Ферротитан: методы получения и применение

Ферротитан – это легирующий сплав железа и титана, причем содержание последнего варьируется в пределах 20-75%. Помимо основных составляющих, в сплаве содержатся такие металлы, как хром, алюминий, кремний, марганец. Последние три компонента находятся в виде примесей, крайне нежелательных в ферросплаве, но миновать их никак нельзя.

В стандартном сплаве ферротитана содержание основного компонента (Ti) составляет порядка 23-30%, углерода (C) max. 0,2%, кремния (Si) 4-6%, меди (Cu) max. 4%, алюминия (Al) 6-8%. Плавится ферротитан по достижении температуры в 1500ºС.

Методика получения

Производство сплава выполняется двумя путями: методом восстановления или же переплавки.

Внепечной алюминотермический способ

В качестве сырья для получения ферротитана используют ильменитовый концентрат с содержанием двуокиси титана (TiO2) в количестве 40-42% и смеси закиси двухвалентного (FeO) и трехвалентного железа (Fe2O3) около 50-55%. В свою очередь концентрат получают с помощью магнитной сепарации из титаномагнетитовой руды. Существующую примесь серы устраняют, проведя окислительный обжиг. В роли восстановителя берется порошковый алюминий с фракцией не более 2 мм.

Также при производстве ферротитана используют малофосфористую пылеватую железную руду, содержащую малое количество кремнезема и много окислов железа. Что касается извести, то она должна быть обожженной и содержать в себе как минимум 90% оксида кальция (CaO). Для начала известь подвергают перемолке, а после просеивают через специальные сита с диаметром ячеек в 3 мм.

Полностью подготовленную шихту отправляют в бункер, а оттуда в плавильную камеру, где установлен поддон с чугунной шахтой. После прогревания шихты до 200ºС, ее переправляют на дно шахты при помощи шнекового питателя. Затем в массе делают углубление, выкладывают в него селитру, соединенную с магниевой стружкой. При воздействии на запальную смесь электрической искрой происходит воспламенение шихты и запускается процесс ее восстановления.

Горячая плавка

Под влиянием высокой температуры образуется жидкоподвижный шлак. Сквозь него пропускают корольки восстановленного сплава, а после отправляют в блок на дно шахты. Поскольку шлак, полученный из ферротитана внепечным способом, тугоплавок, в конце загрузки и выплавки на него помещают термитную осадительную смесь из порошкового алюминия, железной руды, извести и ферросилиция. Это провоцирует выработку дополнительного тепла, в результате чего происходит разжижение шлака. При этом остатки корольков опускаются на дно и сплавляются с металлической массой.

По окончании кристаллизации шлаковую массу снимают, а металлическую охлаждают под проточной водой, раскалывают на куски по 10 кг, упаковывают в железные бочки и поставляют заказчику.

Сфера применения

Больше всего ферротитана требуется для выработки кислотоупорной нержавеющей стали. Сплав помогает в образовании титанового карбида путем связывания углерода. При производстве некоторых марок стали дополнительно вводят 0,1-0,2% титана, добиваясь полного измельчения и раскисления литой структуры.

Стоит отметить, что для легирования (т.е. придания стали улучшенных механических и физических свойств) и раскисления стали применяют ферротитановый сплав, содержащий в себе min. 23% основного компонента и max. 0,2% углерода и 40% меди.

В случае выплавки нержавеющей и кислотоустойчивой стали дополнительно вводят определенное количество титана. Это не дает образовываться карбиду хрома. Для измельчения структуры стали с высоким содержанием хрома необходимо ввести 0,1% титана.

Где купить ферротитан

Рекомендуем покупать у производителей, находящихся в вашем регионе. При покупке узнайте о соответствии материала ГОСТу и содержанию титана в соответствии с маркой сплава. Пример производителя, качество в высоким качество материала – торговая компания «УТК-Сплав».

Воздействие титановой добавки на характеристики стали

Введение титана в сталь в процессе производства позволяет корректировать и улучшать ее физические и механические свойства:

• незначительно растет стойкость к окислительным реакциям под воздействием высоких температур;
• снижается предрасположенность к перегреву;
• существенно увеличиваются показатели нормализации, температуры отжига и закалки;
• увеличиваются прочность и твердость стали;
• незначительно растет пластичность стали;
• сильно снижаются размеры зерна.

Что касается прочности в высокотемпературных условиях, то титановая добавка практически не влияет на эти показатели.

А вот прокаливаемость сильно зависит от количества вводимой добавки. Если ее много, то показатели падают, при незначительном содержании существенно возрастают.

Производство и выпуск ферротитан осуществляется согласно ГОСТу 4761-91.