Спосіб отримання сплаву феротитану
Власники патенту UA 2282673:
Винахід відноситься до галузі металургії та може бути використане для отримання легуючих сплавів.
Відомий спосіб отримання феротитану, що включає пресування з стружки титанових сплавів і залізної стружки витрачається електрода, який переплавляють у вакуумному дуговому охолоджуваному водою кристалізатору /Патент Україна №2117067, 1998/.
Однак пресування витрачається електрода зі стружки титанових сплавів є важким завданням.
Відомий також спосіб отримання феротитану, що включає плавлення у вакуумній індукційній печі стружки титанових сплавів і залізної стружки /Патент Україна №2118992, 1998/.
Для реалізації способу необхідна дорога піч та складно забезпечити подачу стружки у піч. Використання стружки, забрудненої емульсією, веде до різкого збільшення вуглецю в металі (до 0,6-1,2% при нормі 0,3%).
Найбільш близьким аналогом є спосіб отримання феротитану, що включає підготовку відходів з титану та шихти, що складається з матеріалу, що складається з оксидів заліза та порошкоподібного алюмінію, для алюмінієвого плавлення /авт. свід. СРСР №1418345, 22 З 33/04, 1988/.
Плавка проводиться у відкритій атмосфері, при великому чаді титану та високому вмісті газових домішок у готовому сплаві.
Винахід також спрямовано використання титанової стружки, забрудненої емульсією.
Крім того, винахід спрямовано на повний переплав титанової стружки та отримання монолітного зливка феротитану заданого хімічного складу.
Пропонується спосіб отримання феротитану, що включає підготовку відходів, щонайменше, частково складаються з титану і шихти, що складається з матеріалу, щонайменше, частково складається з оксидів заліза іпорошкоподібного алюмінію для алюмінієвого плавлення.
Підбір хімічного складу матеріалів, що входять до складу шихти, дозволяє отримати заданий хімічний склад зливка з урахуванням балансу тепла, що виділяється і поглинається.
Для алюмінієвого плавлення завантажують в тигель, стінки якого, що стикаються з шихтою, виконані з чавуну.
Матеріали завантажують в тигель шарами відповідно знизу - меншу частину шихти, відходи титану, потім більшу частину шихти, а перед алюмінієвим плавленням видаляють домішки шляхом створення в тиглі вакууму з тиском нижче точки роси. Пропонується створювати розрядження нижче 20 мм ртутного стовпа при попередньому нагріванні до температури 100-300 градусів шихти та відходів титану.
Спосіб може бути реалізований у тиглі установки для отримання лігатур за патентом Україна №2058514, забезпеченої водокільцевим насосом з ежектором для відкачування парів. Внутрішня поверхня камери тигля має бути виконана з чавуну.
Відходи у вигляді стружки сплавів титану дроблять у щокових або кульових дробарках до розміру частинок 1-100 мм.
Як оксид заліза використовують залізну окалину або залізну руду.
Переважний варіант реалізації способу.
Спосіб отримання (ферротитану включає підготовку стружки титанових сплавів, забрудненою емульсією (відходів, що складаються частково з титану)) подрібненням у щокових дробарках до розміру частинок 1-100 мм.
Використовується тигель, що стикається з шихтою та стружкою, стінки якого виконані з чавуну та порожнину камери якого з'єднана з ежектором насоса водокільцевого для створення розрядження.
Шихта для алюмінієво-термічного плавлення титану складається із залізної окалини та порошкоподібного алюмінію.
У тигель шарами завантажуютьвідповідно знизу - меншу частину шихти, стружку, потім більшу частину шихти та запальний пристрій.
Закривають тигель кришкою. Включають водокільцевий насос за допомогою ежектора для створення розрядження 10 мм ртутного стовпа при попередньому нагріванні до температури 150 градусів шихти та стружки відходів титану електричними елементами, що нагрівають.
Ініціюють запальний пристрій.
Шихта спалахує і відбувається екзотермічна хімічна реакція, в результаті якої утворюються феротитан і шлаки.
При плавці тиск усередині тигля підвищується, але не перевищує атмосферного.
При охолодженні відбувається кристалізація феротитану у нижній частині тигля.
Піддон з виплавленим зливком опускають і відводять убік розвантаження. Шлак вибивають у допоміжну ємність для виведення межі тигля.
У цей час включають насос водокільцевий за допомогою ежектора для видалення пилу з порожнини камери тигля.
У промислових умовах на діючій установці, що обладнана вакуумною системою, проводили експериментальні плавки (таблиця 1).
В якості критерію оцінки ефективності пропонованого способу приймали: хімічний склад ферротитану, ступінь проплаву (засвоєння) стружки: умови поділу металу від шлаку.