Денисов С.І., Тарасов В.К., Іванов В.І., Печеннікова В.М.

Запорізька державна інженерна академія

ПРО ВИКОРИСТАННЯ ТИТАНОВОГО ЧАВУНУ

Під час відновлювального плавлення ільменітових концентратів у руднотермічних печах за реакцією:

одержують два продукти: титановий шлак і титановий чавун.

Титановий шлак, що містить близько 90% двооксиду титану (решта - домішки), направляють на подальшу переробку на тетрахлорид титану, з якого одержують титанову губку. Титановий чавун є відходом виробництва, який відвантажують на підприємства чорної металургії у вигляді скрапу за ціною металевого брухту. Реакційні гази з температурою 800...1200°С та вмістом пилу 10...20 г/м³, що характеризуються наявністю (до 30...70%) горючих компонентів (оксиду вуглецю, водню та метану) подають на газоочищення для уловлювання пилу та використання їх фізичної і хімічної теплоти.

Вихід чавуну залежно від складу ільменітового концентрату, що переробляють, складає 0,3…0,5 т/т шлаку. Титановий чавун містить, %: 1,50 вуглецю, 0,40 молібдену, 0,40 кремнію, 0,35 фосфору, 0,20 сірки, 0,1 титану, 0,1 ванадію, 0,4 марганцю, решта – залізо).

За кількістю вуглецю зазначений чавун можна віднести до класу вуглецевих сталей, які, на відміну від звичайних сталей, містять цінні легуючі компоненти: титан, молібден, хром і ванадій.

Наступною особливістю титанового чавуну є наявність значної кількості сірки та фосфору, що не дозволяє безпосередньо використовувати його як товарний продукт.

Одержання сталі з титанового чавуну після попереднього видалення з нього вуглецю, сірки та фосфору не має яких-небудь технічних складнощів. Проте відносно невеликий масштаб виробництва титану (вихід чавуну приблизно 1 т/т титанової губки) не дозволяє одержувати суттєвого економічного ефекту.

Тому ефективнішим є метод переробки рафінованого титанового чавуну на феротитан шляхом додавань до рідкого чавуну кускових відходів титанових сплавів, що поступають на плавлення до руднотермічної печі з одержанням низьколегованих сплавів, що містять 2...4 або 8...12 % титану.

Титановий чавун також може бути використаний як додавання (кількістю до 1%) до шихти вагранкових печей для одержання титанового дробу підвищеної твердості. У такому разі заводи-виробники титанового чавуну, реалізовуючи його у вигляді чушок за ціною звичайного ливарного чавуну одержують додатковий прибуток, а заводи-виробники дробу із збереженням собівартості на старому рівні (не потрібно рафінувати чавун) одержують споживчі властивості дробу, що випускають.

Проте найбільшого економічного ефекту одержують під час переробки титанового чавуну на сплав заліза з алюмінієм. Під час виплавляння сталі для її розкислювання витрачають значну кількість вторинного чушкового алюмінію. Результати досліджень дозволили одержати сплав на основі титанового чавуну (20...30% алюмінію) з кристалічною структурою, що не розсипається. Показано, що під час приготування сплаву вміст сірки в нім знижується у 4...5 разів, а вміст фосфору – в два рази порівняно з концентрацією цих домішок у вихідному чавуні. Склад одержаного сплаву, %: 30,06 алюмінію, 0,40 вуглецю, 0,17 кремнію, 0,16 фосфору, 0,05 ванадію, 0,07 титану, 0,07 марганцю, 0,04 сірки, решта – залізо). У разі переробки відходів титанових сплавів разом з ільменітовим концентратом у чавуні, що одержують, а, отже, і у фероалюмінії, спостерігають підвищення вмісту молібдену, вольфраму та нікелю (до 0,4 %). Враховуючи незначну концентрацію сірки та фосфору в сплаві, а також малу витрату сплаву на розкислювання сталі (2 кг/т) виключається необхідність проведення спеціальної додаткової операції з десульфурації та дефосфоризації чавуну, а сплав зберігає свої механічні властивості та не розсипається незалежно від тривалості зберігання (роки) за найнесприятливіших умов зберігання (на відкритому майданчику).

Випробування сплаву як розкислювача різних марок сталі проводили в мартенівському цеху одного з металургійних комбінатів України. Сплав, як і чушки вторинного алюмінію, подавали на поверхню розплаву сталі в ковші під час її випуску з печі. При цьому встановлено, що застосування сплаву замість чушок вторинного алюмінію дозволяє значно зменшити витрату алюмінію, збільшити вихід сталі на значення кількості заліза, що вводилося із сплавом, а також понизити вихід браку під час подальшої переробки сталі на товарний продукт.