Производство ферротитана

В начальной стадии ферротитан получали из ильменитового концентрата восстановлением окислов титана и железа углеродом в шахтных дуговых печах, имеющих футеровку из углеродсодержащих материалов. Для ведения плавок в печь вначале загружали чугун или стальной лом, включали ее под напряжение и по расплавлении металла загружали шихту, состоящую из концентрата и кокса. Во время плавки таким методом в печи развиваются температуры (до 2000°С), при которых титан восстанавливается из концентрата, а взаимодействуя с углеродом, образует карбиды. Карбиды титана растворяются в жидком металле. В результате получают сплав, содержащий 15—20% Ti, 5—8% С, 1—3% Si, остальное в основном железо. Такой сплав получил название феррокарботитана.

Феррокарботитан из-за высокого содержания углерода мог использоваться только для раскисления углеродистых сталей.

Для более широкого использования титана при производстве стали в настоящее время ферротитан в основном получают внепечным алюминотермическим способом, который не требует подвода тепловой энергии извне. Процесс производства ферротитана этим способом ведется в специальных запальных горнах — шахтах (рис. 27). Высоту шахты запального горна принимают из расчета, чтобы блок металла и шлака занимал 3/4 высоты шахты. Диаметр же блока металла примерно в 5—6 раз больше его высоты.

Для ведения плавки на подвижную тележку устанавливают чугунный поддон, а на поддон — чугунную толстостенную шахту и соединяют их при помощи болтов. Зазор между поддоном и шахтой засыпают магнезитовым порошком. Стенки шахты на высоту — 400 мм футеруют магнезитовым кирпичом. Загрузку шихтовых материалов в шахту производят из дозировочного бункера.

В качестве шихтовых материалов используют смесь, состоящую из веществ со следующей крупностью зерен, мм:

После заполнения шахты смесью на высоту до 100 мм в центре засыпного слоя делают лунку и в нее засыпают запальную смесь. Запальная смесь может состоять из 100 г электронной стружки, «100 г алюминиевой крупки и 150 г селитры. Когда запальная смесь введена, ее поджигают электрической дугой или горящим факелом, или раскаленным ломиком. Теплом горящей запальной смеси сначала нагревается близлежащая шихта, а от нее вся масса шихты нагревается и зажигается. В результате этого протекают процессы восстановления титана и железа алюминием по реакции

При этом выделяется большое количество тепла, которое способствует образованию жидкой ванны. После этого из дозировочного бункера непрерывно подают шихтовую смесь в шахту. Процесс плавки протекает быстро; нормальная скорость ее составляет 1,2—1,3 мин. на 100 кг переплавляемого концентрата с выходом —1000 кг ферротитана в течение 17—19 мин.

По окончании плавки и затвердевания расплава образующийся блок из ферротитана и шлака в шахте выдерживают около 5 час., затем его извлекают, охлаждают водой и отделяют ферротитан от шлака. Полученный ферротитан дробят на куски весом 10 кг. Таким способом получают ферротитан следующего химического состава (табл. 6).

Шлаки обычно содержат до 70% Аl2О3 и их используют в абразивной или огнеупорной промышленностях.