5.7.4, Рафшування титану

Металотермочне вщновлення не дае змоги отримати комиактний тог тан високо! частота. Зробити це можна переплавкою губчастого або порошкового титану, але основна складность — це здатшсть титану взае мод1Яти з газами та будь-якими вогиетривкими матероалами. На почат кових стадоях розвитку виробництва компактного металу застосовувалп плавку в шдукцшних печах з графйтшим тиглем в атмосфер! аргону або у вакуумо. Однак метал за щею технолопею мав пщвищений (до 0,25 %) вмшт вуглецю 1, як наслщок, низько фозико-механочно власти- восто. Потом освоГли вакуумно-дугову переплавку з витратним титано вим електродом у модному водоохолодному кристалозаторо. Внаслщок високо! теплопроводности мш та швидкого вщведення теплоти рщкий метал твердне посля стикання зо стшками кристалозатора, але взаемодп титану з моддю не вщбуваеться. Титановий електрод виготовляють пре- ваиням з порошку або з подр1бнено! титаново! губки. Цей електрод М плавиться у полум'1 дуги, 1 тому його ще називають витратним. У

в.?| використання граф1тового електрода губку завантажують 13 ших- пого бункера безпосередньо в зону горшня дуги. Однак плавка з цфтговим електродом зумовлюе забруднення металу карбщами. Уник- ути цього можна проведениям плавки в дуговш печ! з вольфрамовим

Лектродом. Наявшсть вакууму запобагае окисненню титану 1 сприяе його очищению в1д розчинених газ1в та дом1шок.

Шд час плавки у вакуумно-дугових електричних печах отримують Оливки титану д1аметром 350 — 500 мм та масою до 10 т, чистота яких не Менше тж 99,8 % Тд. Крдм того, цим способом виплавляють леговат Титанов1 сплави.

Компактний титан можна отримати також способами иорошково! Металурги, однак це дощльно лише за масового виготовлення виробдв Невеликих розм1р1в.

Для виробництва титану високо!" чиетоти в обмежених масштабах використовують йодидний споаб очищения, який грунтуеться на оборот- пост! реакцп утворення 1 терм1Чно! дисощацп газоподхбного йодиду титану (IV):

гг. _от (200—500 °С) _{ч т}._т (1300—1500°С) . т; , от Т1 + 21₂ > 11X4 >11 + 21₂.

Губка Пара

Титан, який потрдбно рафшувати, помщають у реторту з хромошке- левого сплаву (реторта мае бути стшкою проти дп пари йоду та Т)С1₄ ) I нагрхвають до температури 100 — 200 °С. Усередину реторти за допо- могою спещального пристрою вносять 1 розбивають ампулу з йодом, пара якого взаемод1е з титаном:

Т! + 21₂ = ТП₄.

Через галька титанових дротин, розмщених у ретортд, пропускають електричний струм, внаслщок чого вони розжарюються до 1300 — 1400 °С 1 Т!1₄ на цих дротинах розкладаеться, утворюючи крнстали чистого титану та вившьняючи йод:

Т!1₄ ->Т1 + 21₂.

Таким способом добувають метал, що мдетить 99,9 —99,99 % титану. Ниш в промисловосп використовують титан 1 його сплави, отримаш електронно-променевим переплавленням титаново! губки.

Контролыи запитання 1 завдання

1. Яке значения кольорових метал1в у народному господарст?

2. Розкажггь про галуз! застосування кольорових металле.

3. Дайте загальну характеристику способ1в виробництва кольорових метал1в.

4. Чому вуглець зазвичай не використовують як вщновник тд час виробництва

легких кольорових металш?

5. Яка суть пдрометалурпйних процеав?

6. Охарактеризуйте способи добування особливо чистих метал1в та нашвнрошд никових матер)ал1В.

7. На яких принципах грунтуються сучасш способи добування легких метали)?

8. Розкаж1ть про властивост! мщ1 та основш галуз1 и використання.

9. Охарактеризуйте головт сплави м;д1 та сировину для виробництва мцп.

10. Навед1ть спрощену технолопчну схему шрометалургшного виробництва м1д|

11. Як1 печ1 використовують для виплавки мщного штейну?

12. Визначте суть автогаших процеав та наведать приклади Тх застосування у ни робництв1 м1дного штейну.

13. Яю ф!Зико-х1М1чн1 процеси вщбуваються шд час конвертування мщного штейну?

14. Яю е способи рафшування мщ1?

15. Наведггь властивост! шкелю та област1 його використання.

16. Охарактеризуйте сировину для використання шкелю.

17. Проанал1зуйте технолопчну схему перероблення окиснених шкелевих руд.

18.0пшшть технологда вироблення шкелю 13 сульфщних мщно-шкелевих руд.

19. Розкаяить про таш поняття як вадновна, сульфщна, металотерм1Чна, реакцшнл ( рафшувальна плавки та навед1ть приклади IX застосування.

20. Як1 властивост! алюмшда та основш галуз1 його використання? Схарактерн зуйте в1дом1 алюм1Н1ев1 сплави.

21. У вигляд1 яких х1М1чних сполук алюмшш трапляеться у природ!? Наведи I. головш промислов1 руди для виробництва алюмппю.

22. Як! особливосп сучасноТ технологи добування алюмшш?

23. Розкрийте ф1зико-Х1м1чну суть лужного процесу виробництва глинозему, за значте переваги 1 недолши.

24. Як1 основш фактори впливають на виб!р способу виробництва глинозему?

25. Яш особливосп технологи видобування глинозему 13 сировини з шдвшценнм

ВМ1СТ0М СИЛЩ1Ю?

19. Яка суть отримання алюмшда електрох1М1чним способом?

20. Подайте схему електрол1зно\' ванни для виготовлення алюмшш та огашпть роботу електрол1зера.

21. Як1 е способи рафшування алюмШю?

22. Розкаж1ть про властивост1 магшю та основш галу:п його використання. Сха рактеризуйте вщом! магшев1 сплави.

23. У чому полягае суть електрол^тичного способу вироблення магшю?

24. Подайте схему електрол13но'1 ванни для добування магшю та опшшть процеси, що вщбуваються шд час електрол1зу.

25. Охарактеризуйте процеси рафшування магшю.

26. Яка суть терм1чних способов добування магшю?

27. Виклад1ть властивост! титану та основш галуз1 його використання.

28. 3 яких процеав складаеться переробка титанових руд?

29. Дайте характеристику технологичного процесу отримання хлориду титану (IV)

30. Напедггь металотерм1чш процеси вщновлення титану та охарактеризуйте ос новн! способи його рафшування.

СПОСОБИ

СПЕЦ1АЛЫЮ1

ЕЛЕКТРОМЕТАЛУРГП

Основним завданням спещально! електрометалургп (СЕМ) е ютотне полшшення якост! метал1в, надання 1'м нових властивостей з одночасним зменшенням шюдливого виливу металургшного виробництва на дов-

К1ЛЛЯ.

Традицшний процес отримання яккиого зливка умовно подшяють на дв1 залежш одна вщ одно!" стадп: перша — отримання рщкого металу певного х1М1чного складу, вщносно чистого вщ неметалевих 1 газових включень, розчинених шкщливих дом1шок; друга — кристал!защя металу в умовах, як1 забезпечують формування зливка нцльно1 кристал1чно! структури, ф13ИЧНО 1 Х1М1ЧНО ОДНОРОДНОГО, 3 ВИСОКОЮ ЯК1СТЮ поверхш.

Сл1Д зазначити, що лише иоява тако! цшком ново!" галуз1, як СЕМ, дала змогу розв'язати щ два завдання комплексно. Сшльною ознакою майже вс1х процес1в спещально!' електрометалургп зазвичай е послщов- ний, рафшувальний переплав металу та поступове його наплавлення у водоохолодний кристал1затор, що забезпечуе спрямовану кристалхза- щю металевого зливка тдвищеио! якост1, в якому вщсутш лшвацшш дефекта.

Для рафшувального переплаву використовують заготовки заздалепдь отримаш звичайними способами 13 метал1в, виплавлених в електродуго- вих, шдукцшних, мартешвських печах або конвертерах, а також вщходи металообробно!' промисловосп та спрацьоваш деталь Шсля переплаву заготовок у металI зменшуеться вмкт га;»в, шюдливих дом1шок 1 неме­талевих включень. Унаслщок безперервного надходження (шдживлен- ня) нових порцш рщкого металу 1 теплоф1зичних особливостей криста- л1заци розплаву значно полшшуються мшро-1 макроструктура, усува- ються х1м1чна та ф1зична неоднорщшсть зливюв.

Способи спещально! електрометалургп подыяють на:

електрошлакову металургшну технологию (електрошлакову переплав­ку, електрошлакове об1гр1вання 1 п^дживлення зливюв, порцшне електро- шлакове в1дливання зливюв, електрошлакове литво нцльнистих 1 порож- нистих заготовок, електрошлакову тигельну плавку, дугошлакову пере-

:здш

13 Основи мет. вир-ва... 385

плавку, електрошлакове наплавлення рщким металом, електрошлаки вий переплав гид тиеком, застосування камерних печей електрошлакошни переплаву в контрольованш атмосфер! та шил види ще! технолог!!);

вакуумну металурпю (виплавлення метал1в 1 сплав1в у вакуумши дугових ) шдукцшних печах, позашчне вакуумування рщких сплавш у ковшах, струменях, виливницях, спецоальних камерах тощо);

плазмову металурпю з використанням низькотемпературио! плазма (виплавлення металов та сплавов у плазмово-дугових 1 плазмово-ондук ц1Йних печах для отримання зливков й литва, плазмово-дугового раф| нування поверхно зливков та оншо розновиди ще! технологи);

електронно-променеву технолопю (виплавлення металов та сплашн в електронно-променевих печах для отримання зливков 1 литва, жароспй кого покриття поверхш деталей методами вакуумного конденсацшнот напилювання тощо).

Особливосто процесов переплавлення метал!в полягають у тому, що под час переплавлення заготовок одночасно вщбуваються теплово, годро динамочт, електромагштио та фозико-хомочш процеси. Гетерогенно ре акцо! рафонування металу вод шкщливих дом1шок е багатостадойнок! можфазовою взаемодоею на межо подолу газ —шлак —метал.

Загально ознаки процесов переплавлення — краплинне перенесения рщкого металу, послодовна спрямована кристалозащя у водоохолодно му кристалозаторо та електричне джерело теплоти, а водмшность — спо соби перетворення електрично! енерп! на теплову та властивосто раф1 нувалышх середовищ (вакуум, шлак, онертний газ).

Зазвичай за сталого режиму переплавлення у певний момент часу рафшуеться стольки металу, скольки його кристалозуеться пщ час фор мування зливка (рафонування та кристалозацоя збогаються у часо).