NO120197B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for fremstilling av en ferrotitanlegering under anvendelse av findelt titanskrap med lav volumvekt.

Nærværende oppfinnelse vedrorer en fremgangsmåte for fremstilling av en ferrotitanlegering under anvendelse av findelt titanskrap med lav volumvekt slik som borespon, spon og avfall i enhver findelt form. Ved oppfinnelsen fremskaffes det således en fremgangsmåte for induksjonssmelting i luft av findelt titan-Kfr. kl. 40b-l/02

skrap for fremstilling av en ferrotitanlegering.

Det findelte titanskrap med lav volumtetthet, dvs. spon, borespon, osv. er kjent for å være sterkt pyrofort. En pyrofor egenskap defineres som en sterk tendens til oksydasjon, slik at materialet har en stor tendens til å antennes momentant i nærvær av luft med hurtig, om ikke nodvendig eksplosive, resultater. Den pyrofore egenskap for titanskrap med lav volumtetthet og materialets relativt lave spesifikke vekt, gjor normal luftsmelting teknisk meget upraktisk. Det forste til-forte materiale har tendens til å flyte på overflaten av smeiten, på hvilken stråle- eller ledningsvarmen da forer til utstrakt oksydasjon eller også antennes chargen med resulterende dårlig utvinning. Da titan er kjent for å reagere lett ved titanets smeltetemperatur med alle kjente ildfaste forings-materialer som smeltedigler, er det usedvanlig vanskelig å anvende normal smeltepraksis på fremstillingen av legeringer rike på titan fra slikt skrap.

Likeledes er også titan meget reaksjonsdyktig ved smeltetemp-eraturen for jern.

Det har vært mulig å anvende relativt store titanskrapseksjoner, slik som gassturbinkompressorblader ved fremstillingen av ferrotitan på grunn av den relativt store volumtetthet for disse og den letthet hvorved disse store stykker lar seg dykke . ned. Imidlertid er de storre faste materialstykker langt dyrere enn findelt titanskrap pr. vektsenhet. Det er dette findelte skrap, som forekommer hyppigst og som samtidig er uonsket avfallsmateriale.

Det er et hovedformål ved nærværende oppfinnelse å fremskaffe en fremgangsmåte for fremstilling av ferrotitanlegering fra titan og titanlegeringsskrap av findelt type med lav volumtetthet.

Ifolge oppfinnelsen er det dette oppnås ved at titanskrapet innfores i rorformede beholdere av stål eller jern og at de fylte beholdere tilfores til en smelte av ferrotitan som er dekket med et ikke-reaktivt flytende saltlag hvorved beholderne med inneholdt skrap dykkes ned og smeltes fullstendig idet sammensetningsforholdet mellom titan og jern i de med skrap fylte beholdere og smeiten av ferrotitan tilpasses det onskede jern-titan forhold i legeringen.

Bruken av uttrykket "induksjonssmelting i luft" har til hensikt å skille mellom vakuumsmelting og smelting av metaller i nærvær av inerte gasser. Som det vil forstås, en induksjonssmelting i luft av finfordelt titanskrap for å fremstille ferrotitan er en meget upraktisk, farlig og" vanligvis uheldig metode. Fremgangsmåten som beskrives i det folgende antas å være den forste sikre metode på dette området for å fremstille ferrotitanlegering ved induksjonssmelting av findelt titanskrap i luft. Fremgangsmåten beskrives^ i det folgende og der henvises til vedlagte arbeidsskjema.

Titanskrap av liten.storrelse, som kan være filspon, borespon og lignende, innfores i et jern eller stålror med lukket ende. Kilden for slike findelte titanskrap kan være industrielt avfall, slik som spon av forskjellig art og lignende findelt skrapmateriale som nå anses som avfall og som lar seg oppnå

fra behandlinger av titan og titanlegeringsholdige material-deler. Generelt er storrelsen for slike findelte materialer 1,5 til 6,5 mm. Vektsforholdet mellom titanskrap og roret bestemmes av den onskede sammensetning av ferrotitanlegeringen. Med kjennskap til sammensetningen og volumtettheten for skrapet, kan rorets dimensjoner og veggtykkelse velges for å gi det onskede forhold. Volumtettheten for skrap kan endres ved knusing og/eller findelingsbehandlinger. Hvis onsket kan jern-skrapet blandes med titanskrapet for å gi en ferrotitanlegering med hoyere jerninnhold. Den åpne enden av roret lukkes av på egnet måte. En luftning kan anvendes ved endene eller langs-med roret for å tillate innelukket luft å unnslippe under opp-varming og smeltebehandlinger. Skrapet som anvendes må være av en karakter som i det vesentlige er fritt for fremmedlegemer, slik som oljer, smuss, vann etc. som vil kunne forårsake sterk

gassdannelse under smeltebehandlingene. Lengden av de pakkede ror er relativt uvesentlig og bestemmes utelukkende på grunnlag av letthet i behandlingen av dette for innforing i ovn. Generelt foretrekkes rorlengder fra<1>+5 cm til 1,2 m.

I den hensikt å skille mellom hule jernror og med skrap fylte ror, vil sistnevnte bli betegnet som "briketter". Bruken av uttrykket "brikett" har ikke til hensikt å omfatte materialer som er formet, vanligvis under hoytrykk av svampjern og titan, og som generelt anvendes i steden for forlegeringer for tilsetning av titan for å danne de endelige legeringer slik som rustfritt stål.

For charging av de skrapfylte ror eller "briketter" til en induksjonsovn, smeltes en charge sammensatt av store faste partikler, fortrinnsvis av den onskede legerings sammensetning i en smeltedigel som har en foring som påviser rimelig stabilitet i kontakt med ferrotitan. En slik foring er vanligvis fremstilt av materialer med hoyt aluminiumoksyd eller magnes-iumoksydinnhold. Volumet av den smeltede charge av store stykker kan vanligvis være fra 10 til 30% av smeltedigelens kapasitet. Under smeltingen må denne charge beskyttes for oksydasjon. Denne beskyttelse fremskaffes ifolge nærværende oppfinnelse ved anordningen av et egnet ikke-reaksjonsdyktig flytende saltdekke. Materialer som foretrekkes å anvendes for slikt flytende saltdekke inkluderer bariumklorid, bariumklorid-natriumkloridblandinger, kryolitt og lignende klorid eller fluoridblandinger, som er relativt stabile mot ferrotitan ved de smeltetemperaturer som vanligvis anvendes.

Så snart chargens store materialstykker er blitt fullstendig smeltet, overoppvarmes den i en grad, som vil forebygge sterk avkjoling under chargingen av roret. Nå nedsenkes'et med skrap fylt ror i smeltedigelen langs med den ildfaste foring. Den nedre ende av roret trenger forst gjennom saltlaget og kommer deretter i kontakt med flytende metall. Intim kontakt opprettholdes derfor mellom "brikettmetall" og skrapmetall og den flytende legering i ovnene. Flytende-fast diffusjon finner sted og forårsaker at både "brikett" og skrapmaterialene opp-loser seg i smeiten. Da forholdet mellom titan og jern i "briketten" og dennes innhold er ca. den samme som den for smeiten, finner ingen vesentlig forandring i sammensetningen sted i smeiten under opplosning av "briketten" og skrapmetall-et. Når metallmaterialene er smeltet, fortsetter smelteover-flaten for å være beskyttet av det smeltede saltdekke, hvorved oksydasjon forebygges. En etterfølgende "brikett" med skrapmateriale kan innfores i ovnene, så snart hver "brikett" og dets innhold er smeltet. Dette fortsetter inntil smeltedigelen er fylt som onsket.

Den "smeltede legering utvinnes vanligvis ved tapping. For tappingen fjernes mesteparten av saltdekket ved avhelling eller avskumning på kjent måte. Hvis en etterfølgende charge av samme legering skal smeltes, helles bare h/ 5 av smeiten i egnede sumper. Det gjenværende tjener som begynnelsescharge for fortsettelse av smeltebehandlingene. Det avtatte salt helles tilbake i smeltedigelen for smeltebehandlingen fort-settes. Saltet kan anvendes som dekke mange ganger avhengig av dets stabilitet og forurensning.

Det er klart at en analyse med rimelige intervaller er å anbe-fale.

Fremgangsmåtens okonomi er optimal, når smelteblandingen er innen området 60 til 75% > titan. Dette skyldes den relativt lave liquidustemperatur av slike legeringer i motsetning til andre ferrotitansammensetninger. Denne lave liquidustemperatur reduserer sterkt reaktiviteten mellom smeiten, ovnsforingen og slagg. Dessuten kreves mindre elektrisk kraft for fullstendig smelting. Imidlertid skulle ferro-legeringsammenset-ningene med fra fra 10 til 80$ titan være påkrevd, kan de være mest okonomisk fremstilt ved fortynnelse av den optimale smelte-sammensetning med enten fast skrap av jern eller av titan.

En annen fordel med fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen er muligheten til å kontrollere karboninnholdet i legeringene som smeltes ved fremgangsmåten ganske enkelt ved å variere fra 0,05 til 8, 0% ved valg av skrapmaterialer med egnet karboninnhold og/eller bruken av fast grafitt i "briketten". Således kan fremgangsmåten gi legeringsprodukter som selges på marked-et som ferrotitan med lavt, middels og hoyt karboninnhold. Lignende sammensetningsgrenser for andre elementer, slik som aluminium, vanadin og silisium kan bestemmes ved sammensetning av skrapet som innfores.

Eksempelvis fremstilles en ferrotitanlegering ifolge oppfinnelsen av folgende sammensetning med hell:

Et enkelt tverrsnitt av jernroret fremstilt av SAE 1015 stål og som har en sammensetning som folger:

ble fylt med titanskrapspon som har folgende sammensetning: og skrapmengden var 1,71 kg fylt i et ror som veier 0,63^ kg. Slike vekter avhenger selvfølgelig av lengden av rorets tverrsnitt. Hvis et lengre ror ble brukt, ville den totale vekt av skrap og ror være storre. Det således fylte ror ble forseglet og ble fort inn i en over-hetet, med smeltet salt dekket smelte, som holdes ved 1350°C - 25° under chargingen og smeltingen. Det resulterende pro-dukt ble tappet av ved samme temperatur på 1350°C.

Den eutektiske temperatur for legeringen av den partikkelform-ede sammensetningen som fremstilles og beskrives foran, er ikke spesielt kjent. Det antas at den eutektiske temperatur for den resulterende legering ligger mellom 1120 og 1150°C.

Dessuten hvor jernror av meget stor diameter anvendes, er det onskelig å innfore jern eller stålskrap i form av spon og andre arter, som et middel for å justere jerninnholdet i ferro-legeringen som fremstilles. Slik innfbring kompenserer for to problemer som muligvis opptrer ved bruk av storre rordiameter. For det forste kan et diffusjonsproblem opptre, da materialet

i midten av roret er omgitt av titanskrap i alle retninger. For det annet vil forholdet 'mellom innelukket volum og jem-mas se oke, når rorets diameter stiger. Således er bruken av noe. jern eller stålskrap i titanskrapblanding onskelig under slike forhold.

De såkalte forlegeringer av ferrotitan fremstilles vanligvis ved reduksjon av ferrotitanoksyder, slik som ilmenitt med et reduserende middel, slik som aluminium i elektriske bueovner. Disse fremgangsmåter for å fremstille slike forlegeringer er relativt dyre, og forlegeringene er likeledes dyre. Bruken av fremgangsmåten ifolge nærværende oppfinnelse ville gjore det mulig å fremstille forlegeringer mere okonomisk, og det er en fordel å gjore bruk av forekommende avfallsmateriale.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av en ferrotitanlegering under anvendelse av findelt titanskrap med lav volumvekt, karakterisert ved at titanskrapet innfores i rorformede beholdere av stål eller jern eg at de fylte beholdere tilfores til en smelte av ferrotitan som er dekket med et ikke-reaktivt flytende saltlag hvorved beholderne med inneholdt skrap dykkes' ned og smeltes fullstendig idet sammensetningsforholdet mellom titan og jern i de med skrap fylte beholdere og smeiten av ferrotitan tilpasses det onskede jern-titan forhold i legeringen.

2. Fremgangsmåte etter krav 1, karakterisert ved at det flytende salt er et metallklorid eller fluorid.

3. Fremgangsmåte etter foranstående krav, karakterisert ved at det valgte titaninnhold er mellom 10 og 80%, fortrinnsvis mellom 60 og 70% basert på legeringens totale vekt. h.

Fremgangsmåte etter foranstående krav, karakterisert ved at karboninnholdet i ferrotitanlegeringen reguleres ved tilsetning av karbonholdig titanskrap, til jernroret .

5. Fremgangsmåte etter foranstående krav, karakterisert ved at karboninnholdet i ferrotitanlegeringen reguleres ved tilsetning av fast grafitt til roret som inne-holder titanskrap.

6. Fremgangsmåte etter kravene 1-5»karakterisert ved at de fylte beholdere er lukket i begge ender.

7. Fremgangsmåte etter kravene 1-6, karakterisert ved at dimensjonene for de rorformede beholdere av stål eller jern er valgt på grunnlag av disses vekt i forhold til vekten av titanskrap som inneholdes i dem for å oppnå det onskede jern-titanforhold.

8. Fremgangsmåte etter foregående krav, karakterisert ved at karboninnholdet i ferrotitanlegeringen reguleres til mellom 0,05 - 8, 0%.