Способ электрошлаковой выплавки ферротитана Советский патент 1992 года по МПК C22B9/18 

Изобретение относится к области специальной электрометаллургии и предназначено для получения ферротитана из титановой и стальной стружки.

Цель изобретения - обеспечение равномерности химического состава слитка и стабильных энергетических режимов электрошлакового процесса.

Сущность изобретения заключается в следующем.

В кристаллизаторе нерасходуемыми металлическими охлаждаемыми электродами наводится шлаковая ванна и из бункера в заданных весовых соотношениях подается титановая и стальная стружка, которая расплавляется в шлаке, металл накапливается под ним, и,постепенно остывая.обра- зует слиток. Периодически, по мере налипания стружки на электрод, в электрической цепи прерывают ток. После отключения тока вокруг электрода исчезает магнитное поле и стружка падает в шлаковую ванну. Ток в электрической цепи прерывали специальным тиристорным устройством включенным в первичную цепь

силового трансформатора. После подачи на тиристор управляющего сигнала он закрывается прерывая в цепи ток. Соответственно прерывается ток и во вторичной силовой цепи трансформатора, т.е. и на электроде.

Интервалы, через которые прерывается ток (0,1-2 мин), и время;на которое он прерывается (1-3 с) взаимосвязаны с показателями процесса и обеспечивают достижение поставленной цели.

Во-первых, если не проводить отключение тока, то стальная стружка будет налипать на электроде и не попадать в шлаковую ванну, т.е. мы не получим слиток ферротитана. Плавиться будет лишь титан. Во-вторых, по мере увеличения количества налипшей на электрод стружки происходит короткое замыкание через нее тока между кристаллизатором и электродом, или между двумя электродами.

Отключение тока в указанных интервалах и сбрасывание стружки с электрода в шлаковую ванну обеспечивает равномерность подачи ее в кристаллизатор в заданных весовых отношениях с титановой

J

С

ел ю го ю

стружкой и тем самым обеспечивается равномерность химического состава по высоте слитка ферротитана.

Плавку проводили на лабораторной установке в кристаллизаторе диаметром 270 мм. Ток к шлаковой ванне подводили нерасходуемыми металлическими охлаждаемыми электродами с наконечниками из молибдена. Переплав вели на шлаке АНФ-1П (чистый фтористый кальции - CaFa) с добавлением 8-10% оксида титана TI02) при напряжении от 40 до 60 В и силе тока 2000-3000 А. Стружку (титановую и стальную) загружали по отдельности из разных бункеров.

Стружку перед плавкой дробили и обжигали в печи сопротивления при 350- 400°С в течение 1,5 ч. Это позволило применить механизированную загрузку и исключить вспенивание шлака при выгора- нии эмульсии.

Вып авлялись слитки ферротитана с содержанием титана 40 и 70%. Масса слитка составляла 100-150 кг. Слитки имели хорошую поверхность, отличались равномерно- стью химического состава.

Переплав подготовленной стружки (дробленой и обожженной от эмульсии при прерывании тока не вызывает затруднений. В процессе опытов были установлены опти- мальные интервалы и время отключения тока.

Время,, на которое отключается ток 0,5-3 с обосновывается данными табл.1.

Если время отключения менее 1 с, то, во-первых, не вся стружка отрывается с электрода, а, во-вторых, оторвавшаяся и не успевшая долететь до шлаковой ванны, стружка вновь прилипает к электроду.

Если время отключения более 3 с, то на охлаждаемом электроде намораживается слой шлака, который начинает оказывать влияние на параметры процесса. За счет увеличения сопротивления в электрической цепи, вносимого тонкой корочкой шлака, снижается сила тока. Через некоторое время (примерно через 40-50 с), корочка шлака расплавляется и процесс стабилизируется. Однако снижение тока и уменьшение тепловыделения в шлаке оказывает влияние на технико-экономические показатели процесса, а именно производительности проплава.

В табл.2 представлены результаты опытов в зависимости от изменения перио- дичности отключения тока.

Периодичность отключения тока 0,1-2 мин обусловлена стабильным ведением электрошлакового процесса. При отключении тока через 0,05 мин далее на 0,5 с, нет

стабильного электрошлакового процесса. Происходит постепенное снижение силы тока и через некоторое время электрошлаковый процесс затухает и прекращается. Это происходит в результате постепенного нарастания шлакового гарнисажа на электроде.

Верхний предел 2 мин установлен исходя из равномерности химического состава по слитку. По мере загрузки стружки она налипает на электрод и когда отключают ток, то стружка падает в шлаковую ванну. Количество стружки, налипшей на электрод, постоянно увеличивается и при том количестве стружки, которая отрывается через 2 мин, удается получить равномерность химического состава слитка за счет усреднения металла титана и железа в металлической ванне.

Опыты были проведены при скорости загрузки стружки от 50 до 300 кг/ч и показали, что энергетические параметры процесса (U, J), температура шлака, производительность проплава, величина жидкой металлической ванны очень взаимосвязаны. С увеличением подводимой мощности возрастает температура шлака, увеличивается скорость проплава и объем металлической ванны. Но в среднем в диапазоне подводимой мощности от 80 до 180 кВт, скорости проплава от 50 до 300 кг/ч верхний предел 2 мин. был показателен во всем диапазоне. Здесь большую роль играет и высота шлаковой ванны, температура шлака по высоте шлаковой ванны, так как титан имеет плотность 4,5 г/см3, а сталь 7,5-7,8 г/см3 и их плавление происходит в разных слоях шлака, к тому же и температуры плавления у них различны 1725 и 1350°С.

Таким образом, заявляемый способ при указанных в заявке параметрах обеспечивает получение качественного слитка ферротитана из титановой и стальной(магнитной) стружки.

Формула изобретения

1.Способ электрошлаковой выплавки ферротитана из титановой и стальной стружки, включающий наведение в кристаллизаторе посредством нерасходуемых металлических охлаждаемых электродов шлаковой ванны и постепенное расплавление в шлаке титановой и стальной стружки, отличающийся тем, что, с целью обеспечения равномерности химического состава слитка и стабильных энергетических режимов электрошлакового процесса,

при загрузке стальной стружки в электрической цепи периодически отключают ток.

2. Способ поп. 1,отличающийся тем, что ток отключают на 1-3 с периодичностью 0,1-2 мин.

Использование: в области специальной электрометаллургии и предназначено для получения ферротитана из титановой стружки электрошлаковой плавкой. Сущность изобретения: в кристаллизаторе наводят с помощью нерасходуемых металлических охлаждаемых электродов шлаковую ванну и постепенно расплавляют в шлаке титановую и стальную стружки. При загрузке стальной стружки в электрической цепи периодически отключают ток на 1-3 с с периодичностью 0,1-2 мин. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Параметры

Характер электрошлакового процесса

Сила тока в А через, мин

1

10

30

Толщина шлакового гарнисаж на электроде через 30 мин, мм

Равномерность химического состава по слитку

Таблица2

----------------- ----.. «.«..«.-,..

Интервал отключения тока, мин П,05

0,1 1,0 I 2,0 J 2,5

Затухает Стабил. Стабил. Стабил. Стабил.

зооо зооо зооо зооо

зооо зооо зооо зооо зооо зооо зооо зооо

1,6

0,05Отсут. Отсут. Отсут.

Нет

Есть

Есть Есть

Нет