ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИГАТУР НА ОСНОВЕ ТУГОПЛАВКИХ МЕТАЛЛОВ Российский патент 2005 года по МПК C22C35/00 C22C27/02 

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 1Компоненты шихтыКоличество, вес.%Лигатура (К-4-1)Количество, вес.% партия 1партия 2  V₂O₅11.421,7Ванадий33,6МоО₃19,29,1Молибден32,8Сr₂О₃11,410,8Хром18,7Аl26,025,7Железо0,5СаО4,74,5Кремний0,35CaF₂0,20,3Кислород0,2V₂О₃9,4-Азот0,08MoO₂-8,1Углерод0,1Крошка лигатуры К-4-117,719,8Алюминийостальное

Таблица 2Состав шихтыКоличество, вес.%Лигатура Al-VКоличество, вес.% партия 3  V₂O₅32,9Ванадий73,0V₂О₃19,8Хром0,1Al (АПЖ)35,9Железо0,5СаО4,6Кремний0,3СаF₂0,2Кислород0,2Крошка лигатуры Al-V6,6Азот Углерод0,08 0,05  Алюминийостальное

Таблица 3Состав шихтыКоличество, вес.%Лигатура АМТКоличество, вес.% партия 4  МоО₃24,3Молибден50,0МоO₂18,0Титан7,0Аl(АПЖ)38,0Железо0,3СаО4,3Кремний0,5CaF₂0,5Кислород0,15Крошка10,9Азот0,08лигатуры АМТ Углерод0,1Ti (губка)4,3Алюминийостальное

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%.

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.

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.