Влияние дисперсности шихтовых материалов на процессы алюмотермии при выплавке ферротитана
Повышения качества основного конструкционного материала (стали) достигают путем введения в расплав легирующих элементов. Одним из самых распространенных и технологически эффективных легирующих элементов является ферротитан. Качество ферротитана зависит от ряда факторов (состав и масса шихты, темпера...
Saved in:
| Published in: | Современная электрометаллургия |
|---|---|
| Date: | 2014 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2014
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96816 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Влияние дисперсности шихтовых материалов на процессы алюмотермии при выплавке ферротитана / Д.А. Казарин, Н.П. Волкотруб, М.И. Прилуцкий // Современная электрометаллургия. — 2014. — № 1 (114). — С. 53-57. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859544713090039808 |
|---|---|
| author | Казарин, Д.А. Волкотруб, Н.П. Прилуцкий, М.И. |
| author_facet | Казарин, Д.А. Волкотруб, Н.П. Прилуцкий, М.И. |
| citation_txt | Влияние дисперсности шихтовых материалов на процессы алюмотермии при выплавке ферротитана / Д.А. Казарин, Н.П. Волкотруб, М.И. Прилуцкий // Современная электрометаллургия. — 2014. — № 1 (114). — С. 53-57. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Современная электрометаллургия |
| description | Повышения качества основного конструкционного материала (стали) достигают путем введения в расплав легирующих элементов. Одним из самых распространенных и технологически эффективных легирующих элементов является ферротитан. Качество ферротитана зависит от ряда факторов (состав и масса шихты, температура процесса, предварительный подогрев шихты, форма и удельная поверхность порошков, крупность шихтовых материалов, плотность шихты, применение подогревающих и флюсующих добавок и т. д.). Показано влияние дисперсности шихтовых материалов на процесс алюмотермического получения ферротитана. Плавки проводили в тигле высотой 400 мм, диаметром 200 мм, футерованном смесью магнезитового порошка (95 %), жидкого стекла (0,7 %) и огнеупорной глины (4,3 %). Толщина футеровки составляла 15...20 мм. Экспериментально установлено, что получение максимального выхода металла достигается при размерах частиц восстановителя, близких к таковым восстанавливаемого оксида (dAl/dок ~ 1). Показано, что переизмельчение шихтовых материалов не приводит к ожидаемому повышению выхода металла из-за увеличения поверхности реагирования. В этом случае в результате снижения газопроницаемости в процессе плавки происходили выбросы расплава, полученные образцы ферротитана были пористыми. Также в шлаке оставалось большое количество корольков металла. Установлено, что размер шихтовых материалов не должен превышать 2 мм, при этом не следует измельчать их до размера менее 0,1 мм.
The improvement of quality of basic structural material (steel) is attained by adding of alloying elements into the melt. Ferrotitanium is one of the most widely spread and technologically effective alloying element. The quality of ferrotitanium depends on some factors (composition and mass of charge, process temperature, preheating of charge, shape and specific surface of powders, size of charge materials, density of charge, application of heating and fluxing additions, etc). The effect of dispersity of charge materials on process of aluminothermic producing of ferrotitanium is shown. Melting was performed in a crucible of 400 mm height, 200 mm diameter, lined with a mixture of magnesia powder (95 %), liquid glass (0.7 %) and fire-clay (4.3 %). The lining thickness was 15...20 mm. It was found experimentally that the maximum yield of metal is attained at sizes of deoxidizer particles, close to those of recoverable oxide (dAl/dox ~ 1). It is shown that extra-refining charge materials does not lead to the expected increase in metal yield due to increase of reaction surface. In this case, due to reduction in gas permeability during melting the bursts of melt were occurred, the obtained samples of ferrotitanium were porous. A large amount of shot irons remained also in the slag. It was found that the size of charge materials should not exceed 2 mm, moreover, it is not necessary to refine them to the size of less than 0.1 mm.
|
| first_indexed | 2025-11-26T01:42:36Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 669.187.56.002
ВЛИЯНИЕ ДИСПЕРСНОСТИ ШИХТОВЫХ
МАТЕРИАЛОВ НА ПРОЦЕССЫ АЛЮМОТЕРМИИ
ПРИ ВЫПЛАВКЕ ФЕРРОТИТАНА
Д. А. Казарин, Н. П. Волкотруб, М. И. Прилуцкий
НТУУ «Киевский политехнический институт».
03056, г. Киев, ул. Политехническая, 35, корп. 9. E-mail: admin@fhotm.kpi.ua
Повышения качества основного конструкционного материала (стали) достигают путем введения в расплав
легирующих элементов. Одним из самых распространенных и технологически эффективных легирующих элементов
является ферротитан. Качество ферротитана зависит от ряда факторов (состав и масса шихты, температура процесса,
предварительный подогрев шихты, форма и удельная поверхность порошков, крупность шихтовых материалов,
плотность шихты, применение подогревающих и флюсующих добавок и т. д.). Показано влияние дисперсности
шихтовых материалов на процесс алюмотермического получения ферротитана. Плавки проводили в тигле высотой
400 мм, диаметром 200 мм, футерованном смесью магнезитового порошка (95 %), жидкого стекла (0,7 %) и огне-
упорной глины (4,3 %). Толщина футеровки составляла 15...20 мм. Экспериментально установлено, что получение
максимального выхода металла достигается при размерах частиц восстановителя, близких к таковым восстанавлива-
емого оксида (dAl/dок ~ 1). Показано, что переизмельчение шихтовых материалов не приводит к ожидаемому
повышению выхода металла из-за увеличения поверхности реагирования. В этом случае в результате снижения
газопроницаемости в процессе плавки происходили выбросы расплава, полученные образцы ферротитана были
пористыми. Также в шлаке оставалось большое количество корольков металла. Установлено, что размер шихтовых
материалов не должен превышать 2 мм, при этом не следует измельчать их до размера менее 0,1 мм. Библиогр. 9,
табл. 2, ил. 3.
Ключ е вы е с л о в а : ферросплавы; ферротитан; флюмотермия; дисперсность; шихта; ильменит; восста-
новитель; металлотермическое восстановление
Главное направление в развитии черной металлур-
гии в настоящее время связано не с наращиванием
объема производства материалов, как это происхо-
дило на протяжении ряда лет, а с повышением ка-
чества продукции при относительно невысоких тем-
пах увеличения физических объемов производства,
т. е. требуется изготовлять конструкционный мате-
риал с меньшей металлоемкостью, но с более высо-
ким уровнем механических свойств за счет введения
в расплав легирующих элементов. Иногда эти эле-
менты вводят в чистом виде, но, как правило, в
виде ферросплавов – сплавов железа с легирую-
щими элементами.
Использование ферросплавов в качестве облаго-
раживающих добавок в жидкую сталеплавильную
ванну с целью раскисления и легирования повыша-
ет комплекс физико-механических свойств и функ-
циональные характеристики металлопродукции.
Ни одна тонна стали не выплавляется без примене-
ния ферросплавов [1]. Одним из наиболее распро-
страненных и технологически эффективных фер-
росплавов является ферротитан, который вводится
в расплав с целью легирования, дегазации и раски-
сления стали [2]. Так, например, в коррозионно-
стойких сталях титан уменьшает интеркристаллит-
ную коррозию и улучшает свариваемость. В корро-
зионностойких и жаропрочных сталях он применя-
ется как стабилизатор, который связывает углерод
и препятствует образованию карбидов хрома.
Основное количество ферротитана получают из
ильменитовых концентратов (FeO⋅TiO2), как пра-
вило, алюмотермическим способом [3—6]. Восста-
новление титана из ильменита алюминием происхо-
дит по следующим реакциям:
ТiO2 + 1/3Аl = 1/2Тi2О3 + 1/6Аl2О3;
ΔG°T = —85270 + 2,1Т [кДж/моль]; (1)
Тi2О3 + 2/3Аl = 1/3Аl2О3 + 2ТiO;
ΔG°T = —41860 + 14,1Т [кДж/моль]; (2)
2ТiO + 4/3Аl = 2Тi + 2/3Аl2О3;
ΔG°T = —114950 + 48,64Т [кДж/моль].
(3)
© Д. А. КАЗАРИН, Н. П. ВОЛКОТРУБ, М. И. ПРИЛУЦКИЙ, 2014
53
При температурах ферросплавных процессов
возможность и направленность реакций оценивают
по такой реакции:
ΔG°T = ΔH°T — ΔST,
где ΔG°T, ΔH°T, ΔS – изменение соответственно
энергии Гиббса, энтальпии и энтропии реакции;
Т – температура.
В физической химии принято, что если ΔG°T <
< 0, то реакция для заданных условий (Т, Р) про-
текает в прямом направлении (т. е. в сторону обра-
зования продуктов реакции). Значение ΔG°T для
реакций (1)—(3) намного меньше нуля, поэтому
реакция идет в прямом направлении с образованием
продуктов восстановления.
Оксиду ТіО присущи основные свойства, он спо-
собен вступать в реакции с глиноземом, образуя
при этом соединение ТiO⋅Аl2О3, что приводит к сни-
жению активности ТіО и усложняет восстановление
титана. Для замедления процесса связывания окси-
да титана с глиноземом в шихту вводят свежеобож-
женную известь. Оксид кальция замещает ТіО, об-
разуя CaO⋅Аl2О3.
Увеличение дисперсности шихты приводит к
возрастанию поверхности реагирования, т. е. избы-
точная энергия влечет за собой зависимость термо-
динамики процесса от размеров частиц участников
реакции [7]. Эта зависимость проявляется только
при достаточно высокой дисперсности частиц (ког-
да количество элементарных частиц, образующих
поверхность раздела, перестает быть сравнительно
небольшим по сравнению с общим количеством час-
тиц, которые находятся в объеме).
Допустим, твердое вещество А состоит из крис-
таллов правильной кубической формы с длиной
ребра L и в единице объема вмещает n элементарных
частиц. Тогда количество частиц в отдельно взятом
кристалле будет nL3.
Определенная часть этих частиц образует по-
верхность кубика. При достаточно большом разме-
ре кристалла эта часть становится пренебрежимо
малой и изобарный потенциал вещества А опреде-
ляется состоянием частиц, находящихся внутри
кристалла, так называемых объемных частиц. Хи-
мический потенциал одной объемной частицы обоз-
начим как μоб.
Избыточная поверхностная энергия поверхно-
стных частиц может быть выражена через поверх-
ностное натяжение δ. Следовательно, для изобарно-
го потенциала, рассчитанного на один кристалл ве-
щества, можно написать
ΔGкр = nL3μоб + 6L
2δ.
Средний потенциал одной частицы следующий:
μ = ΔGкр
nL
= μоб +
6δ
nL
.
Отсюда путем пересчета на 1 моль вещества
получим
G = Mμоб + N
6δ
NL
= Nμоб +
F
L
δ,
где N – количество элементарных частиц в 1 моле;
F/L – поверхность кристаллов на 1 моль
или
G = Gоб + Gпов. (4)
Из уравнения (4) видно, что увеличение диспер-
сности участников реакции будет способствовать
увеличению поверхности реагирования и, следова-
тельно, возрастанию свободной энергии Гиббса.
Таким образом, увеличение поверхности реаги-
рования будет повышать термодинамику процесса,
что в свою очередь должно вызывать повышение
теплопроизводительности шихты и увеличивать
выход продуктов реакции.
С другой стороны очевидно, что чрезмерное из-
мельчение шихтовых материалов алюминотерми-
ческой плавки будет, во-первых, увеличивать вынос
шихты и выбросы расплава во время плавки (из-за
уменьшения газопроницательности), а, во-вторых,
тонкое измельчение оксидов и получение мелких
фракций алюминиевого порошка сопряжено с до-
полнительными потерями материалов. Кроме того,
на очень мелкой фракции алюминиевого порошка
образуется тонкая оксидная пленка, которая ухуд-
шает восстановительные свойства алюминия.
Цель данной работы заключалась в определении
влияния дисперсности шихтовых материалов на
алюмотермию ферротитана, а также в выявлении
оптимальных размеров фракций шихты.
Степень измельчения шихтовых материалов
служит одним из важнейших факторов, определяю-
щих показатели алюмотермического процесса. Прак-
тика производства внепечных алюмотермических
сплавов показывает, что для трудно восстанавлива-
емых элементов (титан, цирконий и т. д.) размер
частиц оксидов не должен превышать 2 мм. Фрак-
ция алюминиевого порошка выбирается в зависи-
мости от размера оксидов и условий проведения
процесса [8]. В целях максимального развития вос-
становительных реакций размер восстановителя
должен выбираться так, чтобы после смешивания
шихтовых материалов в каждой элементарной части
шихты, вступающей в реакцию, компоненты нахо-
дились в стехиометрическом соотношении (с учетом
коэффициентов восстановления оксидов).
При изучении влияния измельчения алюминия
на скорость проплавления шихты его фракция за-
висела от поверхности 1 г порошка, рассчитанной
по условному диаметру зерна [9]. Очевидно, что
для достижения стехиометрического соотношения
реагентов в каждый момент проплавления шихты
54
необходимо, чтобы соотношение объемов зерен ок-
сида и восстановителя соответствовало соотноше-
нию их грамм-эквивалентных объемов (табл. 1).
Как следует из табл. 1, для большинства окси-
дов, значимых для процессов внепечной алюмино-
термии, грамм-эквивалентный объем превышает
объем грамм-эквивалента алюминия в 1,5...1,9 раза.
Если принять, что зерна компонентов имеют сфери-
ческую форму, то диаметр частиц алюминия DAl
должен находиться в пределах 0,8...0,9dок (диаметр
зерна восстанавливаемого оксида). Это отношение
приближается к единице, если учесть, что степень
восстановления оксидов в промышленных внепеч-
ных алюминотермических процессах составляет
70...90 % (при алюмотермической выплавке ферро-
титана 70...80 % TiO2 восстанавливается до титана,
90 % кремнезема – до кремния). Таким образом,
при заданном размере частиц оксида соотношение
шихтовых материалов в микрообъемах будет при-
ближаться к стехиометрическому в случае, если раз-
меры частиц алюминиевого порошка и оксида отно-
сительно равнозначны.
В целях получения максимального выхода ме-
талла фракция частиц восстановителя должна быть
близка к таковой восстанавливаемого оксида, при-
чем выход металла тем больше, чем мельче частицы
компонентов шихты. Однако восстанавливаемые
оксиды не следует измельчать до менее 0,1 мм.
Исходя из принятой фракции частиц оксидной
части шихты размер восстановителя подбирают рав-
ным размеру частиц оксидов только в том случае,
когда это обеспечивает необходимые условия для
нормальной скорости проплавления шихты. При за-
медленной скорости процесса размер частиц восста-
новителя следует несколько уменьшить по срав-
нению с оксидом. При очень сильном измельчении
оксида также нецелесообразно стремиться к точно-
му соблюдению равенства размеров оксида и вос-
становителя, поскольку в этом случае скорость про-
цесса может оказаться выше требуемой для спокой-
ного термического проведения процесса.
Помимо указанных факторов, при подборе сте-
пени измельчения шихтовых материалов следует
иметь в виду, что фракция зерна восстановителя
определяет скорость осаждения восстановленного
металла. Применение мелких фракций алюминие-
вого порошка может стать причиной больших по-
терь в виде корольков, остающихся в шлаке [9].
Для экспериментальных плавок в качестве ис-
ходной шихты использовали материалы указанного
в табл. 2 химического состава.
В качестве восстановителя применяли алюмини-
евую крупку (93 % алюминия). Расчет шихты про-
изводили на 100 кг титанового концентрата. Плавку
осуществляли в тигле высотой 400 мм, диаметром
200 мм, футерованном смесью магнезитового по-
рошка (95 %), жидкого стекла (0,7 %) и огнеупор-
ной глины (4,3 %). Толщина футеровки составляла
15...20 мм.
Нормальное протекание алюмотермического
процесса достигается при удельной теплоте 2550...
...2600 кДж/кг шихты. Недостающую часть тепла
компенсировали подогревом тигля и шихты. Исхо-
Т а б л и ц а 1 . Соотношение грамм-эквивалентных объемов восстанавливаемых оксидов и алюминия
Восстанавли-
ваемый оксид
Объем грамм-
эквивалента
оксида Vок
Vок/VAl DAl/dок
Восстанали-
ваемый оксид
Объем грамм-
эквивалента
оксида Vок
Vок/VAl DAl/dок
Ba2O3 6,3 1,91 0,81 TiO2 5,2 1,57 0,86
Ga2O3 5,3 1,47 0,88 V2O5 5,4 1,63 0,85
Fe2O3 5,1 1,55 0,86 Nb2O5 5,7 1,73 0,83
Mn2O3 5,9 1,78 0,83 Ta2O5 5,1 1,53 0,86
Cr2O3 4,8 1,47 0,88 WO3 5,4 1,63 0,85
Ge2O3 5,6 1,70 0,83 MoO3 5,4 1,63 0,85
Si2O3 6,5 1,97 0,80 NiO 5,0 1,52 0,87
Zr2O3 5,6 1,70 0,83 CuO 6,2 1,68 0,84
Т а б л и ц а 2 . Химический состав шихтовых материалов, мас. %
Материал TiO2 FeO Fe2O3 SiO2 MgO CaO Al2O3 Cr2O3 MnO
Ильменитовый
концентрат
63,00 8,1 20,0 1,78 0,13 0,13 2,02 2,92 0,95
Железная руда 0,031 — 89,4 9,10 0,52 0,24 0,39 0,021 —
Известь свежеобож-
женная
— — — 5,00 — 90,00 2,00 — —
55
дили из того, что каждые 100 °С подогрева повы-
шают удельную теплоту процесса на 125,6 кДж/кг.
В тигель загружали 1/3 шихты и поджигали
горелкой. После начала процесса на поверхность
подавали шихту таким образом, чтобы поверхность
расплава была ею закрыта.
Порошок ильменитового концентрата (рис. 1)
имеет округлую форму зерна с различным распре-
делением частиц по размерам (рис. 2).
С учетом размера фракции ильменитового по-
рошка подбирали размер частиц восстановителя (из
расчета DAl ~ dок). Исходный порошок титанового
концентрата дробили для получения фракции раз-
мером 50...60 мкм. Средний химический состав
ферротитана с размером частиц концентрата и вос-
становителя 50...60 мкм следующий, мас. %:
27,3 Ti; 51,8 Fe; 11,2 Al; 7,1 Si; 0,12 Ca; 0,96 Cr;
1,03 Mn; 0,11 Ni; 0,25 Cu; 0,13 Zr.
Плавки сопровождались выбросами расплава, а
структура полученного ферротитана была пористой
(рис. 3).
При плавках с размером частиц ильменита и вос-
становителя 200...240 мкм процесс алюмотермичес-
кого восстановления протекал спокойно, без выбро-
са расплава.
Средний химический состав ферротитана (дис-
персность 200...240 мкм) следующий, мас. %:
43,5 Ti; 34,9 Fe; 14,1 Al; 3,81 Si; 0,34 Ca; 1,04 Cr;
0,96 Mn; 0,101 Nb; 0,102 Cu; 0,3 Sn.
Фазовый состав полученных образцов ферро-
титана представлен в основном титанитами TiFe
(TiFe2), оксидными включениями FeO⋅TiO2 и TiO2
и оксидами железа. Темные пятна являются пора-
ми, образовавшимися в результате снижения газо-
проницаемости шихты (рис. 3). Микрорентгено-
спектральный анализ производили на растровом
электронном микроскопе РЕМ 106і, (SELMI, Ук-
раина). Фазовый состав определяли на рентгенов-
ском дифрактометре с горизонтальным расположе-
нием изучаемого образца RIGAKU (Япония).
Согласно анализа литературных данных можно
сделать вывод о нелинейном характере зависимости
процессов алюмотермического восстановления от
дисперсности материалов шихты при выплавке
ферротитана. Результаты экспериментов показали,
что чрезмерное увеличение дисперсности шихты
(50...60 мкм и меньше) способствует резкому сни-
жению газопроницаемости шихты и, соответствен-
но, «кипению» сыпучей шихты, что сопровождает-
ся пироэффектом с выбросами расплава. При этом
отливка ферротитана получается пористой.
Из-за наличия на поверхности мелкодисперсно-
го порошка алюминия оксидной пленки снижается
выход продуктов реакции, т. е. доля восстановле-
ния титана из ильменитового концентрата.
Получения плотного слитка и максимального
выхода продуктов реакции восстановления до-
стигали при соотношении DAl/dок ~ 1. Размеры
других компонентов шихты при этом не должны
превышать 2 мм.
Полученные в результате лабораторных иссле-
дований данные подтверждают ранее установлен-
ные рекомендации по выбору дисперсности шихты
при алюмотермическом производстве ферротитана
из ильменитового концентрата и свидетельствует об
необходимости в каждом конкретном случае тща-
тельно подбирать гранулометрический состав ших-
товых материалов для достижения наилучшего
результата.
1. Гасик М. И., Лякишев Н. П. Физикохимия и технология
электроферросплавов: Учебник для вузов. – Днепропе-
тровск: ГНПП «Системные технологии», 2005. – 448 с.
2. Казарин Д. А., Волкотруб Н. П., Прилуцкий М. И. Отри-
мання феротитану алюмотермічним способом з вмістом ти-
тану 40...43 % без додавання титанових відходів // На-
укові вісті Національного технічного університету України
«КПІ». – 2013. – № 2. – С. 90—93.
3. Актуальные проблемы и перспективы электрометаллурги-
ческого производства: теория и технология, эффектив-
ность использования минерально-сырьевых ресурсов, эко-
логия, экономические аспекты развития внутреннего и внеш-
него рынков / М. И. Гасик, В. К. Руденко, Ю. Я. Филип-
пов и др. // Материалы междунар. науч.-практ. конф.
(Днепропетровск, Системные технологии, 9—10 окт.
1999). – Днепропетровск, 1999. – С. 334—336.
Рис. 1. Исходный порошок ильменита
Рис. 2. Распределение частиц по размерам d в исходном порошке
ильменита Pил
Рис. 3. Микроструктура образца ферротитана, полученного алю-
мотермическим способом (дисперсность шихты 50...60 мкм)
56
4. Murty C., Upadhyay S., Asokan S. Electro smelting of il-
menite for production of TiO2 slag – potential of India as a
global player // Proc. INFACON XI (India, Deli, 18—21
Febr., 2007). – Deli, 2007. – P. 823—836.
5. Алюмотермия / Н. П. Лякишев, Ю. Л. Плинер,
Г. Ф. Игнатенко, С. И. Лапко. – М.: Металлургия,
1978. – 424 с.
6. Мурач Н. Н., Мушенко В. Т. Алюмотермия титана. –
М.: ГОСИНТИ, 1958. – 236 с.
7. Плинер Ю. Л., Дубровин А. С. О скорости процесса алю-
минотермического восстановления. – М.: Журн.
приклад. химии. – 1964. – 246 с.
8. Боголюбов В. А. Физико-химические основы металлурги-
ческих процессов. – М.: Металлургия, 1964. – 312 с.
9. Применение гранулированного алюминия в смесях для
утепления прибыльной части слитка / Р. П. Коновалов,
Я. А. Шнееров, В. Ф. Поляков и др. // Сталь. –
1984. – № 4. – С. 29—30.
The improvement of quality of basic structural material (steel) is attained by adding of alloying elements into the melt.
Ferrotitanium is one of the most widely spread and technologically effective alloying element. The quality of ferrotitanium
depends on some factors (composition and mass of charge, process temperature, preheating of charge, shape and specific
surface of powders, size of charge materials, density of charge, application of heating and fluxing additions, etc). The
effect of dispersity of charge materials on process of aluminothermic producing of ferrotitanium is shown. Melting was
performed in a crucible of 400 mm height, 200 mm diameter, lined with a mixture of magnesia powder (95 %), liquid
glass (0.7 %) and fire-clay (4.3 %). The lining thickness was 15...20 mm. It was found experimentally that the maximum
yield of metal is attained at sizes of deoxidizer particles, close to those of recoverable oxide (dAl/dox ~ 1). It is shown
that extra-refining charge materials does not lead to the expected increase in metal yield due to increase of reaction
surface. In this case, due to reduction in gas permeability during melting the bursts of melt were occurred, the obtained
samples of ferrotitanium were porous. A large amount of shot irons remained also in the slag. It was found that the size
of charge materials should not exceed 2 mm, moreover, it is not necessary to refine them to the size of less than 0.1 mm.
Ref. 9, Tables 2, Figures 3.
K e y w o r d s : ferroalloys; ferrotitanium; flumothermy; dispersity; charge; ilmenite; reducing agent; metal thermal
reduction
Поступила 15.10.2013
57
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-96816 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0233-7681 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-26T01:42:36Z |
| publishDate | 2014 |
| publisher | Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Казарин, Д.А. Волкотруб, Н.П. Прилуцкий, М.И. 2016-03-20T19:29:13Z 2016-03-20T19:29:13Z 2014 Влияние дисперсности шихтовых материалов на процессы алюмотермии при выплавке ферротитана / Д.А. Казарин, Н.П. Волкотруб, М.И. Прилуцкий // Современная электрометаллургия. — 2014. — № 1 (114). — С. 53-57. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 0233-7681 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96816 669.187.56.002 Повышения качества основного конструкционного материала (стали) достигают путем введения в расплав легирующих элементов. Одним из самых распространенных и технологически эффективных легирующих элементов является ферротитан. Качество ферротитана зависит от ряда факторов (состав и масса шихты, температура процесса, предварительный подогрев шихты, форма и удельная поверхность порошков, крупность шихтовых материалов, плотность шихты, применение подогревающих и флюсующих добавок и т. д.). Показано влияние дисперсности шихтовых материалов на процесс алюмотермического получения ферротитана. Плавки проводили в тигле высотой 400 мм, диаметром 200 мм, футерованном смесью магнезитового порошка (95 %), жидкого стекла (0,7 %) и огнеупорной глины (4,3 %). Толщина футеровки составляла 15...20 мм. Экспериментально установлено, что получение максимального выхода металла достигается при размерах частиц восстановителя, близких к таковым восстанавливаемого оксида (dAl/dок ~ 1). Показано, что переизмельчение шихтовых материалов не приводит к ожидаемому повышению выхода металла из-за увеличения поверхности реагирования. В этом случае в результате снижения газопроницаемости в процессе плавки происходили выбросы расплава, полученные образцы ферротитана были пористыми. Также в шлаке оставалось большое количество корольков металла. Установлено, что размер шихтовых материалов не должен превышать 2 мм, при этом не следует измельчать их до размера менее 0,1 мм. The improvement of quality of basic structural material (steel) is attained by adding of alloying elements into the melt. Ferrotitanium is one of the most widely spread and technologically effective alloying element. The quality of ferrotitanium depends on some factors (composition and mass of charge, process temperature, preheating of charge, shape and specific surface of powders, size of charge materials, density of charge, application of heating and fluxing additions, etc). The effect of dispersity of charge materials on process of aluminothermic producing of ferrotitanium is shown. Melting was performed in a crucible of 400 mm height, 200 mm diameter, lined with a mixture of magnesia powder (95 %), liquid glass (0.7 %) and fire-clay (4.3 %). The lining thickness was 15...20 mm. It was found experimentally that the maximum yield of metal is attained at sizes of deoxidizer particles, close to those of recoverable oxide (dAl/dox ~ 1). It is shown that extra-refining charge materials does not lead to the expected increase in metal yield due to increase of reaction surface. In this case, due to reduction in gas permeability during melting the bursts of melt were occurred, the obtained samples of ferrotitanium were porous. A large amount of shot irons remained also in the slag. It was found that the size of charge materials should not exceed 2 mm, moreover, it is not necessary to refine them to the size of less than 0.1 mm. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Современная электрометаллургия Электрометаллургия стали и ферросплавов Влияние дисперсности шихтовых материалов на процессы алюмотермии при выплавке ферротитана Effect of dispersity of charge materials on processes of aluminothermics in ferrotitanium melting Article published earlier |
| spellingShingle | Влияние дисперсности шихтовых материалов на процессы алюмотермии при выплавке ферротитана Казарин, Д.А. Волкотруб, Н.П. Прилуцкий, М.И. Электрометаллургия стали и ферросплавов |
| title | Влияние дисперсности шихтовых материалов на процессы алюмотермии при выплавке ферротитана |
| title_alt | Effect of dispersity of charge materials on processes of aluminothermics in ferrotitanium melting |
| title_full | Влияние дисперсности шихтовых материалов на процессы алюмотермии при выплавке ферротитана |
| title_fullStr | Влияние дисперсности шихтовых материалов на процессы алюмотермии при выплавке ферротитана |
| title_full_unstemmed | Влияние дисперсности шихтовых материалов на процессы алюмотермии при выплавке ферротитана |
| title_short | Влияние дисперсности шихтовых материалов на процессы алюмотермии при выплавке ферротитана |
| title_sort | влияние дисперсности шихтовых материалов на процессы алюмотермии при выплавке ферротитана |
| topic | Электрометаллургия стали и ферросплавов |
| topic_facet | Электрометаллургия стали и ферросплавов |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96816 |
| work_keys_str_mv | AT kazarinda vliâniedispersnostišihtovyhmaterialovnaprocessyalûmotermiiprivyplavkeferrotitana AT volkotrubnp vliâniedispersnostišihtovyhmaterialovnaprocessyalûmotermiiprivyplavkeferrotitana AT priluckiimi vliâniedispersnostišihtovyhmaterialovnaprocessyalûmotermiiprivyplavkeferrotitana AT kazarinda effectofdispersityofchargematerialsonprocessesofaluminothermicsinferrotitaniummelting AT volkotrubnp effectofdispersityofchargematerialsonprocessesofaluminothermicsinferrotitaniummelting AT priluckiimi effectofdispersityofchargematerialsonprocessesofaluminothermicsinferrotitaniummelting |