 кг промежуточного продукта получения и очистки оксихлорида ванадия с содержанием 15% окситрихлорида ванадия в четыреххлористом титане. Смесь передавалась в отдельный приемный бак емкостью 64 т, а из него на дегазационную установку, из которой поступала в аппараты магниетермического восстановления и на последующую вакуумную сепарацию.
Технологический процесс получения губчатого титана осуществлялся согласно действующей технологической инструкции. Приемка обработанных блоков производилась в соответствии с действующим стандартом предприятия СТП-73-94. Далее осуществлялась комплектация товарных партий фракции -70+12 мм и -12+2 мм кричного губчатого титана.
Получили губчатый титан с содержанием кислорода 0,05 мас.%
Пример 3. На отдельной технологической нитке, включающей ректификационную и дистилляционную колонны, технологический режим очистки четыреххлористого титана осуществляли согласно действующей технологической и рабочей инструкций, за исключением дозировки пульпы с низшими хлоридами титана, а содержание ванадия в фильтрате очищенного четыреххлористого титана поддерживали в пределах 0,01-0,2% за счет дозирования медного порошка. Очищенный четыреххлористый титан соответствовал ТУ 48-10-102-89, за исключением содержания оксихлорида ванадия, которое соответствовало его содержанию в фильтрате и составляло 0.01-0,2 мас.% ванадия в четыреххлористом титане.
Четыреххлористый титан с повышенным содержанием кислорода и ванадия накапливался в 2 отдельных промежуточных баках и передавался в отдельный приемный бак емкостью 64 т, а из него на дегазационную установку, из которой поступал в аппараты восстановления.
Технологический процесс получения губчатого титана осуществлялся согласно действующей технологической инструкции. Приемка обработанных блоков производилась в соответствии с действующим стандартом предприятия СТП-73-94. Комплектация партий фракции -70+12 мм и -12+2 мм кричного губчатого титана осуществлялась отдельно от губки текущего производства.
Получили губчатый титан с содержанием кислорода 0,04-0,25 мас.%.
Таким образом, техническими приемами, предлагаемыми в заявляемом техническом решении, решается поставленная техническая задача - устраняются недостатки прототипа:
упрощается технология и оборудование для приготовления кислородсодержащего соединения и его введения в четыреххлористый титан и транспортировки по трубопроводам вследствие исключения сложных операций приготовления титановой кислоты, ее введения в очищенный четыреххлористый титан и транспортировки полученной смеси по трубопроводам при фиксированной температуре;
снижается стоимость очистки четыреххлористого титана за счет исключения операций и оборудования для получения и введения низших хлоридов титана, снижения расхода дорогостоящего медного порошка, вследствие чего снижаются и общие затраты на производство губчатого титана, легированного кислородом;
достигается возможность получения строго заданного равномерного содержания кислорода в губчатом титане в широких пределах.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТИТАНОВОГО ПОРОШКА | 1994 |
|
RU2061585C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛЕГИРОВАННОГО ГУБЧАТОГО ТИТАНА | 2016 |
|
RU2635211C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА ТИТАН - АЛЮМИНИЙ В ФОРМЕ ПОРОШКА | 1994 |
|
RU2082561C1 |
УСТРОЙСТВО МАГНИЕТЕРМИЧЕСКОГО ПОЛУЧЕНИЯ ГУБЧАТОГО ТИТАНА | 2001 |
|
RU2204621C2 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛЕГИРОВАННОГО ДИОКСИДА ТИТАНА | 1992 |
|
RU2043302C1 |
УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРИДОВ РЕДКИХ МЕТАЛЛОВ | 1995 |
|
RU2095313C1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГУБЧАТОГО ТИТАНА | 1995 |
|
RU2080399C1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГУБЧАТОГО ТИТАНА | 1995 |
|
RU2111273C1 |
УЗЕЛ СЛИВА РАСПЛАВА АППАРАТА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГУБЧАТОГО ТИТАНА | 1995 |
|
RU2086691C1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАГНИЕТЕРМИЧЕСКОГО ПОЛУЧЕНИЯ ГУБЧАТОГО ТИТАНА | 2006 |
|
RU2315122C1 |
Изобретение относится к цветной металлургии, конкретно к области получения губчатого титана, легированного кислородом, магниетермическим восстановлением четыреххлористого титана. Для этого проводят получение губчатого титана, легированного кислородом, с получением четыреххлористого титана с повышенным содержанием кислорода в виде кислородсодержащего соединения, используя в качестве кислородсодержащего соединения окситрихлорид ванадия, с восстановлением четыреххлористого титана магнием и вакуумной сепарацией полученной реакционной массы. Причем окситрихлорид ванадия используют в виде чистого окситрихлорида ванадия или в виде его раствора в четыреххлористом титане, являющегося продуктом ректификационной очистки четыреххлористого титана от ванадия, или в качестве четыреххлористого титана с повышенными содержанием кислорода используют четыреххлористый титан, очищенный до 0,01 - 0,02 мас.% ванадия в виде его окситрихлорида. 2 з.п.ф-лы.
Гармата В.А | |||
и др | |||
Металлургия титана | |||
- М.: Металлургия, 1968, с | |||
Бензиновая зажигалка | 1923 |
|
SU491A1 |
US, патент, 3359093, кл | |||
Машина для добывания торфа и т.п. | 1922 |
|
SU22A1 |
Авторы
Даты
1998-03-10—Публикация
1996-06-18—Подача