СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ СТЕПЕНИ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ВАНАДИЯ ПРИ КОНВЕРТИРОВАНИИ ПРИРОДНО-ЛЕГИРОВАННЫХ ЧУГУНОВ Российский патент 2012 года по МПК C21C5/28 

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к конвертерной переработке ванадийсодержащего чугуна.

Конвертирование природнолегированного ванадием чугуна (табл.1) позволяет получить товарный ванадийсодержащий шлак с содержанием V₂O₅ 14,0-25,0 %, являющийся ценным продуктом для ферросплавных предприятий, и металл-полупродукт (табл.1), с содержанием углерода 2,5-3,5 %, предназначенный для дальнейшего передела в сталь. Способ получил название дуплекс-процесса.

Химический состав ванадийсодержащего чугуна и металла-полупродукта.

Таблица 1 Наименование Содержание, % С V Mn Si Ti S P Ванадийсодержащий чугун 4,5 0,44 0,27 0,08 0,09 0,024 0,032 Металл-полупродукт 3,2 0,04 - - - 0,025 0,030

Ставший "классическим" способ передела ванадийсодержащего чугуна заключается в чередующейся заливке в конвертер чугуна, выпуске металла-полупродукта через летку конвертера в ковш. Образующийся ванадийсодержащий шлак кантуют в шлаковую чащу через горловину конвертера после одной-трех плавок [1]. При выпуске полупродукта в ковш вместе с металлом попадает до 10% ванадийсодержащего шлака и теряется, поскольку не является в дальнейшем товарным шлаком. Потери ванадийсодержащего шлака, а в конечном счете ванадия, с полупродуктом составляют до 4-5% [2]. Таким образом, извлечение ванадия из чугуна в товарный шлак составляет величину 82-84% [2].

Заявляемый способ позволит уменьшить потери ванадия с ванадийсодержащим шлаком по сравнению с существующей технологией [1]. Уникальность технологии конвертирования природнолегированного чугуна не позволяет привести большее количество аналогов.

Предлагаемый способ заключается в прекращении выпуска металла-полупродукта из конвертера на первой-второй плавке цикла из двух-трех плавок при визуальном появлении следов шлака в струе металла-полупродукта. Первую и вторую из цикла плавок осуществляют следующим образом: производят заливку в кислородный конвертер ванадийсодержащего чугуна, осуществляют продувку его кислородом, присадку окислителя-охладителя, выпуск металла-полупродукта, содержащего 2,5-3,5% углерода, в ковш через летку. В процессе выпуска предпоследних порций металла-полупродукта в струю вовлекается шлак. Поэтому при первых визуальных признаках появления ванадийсодержащего шлака в выпускаемом через летку полупродукте выпуск прекращается подъемом конвертера. Таким образом, в конвертере остается не более 3-5% полупродукта и более 95-97 % ванадиевого шлака. Конвертер возвращается в исходное положение, производится заливка ванадийсодержащего чугуна на оставленный ванадийсодержащий шлак и часть полупродукта, и продувка повторяется. Полный (последний на цикле) выпуск полупродукта перед кантовкой ванадийсодержащего шлака в чашу после второй или третьей плавки цикла неминуемо сопровождается попаданием ванадийсодержащего шлака на зеркало расплава в ковше, но это составит не более 3-5% по сравнению с 10% потерь при выпуске полупродукта по обычной [1] технологии.

Практическое опробование предлагаемой технологии представлено в виде таблиц опытных (табл.3) и сравнительных (табл.2) плавок.

Таким образом, количество шлака увеличивается, а с ним и количество ванадия в шлаке на 2-3 %, а степень извлечения ванадия достигнет величины не менее 85% с учетом потерь товарного шлака.

По своему техническому уровню, промышленному использованию и новизне заявляемый способ повышения степени извлечения ванадия при конвертировании природнолегированных чугунов соответствует критериям, достаточным для материалов заявки на изобретение.

Источники информации

1. Производство ванадиевого шлака и стали в конвертерах. Технологическая инструкция ТИ 102-СТ.К-66-2004, Нижний Тагил, 2004г., с.7.

2. Смирнов Л.А. и др. Конвертерный передел ванадиевого чугуна. Екатеринбург, 2000г., с. 136, 168.

Сравнительные плавки по выплавке полупродукта

Таблица 2 № п/п № плавки* Вес чугуна, т Химический состав чугуна, % C Mn Si P S Cr Ni Сu V Ti 1 1 814887 166 4,4 0,22 0,08 0,035 0,025 0,08 0,05 0,01 0,41 0,06 2 1 814888 167 4,6 0,24 0,07 0,031 0,025 0,08 0,05 0,01 0,44 0,06 3 1 814889 169 4,6 0,25 0,07 0,036 0,018 0,08 0,05 0,01 0,44 0,09 4 1 814890 168 4,5 0,24 0,07 0,034 0,022 0,08 0,05 0,01 0,42 0,07 5 1 814891 167 4,6 0,25 0,09 0,034 0,023 0,09 0,05 0,01 0,43 0,10 6 1 814892 167 4,6 0,28 0,11 0,035 0,019 0,09 0,05 0,01 0,44 0,13 7 1 814893 168 4,6 0,29 0,10 0,035 0,017 0,09 0,05 0.01 0,44 0,12 8 1 814894 167 4,6 0,30 0,10 0,034 0,020 0,09 0,04 0,01 0,45 0,10

* "1"-год,

"8" - № конвертера (I-2, II-4, III-6, IV-8),

"14887" - порядковый номер плавки.

Продолжение таблицы 2 Интенсивность продувки O₂, нм³/мин/расход, м³ Время продувки, мин Количество окалины, т Время подачи окалины, мин 1 400/1783 4,5 8,0 1,0 2 400/2078 5,0 8,0 1,0 3 400/2472 6,0 11,0 1,5 4 400/2472 6,0 9,5 1,5 5 400/2277 5,5 10,0 1,5 6 400/2277 5,5 11,5 1,5 7 400/2287 5,5 12,5 2,0 8 400/2574 6,0 12,0 2,0

Сравнительные плавки по выплавке полупродукта

Продолжение таблицы 2 № п/п № плавки X/состав полупродукта*, % T, °C Х/с V-шлака, % С Mn V P S V₂O₅ CaC Fе_общ 1 1 814887 3,5 0,02 0,09 0,035 0,025 1383 25,8 1,0 27,3 2 1 814888 3,4 0,01 0,06 0,031 0,025 1342 25,8 1,0 27,3 3 1 814889 3,1 0,01 0,03 0,035 0,018 1355 25,8 1,0 27,3 4 1 814890 3,1 0,02 0,06 0,034 0,022 1372 24,8 1,0 29,9 5 1 814891 3,3 0,01 0,07 0,034 0,023 1395 24,0 1,0 29,5 6 1 814892 2,9 0,01 0,05 0,035 0,019 1384 24,0 1,0 29,5 7 1 814893 2,7 0,01 0,04 0,035 0,017 1372 24,7 1,1 27,1 8 1 814894 3,1 0,01 0,05 0,034 0,020 1374 24,7 1,1 27,1

* Содержание Cr - 0,01,

Ni - 0,05,

Сu-0,01,

Ti, Si - следы.

продолжение (сводная) табл.2

  Содержание в чугуне V,% в п/пр Вес чугуна, т Переход V в шлак, кг Содержание,% V₂O₅ в шлаке Расчетн. кол-во шлака, кг Потери, % шлака с металлом Шлак в чаше, кг 1 0,41 0,09 166 531,2 25,8 3676,6 10 3308,9 2 0,44 0,06 167 634,6 25,8 4392,3 10 3953,0 3 0,44 0,03 169 692,9 25,8 4795,8 10 4316,2 4 0,42 0,06 168 604,8 24,0 4500,0 10 4050,0 5 0.43 0,07 167 601,2 24,0 4473,2 10 4025,8 6 0,44 0,05 167 651,3 24,0 4845,9 10 4361,3 7 0,44 0,05 168 655,2 24,7 4736,8 10 4263,1 8 0,45 0,05 167 668,0 24,7 4829,3 10 4346,4

Опытные плавки по выплавке полупродукта

Таблица 3 № п/п № плавки* Вес чугуна, т Химический состав чугуна, % С Mn Si P S Cr Ni Сu V Ti 1 1 814907 168 4,7 0,26 0,11 0,033 0,017 0,08 0,05 0,01 0,42 0,11 2 1 814908 167 4,6 0,26 0,12 0,033 0,020 0,08 0,05 0,01 0,42 0,13 3 1 814909 168 4,7 0.28 0,12 0,035 0,019 0,09 0,05 0,01 0,43 0,15 4 1 814910 167 4,8 0,27 0,11 0,034 0,018 0,08 0,05 0,01 0,44 0,13 5 1 814911 167 4,6 0,26 0,13 0,032 0,022 0,07 0,05 0,01 0,43 0,15 6 1 814912 166 4,7 0,24 0,13 0,030 0,024 0,08 0,05 0,01 0,45 0,14 7 1 814913 166 4,8 0,25 0,10 0,035 0,020 0,08 0,05 0.01 0,43 0,11 8 1 814914 169 4,8 0,24 0,13 0,030 0,024 0,07 0,05 0,01 0,43 0,14

* “1”-год,

"8" - № конвертера (I-2, II-4, III-6, IV-8),

"14887" - порядковый номер плавки.

Продолжение таблицы 3   Интенсивность продувки O₂, нм³ /мин/расход, м³ Время продувки, мин Количество окалины, т Время подачи окалины, мин 1 400/1417 3,5 5,0 1,0 2 400/2323 5,5 9,8 2,0 3 400/1834 4,5 6,7 1,0 4 400/2212 5,5 10,3 2,0 5 400/2382 5,5 11,3 2,0 6 400/2184 4,0 9,0 1,5 7 400/2312 5,5 11,5 2,0 8 400/2293 5,5 9,0 1,5

Опытные плавки по выплавке полупродукта

Продолжение таблицы 3 № п/п № плавки X/состав полупродукта*, % T, °C Х/с У-шлака,% С Mn V P S V₂O₅ CaO Fе_общ 1 1 814907 3,92 0,02 0,10 0,032 0,017 1327 26,4 1,17 25,4 2 1 814908 2,96 0,01 0,06 0,032 0,020 1382 26,4 1,17 25,4 3 1 814909 3,25 0.02 0,08 0,033 0,019 1388 26,4 1,17 25,4 4 1 814910 3,17 0,01 0,07 0,034 0,018 1351 27,0 1.0 25,5 5 1 814911 2,97 0,02 0,05 0,032 0,022 1395 27,0 1.0 25,5 6 1 814912 2,81 0,01 0,05 0,030 0,024 1351 27,0 1,0 25,5 7 1 814913 2,90 0,01 0,04 0,035 0,020 1391 64,7 1,0 27,0 8 1 814914 2,86 0,01 0,05 0,030 0,024 1392 26,7 1.0 27,0

*

Содержание Cr - 0,01,

Ni-0,05,

Сu-0,01,

Ti, Si - следы.

Продолжение (сводная) таблица 3   Содержание в чугуне V,% в п/пр Вес чугуна, т Переход V в шлак, кг Содерж.,% V₂O₅ в шлаке Расчетн. кол-во шлака, кг Потери,% шлака с металлом Шлак в чаше, кг 1 0,42 0,10 168 537,6 26,4 3633,5 3 3524,4 2 0,42 0,06 167 601,2 26,4 4066,5 3 3944,5 3 0,43 0,08 168 588,0 26,4 3977,2 10 3579,5 4 0,44 0,07 167 617,9 27,0 4086,6 3 3964,0 5 0.43 0,05 167 634,6 27,0 4197,0 3 4071,0 6 0,45 0,05 166 664,0 27,0 4391,5 10 3952,3 7 0,43 0,05 166 647,4 26,7 4329,8 3 4199,9 8 0,43 0,05 169 642,2 26,7 4295,0 10 3865,5

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к конвертерной переработке ванадийсодержащего чугуна. Способ включает цикл из двух или трех плавок. Каждая плавка состоит из заливки в кислородный конвертер ванадиевого чугуна, продувки его кислородом до содержания углерода 2,5-3,5%, присадки окислителя-охладителя и выпуска через летку металла-полупродукта в ковш после продувки плавки с оставлением шлака в конвертере. На первых плавках цикла выпуск металла-полупродукта в ковш прекращают до визуального появления следов шлака в струе металла. Выпуск металла-полупродукта последней плавки цикла осуществляют полностью с попаданием на зеркало расплава в ковше печного шлака. Использование изобретения обеспечивает увеличение извлечения ванадия из чугуна в шлак до 85%. 3 табл.

Способ повышения степени извлечения ванадия при конвертировании природно-легированных чугунов, включающий в себя цикл из двух или трех плавок, состоящих из заливки в кислородный конвертер ванадиевого чугуна, продувки его кислородом до содержания углерода 2,5-3,5%, присадки окислителя-охладителя и выпуска через летку металла-полупродукта в ковш после продувки плавки каждого цикла с оставлением шлака в конвертере, отличающийся тем, что на первых плавках цикла выпуск металла-полупродукта в ковш прекращают до визуального появления следов шлака в струе металла, а выпуск металла-полупродукта последней плавки цикла осуществляют полностью с попаданием на зеркало расплава в ковше печного шлака.