Ферротитан

Описание:

ФТи 70 (состав и условия поставки ферротитана в соответствии с ГОСТ 4761—49).

Титан, как правило, в виде ферротитана применяют при производстве стали для раскисления, легирования и дегазации. При производстве нержавеющих и жароупорных сталей титан связывает углерод в карбид титана, что улучшает свариваемость и сопротивляемость коррозии. Стали, обработанные титаном или содержащие некоторое количество его, обладают повышенными механическими свойствами. По силе раскисляющего действия титан стоит значительно выше кремния и марганца, уступая алюминию и цирконию. Однако, титан имеет перед ними некоторое преимущество, состоящее в том, что продукты раскисления титаном имеют низкую температуру плавления (FeО-TiО2— 1367°), благодаря чему отдельные шлаковые включения легко объединяются и всплывают на поверхность. Титан также парализует влияние азота на сталь, связывая азот в соединения, не растворимые в стали и, тем самым, сводя действие азота к действию обычных шлаковых включений. Получение такого сплава, как ферротитан происходит алюминотермическим процессом, при котором выделяется тепло. В определенных условиях, этого тепла достаточно для образования жидких металла и шлака. Поэтому, производство ферротитана требует использования внепечного способа алюминотермии.

Стандартный ферротитан содержит:

• 23-30% Ti
• не более 0,2% С
• не более 4% Сu
• 6-8% Аl
• 4—6% Si

Наибольшее количество ферротитана используют для связывания углерода в карбид титана при производстве кислотоупорной нержавеющей стали. При выплавке стали некоторых конструкционных марок 0,1-0,2% титана вводят в сталь для конечного раскисления и измельчения литой структуры.

Производство ферротитана

Для удаления серы концентрат подвергают окислительному обжигу. Чаще всего применяют вторичный алюминий, более дешевый, но содержащий примеси цветных металлов, которые, в основном, переходят в сплав. Слитки вторичного алюминия расплавляют, распиливают сжатым воздухом и просеивают через сито с размером ячеек 2 мм. В процессе производства ферротитана применяют железную руду малофосфористую, пылеватую, с высоким содержанием окислов железа и малым содержанием кремнезема. Известь требуется свежеобожженная, содержащая не менее 90% СаО. После помола, ее просевают через сито с ячейками в 3 мм.

При производстве ферротитана используют плавильный агрегат. Чугунную разъемную шахту устанавливают на поддон. На дно шахты засыпают и утрамбовывают слой магнезитового порошка. Внутрь шахты вставляют цилиндр из кровельного железа высотой около 0,5 м. Тележку с собранной шахтой закатывают в запальную камеру, снабженную вентиляцией. Шихту из бункера подают шнеком и через направляющий лоток засыпают в шахту.

Физико-химические условия процесса производства ферротитана.

Основными химическими реакциями являются реакции восстановления титана и железа из их окислов:

TiО2 + 4/3А1 = Ti +, + 2/3А12О3+ 197400;

∆Н°298 = - 197400 дж (-47000 кал);

2FeO + 4/3А1 == 2Fe + 2/3А1203 + 575400;

∆Н°298 = -575400 дж (-137000 кал);

2/3Fe2О3 + 4/3А1 = = 4/3Fe + 2/3А1203 + 567000;

∆Н°298 = -567000 дж (-135000 кал).

Окислы железа, и особенно Fe2О3, являются менее прочными, чем TiО2, и поэтому при взаимодействии их с алюминием на весовую единицу шихты выделяется значительно больше тепла (удельная теплота реакции), а именно 4108 кдж/кг (978 ккал/кг) для Fe2О3 и 3289 кдж/кг (783 ккал/кг) для FeO против 1701 кдж/кг (405 ккал/кг) для TiО2.

Включение в состав шихты около 8% железной руды и подогрев всех шихтовых материалов до 200° С создают необходимую термичность процесса. Если шихта хорошо измельчена и тщательно перемешана, то поверхность контакта реагирующих веществ велика, процесс идет с большой скоростью и тепловые потери относительно невелики. Из бункера в шахту равномерно при помощи лотка или шнека поступает остальная шихта. Проплавление навески, содержащей 4 т концентрата, длится 12-15 мин. Если плавка проведена горячо, то образующийся шлак получается достаточно жидкоподвижным, корольки восстановленного сплава имеют возможность пройти через слой шлака и собраться в блок на дне шахты. Шлак внепечной плавки при производстве ферротитана, содержащий около 70% А12О3, - тугоплавкий. После затвердевания блок шлака снимают, блок металла охлаждают в баке с проточной водой, дробят на куски массой до 10 кг и упаковывают в железные бочонки.

Марки ферротитана

Ферротитан Фти-35 применяется при производстве стали для раскисления и дегазации ее, как легирующий элемент, для изготовления электросварочных электродов, при производстве нержавеющих и жаропрочных сталей: титан связывает углерод в карбид титана, что улучшает свариваемость и сопротивление коррозии.

На одну тонну ферротитана с 20% Ti расходуется: 1070 кг концентрата, 100 кг железной руды, 470 кг алюминиевого порошка, 20 кг 75%-ного ферросилиция и 100 кг извести. Извлечение титана составляет 72-75%.