Разработка СВС-технологии получения силикотитановых сплавов для легирования стали тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.02, кандидат наук Шаймарданов, Камиль Рамилевич

• Шаймарданов, Камиль Рамилевич
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Шаймарданов, Камиль Рамилевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ

1 ОБЗОР ТИТАНСОДЕРЖАЩИХ ЛИГАТУР И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТИТАНА В СТАЛЕПЛАВИЛЬНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

1.1 Титансодержащие легирующие сплавы и технологии их получения

1.2 Теория СВС и безгазовое горение

1.3 Легирование сталей титаном

1.3.1 Рафинирование сталей титаном

1.3.2 Упрочнение сталей титаном

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ПОЛУЧЕНИЯ СИЛИКОТИТАНОВЫХ ЛИГАТУР СВС-МЕТОДОМ

2.1 Анализ диаграмм состояния систем Ti-Si, Ti-Fe, Fe-Si

2.2 Термодинамический расчет адиабатической температуры горения системы Ti-Si-Fe

2.3 Обзор работ, посвященных СВ-синтезу силицидов титана

3 ЗАКОНОМЕРНОСТИ СВ-СИНТЕЗА СИЛИКОТИТАНОВЫХ ЛЕГИРУЮЩИХ СПЛАВОВ

3.1 Методика проведения экспериментов на лабораторной установке

3.2 Закономерности СВ-синтеза в системах титан-ферросилиций, ферротитан-кремний и титан-кремний-железо

4 ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА СИЛИКОТИТАНОВЫХ ЛЕГИРУЮЩИХ СПЛАВОВ

4.1 Технологическая линия по производству композиционных силикотитановых легирующих сплавов СВС-методом

4.2 Результаты промышленных испытаний в условиях ОАО «ММК»

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение А - Свидетельство аттестации аналитической лаборатории ООО «НТПФ «Эталон»

Приложение В - Технические условия ТУ 0868-032-21600649-2011

«Легирующий материал «Ферросилицид титана»

Приложение С - Изменения №2 в ТУ 1274-070-00187240-2010 «Проволока

порошковая для внепечной обработки металлургических расплавов»

Приложение Б - Протокол изготовления и испытания порошковой проволоки для внепечной обработки металлургических расплавов диаметром 14,0 мм с наполнителем ферросилицид титана производства ООО «НТПФ «Эталон»

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка СВС-технологии получения силикотитановых сплавов для легирования стали»

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время существует большое количество сталей, в которых титан используется как легирующий элемент, повышающий эксплуатационные свойства металла. Основные из них - это нержавеющие стали, ТБ-стали, применяемые для изготовления кузовов автомобилей и корпусов бытовой техники и НБЬА-стали, используемые главным образом для производства труб и элементов металлоконструкций. Содержание титана в этих сталях варьируется в пределах 0,01-1,0 %, причем в отдельно взятой марке оптимальный диапазон концентрации титана чаще всего находится в очень узких пределах. Именно поэтому одной из актуальнейших задач в технологии производства титансодержащих сталей является гарантированное обеспечение таких концентраций при минимальном расходе легирующих.

Основной трудностью при легировании стали титаном является его высокая активность по отношению к кислороду, приводящая к образованию оксидов титана, переходящих в шлак. Это значительно увеличивает расход легирующих материалов, отрицательно сказываясь на себестоимости продукции. Многолетний опыт применения ферротитана для легирования стали титаном показал, что он не способен обеспечить высокое и стабильное усвоение даже при использовании порошковой проволоки и специальных методов предварительного раскисления. Одним из вариантов решения этой проблемы является применение комплексных сплавов, содержащих помимо титана другие высокоактивные элементы (81, А1, Са, Mg и др). Методы производства таких лигатур основаны на сплавлении различных материалов (руд, ферросплавов, отходов производства) в электропечах. Однако такие методы не позволяют получать комплексные сплавы с высоким содержанием титана, так как при повышении содержания титана в шихте имеет место значительный угар элементов (81, А1, Са, Mg и др.) и сильная ликвация. Кроме того, из-за специфики производства полученный продукт чаще всего характеризуются высоким содержанием примесей и дороговизной, поэтому его

применение чаще всего нецелесообразно.

Технология самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) может стать эффективным решением для производства комплексных сплавов с титаном для легирования стали. Этот способ был обнаружен в 1967 году и применялся для получения тугоплавких неорганических соединений. Процесс проходит без участия кислорода и исключительно за счет тепла химических реакций синтеза. Технология не требует подвода энергии из внешних источников, она экологически безопасна и отличается высокой производительностью. Однако применение в металлургии сплавов, полученных из чистых металлов и неметаллов, нецелесообразно вследствие их дороговизны. В связи с этим был разработан так называемый «металлургический СВС-процесс», в котором в качестве исходных компонентов используются относительно дешевые порошки ферросплавов. С целью установления возможности применения такого процесса для получения силикотитановых лигатур и определения закономерностей протекания синтеза в трехкомпонентной системе титан-кремний-железо в зависимости от различных условий необходимо провести ряд экспериментальных исследований. Эти исследования будут положены в основу разработки промышленной технологии производства указанных лигатур.

Такие лигатуры будут характеризоваться высоким содержанием титана, низким содержанием примесей и наличием высокоактивных по отношению к кислороду элементов, защищающих титан от окисления. Их применение поможет решить проблему стабильного получения в стали необходимых концентраций титана в узких пределах, снизить расход легирующих и повысить качество готового стального листа. В связи с этим разработка эффективной технологии получения силикотитановых сплавов с целью экономного легирования сталей титаном является актуальной задачей для современной отечественной металлургии.

Целью работы является разработка эффективной СВС-технологии получения композиционных легирующих сплавов на основе силицида титана с

низким содержанием примесей для экономного и стабильного лсгирос^-^^"3- *1ИЯ титансодержащих сталей.

В соответствии с поставленной целью в работе решались следугои*-^Цие задачи:

• анализ и оценка существующих технологий вышг'<гг- .1вки

титансодержащих сталей и способов производства титансодержащих шиг^с^г-гур»

выявление механизма влияния титана на свойства различных сталей;

• теоретическое обоснование и расчет термодинамических темпер*»^зг—^ТУР горения для оценки принципиальной возможности осуществления реакции в системе И-ЗьБе;

• экспериментальные исследования закономерностей горения: лабораторной СВС-установке для выявления влияния соотно компонентов в исходной шихте, размера частиц исходных пороша плотности исходной смеси, давления газа в реакторе на основные парам* процесса — скорость и температуру горения;

• разработка опытно-промышленной технологии получегс^^^^^51 силикотитановых сплавов;

• проведение промышленных испытаний при выпл ¿зс- кс титансодержащих сталей.

Научная новизна работы

1. Экспериментально доказана возможность реализации СВС-процес^с^-^. в системе Тл^-Ре с использованием в качестве исходных компонентов порогддп^ —:ОВ ферросплавов, при этом показано, что СВ-синтез в этой системе происходите :хю безгазовому механизму.

2. Установлено, что СВ-синтез в указанных системах происходит за экзотермических реакций образования силицидов титана.

3. Впервые обнаружена сильная экстремальная зависимость скоро« горения исследуемых смесей от исходной плотности образцов.

4. Впервые технология СВС успешно применена для производс силикотитановых сплавов для легирования сталей титаном.

:ет

- дза

Автор выражает глубокую благодарность

- научному руководителю, доктору технических наук, профессору Бигееву Вахиту Абдрашитовичу за постоянное внимание к работе и помощь в обсуждении результатов;

- генеральному директору ООО «НТПФ «Эталон» Шатохину Игорю Михайловичу за предоставление оборудования и материалов для проведения исследований, помощь в организации промышленных испытаний и внедрения результатов работы;

- кандидату технических наук Зиатдинову Мансуру Хузиахметовичу за постоянное внимание и помощь в подготовке работы;

- начальнику цеха композиционных материалов ООО «НТПФ «Эталон» кандидату технических наук Букрееву Александру Евгеньевичу за помощь в проведении экспериментов и внедрении результатов;

- кандидату технических наук Манашеву Ильдару Рауэфовичу за помощь в проведении экспериментов, обсуждении и внедрении результатов,

а также всему коллективу ООО «НТПФ «Эталон» за помощь в проведении исследований.

1 ОБЗОР ТИТАНСОДЕРЖАЩИХ ЛИГАТУР И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТИТАНА

В СТАЛЕПЛАВИЛЬНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

1.1 Титансодержащие легирующие сплавы и технологии их получения Титан был открыт в 1795 г. М. Клапортом в составе минерала рутил [1]. По распространенности в природе он занимает девятое место среди всех элементов (0,61 % по массе) и четвертое среди металлов [2]. На сегодня известно более 100 минералов, в которых содержится титан [3]. Самым распространенным из них является ильменит (РеОТЮ2), самым устойчивым - рутил (ТЮ2) [4]. В таблице 1.1 приведены минералы, представляющие интерес с точки зрения промышленного производства титана и его сплавов.

Таблица 1.1- Важнейшие для промышленности минералы с титаном [4]

Минерал Химическая формула Содержание Ti02, % масс.

Рутил ТЮ2 90-98

Ильменит FeTi03 или (Fe0Ti02) 31,6

Титаномагнетит FeTi03-Fe304 -

Аризонит Fe203-3Ti02 60-62

Лейкоксен ТЮ2-гсН20 80-95

Перовскит СаТЮ3 58,4

Лопарит (Na, Ce, Ca) (Nb, Ta, Ti) 03 -

Первые опыты по использованию титана в стали провел П.М. Обухов в 1857 году, применив в качестве сырья титаномагнетит вместо чистого магнитного железняка, он выяснил, что титан придает стали повышенную вязкость. Масштабные исследования влияния добавок титана на свойства стали начались после того, как в 1948 году в мире были получены первые 10 тонн титановой губки [5]. При этом в США промышленное освоение сталей с титаном началось только в 70 годах из-за его высокой реакционной способности [6]. По этой причине, а так же в связи с высокой температурой плавления чистого титана (~1940 К), дороговизной и низкого усвоения из титановой губки все чаще для легирования стали титаном стал использоваться ферротитан [3].

Ферротитан является самым распространенным сплавом, используемым в настоящее время для легирования стали титаном [3]. Это сплав железа с титаном, содержащий, как правило, от 20 до 75 % титана. В России ферротитан производится по ГОСТ 4761-91 (табл. 1.2). Зарубежные стандарты предусматривают несколько иные требования к химическому составу ферротитана (табл. 1.3).

Существуют две основные технологии производства ферротитана: алюминотермический метод, предназначенный для получения сплава с <40 % Т1 и метод переплава титанового лома в электродуговой печи, с помощью которого получают высокопроцентный ферротитан.

При этом сегодня известны две разновидности алюминотермического восстановления, а именно внепечное и электропечное. Если тепла, выделяющегося при сгорании запальной смеси и восстановлении титана из оксидов, достаточно для расплавления всей шихты, то процесс проводят без использования электропечи (внепечная алюминотермия). Если для расплавления шихты требуется подвод тепла извне, то плавку проводят в электропечи (электропечная алюминотермия).

При внепечной алюминотермии шихта состоит из трех частей: запальной, основной и железотермитного осадителя [3]. Соотношение компонентов для каждой части приведено в таблице 1.4.

Таблица 1.4 - Соотношение компонентов в исходной шихте [3]

Соотношение в частях

Часть шихты Ильменитовый Железная Алюминиевый Ферросилиций Известь

концентрат руда порошок ФС75

Запальная - 1 0,3-0,4 0,12-0,20 0,15-0,25

Основная 1 0,10-0,25 0,45-0,60 0,10 0,10-0,12

Осадительная - 1 0,35-0,40 - 0,10-0,25

Таблица 1.2 - Состав ферротитана в соответствии с ГОСТ 4761-91 [7]

Марка Массовая доля, %

71 А1 81 С Р Б Си V Мо 8п Мп Сг

Не более

ФТи70С05 68-75 5 0,5 0,20 0,05 0,05 0,2 0,6 0,6 0,6 0,10 - -

ФТи70С08 68-75 4 0,8 0,30 0,03 0,03 0,3 1,8 2,0 1,5 0,15 0,8 0,8

ФТи70С05Сн03 65-75 5 0,5 0,30 0,03 0,03 0,3 2,5 2,5 1,0 0,30 - -

ФТи70С1 65-75 5 1,0 0,40 0,05 0,05 0,4 3,0 2,5 2,0 0,15 - -

ФТи35С5 28-40 8 5,0 0,20 0,04 0,04 2,0 0,4 0,2 0,2 0,04 - -

ФТи35С7 28-40 9 7,0 0,20 0,07 0,05 2,0 0,8 0,5 0,2 0,05 - -

ФТи35С8 28-40 14 8,0 0,20 0,07 0,07 3,0 1,0 1,0 0,7 0,08 - -

ФТиЗО 28-37 8 4,0 0,12 0,04 0,03 0,4 0,8 0,4 0,2 0,01 - -

ФТи25 20-30 5-25 5-30 1,00 0,08 0,03 - - - - - - -

Таблица 1.3 - Химический состав ферротитана, производимого за рубежом [8, 9, 10, 11]

Страна Стандарт Марка Массовая доля, %

71 А1 81 С Мп V 8п Р 8 Ъх Сг Си Мо N

Не более

Германия ЭШ 17566 РеТОО 28-32 4,5 4,0 0,1 1,5 - - 0,05 0,06 - - - - 0,05

РеТ140 36-40 6,0 4,5 од 1,5 - - 0,1 0,06 - - - - 0,05

РеТ150 46-50 7,5 4,0 ОД 1,0 - - 0,1 0,06 - - - - 0,05

¥&7П0 65-75 2,0 0,2 0,2 1,0 - - 0,04 0,03 - - - - -

РеТ170УВ 65-75 0,50 0,1 0,2 0,2 - - 0,04 0,03 - - - - -

Швеция 88146662 РеТ140А16 35-50 6 - - - - - 0,05 0,05 - - - - -

РеШО 65-75 - - - - - - 0,03 0,03 - - - - -

РеТ170А15ЬС 65-75 5 - - - - - 0,03 0,03 - - - - -

РеТ170А15 65-75 5 - - - - - 0,03 0,03 - - - - -

США А 324-73 А 65-75 0,5 0,25 0,15 0,5 0,5 0,05 0,05 0,05 0,1 1,0 0,15 0,05 0,15

В 65-75 5,0 0,25 0,20 1,5 1,5 0,05 0,05 0,05 0,5 1,0 0,20 0,25 0,20

С 35-45 8,0 5,0 0,15 1,5 1,5 0,05 0,10 0,05 0,5 1,0 0,20 0,25 0,20

В 15-25 8,0 5,0 2,0 1,5 1,5 0,05 0,10 0,05 0,5 1,0 0,20 0,25 0,20

Япония Л8в 2309-98 рто 70-75 - 0,3 од 0,3 - - 0,02 0,02 - - - - -

¥7[Ы 40-45 - 1,0 0,1 1,0 - - 0,05 0,03 - - - - -

¥7[ЬЗ 24-28 - 1,0 од 1,0 - - 0,05 0,03 - - - - -

Ильменитовый концентрат перед смешиванием обжигают при 1073-1373 К во вращающихся трубчатых печах для снижения содержания серы, полного удаления влаги и нагрева. После смешивания каждой из частей шихты их по очереди задают в плавильную шахту. Плавильная шахта - это разборная цилиндрическая чугунная емкость, установленная на тележке с огнеупорной футеровкой. На подине шахты наплавляют постоянный слой 10-15 % ферротитана. Сначала загружают либо запальную часть, которую поджигают смесью натриевой селитры с магниевой стружкой, либо основную шихту, которую поджигают электрозапалом. После начала реакции в шахту

о

равномерно (со скоростью около 300 кг/м -мин) задают основную шихту. Процесс считается нормальным, если на проплавление шихты с 4 т концентрата затрачивается 15-18 минут. Замедленный ход плавки может быть вызван низкой удельной теплотой процесса или недостатком восстановителя. Бурный ход плавки в основном вызывается присутствием повышенного количества влаги в шихте или футеровке. Для разжижения шлака и повышения выхода титана в сплав за счет обеспечения осаждения корольков ферротитана в конце плавки на поверхность расплава задают железотермитную смесь. Для успешного осаждения корольков сплава так же применяют электроподогрев шлака. По окончанию плавки ведут разливку расплава в изложницы с днищем из блока низкопроцентного ферротитана. Сначала сливают шлак слоем 300 мм и выдерживают его 1,5 минуты для образования шлакового гарнисажа достаточной толщины, а затем сливают весь остальной расплав. Извлечение титана составляет 70-80 %. Расход шихтовых материалов на 1 базовую тонну ферротитана, содержащего 20 % Ti, кг [3]:

- ильменитовый концентрат (42 % ТЮ2) - 880;

- железная руда - 190;

- алюминиевый порошок - 405;

- ферросилиций - 23;

- известь - 105.

Шлаки ферротитана либо довосстанавливают, либо непосредственно используют для переработки на известково-глиноземистые шлаки, применяемые для десульфурации стали. Довосстановление жидких шлаков проводят в чугунных изложницах под электродами с добавлением вторичного алюминия, извести, молотого кварцита, железной руды и ферросилиция, твердых - в сталеплавильной печи ДС-3 с угольной футеровкой с добавлением тех же компонентов. Твердый шлак предварительно дробят до фракции 0-50 мм. В результате получают продукт, соответствующий марке ФТи20 ГОСТ 4761-91, который может использоваться в качестве клинкера для огнеупорных цементов вместо схожего по свойствам клинкера из шлаков выплавки металлического хрома [3].

При электропечном алюминотермическом процессе дугой расплавляют 2040 % концентрата с известью, затем отключают печь, поднимают электроды и задают поочередно основную часть шихты и железотермитный осадитель для проведения восстановительного периода плавки. После окончания плавки дугами проводят прогрев расплава в течение 5-20 минут для улучшения осаждения металла и формирования слитка ферротитана. Расход электроэнергии составляет 1500 кВт-ч на 1 т ильменитового концентрата. Такой способ позволяет значительно уменьшить или полностью исключить из состава шихты железную руду, а, значит, уменьшить расход алюминия, на который приходится большая часть затрат [3].

Для получения высокопроцентного ферротитана в качестве шихтовых материалов используют титановые отходы и отходы углеродистых сталей (0,10,8 % С, <0,4 % 81, 0,05 % Р, 0,05 % 8) [12]. Могут применяться титановые отходы следующих видов: отходы производства титановой губки, отходы производства металлического титана и изделий из него (плиты, листы, трубы и т.д.), отходы машиностроительных заводов при производстве изделий из титана, отходы от отслужившей военной и гражданской техники (корпуса подводных лодок, летательных аппаратов и т.д.) [13]. Плавку проводят в печи ИЧТ-2,5 в специальных тиглях, изготовленных из огнеупорной массы (смесь

молотого плавленого магнезита с 1,5-3 % кристаллической борной кислоты). Тигель заменяют после 20-30 плавок вследствие значительного увеличения слоя гарнисажа из ферротитана. Первая плавка в новом тигле начинается с заливки жидкой стали, так как маленькая навеска стального лома будет плавиться долго (1,5 ч); после первой и следующих плавок образующийся слой гарнисажа увеличивает активную мощность печи и позволяет быстро (за 15-20 мин) проплавлять стальной лом. Загрузка титановых отходов проводится после достижения температуры стальной ванны 1823-1873 К порциями по 50-100 кг. Их требуемое количество рассчитывается из получения ферротитана эвтектического состава (-70 % Ti, Тпл=1358 К). Мощность индуктора печи снижают на 20-25 % после загрузки -40 % титановых отходов. По окончании плавки при 1523-1623 К ферротитан сливают в чугунные изложницы, где сплав затвердевает в течение -40 мин. Продолжительность одной плавки -1 ч, расход электроэнергии 700 кВт-ч на 1 т сплава. Угар титана 3-6 %. Шихта для производства 1400 кг высокопроцентного ферротитана содержит 350 кг стального лома и 1150 кг титановых отходов [3].

В отдельных случаях используются другие титансодержащие сплавы, такие как, например, хромтитановая лигатура и лигатура ATM. Хромтитановая лигатура (>15 % Ti; Al/Ti < 0,5 %; Si/Ti < 0,1; <10 % Fe; 0,08 % С; 0,02 % S; 0,03 % P; основа - хром) используется для легирования нержавеющих сталей и производится внепечным способом с нижним запалом. В качестве исходного сырья используется двуокись титана, окись хрома и алюминиевый порошок; в некоторых случаях для повышения удельной теплоты процесса может применяться бихромат калия [14]. Лигатуру ATM (48-53 % Mo, 6-10 % Ti, 0,020,08 % Fe, 0,1-0,7 % Si, остальное - алюминий) производят внепечной алюминотермической плавкой на блок с использованием в качестве молибденового сырья трехокиси молибдена [15].

Титан является высокоактивным элементом и взаимодействует с растворенным в металле кислородом с образованием переходящих в шлак оксидов титана. Такое поведение определяет комплекс проблем, связанных с

его введением в стальной расплав, а именно низкое и нестабильное усвоение. К примеру, по данным [16] и [17] в ОАО «ЧМК» и заводе «Днепроспецсталь» проблема угара титана является одной из основных при выплавке нержавеющих сталей. Причем на заводе «Днепроспецсталь» усвоение колеблется от 30 % до 70 % и в среднем составляет около 50 %. Для частичного решения этих проблем металлургами разработаны методы, повышающие эффективность использования ферротитана, такие как обработка металла сильными раскислителями (алюминий, ферросилиций), введение легирующих на заключительном этапе плавки, использование порошковой проволоки вместо кускового легирования и другие. К примеру, в ОАО «ММК», по данным [18, 19], до замены титановой губки на порошковую проволоку с наполнителем ферротитан в 2002 году при выплавке Ш-стали усвоение титана колебалось в широких пределах - от 15 до 60 % и в среднем составляло 31,5 %. После совершенствования технологии усвоение повысилось в среднем до 49,1 %, при этом доля плавок с отклонением по содержанию титана в готовом металле снизилась с 42,9 до 11,75 %. Так же имеются данные [20, 21] о повышении усвоения элементов при вводе ферротитана и ферробора фракции 2-10 мм во время сифонной разливки в центровую под струю металла при заполнении от 1\4 до 3\4 уровня слитка вместо традиционной технологии ввода легирующих в ковш под струю при выпуске плавки. Однако, несмотря на улучшение показателей усвоения благодаря применению этих технологий, в настоящее время эти показатели нельзя считать высокими и стабильными.

При несоблюдении в металле требуемых концентраций титана в узких пределах появляются проблемы с выдержкой технологии и качеством конечного металла. К примеру, большие концентрации титана (>0,015 %) в малоуглеродистых сталях (Ст1кп, Ст2кп, 08кп), создают проблемы при разливке, так как повышается газонасыщенность и усадочные дефекты в слитках, кроме того ухудшается качество поверхности [22]. При введении титана в сталь 5811П (пониженной прокаливаемости) пластичность максимальна при 0,03-0,06 % Т1, а при 0,10 % Т1 начинает падать [23].

Количество неметаллических включений в виде грубых нитридов титана возрастает при увеличении выше 0,08-0,10 % концентрации титана в стали 45ФЛ. При меньших концентрациях титана (0,04-0,08 %) уменьшается количество силикатных включений, что снижает склонность стали к хрупкому разрушению [24]. При концентрации титана 0,41-1,0 % в среднеуглеродистых сталях в сварном шве отсутствовали трещины, а при увеличении выше 1 % появлялись вновь [25]. Кроме того, в работе [26] говорится о важности оптимальных концентраций титана в нержавеющих аустенитных сталях, так как при его высоком содержании появляется больше брака по рванинам и заворотам, снижается пластичность.

Вместе с тем стоит отметить, что ферротитан всегда содержит немалое количество примесей (цветные металлы, азот, кислород, водород, углерод, сера, фосфор), вносимых с исходными компонентами и из воздуха при производстве. Эти примеси при последующем использовании ферротитана переходят в сталь, снижая ее свойства. К примеру, при выплавке Настали в ОАО «Северсталь» прирост содержания углерода после введения ферротитана и феррониобия составляет 3-4 ррш. В связи с этим на предприятии планируется переход на применение легирующих материалов с содержанием углерода менее 0,05 % [27].

В последнее время растет интерес к комплексным титансодержащим сплавам, которые в своем составе содержат высокоактивные по отношению к кислороду элементы - алюминий, кремний, кальций и другие. Предполагается, что эти элементы будут защищать титан от окисления, тем самым уменьшая его угар. К примеру, на заводе «Криворожсталь» проводились исследования по использованию комплексного титансодержащего сплава для раскисления и микролегирования стали 08ЮТ вместо алюминия в слитках и ферротитана. Авторы отмечают повышение усвоения и стабильности концентрации титана и алюминия на серии плавок, что позволило сократить расход легирующих [28].

Состав рекомендованных к применению комплексных сплавов с титаном приведен в таблице 1.5.

Таблица 1.5 - Состав комплексных титансодержащих сплавов [15, 29, 30, 31, 32, 33,34,35]

Сплав Содержание элементов, %

Ti Si Al Са Другие

Ferro Silico Titanium Powder 17-43 13-52 5 - 0,5-2,5 V

Silico Titanium Основа 50-55 Не более 0,3

Грейнал 10 6 15 - >1 В

Сплав A 20 - 20 - 1-2 В, остальное - Fe

Сплав В 10-20 - 10-30 5-15 5-30 РЗМ*, основа-Ni

Сплав С 5-15 - 5-15 5-15 5-20 РЗМ*, 3-10 Nb, 3-10 [N], 1-2 В, основа-Ni

Сплав D 8-10 48-52 до 1,5 4-5,5 4-5 Mg, 0,25-0,35 Ce

Сплав Е 17-25 36-41 0,74-0,76 1,5-5,5 27-31 Fe

ЖККТ 8-18 40-45 - 10-15 Остальное - Fe

ЖККТА 8-18 40-45 l 2-6 10-15 Остальное - Fe

А, В, С, D, Е — условные обозначения сплавов РЗМ - редкоземельные металлы

Компания London and Scandinavian Metals (LSM, Англия) производит порошок ферросиликотитана путем сплавления в индукционной печи титановых минералов с металлическим кремнием и стружкой низколегированных сталей. Всего выпускается 5 марок, отличающихся по количеству основных элементов - титана и кремния. Компания рекомендует применять данный сплав в составе порошковой проволоки в качестве раскислителя и для стабилизации карбидной фазы в нержавеющих сталях [30].

Компании Evraz Stratcor (Россия) и Reading Alloys производят силикотитан приблизительно одинакового состава: 47 % титана и 53 % кремния при сравнительно низком содержании примесных элементов: 0,3 % А1; 0,4 % Fe; 0,1 % С; 0,04 % N; 0,2 % О; 0,02 % S. Сплав активно применяется для эффективного легирования титансодержащих сталей [31, 32].

Грейнал плавят в стационарном промышленном агрегате с футеровкой из магнезитового кирпича. Шихта состоит из запальной и металлической частей. Запальная часть включает в себя железную руду, вторичный алюминий и

известь; металлическая часть состоит из титановых отходов, ферробора и ферросиликоциркония.

Сплав А [29] вводят в сталь для повышения хладостойкости конструкционных сталей. В отличие от грейнала, он не содержит кремния и циркония. Исходная шихта содержит, %: 55 ильменитового концентрата, 2,5-3 окиси бора, полученной разложением борной кислоты, 24-26 алюминиевого порошка, 10-12 извести, 3-7 бертолетовой соли в качестве термитной добавки. Возможно уменьшение количества бертолетовой соли за счет подогрева шихты до 673 К или добавления железной руды.

Лигатура С с добавлением в состав ниобия, азота и бора является модификацией лигатуры В, имеющей высокую раскислительную и рафинирующую способность. По данным [33] применение лигатуры С позволяет повысить износостойкость, прочность и хладостойкость стальных отливок. Сталь, обработанная такой лигатурой, имеет следующие показатели: ов - 1710 МПа, от = 1320 МПа, НВ 480, КСи+20 = 0,72 МДж/м2, КСи.б0 = 0,51 МДж/м2.

Сплавом Б в США легируют чугун, из которого производятся изделия, работающие при высоких давлениях (детали гидравлических двигателей, корпуса шестеренчатых насосов, тормозные барабаны и другие) [34].

В условиях ЧЭМК, по данным [33], проведены исследования по получению кальцийтитановых лигатур (сплав Е). Сначала расплавляли силикокальций (5055 % 81, 16-18 % Са, 26-30 % Бе), затем порциями по 5-10 кг в него загружали титановые отходы, содержащие 86-92 % Тл в количестве от 25 до 300 кг на тонну силикокальция. Сплав разливали в плоские изложницы после 10-15 минут выдержки. Лучшие по концентрации титана сплавы содержали, %: 17-25 П, 36-41 81, 1,5-5,5 Са, 27-31 Бе и 0,74-0,76 А1.

Для производства силикотермических кальцийтитановых лигатур ЖККТ и ЖККТА используют шихту, состоящую из 2280 кг ферросилиция ФС65, 2280 кг извести, 450 кг отходов титана; при выплавке марки ЖККТА дополнительно вводят 60 кг алюминия. Плавку проводят в печи мощностью 3500 кВ-А [35].

Как видно, все технологии производства комплексных титансодержащих лигатур похожи и основаны на сплавлении различных руд, ферросплавов и отходов либо в электрических печах, либо вне печи с использованием термитных добавок. Такие методы позволяют получать сплавы с содержанием титана не выше 30 %. Получить комплексные сплавы с высоким содержанием титана (~70 %) этими методами не представляется возможным вследствие высокой температуры плавления силицида Ti5Si3 (2390 К). В работе [33] с помощью рентгенофазового анализа было определено, что основной фазой, образующейся при введении титана в жидкий силикокальций, является титаножелезистый силицид TiFeSi2 (78-80 масс. % при содержании титана в сплаве 25-26 %), температура плавления которого чуть ниже температуры плавления дисилицида титана - 1813 К. При повышении содержания титана выше 12 % имеет место значительный угар кальция и кремния, что, по мнению авторов работы, связано с сильной ликвацией титана: в нижней части ковша его концентрация доходит до 30 %. Таким образом, можно утверждать, что на сегодняшней день не существует эффективной технологии получения комплексных лигатур с высоким содержанием титана.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Шаймарданов, Камиль Рамилевич, 2014 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Меншуткин, Б.Н. Курс общей химии / Б.Н.Меншуткин. - 4-е изд. -М.: Госхимтехиздат, 1933. -413 с.

2. Корнилов, И.И. Титан: источники, составы, свойства, металлохимия и применение / И.И.Корнилов. - М.: Наука, 1975. - 310 с.

3. Лякишев Н.П. Легирующие сплавы и стали с титаном / Н.П.Лякишев, Ю.Л.Плинер, С.И.Лаппо. - М.: Металлургия, 1985. - 232 с.

4. Гармата, В.А. Металлургия титана / В.А.Гармата, Б.С.Гуляницкий, В.Ю.Крамник, Я.М.Липкес, Г.В.Серяков, А.Б.Сучков, П.П.Хомяков. — М. Металлургия, 1967. - 643 с.

5. Мезенин, Н.А. Занимательно о железе / Н.А.Мезенин. -М.: Металлургия, 1972. - 200 с.

6. Haynes, E.J. Effect of titanium in quenched and tempered low carbon steel / E.J.Haynes, T.N.Baker // Metals Techn. - 1981. - N 11. - P.413-419.

7. ГОСТ 4761-91 Ферротитан. Технические требования и условия поставки. М.: Стандартинформ, 2007. - 8 с.

8. DIN 17566 Ferrotitanium - Technical delivery conditions. Germany standard. - 2004. - 5 p. //.

9. SS 146662 Ferrotitan. Swedish standard. - 1979. - 2 p.

10. A 324-73 Standard Specification for Ferrotitanium. USA Stanard: ASTM International, 2000. - 3 p.

11. JIS G 2309-98 Ferrotitanium. Japan standard. - 1998. - 3 p.

12. Пименов Ю.Г. Цветные металлы / Ю.Г.Пименов, И.П.Вяткин, Н.В.Миночкин. - 1978, № 5, с. 51-52.

13. Исследовательская группа «Инфомайн». Обзор рынка ферротитана в России / Инфомайн. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Инфомайн, декабрь 2013. -174 с.

14. Лякишев, Н.П. Алюминотермия / Н.П.Лякишев, Ю.Л.Плинер, Г.Ф.Игнатенко. -М.: Металлургия, 1978. 424 с.

15. Kozielski, J. Obtaining of complex titan-molibdenium master alloy / J.Kozielski, Z.Gladis // Huntik. - 1980. -№1. - P.4-7.

16. Макаров, Д.H. Совершенствование технологии производства коррозионно-стойких марок стали на ОАО «ЧМК» / Д.Н.Макаров // Труды XI конгресса сталеплавильщиков. - Россия. - Нижний Тагил. - 2010. - М.: АО Чертметинформация, 2011. - С.215-218.

17. Камардин, В.А. Совершенствование технологии легирования титаном нержавеющей стали / В.А.Камардин, Е.И.Малиновский, Е.И.Мошкевич // Черметинформация. - 1965. - Информация №18, серия №5. - С.55-59.

18. Изотов, A.B. Микролегирование особонизкоуглеродистых сталей титаном и ниобием / А.В.Изотов, В.Н. Селиванов, А.Н.Копытов // Теория и технология металлургического производства. - 2003. - Вып. 3. — С.59-62.

19. Тахаутдинов, P.C. Выплавка и внепечная обработка IF-стали в ККЦ ОАО «ММК» / Р.С.Тахаутдинов, А.Ф.Сарычев, О.А.Николаев // Совершенствование технологии в ОАО «ММК». - 2004. - №8. - С.52-59.

20. Быковских, C.B. Совершенствование технологии микролегирования стали 65Г титаном и бором / С.В.Быковских, Е.С.Ярошевская, С.П.Еронько, Е.В.Банных // Сталь. - 1995. - №8. - С.25-28.

21. Ярошевская, Е.С. Повышение степени усвоения титана и бора при микролегировании стали / Е.С.Ярошевская, С.В.Быковских, В.Б.Морозов, Б.А.Дворядкин // Сталь. - 1992. - №8. - С.26-29.

22. Смоляренко, Д.А. Производство малоуглеродистой нестареющей стали путем микролегирования титаном и алюминием / Д.А.Смоляренко, Е.А.Греков, Ю.Ф.Воронов // Сталь. - 1977. -№1. - С.28-31.

23. Юшин, П.В. Повышение горячей пластичности стали пониженной прокаливаемости / П.В .Юшин, А.Д.Шипилов, В.И.Ворожищев // Сталь. - 1979. -№7. С.547-549.

24. Горелов, В.Г. Влияние раскисления на качество отливок из углеродистой стали / В.Г.Горелов, А.А.Егоров, В.П.Плетнев // Литейное производство. - 1980. - №8. - С.8.

25. Лейначук, Е.И. Влияние титана на стойкость наплавленного металла против образования кристаллизационных трещин / Е.И.Лейначук,

В.В.Подгаецкий, Г.И.Парфесса // Автоматическая сварка. - 1974. - №7. - С.21-25.

26. Мошкевич, Е.М. Присадка металлического титана в ковш при выплавке нержавеющей стали / Е.М.Мошкевич // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 1963. -№3. - С.80-81.

27. Степанов, A.A. Комплексное освоение технологии производства автолистовых IF-сталей в конвертерном производстве ОАО «Северсталь» / А.А.Степанов, С.Д.Зинченко, А.М.Ламухин // Черная металлургия: бюл. НТИ. -2005. -№1. -С.39-42.

28. Шаповалова, О.М. Раскисление и микролегирование стали 08ЮТ комплексными добавками из отходов титана / О.М.Шаповалова, С.В.Бобырь, И.А.Маркова и В.П.Лысун // Сталь. - 1990. - №12. - С.14-15.

29. Лигатура. С.Н.Примеров, С.Н.Бобраков, М.В.Лутов, И.П.Волчок // A.C. № 834193 СССР МПК7 С22С 35/00, С22С 19/03. - Заявлено 14.12.1979; опубл. 30.05.1981, бюл. №20. - 4 с.

30. Ferro Silico Titanium Powder specification [Электронный ресурс] // Режим доступа: http://lsm.com.uk/Pow7.htm.

31. Silico Titanium specification [Электронный ресурс] // Режим доступа: http://www.evrazstratcor.com/titanium/master-alloys-for-titanium.shtml.

32. Silico Titanium specification form [Электронный ресурс] // Режим доступа: http://www.reading-alloys.com/spec-sheets/index.aspx.

33. Данилин, В.В. Выплавка и испытания комплексного титансодержащего сплава / В.В.Данилин, И.Г.Вертий, С.А.Зацепкин // Сталь. -1976. -№12.-С. 1101-1103.

34. Vaccari, J.A. CGI: A Cast Iron Reborn / J.A. Vaccari // Amer. Mach. -1981. -№10. -P.156-159.

35. Зайко, В.П. Силикотермические кальцийтитановые лигатуры ЖККТ и ЖККТА / В.П.Зайко, Б.И.Байрамов, М.А.Рысс // Сталь. - 1982. - №6. - С.37-38.

36. Мержанов, А.Г. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез тугоплавких неорганичеких соединений / А.Г.Мержанов,

И.П.Боровинская II Доклады академии наук СССР. - 1972. - Т.204. - №2. -С.336-339.

37. Мержанов, А.Г. Теория безгазового горения / А.Г.Мержанов, Л.А.Дворина, Б.М.Рудь. - Черноголовка: Исман, 1973. - 25 с.

38. Блошенко, В.Н. Закономерности и механизм самоочистки от примесного кислорода при получении дисилицида молибдена методом СВС / В.Н.Блошенко, В.А.Бокий, И.П.Боровинская // Физика горения и взрыва. -1995. - №2. - С.81-88.

39. Самсонов, Г.В. Силициды / Г.В.Самсонов. - М.: Металлургия, 1979. -

272 с.

40. Дворина, Л.А. Металлотермические процессы в химии и металлургии / Л.А.Дворина // Наука. - 1971. - С.66-72.

41. Верхоглядова, Т.С. Получение силицидов титана / Т.С.Верхоглядова, Л.А.Дворина // ЖПХ. - 1965. - T.XXXVIII. - №8. - С. 1716-1725.

42. Обухов, А.П. Получение дисилицида титана из растворов / А.П.Обухов, В.Н.Гурин, И.Р.Козлова // Изв. АН СССР. Неорг. Матер. - 1968. -Т.4. - №4. - С.527-531.

43. Турин, В.Н. Образование силицидов титана с применением растворов цинка / В.Н.Гурин, А.П.Обухов, Т.И.Мазина // Изв. АН СССР. Неорг. Матер. -1968. - T.V. - №11. - С.1995-1998.

44. Гурин, В.Н. Термодинамические характеристики процесса получения дисилицида титана из растворов в расплаве цинка / В.Н.Гурин, З.П.Терентьева, И.Р.Козлова // Изв. АН СССР. Неорг. Матер. - 1968. - T.VII. - №11. - С.1917-1920.

45. Петрусевич, И.В. Исследование процесса получения силицидов титана / И.В.Петрусевич, Л.А.Нисельсон, А.И.Беляев // Изв. АН СССР. Металлы. - 1965. - №6. - С.52-57.

46. Nicki, J. Obtaining of titan silicides / J.Nickl, K.Schweitzer // Z. Metallkunde. - 1970. -Bd 61. -№1. -S.54-61.

47. Nickl, J. Results of investigations of obtaining titan disilicide by chemical transport reactions / J.Nickl, M.Duck, G.Pieritz // Angewandte Chem. - 1966, - Bd 78. - Hf 17. - S.882-889.

48. Elias, J.A. Interstitial Free Steels / J.A.Elias, R.E.Hook // Mechanical Working and Steel Processing IX. - 1970. - P. 348-358.

49. Takechi, H. Development and Production of Interstitial Free Steel / H. Takechi // Nippon Steel Corporation. - 1990. - April. - P.l-13.

50. Якубовский, O.H. Особо низкоуглеродистые стали как основа для производства автолиста / О.Н.Якубовский. // Производство проката. - 1999. -№6. - С.37-42.

51. Родионова, И.Г. Технологические аспекты производства сталей для автомобилестроения / И.Г.Родионова, Г.А.Филиппов // Национальная металлургия. - 2004. - №3. - С.93-97.

52. Comstock, G.F. Titanium In Iron and Steel / G.F.Comstock // John Wiley & sons, N.-Y., Chapman & Hall, LTD. - 1949.

53. Пикеринг, Ф.Б. Физическое металловедение и разработка сталей / Ф.Б.Пикеринг. - Пер. с англ. М.: Металлургия, 1982. - 184 с.

54. ГОСТ 5632-72 Стали высоколегированные и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2004. - 31 с.

55. Hillenbrand, H.-G. Development and production of high strength pipeline steels / H.-G.Hillenbrand, M.Graf, Ch.Kalwa // Proceedings of Niobium 2001. -USA. Florida. - Orlando. - 2001. 28 p.

56. Манашев, И.Р. Разработка СВС-технологии получения композиционной борсодержащей лигатуры для микролегирования стали: дисс. на соискание ученой степени канд. техн. наук: 05.16.02 / Манашев Ильдар Рауэфович. - Магнитогорск, 2010. - 113 с.

57. Хансен, М. Структуры двойных сплавов / М.Хансен, К.Андерко. - М.: Металлургиздат, 1962. - 2 т. - 1188 с.

58. Эллиот, Р.П. Структуры двойных сплавов / Р.П.Эллиот. — М.: Металлургия, 1970. - 1 т. - 456 с.

59. Кубашевски, О. Диаграммы состояния двойных систем на основе железа: Пер с англ. / О.Кубашевски; под ред. JT.C. Петровой. - М.: Металлургия, 1985. - 184 с.

60. Лякишев, Н.П. Диаграммы состояния двойных металлических систем / Н.П.Лякишев. - М.: Машиностроение, 1997. - 2 т. - 771 с.

61. Speich, G.R. Precipitation of Laves phase from iron-niobium (columbium) and iron-titanium solid solutions / G.R.Speich // Transaction of the Metallurgical Society AIME. - 1962. - V.224. -№4. -P.850-858.

62. Корнилов, И.И. Анализ соединений в системе железо-титан / И.И.Корнилов, Н.Г.Борискина // Доклады АН СССР. - 1956. - Т. 108. - №6. -С.1083-1085.

63. Борискина, Н.Г. // Титан и его сплавы: Сборник статей / Н.Г.Борискина, К.П.Мясникова. - М.: АН СССР, 1962. - №7. - С.61-67.

64. Stupel, М.М. The solubility of iron in a-titanium in the temperature range 360-580 °C / M.M.Stupel, M.Bamberger, M.Ron // J. Less-Common Metals. - 1986. - V.123. - №1/2. - P.1-7.

65. Matyka, J. Titanium 80. Science and Technology / J.Matyka, F.Faudot, J.Bigot // Proceedings of 4th International Conference Kyoto. USA, New York. -1980. - V.4. - P.2941-2947.

66. Massalski, T.B. Binary Alloy Phase Diagrams / T.B.Massalski. - American Society for Metals. Metals Park. Ohio, 1986. - V.l. - 2224 p.

67. Свечников, B.H. / В.Н.Свечников, Ю.А.Кочержинский, Л.М.Юпко // Доклады АН СССР. - 1970. - Т.193. - N2. - С.393-396.

68. Лякишев, Н.П. Диаграммы состояния двойных металлических систем / Н.П.Лякишев. - М.: Машиностроение, 2000. - 3 т. - 576 с.

69. Банных, О.А. Диаграммы состояния двойных систем на основе железа / О.А.Банных, П.Б.Будберг. - М.: Металлургия, 1986. - 528 с.

70. Ubelaeher, Е. Obtaining and properties of Fe3Si / E.Ubelaeher // Colloq. intern. Centre nat. rech. sci. - 1967. - №157. - P.171-173.

71. Koster, W. Investigations of 2-iron 1-silicon phase / W.Koster, T.Godecke // Z. Metallkde, - 1968. - Bd 59. - № 8. - S.602-605.

72. Holdhus, H. Chemical and physical-chemical properties of Fe2Si5 / H.Holdhus // J. Iron and Steel Inst. - 1962. - V.200. - №12. - P. 1024-1032.

73. Piton, J.P. Phase diagram of Fe-Si system / J.P.Piton, M.F.Fay // Cr. Acad. Sci. - 1968. - V.C266. - №8. - P.514-516.

74. Wachtel, E. Thermodinamical properties of iron disilicide / E.Wachtel, T.Mager // Z. Metalkde. - 1970. - Bd 61. - № 10. - S.762-766.

75. Новиков Н.П. Термодинамический анализ реакций самораспрастраняющегося высокотемпературного синтеза / Н.П.Новиков, И.П.Боровинская, А.Г.Мержанов // Сб. статей «Процессы горения в химической технологии и металлургии». - 1975. - С. 174-188.

76. Shaymardanov, K.R. Self-propagating high-temperature synthesis of ferro silico titanium / K.R. Shaymardanov, I.M Shatokhin, I.R. Manashev // Proceedings of the Thirteenth International Ferroalloys Congress INFACON XIII. - 2013. - V.II. P. 781 -786.

77. Shatokhin, I.M. Investigation of combustion in titanium-ferrosilicon system / I.M. Shatokhin, V.A. Bigeev, K.R. Shaymardanov, I.R. Manashev // Vestnik of Nosov Magnitogorsk State University. - 2013. - №5. P. 55 - 58.

78. Шатохин, И. M. Исследование СВС-процесса в системе титан-кремний-железо [Текст] / И. М. Шатохин, К. Р. Шаймарданов // Материалы международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития горно-металлургической отрасли: теория и практика». Караганда: -2013. С. 7 - 11.

79. Саркисян, А.Р. Некоторые закономерности горения смесей переходных металлов с кремнием и синтез силицидов / А.Р.Саркисян, С.К.Долуханян, И.П.Боровинская, А.Г.Мержанов // Физика горения и взрыва. -1977. -№3. - С.49-55.

80. Азатян, Т.С. Некоторые закономерности горения смесей титана с кремнием / Т.С.Азатян, В.М.Мальцев, А.Г.Мержанов, В.А.Селезнев // Физика горения и взрыва. - 1978. - №1. - С.43-49.

81. Рогачев, A.C. Режимы безгазового горения и макроструктура фронта (на примере системы Ti-Si) / А.С.Рогачев, Ф.Барас, С.А.Рогачев // Физика горения и взрыва. - 2009. - Т.45. -№4. - С. 147-155.

82. Зиатдинов, М.Х. Перспективы производства и применения СВС-нитрида ферросилиция / М.Х.Зиатдинов, И.М.Шатохин // Сталь. - 2008. - №1. -С.28-31.

83. Самсонов, В.Г. Тугоплавкие соединения / В.Г.Самсонов, И.М.Виницкий. -2-е изд. М.: Металлургия, 1976. - 576 с.

84. Итин, В.И. Высокотемпературный синтез интерметаллических соединений / В.И.Итин, Ю.С.Найбороденко. - Томск: Изд-во Том. ун-та, 1989. -214 с.

85. K.P. Шаймарданов. Опыт производства и применения СВС-ферросиликотитана / К.Р.Шаймарданов, И.М.Шатохин, М.Х.Зиатдинов // Сталь. - 2014. - №3. - С.33-38.

86. Шатохин, И.М. СВ-синтез силикотитановых сплавов для легирования титансодержащих сталей [Текст] / И.М. Шатохин, В. А. Бигеев, K.P. Шаймарданов, И.Р. Манашев // Теория и технология металлургического производства. - 2014. -№ 1. С.41-43.

87. Способ получения титансодержащего сплава для легирования стали / И.М.Шатохин, К.Р.Шаймарданов, М.Х.Зиатдинов, И.Р.Манашев // Патент № 2 497 970 РФ МПК7 С22С 35/00. - Заявлено 03.05.2012, опубл. 10.11.2013. - 10 с.

88. Шатохин, И. М. СВС-технология производства новых материалов для доменного и сталеплавильного производств / И.М Шатохин, М.Х. Зиатдинов, А.Е Букреев, И.Р. Манашев, K.P. Шаймарданов // Новые огнеупоры. - 2012. -№3. С.46.

89. Шатохин, И.М. СВС-нитрид ферросилиция Nitro-Fesil® TL - новый огнеупорный компонент лёточных масс для доменных печей / И.М.Шатохин, М.Х.Зиатдинов, Э.М.Манашева // Новые огнеупоры. - 2013. - №9. - С .44-49.

90. Шатохин, И. М. Лигатура на основе СВС-нитрида хрома и опыт ее использования / И.М.Шатохин, А.Е.Букреев, А.Б.Никифоров // Сталь. - 2009. -№2. - С.35-38.

91. М.Х.Зиатдинов. Производство азотированного феррованадия / М.Х.Зиатдинов, И.М.Шатохин // Сталь. - 2009. - №11. - С.57-61.

92. Шатохин, И.М. Опыт разработки, производства и применения СВС-материалов для металлургии / И.М.Шатохин, М.Х.Зиатдинов // Труды 10-го конгресса сталеплавильщиков. Москва. - 2009. - С.407-416.

93. Шатохин, И.М. Технология получения азотированного ферросилиция и результаты его применения в металлургическом производстве / И.М.Шатохин, М.Х.Зиатдинов, А.С.Бессмертных, В.Ф.Коротких, С.В.Гнуда, Е.П.Годына // Бюллетень «Чёрная металлургия». - 2007. - №6. - С.47-50.

94. Букреев, А.Е. Достижения инновационного предприятия ООО «НТПФ «Эталон» за четверть века [Текст] / А.Е. Букреев, И.Р. Манашев, К.Р. Шаймарданов, Е.А. Щеголева, Е.П. Хренова // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования: материалы 71-й межрегиональной научно-технической конференции. - Магнитогорск: Издательство МГТУ: — 2013.-Т.1. С. 112-115.

95. Зиатдинов М.Х. Опыт разработки, производства и применения СВС-материалов для металлургии / М.Х.Зиатдинов, И.М.Шатохин // Металлург. -2008. - №12. - С.50-55.

96. Манашев, И.Р. Особенности микролегирования стали бором и новый материал для его осуществления / И.Р.Манашев, И.М.Шатохин, М.Х.Зиатдинов, В.А.Бигеев // Сталь. - 2009. - №10. - С.34-38.

97. Манашев, И.Р. Утилизация теплоты экзотермических реакций азотирования ферросилиция методом СВС в условиях ООО «НТПФ «Эталон» / И.Р.Манашев, С.В.Осколков // Энергетики и металлурги настоящему и будущему России: Материалы 6-й Всерос. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и специалистов под общ. ред. Сеничкина Б.К. Магнитогосрк. -2005.-С.42.

98. Сплав для легирования стали титаном / И.М.Шатохин, К.Р.Шаймарданов, В.А.Бигеев, И.Р.Манашев // Патент №2 4822 10 РФ МПК7 С22С 35/00. - Заявлено 27.03.2012, опубл. 20.05.2013. - 8 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ А - Свидетельство аттестации аналитической лаборатории ООО «НТПФ «Эталон»

иШш

ОГ.Д1 ГАЛЬНОГ. А1 Г.НГГГВО ИО'П'.ХИИЧГ.СКО.МУ ПТУ.ШРиКАШНО

и.мг.п'олопш

Федеральное им' \чреждишс «Гис^.сфсшснныН региональным

1НП1[) сшп.пфпнлцни, мс1|:олш ни и нспиимши и г. Мш 1111101 орске Чс.иннич ком опласи!»

СВИДЕТЕЛЬСТВО

№ Ш

ОНОЦКНКЕ СОСТОЯНИЯ И'ШКтшП В ЛЛКОРЛТШ'ПП

Им.1.|1!о "22ч М.п 2Щ'3

,'.Ьм:01ииимым ДО .'21" Мал 2<Д(1

Н.'.сшяицн: чдоепшсряоик и.'-дпчн-о м исимкмслмиш лаГорашрнн нс\:1 .М* 2 ООО «1ГГПФ «') галоп« \о.и\лп"|, 11С15пчо,::1\:1.!\ д ." I. чи\::'о:!1г: ¡: г.:еро:'.;1М 'пгреп.'.омчон .■1:|Гпр;нор|:оГ| сЛ.-.'.сш :к--и.гд ^ .и:

Пен .ч:11'::.■ и :;оп;ро м, к .«м:!! игдло' прол;. кпд.: п

Прнло/ллн.с: П'.-р^чд:. < п-.о:-ил:; и '■■оитрч.шрчочмч ь нн\ 1;о1д1 ^.к- Ю11.

Дирокгор ФБУ 1'Магш:ю! о;ч-;-:н:1 ЦСМ» '"VI. Н. Пси;р '.чц-.н'.ч

ПРИЛОЖЕНИЕ В - Технические условия ТУ 0868-032-21600649-2011 «Легирующий материал «Ферросилицид титана»

«I кк ¿.л, и

ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОМ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ «НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ФИРМА

«ЭТАЛОН»

ОКП 08

СОГЛАСОВАНО

И.о. главного инженера ОАО «ММК>>,.. —^

УТВЕРЖДАЮ ;

«

уенерадькй! й ди{^йто| роо «тшт»ТАЛОН»

НО'З 20П~У''

ВВ-ГоЛ^цН

«л

¥ * 1

<ч Л

И.М. Шатохин -2011

ЛЕГИРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ

Опытно-промышленная партия 60 тонн

Технические условия ТУ 0868-032-21600649-2011

Введены впервые

Держатель, подлинника: ООО «НТПФ «Эталон» Дата введения ¿V // 2011

СОГЛАСОВАНО

Заместитель директора по техническому развитию ОАО « ММК-МЕТИЗ»

(^¿¿/^^ ^ А-С- Гулыщн

РАЗРАБОТАНЫ

Технический директор ООО «НТПФ «ЭТАЛОН»

• "А С. Бессмертных

ТУ 1798-033-21600649-2012, с. 2

Настоящие технические условия распространяются на легирующий материал ферросилицид титана (далее - материал), предназначенный для непосредственного введения в стальной расплав в кусковом виде или в составе порошковой проволоки.

Пример записи условного обозначения продукции:

«Ферросилицид титанамарки ФСТ 70» ТУ 0868-032-21600649-2011.

1 Технические требования

Легирующий материал должен соответствовать требованиям настоящих технических условий.

1.1 Основные параметры и характеристики.

1.1.1 Материал представляет собой композиционный сплав, состоящий из титана, кремния, алюминия и железа, получаемый методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза путем горения компонентов в инертной среде.

Химический состав материала должен соответствовать указанному в таблице I.

Таблица!

Марка материала Т1 А1 С Р

не более

ФСТ 70 65-75 14-22 9-14 0,15 0,005 0,020

ФСТ 45 42-50 13-19 8-13 0,25 0,025 0,028

1.1.2 Легирующий материал для кускового легирования должен иметь фракцию 20100мм. Допускается суммарная доля фракции менее 20мм и более 100мм - не более 10% от объёмов поставки. По требованию потребителя, возможно изготовление материала иного гранулометрического состава.

1.1.3 Легирующий материал, предназначенный для изготовления порошковой проволоки по гранулометрическому составу должен соответствовать таблице 2.

Таблица2

Массовая доля продукта, % Размер стороны, ячейки, сетки, мм

Остаток на сетке 0 2,5

не менее 30 0,16

Проход через сетку не более 10 0,05

1.1.4 Влажность легирующего материала должна составлять не более 0,3%.

1.2 Маркировка

Маркировка материала должна соответствовать ГОСТ 14192 и осуществляется на бирке, закрепляемой на упаковке. Маркировка должна содержать указание марки и веса продукции в единице упаковки, а также дату её изготовления.

1.3 Упаковка

Упаковка материала осуществляется в стальных барабанах или мягких контейнерах типа «биг-бэг» с вкладышами из полиэтилена. По согласованию с потребителем возможна упаковка в другую тару.

2 Требования безопасности

2.1 Пыль материала по степени воздействия на организм человека относится ко 3-му классу опасности по ГОСТ 12.1.007 (по силициду титана).

2.2 Пыль материала малотоксична, обладает умеренным фиброгенным эффектом.

2.3 Предельно допустимая концентрация (ПДК) пыли материала в воздухе рабочей зоны 4 мг/м3 по ГОСТ 12.1.005 (по силициду титана).

2.4 Материал в нормальных условиях негорюч, пожаро- и взрывобезопасен.

-з

2.5 Нижний концентрационный предел воспламенения пыли - 140 г/м .

2.6 При работе с материалом необходимо использовать респиратор, пылезащитную одежду, перчатки или рукавицы.

3 Правила приемки

3.1 Материал принимают партиями. Каждая партия должна быть оформлена документом о качестве, содержащем:

- марку;

- массу брутто и нетто;

- химический состав;

- массовую долю влаги, %;

- количество грузовых мест;

- обозначение настоящих технических условий;

- гранулометрический состав;

- номер партии.

3.2 В каждой партии материала определяют массовую долю титана.

3.3 Объем выборки для определения гранулометрического состава производится методами, установленными в ГОСТ 22310 аналогично ферротитану. С каждой упаковочной единицы производят отбор одной точечной пробы: массой от 0,3 до 0,5 кг - легирующего материала для изготовления порошковой проволоки, от 19 до 29 кг - для кускового легирования.

4 Методы контроля

4.1 Отбор проб для химического и ситового анализа производится методами, установленными в ГОСТ 26201 и ГОСТ 22310 аналогично ферротитану.

4.2 Массовая доля титана в материале определяется методами, установленными в ГОСТ 14250.1-90. Содержание кремния, алюминия, углерода, серы и фосфора обеспечивается технологией производства материала.

4.4 Определение гранулометрического состава материала осуществляется по ГОСТ 22310 аналогично ферротитану.

4.5 Влажность материала определяется по ГОСТ 28584.

4 Транспортирование и хранение

5.1 Упакованный материал транспортируется всеми видами крытого транспорта в соответствии с правилами перевозок, действующими на конкретном виде транспорта.

5.2 Упакованный материал должен храниться в закрытых складских помещениях в штабелях по дате изготовления при температуре окружающего воздуха от минус 40 °С до 40 °С и относительной влажности от 30% до 80%. Помещения могут быть любой конструкции с естественной вентиляцией.

Срок хранения - не более двух лет со дня изготовления.

6 Гарантии изготовителя

Изготовитель гарантирует качество материала при соблюдении правил упаковки, транспортировки и хранения.