СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ВАНАДИЙСОДЕРЖАЩЕЙ СТАЛИ Российский патент 2007 года по МПК C21C5/00 

Описание патента на изобретение RU2309181C1

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способу выплавки ванадийсодержащей стали путем ее прямого легирования в сталеплавильных агрегатах.

Известен способ выплавки ванадийсодержащей стали по патенту Российской Федерации №2133782 С1, МПК 6 С21С 5/52, опубл. 1999.07.27, который заключается в том, что расплавляют металлошихту, рафинируют расплав, вводят в расплав ванадийсодержащие материалы, восстановитель. По этому способу выплавка стали выполняется в дуговой электросталеплавильной печи, а присадку шлакосоздающей смеси осуществляют из ванадиевого конвертерного шлака. Ванадиевый конвертерный шлак, известь и плавиковый шпат присаживают в следующем соотношению 1:(0,3-1,0):(0,2-0,4). А после предварительного раскисления металла шлак в печи раскисляют смесью порошка кокса, дробленого ферросилиция и дроби алюминия при соотношении С:Si:Al=1:(2,0-2,2):(1,5-1,6).

Основным недостатком этого способа является недостаточное качество прямого легирования стали, что обусловлено:

- использованием для восстановления ванадийсодержаших материалов дроби алюминия, что повышает также и уровень самого алюминия в стали, а это приводит к снижению прочностных свойств стали, особенно при циклических нагрузках;

- недостаточно высокой скоростью плавления присаживаемых ванадийсодержащих материалов в виде порошкоподобной смеси, а это снижает уровень восстановления ванадия;

- недостаточно высокой жидкотекучестью присаживаемых ванадийсодержащих материалов при использовании для этого плавикового шпата, что также снижает уровень восстановления ванадия,

Наиболее близким к заявляемому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ выплавки ванадийсодержащей стали по патенту РФ №2144089 С1, МПК 7 С21С 5/52, опубл. 2000.01.10, который заключается в том, что расплавляют металлошихту, рафинируют расплав, вводят в расплав ванадийсодержащие материалы, восстановитель. В качестве ванадийсодержащих материалов используют углеродистые офлюсованные материалы, которые формируют в брикеты вместе с оксидами марганца и магния, при этом отношение углерода к сумме оксидов ванадия, железа и марганца в брикетах поддерживают равным 0,2-0,5, а отношение суммы оксидов кальция и магния к оксиду кремния в брикетах составляет 1,6-3,5. В брикеты дополнительно вводят металл-восстановитель в виде ферросилиция в количестве 1-10 мас.%.

Преимуществом этого способа над аналогом является повышение качества прямого легирования стали за счет того, что для раскисления ванадийсодержащей смеси не используется дробь алюминия. Кроме того, по этому способу повышена скорость расплавления присаживаемых ванадийсодержащих материалов из-за формирования их в офлюсованные углеродистые брикеты.

Вместе с тем основным недостатком и данного способа является недостаточное качество прямого легирования стали из-за низкого уровня восстановления ванадия, что обусловлено недостаточно высокой жидкотекучестью известково-глиноземной составляющей присаживаемых ванадийсодержащих материалов.

В основу изобретения положена задача по создании эффективного способа выплавки ванадийсодержащей стали путем ее прямого легирования при повышении жидкотекучести известково-глиноземной составляющей присаживаемых ванадийсодержащих материалов, что позволит повысить восстановление ванадия и тем самым повысить качество прямого легирования стали.

Поставленная задача решается тем, что в соответствии со способом выплавки ванадийсодержащей стали, который заключается в том, что расплавляют металлошихту, рафинируют расплав, вводят в расплав ванадийсодержащие материалы, восстановитель. В соответствии со способом в расплав дополнительно вводят криолит, при этом вводят ванадийсодержащие материалы, восстановитель и криолит при следующем их соотношении 1:(0,3-0,4):(0,008-0,013). Кроме того, ванадийсодержащие материалы, восстановитель и криолит вводят сформированными в брикеты. А брикеты формируют в основном объемом 22 см3 и массой 70-100 граммов. Восстановитель выбирают из ряда Al, Si, Mg, Ca.

Дополнительное введение в расплав криолита (Na3AlF6), при соотношении ванадийсодержащих материалов, восстановителя и криолита 1:(0,3-0,4):(0,008-0,013), позволяет за счет щелочных окислов криолита значительно снизить вязкость и соответственно повысить жидкотекучесть известково-глиноземной составляющей присаживаемых ванадийсодержащих материалов. А это тем самым способствует повышению эффективного восстановления ванадия и соответственно более полного усвоения ванадия расплавом, что также направлено на повышение качества прямого легирования стали.

Введение в расплав смеси ванадийсодержащих материалов, восстановителя и криолита, которые сформированы в виде брикетов, позволяет обеспечить повышение скорости их плавления в шесть - восемь раз, чем при использовании порошкоподобной смеси, что обеспечивается более рациональным использованием экзотермических реакций восстановления. Это также позволяет повысить уровень усвоения ванадия расплавом стали и тем самым способствует повышению качества прямого легирования стали.

Использование брикетов, которые сформированы в основном объемом 22 см3 и массой 70-100 грамм, позволяет также обеспечить повышение скорости их плавления и равномерное их поглощение расплавом.

Выбор восстановителя из ряда Al, Si, Mg, Ca позволяет обеспечить в основном одинаковую температуру плавления составляющих смеси брикетов, которая приблизительно составляет 700°С, что также направлено на повышение скорости плавления всех этих составляющих при их одновременном плавлении для более полного восстановления ванадия. Это также направлено на уменьшение количества тепла, которое необходимо для нормального протекания расплавления брикетов.

Изложенное выше подтверждает наличие причинно-следственных связей между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом.

Данная совокупность существенных признаков позволяет по сравнению с прототипом по способу выплавки ванадийсодержащей стали обеспечить повышение жидкотекучести известково-глиноземной составляющей присаживаемых ванадийсодержащих материалов. А это повышает восстановление ванадия и соответственно направлено на повышение качества прямого легирования стали.

По мнению авторов, заявляемое техническое решение отвечает критериям изобретения "новизна" и "изобретательский уровень", потому что совокупность существенных признаков, которые характеризуют способ выплавки ванадийсодержащей стали, является новой и не выплывает явным образом из известного уровня техники.

Заявляемое изобретение поясняется нижеприведенным примером способа выплавки ванадийсодержащей стали, который осуществляется следующим образом.

Предпочтительный вариант конкретного примера выполнения способа выплавки ванадийсодержащей стали при прямом легировании заключается в том, что в соответствии с технологией выплавки стали загружают металлошихту в сталеплавильный агрегат, расплавляют ее, рафинируют расплав для коррекции его состава. Выполняют выведение шлака, который образуется на поверхности расплава. После чего в расплав, на его поверхность, вводят ванадийсодержащие материалы, восстановитель и криолит в виде смеси, которая сформирована в брикеты, при следующем их соотношении 1:(0,3-0,4):(0,008-0,013). В качестве ванадийсодержащих материалов применяют конвертерный шлак, а в качестве восстановителя - кальций (Са). При этом составляющие этой экзотермической смеси подобраны приблизительно с одной температурой плавления, что обеспечивает повышенную скорость плавления исходных составляющих этой смеси при рациональном использовании тепла экзотермических реакций восстановления металлического ванадия из его окислов при его поглощении расплавом. Скорость плавления смеси, которая сформирована в виде брикетов, в шесть-восемь раз больше, чем порошкоподобной смеси, и равняется от одной до полторы минуты при температуре плавления приблизительно в 700°С. За счет введения криолита в качестве составляющей смеси осуществляется значительное снижение вязкости и соответствующее увеличение жидкотекучести известково-глиноземной составляющей присаживаемых ванадийсодержащих материалов. При введении указанного выше количества в 0,008 криолита относительно ванадийсодержащих материалов окончательная концентрация окислов ванадия (V2О5) в шлаке достигает 4-5%, а при введении указанного выше количества в 0,013 криолита концентрация V2О5 в шлаке достигает 0,3-0,4%. Пределы количества восстановителя в 0,3-0,4 относительно ванадийсодержащих материалов выбраны экспериментальным путем для обеспечения более полного восстановления ванадия.

В качестве сталеплавильных агрегатов могут быть применены: индукционные и электродуговые сталеплавильные печи, мартеновская печь, кислородный конвертер или ковш для разлива стали и тому подобное.

В качестве ванадийсодержащих материалов могут быть применены: конверторный ванадиевый шлак или шлак, полученный в мартеновской печи, зола ТЭЦ, катализаторы, продукты их обогащения и тому подобное.

В качестве восстановителей могут быть применены: алюминий (Al), кремний (Si), магний (Mg), кальций (Са).

Для обеспечения повышения скорости расплавления брикетов их формируют небольшими по объему и массой. В основном брикеты имеют оптимальный объем 22 см3 и массу 70-100 грамм, что обеспечивает их как быстрое расплавление, так и более полное восстановление ванадия с равномерным поглощением его расплавом.

В другом варианте выполнения способа выплавки ванадийсодержащей стали после загрузки металлошихти, расплавления ее, рафинирования расплава осуществляют сливание расплава в ковш. При наполнении приблизительно одной пятой объема ковша в него параллельно с последующим его наполнением расплавом вводят брикеты с ванадийсодержащей материалом, восстановителем и криолитом.

Также в одном из вариантов этого способа ванадийсодержащие материалы, восстановитель и криолит вводят в расплав в виде порошкоподобной смеси.

Хотя здесь показаны и описаны варианты, которые признаны лучшими для осуществления настоящего изобретения, специалистам в данной отрасли техники будет понятно, что можно осуществлять разнообразные изменения и модификации, и признаки можно заменять на эквивалентные, не выходя при этом за пределы объема притязаний настоящего изобретения.

Соответствие заявляемого технического решения критерию изобретения "промышленная применимость" подтверждается указанными примерами выполнения способа выплавки ванадийсодержащей стали.

Похожие патенты RU2309181C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ВАНАДИЙСОДЕРЖАЩИХ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ 1999
  • Кошелев И.С.
  • Подрезов В.А.
  • Бейлис Л.М.
  • Шаповалов А.С.
  • Кошелев С.П.
RU2144089C1
Способ выплавки ванадийсодержащих сталей 1983
  • Бабков Тимофей Матвеевич
  • Кренделев Василий Николаевич
  • Кутуев Искандер Хасанович
  • Агеева Зинаида Петровна
  • Иоффе Израиль Матвеевич
  • Шовин Александр Михайлович
  • Сергиенко Станислав Леонидович
  • Ковалев Валерий Алексеевич
  • Мошкевич Евгений Ицкович
  • Дедюкин Александр Аркадьевич
SU1089144A1
СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ВАНАДИЙСОДЕРЖАЩЕЙ СТАЛИ В ДУГОВОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ 1996
  • Зубарев А.Г.
  • Дорофеев Г.А.
  • Рабинович Е.М.
  • Тамбовский В.И.
  • Ситнов А.Г.
  • Тартаковский И.М.
RU2102497C1
СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ВАНАДИЙСОДЕРЖАЩЕЙ СТАЛИ 2005
  • Павлов Вячеслав Владимирович
  • Девяткин Юрий Дмитриевич
  • Годик Леонид Александрович
  • Козырев Николай Анатольевич
  • Дементьев Валерий Петрович
  • Кузнецов Евгений Павлович
  • Тиммерман Наталья Николаевна
  • Сычев Павел Евгеньевич
  • Ботнев Константин Евгеньевич
  • Моренко Андрей Владимирович
RU2291203C2
Легирующая смесь 1988
  • Сидельковский Эрнст Яковлевич
  • Кислицын Владимир Федорович
  • Гельбштейн Яков Иосифович
  • Пашков Анатолий Васильевич
  • Руденко Анатолий Моисеевич
  • Гельбштейн Леон Иосифович
  • Губайдуллин Ирек Насырович
  • Шашин Анатолий Кузьмич
SU1560568A1
Способ выплавки стали 1983
  • Ширер Григорий Бенционович
  • Хохлов Олег Алексеевич
  • Трахимович Валерий Иванович
  • Мазуров Евгений Федорович
  • Шахнович Валерий Витальевич
  • Кривошейко Аркадий Алексеевич
  • Мулько Геннадий Николаевич
  • Харламов Андрей Яковлевич
  • Кулаков Вячеслав Викторович
SU1117322A1
СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ВАНАДИЙСОДЕРЖАЩЕЙ СТАЛИ В ДУГОВОЙ ЭЛЕКТРОСТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ ПЕЧИ 1997
  • Царев В.Ф.
  • Лебедев В.И.
  • Козырев Н.А.
  • Могильный В.В.
  • Обшаров М.В.
  • Дерябин А.А.
  • Спирин С.А.
  • Козырева О.А.
RU2133782C1
СПОСОБ ВЫПЛАВКИ НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ ВАНАДИЙСОДЕРЖАЩЕЙ СТАЛИ ПОВЫШЕННОЙ ПРОЧНОСТИ И ХЛАДОСТОЙКОСТИ 2000
  • Носов С.К.
  • Кузовков А.Я.
  • Ильин В.И.
  • Аршанский М.И.
  • Киричков А.А.
  • Данилин Ю.А.
  • Фетисов А.А.
  • Егоров В.Д.
  • Зажигаев П.А.
  • Крупин М.А.
RU2186125C2
СПОСОБ ПЕРЕДЕЛА ВАНАДИЕВОГО ЧУГУНА В КОНВЕРТЕРЕ 1998
  • Комратов Ю.С.
  • Кузовков А.Я.
  • Ильин В.И.
  • Чернушевич А.В.
  • Смирнов Л.А.
  • Ровнушкин В.А.
  • Дерябин Ю.А.
  • Кокареко О.Н.
  • Одиноков С.Ф.
RU2136764C1
Способ выплавки ванадийсодержащей стали 1982
  • Кацман Цезарь Львович
  • Рудашевский Лев Яковлевич
  • Мартынов Марк Наумович
  • Ковалев Николай Николаевич
  • Галян Вилен Сергеевич
  • Покровский Анатолий Борисович
  • Гляделов Виктор Канонович
  • Корнилов Валерий Николаевич
  • Скорняков Борис Яковлевич
  • Тепляков Валерий Витальевич
SU1014919A1

Реферат патента 2007 года СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ВАНАДИЙСОДЕРЖАЩЕЙ СТАЛИ

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу выплавки ванадийсодержащей стали. Способ включает расплавление металлошихты, рафинирование расплава и введение в него ванадийсодержащих материалов, восстановителя и криолита при следующем их соотношении 1:(0,3-0,4):(0,008-0,013). Восстановитель выбирают из ряда Al, Si, Mg, Ca. Обеспечивается повышение жидкотекучести известково-глиноземной составляющей присаживаемых ванадийсодержащих материалов и тем самым повышение восстановления ванадия, что обеспечивает повышение качества прямого легирования стали. 3 з.п. ф-лы.

Формула изобретения RU 2 309 181 C1

1. Способ выплавки ванадийсодержащей стали, включающий расплавление металлошихты, рафинирование расплава, введение в расплав ванадийсодержащих материалов и восстановителя, отличающийся тем, что дополнительно в расплав вводят криолит, при этом ванадийсодержащие материалы, восстановитель и криолит вводят при их соотношении 1:(0,3-0,4):(0,008-0,013).2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ванадийсодержащие материалы, восстановитель и криолит вводят сформированными в брикеты.3. Способ по п.2, отличающийся тем, что брикеты формируют в основном объемом 22 см3 и массой 70-100 г.4. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что восстановитель выбирают из ряда Al, Si, Mg, Ca.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2007 года RU2309181C1

СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ВАНАДИЙСОДЕРЖАЩИХ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ 1999
  • Кошелев И.С.
  • Подрезов В.А.
  • Бейлис Л.М.
  • Шаповалов А.С.
  • Кошелев С.П.
RU2144089C1
СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ВАНАДИЙСОДЕРЖАЩЕЙ СТАЛИ В ДУГОВОЙ ЭЛЕКТРОСТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ ПЕЧИ 1997
  • Царев В.Ф.
  • Лебедев В.И.
  • Козырев Н.А.
  • Могильный В.В.
  • Обшаров М.В.
  • Дерябин А.А.
  • Спирин С.А.
  • Козырева О.А.
RU2133782C1
Способ выплавки стали 1984
  • Сидельковский Эрнст Яковлевич
  • Шагалов Владимир Леонидович
  • Вяткин Сергей Дмитриевич
  • Андреев Дмитрий Емельянович
  • Алявдин Вадим Алексеевич
SU1252351A1
US 4526613 A, 02.07.1985
СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ВАНАДИЙСОДЕРЖАЩЕЙ СТАЛИ В ДУГОВОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ 1996
  • Зубарев А.Г.
  • Дорофеев Г.А.
  • Рабинович Е.М.
  • Тамбовский В.И.
  • Ситнов А.Г.
  • Тартаковский И.М.
RU2102497C1

RU 2 309 181 C1

Авторы

Дубина Юрий Григорьевич

Ткачук Галина Александровна

Романовская Наталья Григорьевна

Мушкин Александр Семенович

Даты

2007-10-27Публикация

2006-02-08Подача