close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY4384

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 4384
(13)
C1
7
(51) B 22F 9/16,
(12)
C 22C 29/00
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОБОГАЩЕННОГО ИЛЬМЕНИТОВОГО
КОНЦЕНТРАТА
(21) Номер заявки: a 19980291
(22) 1998.03.25
(46) 2002.03.30
(71) Заявитель: Научно-исследовательский
и
конструкторско-технологический
институт
сварки и защитных покрытий с опытным
производством (BY)
(72) Авторы: Борд Н.Ю., Шелег В.К. (BY)
(73) Патентообладатель: Научно-исследовательский и конструкторско-технологический
институт сварки и защитных покрытий с
опытным производством (BY)
(57)
Способ получения обогащенного ильменитового концентрата, содержащего двуокись титана и железный
порошок, путем окислительного отжига в кислородсодержащей газовой среде при температуре 900-1000°С и
последующего восстановления в едином цикле с карбидизацией в контролируемой газовой атмосфере, содержащей водород и углеродсодержащий компонент, при удельном расходе на 1 кг концентрата 0,03-0,08 кг
углерода углеродсодержащего компонента и 0,025-0,075 м3 водорода и температуре 750-1100°С.
BY 4384 C1
(56)
RU 2021884 C1, 1994.
RU 2086358 C1, 1997.
Изобретение относится к производству основных компонентов электродных покрытий.
В металлообрабатывающей промышленности нашли широкое применение сварочные электроды с защитными покрытиями рутилового типа. Такие электроды характеризуются высокой технологичностью и
обеспечивают качественные сварные швы, соответствующие требованиям технических условий. Основным
компонентом защитных покрытий в электродах этого типа является рутиловый концентрат, содержащий 9495 % двуокиси титана TiO2. Однако, учитывая высокую стоимость рутилового концентрата, в ряде случаев
этот компонент заменяется ильменитовым концентратом, содержание двуокиси титана в котором не превышает 60-62 %. При этом соответственно корректируется и состав защитных покрытий с тем, чтобы нивелировать отрицательное влияние уменьшения содержания двуокиси титана, а также присутствующих в этом
концентрате окислов железа (Автоматическая сварка. - 1997. - № 11 - С. 48-50).
Известно, что в состав защитных покрытий некоторых марок электродов вводят дополнительно 40-60 %
железного порошка (ГОСТ 9466-75). Такие электроды имеют большую толщину защитного покрытия (коэффициент массы покрытия составляет 120-180 %) и обеспечивают повышенную производительность сварочных работ. Высокая производительность достигается за счет дополнительного металла, содержащегося в
покрытии, снижения потерь металла от разбрызгивания и более высоких допустимых сварочных токов. При
сварке на оптимальных токах производительность электродов с содержанием 50 % железного порошка в 1,52,0 раза выше, чем электродов без порошка (Потапов Н.Н., Баранов Д.Н., Каковкин О.С. и др. Сварочные
материалы для дуговой сварки: Справочное пособие: В 2-х т. Т. 2. Сварочные проволоки и электроды).
BY 4384 C1
Однако дополнительное введение в состав шихты железного порошка усложняет технологический процесс изготовления таких электродов и приводит к снижению экономических показателей производства, не
ликвидируя в то же время отрицательного воздействия имеющихся окислов железа.
В металлургическом производстве при получении двуокиси титана используются методы получения искусственного рутила (двуокиси титана) из ильменитового концентрата. При этом основной целью является
отделение железа. Для этого проводятся восстановительные плавки с получением чугуна и титанового шлака
(80-87 % TiO2). Восстановленный материал плавят затем в руднотермических печах с выплавкой чугуна и
шлака. Применение предварительно восстановленного ильменитового концентрата повышает производительность печей и приводит к снижению расхода электроэнергии. При этом не ставится цель использования
обогащенного ильменита как конечного продукта напрямую и тем более получение и использование смеси
рутила, порошка железа и порошка карбида железа.
Наиболее близким по технической сущности к достигаемому эффекту является способ избирательного
выщелачивания железа или его оксидов кислотами из ильменита после предварительной его термической
обработки (Зеликман А.П. Металлургия редких металлов.: Учебник для вузов. - М.: Металлургия, 1986. - С.
306). Последняя заключается в проведении восстановительного обжига концентрата или сочетании окислительного обжига с последующим восстановительным. Целью такой технологической операции является получение закиси железа (FeO), что приводит к появлению в кристаллической решетке исходного материала
высокой концентрации вакансий, способствующих последующему выщелачиванию железа кислотами. Если
же восстановление ведут в смеси концентрата с углем при температуре 1200-1300 °С, то при последующем
выщелачивании железа соляной кислотой дополнительно образуется водород, что усложняет процесс и вызывает необходимость принятия дополнительных мер по технике безопасности. И в этом случае основная
цель технологической схемы - удаление железа и получение двуокиси титана. Ни в одной из применяемых
технологических схем не ставится цель получения смеси двуокиси титана и порошков железа и карбида железа в регулируемом соотношении.
Задачей настоящего изобретения является получение высококачественного ильменитового концентрата,
содержащего повышенное содержание двуокиси титана (рутила) в сочетании с порошком железа и карбида
железа и используемого в качестве основного компонента защитных электродных покрытий ильменитового
типа.
Технический результат достигается в способе получения обогащенного ильменитового концентрата, содержащего двуокись титана и железный порошок, путем окислительного отжига в кислородсодержащей газовой среде при температуре 900-1000 °С и последующего восстановления в едином цикле с карбидизацией
в контролируемой газовой атмосфере, содержащей водород и углеродсодержащий компонент, при удельном
расходе на 1 кг концентрата 0,03-0,08 кг углерода углеродсодержащего компонента и 0,025-0,075 м3 водорода
и температуре 750-1100 °С.
Способ осуществляется следующим образом. Исходный ильменитовый концентрат загружается в керамические поддоны или поддоны из нержавеющей стали, помещается в термическую печь, нагретую до температуры 900-1100 °С, и выдерживается заданное время в окислительной атмосфере. После извлечения из
печи и охлаждения окисленный ильменитовый концентрат загружается в металлический муфель, который
после герметизации и продувки защитным газом помещается в шахтную термическую печь, нагретую до
температуры 750-1100 °С. В муфель подается комбинированная контролируемая атмосфера, содержащая
газ-восстановитель (например, водород Н2) и углеродсодержащий компонент (например, природный газ
СН4), при этом удельный расход активного углерода на 1 кг обогащаемого ильменита составляет 0,03-0,08
кг, а водорода 0,025-0,075 м3.
На стадии окислительного отжига происходит доокисление ильменитового концентрата с образованием
окисла железа типа Fe2O3. Последующее восстановление в едином цикле с карбидизацией приводят к восстановлению окисла железа до чистого железа или его карбида (в зависимости от технологических требований).
Снижение температуры ниже 750 °С замедляет скорость восстановления оксида железа и приводит к сохранению в структуре двуокиси железа, что ухудшает технологические свойства сварного шва. При использовании температуры выше 1100 °С значительно ухудшается управляемость процессом восстановления в
едином цикле с карбидизацией, повышаются энергозатраты, усложняется применяемое печное оборудование, не способствуя улучшению качества продукции.
При удельном расходе углерода менее 0,03 кг/кг и водорода менее 0,025 м3/кг не достигается полное восстановление оксида железа в исходном продукте. При удельном расходе углерода выше 0,08 кг/кг помимо
образования карбида железа образуется избыточный сажистый углерод, который ухудшает технологические
свойства свариваемых материалов. Повышение удельного расхода водорода сверх указанного предела приводит лишь к его перерасходу, ухудшая экономические показатели производства.
2
BY 4384 C1
Осуществление предлагаемой технологии позволяет повысить на 10-15 % относительное содержание
двуокиси титана в ильменитовом концентрате при одновременном присутствии от 20 до 30 % чистого железа в отличие от исходного ильменитового концентрата, содержащего окислы железа, что существенно повышает качество защитных электродных покрытий и получаемого сварного шва. Образование механической
смеси двуокиси титана (рутила), железного порошка и порошка карбида железа способствует повышению
коэффициента наплавки. Кроме того, присутствие карбида железа из-за более высокой, чем у чистого железа, температуры плавления снижает расход вводимого в состав покрытия железного порошка, способствуя
меньшему выгоранию при сварке и придавая, при необходимости, в контакте с контролируемой атмосферой
специальные свойства металлу сварного шва.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
107 Кб
Теги
by4384, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа