Оптимизация плазменно-дуговой выплавки ферросплавов из отходов тугоплавких и высокореакционных металлов на дисперсной подложке

Abstract

Отходы тугоплавких и высокореакционных металлов, таких как титан, цирконий, молибден, вольфрам, ниобий, зачастую целесообразно перерабатывать путем выплавки из них высококачественных ферросплавов. Для этого можно использовать плазменно-дуговую гарнисажную плавку, обеспечивающую высокотемпературный нагрев, отсутствие огнеупорной футеровки и инертную атмосферу в плавильном пространстве. При выплавке ферросплавов существенного уменьшения удельных расходов электроэнергии и плазмообразующего газа достигают при плавке на дисперсной подложке, представляющей собой слой дробленого металла, изолирующего выплавляемый ферросплав от охлаждаемой плавильной емкости. Рассмотрена возможность подобной плавки в неохлаждаемой стальной форме. Экспериментально показано, что при выплавке 70%-го ферротитана толщина дисперсной подложки должна быть не менее 20 мм, а для исключения чрезмерного нагрева стенок формы и ее коробления слой подложки следует поддерживать на уровне 40...50 мм. В ходе исследований установлено, что способ плазменно-дуговой плавки на дисперсной подложке позволяет использовать для выплавки различных ферросплавов стальные неохлаждаемые плавильные емкости. Это значительно упрощает и удешевляет применяемую оснастку, обеспечивает снижение удельных расходов электроэнергии и плазмообразующего газа на 20...30 %. В итоге открываются новые технологические возможности производства высококачественных ферросплавов из отходов тугоплавких и высокореакционных металлов, особенно при использовании многоплазмотронной схемы плавки на промышленных установках большой мощности и производительности.

It is often rational to recycle the wastes of refractory and highly-reactive metals, such as titanium, zirconium, molybdenum, tungsten, niobium by melting out of high-quality ferroalloys from them. For this purpose, it is possible to use the plasma-arc skull melting, providing the high-temperature heating, absence of refractory lining and inert atmosphere in the melting space. In melting of ferroalloys the significant decrease in specific consumptions of electric power and plasma-forming gas is attained during melting on a dispersed substrate, representing a layer of a crushed metal, isolating the ferroalloy being melted from a cooled melting mould. The feasibility of such melting in a non-cooled steel mould is considered. It is shown experimentally that in melting of 70 % ferrotitanium the thickness of a dispersed substrate should be not less than 20 mm, and to avoid an excessive heating of the mould walls and its distortion the substrate layer should be maintained at the level of 40...50 mm. It was found during the investigations that the method of plasma-arc melting on the dispersed substrate allows applying the steel non-cooled melting moulds for melting different ferroalloys. This greatly simplifies and making less expensive the equipment being used, and reduces the specific consumptions of electric power and plasma-forming gas by 20...30 %. As a result, the new technological opportunities are open for the production of high-quality ferroalloys from wastes of refractory and highly-reaction metals, in particular when applying the multi-plasmatron scheme of melting in industrial powerful high-efficient installations.