Способ выплавки ванадийсодержащих сталей Советский патент 1984 года по МПК C21C5/52 

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к выплавке ванадийсодержащих сталей в электродуговых печах.

Способом легирования стали ванадием является применение ферросплавов, содержащих ванадий, ввиДу дефицитности которых и высокой сто.имости предложено использование для этой цели различных ванадийсодержащих материалов - шлаков, шламов и других, в которых ванадий находится в виде окислов.

Известен способ дыплавки ванадийсодержащих, сталей.с использованием ванадийсодержащего шлака, присажи1;аемого в количестве 0,5-3% от веса металла в печь в окислительньй период плавки за 10-60 мин до полного удаления из печи окислительного шлака. При этом за 2-10 мин до его полного удаления из печи присаживают молотые раскислители в количестве 0,05-0,30% от веса металла fij .

Недостатком данного способа является низкая степень извлечения ванадия из ванадийсодержащего щлaka.

Наиболее близким к предлагаемому является способ выплавки ванадийсодержащих сталей, включающий завалку шихты, расплавление, проведенце операций рафинирования, легирование ванадием путём присадки ванадийсодержащих материалов в виде окислов вводимых в количестве 5-60 кг на- 1 т металлической завалки извести и раскислителей, взятых в соотношении 1: (0,5-1,25): (0,2-0,5) 2 .

Недостатки известного способа залючаются в том, что ванадийсодержащий шлак присаживается в завалку, в плавление или в окислительный период что приводит к снижению концентраци окислов ванадия в шлаковом расплаве в результате разбавления плавильным или окислительным шлаками (т.е. к снижению активности окислов ванадия и, следовательно, к ухудшению условий их восстановления. Ранняя присадка ванадийсодержащего шлака, имеющего в своем составе около 40% окислов железа и по 10-20% окислов марганца и кремния, снижает огнеупорность, а следовательно, и стойкость футеровки печи.

Кроме того, восстановление ваннадия из его окислов осуществляется путем раскисления шлакового, расплава молотыми порошкообразными раскислителями, значительная часть которых сгорает при взаимодействии с кислородом атмосферы печи. Этому способствует огромная реакционная поверхность молотых порошкообразных раскислителей. К тому же сам легируемый ванадием металлический расплав к этому времени недостаточно раскислен, содержит много кислорода что также препятствует переходу восстановленного ванадия из шлака вметалл.

Все это приводит к увеличению длительности восстановительного периода, а при попытке сократить его - к снижению степени восстановления ванадия из шлака.

Цель изобретения - повышение степени усвоения ванадия и снижение себестоимости стали.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу выплавки jванадийсодержащих сталей, включаю|щему завалку шихты, расплавление, проведение операций рафинирования, легирование ванадием путем присадки ванадийсодержащих материалов в виде окислов, вводимых в количестве 5-60 кг на 1 т металлической завалки, извести и раскислителей, взятых в соотношении 1:(0,5-1,25):(0,2-0,5 нагретый до 950-1300 С ванадийсодержащий материал и известь вводят посл скачивания окислительного шлака и после их расплавления присаживают раскислитель в виде отходов производства силумина в кусках величиной не менее 100 мл.

Расчетное количество отходов производства силумина вводят в несколько приемов, причём первую порцию после расплавления ванадийсодержащего материала и. извести, последнюю после присадки легирующих добавок, н не позднее, чем за 20 мин до выпуска плавки, а остальные порции - в промежутке между первой и последней порциями через каждые 10-40 мин.

Нагрев ванадийсодержащего шлака осуществляют как для повышения вносимого физического тепла, так и для окисления трехвалентного ванадия (VfOj,npii ) в четырехвалентный (VO, ,при 1545С) и пятивалентный (VjO(j,npH 675 С), что ускоряет его расплавление. При температурах ниже процесс окисления протекает 3 недостаточно интенсивно. При температурах выше высоковалентные соединения ванадия становятся метастабильными, а температура плавлени шлака снижается незначительно. Поэтому нагрев вьше 1300 С становится нецелесообразным (в том числе эконо мически) . Фракционный состав раскислителя диктуется необходимостью погружения его кусков в шлаковый расплав вплот до соприкосновения с металлическим расплавом, в результате чего происходит растекание расплавом, что обеспечивает растекание расплавленного раскислителя на границе раздела шлак - металл и распределение его в шлаковом расплаве. В этом случае восстановленный из шлак ванадий дш фундирует в металлический расплав в сопровождении раскислителей (А1, Si) и не окисляется кислородом металлического расплава. Hoj верхность кусковых раскислителей невелика по сравнению с поверхностью молотых порошкообразных раскис лителей, доля сгорающего в кислороде атмосферы печи такого раскислителя значительно меньше и, следовательно большая часть его расходуется на раскисление шлака и металла. Размеры кусков раскислителя определяются .следующим образом. Плотность жидких металлургических шлаков находится в пределах 2,83,0 г/см(принимаем 3,0 г/см). Толщина слоя восстановительного шлака в печи изменяется в пределах 2,5-10 (принимаем 10 см). Плотность отходов силумина равна 2,7 г/см. При таких соотношениях плотностей шлака и кусков раскислителя (плавающее тело по закону Архимеда 90% объема последнего, ( |А- 0,90) находится в J ,0 11шаке. Чтобы куски раскислителя, погрузившись в шлак, достигли повер ности расплавленного металла, необходимо, чтобы они имели объем, равный (для простоты расчета принимаем что раскислитель имеет форму куба): V 1110 см, т.е. йто будет 0,93 куб с ребром, равным а 1110; 10,32 см.. . Для более полного извлечения ванадия из шлакового расплава расАчетное количество кусковых раскислителей целесообразно вводить порциями в течение восстановительного периода плавки. Первую порцию вводя в начале восстановительного периода, как описано вьше, последнюю - после присадки легирующих добавок, но не позднее, чем за 20 мин до выпуска плавки, а остальные порции - в промежутке между пе-рвойИ последней порциями через 10-40 мин. Пример 1. Сталь марки 40ХФА выплавляют в тридцатитонной электродуговой печи. По расплавлении шикты, окисления примесей, достаточного нагрева металла, окислительный шлак скачивают. Присаживают известь в количестве 20 кг на 1 т металлощихты, ванадиевый шлак в количестве 18 кг на 1т металлошихты. После расплавления этой смеси присаживают кусковый раскислитель - отходы производства силумина АК19 - в кусвах величиной 100-200 мм в количестве 5 кг на тонну металлошихты. После расплавления раскислителя и получения раскисленного шлака металл и шлак тщательно перемешивают и посылают пробы металла на химический анализ. По результатам анализа корректируют химический состав плавки :Добавлением ферросплавов. От момента отбора проб до выпуска плавки шлак раскисляют порошками кокса, ферросилиция и алюминия. Плавку выпускают в ковш вместе со шлаком. Усвоение ванадия составляет 98%. Пример 2. Сталь марки 4Х5МФС выплавляют в двадцатитонной электродуговой печи. По расплавлении шихты, окисления примесей, достаточного нагрева металла, окислительный шлак скачивают. Присаживают известь в количестве 25 кг на 1 т металлошихты, ванадиевый шлак - в количестве 50 кг на 1 т металлошихты. После расплавления этой смеси присаживают кусковый раскислитель - отходы производства силумина АК19 - в кусках величиной 150-300 мм в количестве 2,5 кг на 1 т металлошихты. Через 30 мин после присадки первой порции присаживают вторую порцию отходов производства силумина в количестве 2,5 кг на 1 т металлошихты. Последнюю (третью) порцию отходов производства силумина в количестве 2,5 кг

$10891446

на 1 т металлошихты присаживаютсилумина шлак раскисляют порошками

за 20 мин до выпуска плавки,кокса, ферросилиция и алюминия.

Пробы металла на химический ана-шлаком.

ЛИЗ отбирают после расплавления 5 Усвоение ванадия составит 99%, первой порции отходов производства Производство ванадийсодержащей

силумина и получения раскисленногостали предлагаемым способом обеспешлака. По результатам анализа кор- чинает повышение степени извлечения

ректируют химический состав плавкиванадия из ванадийсодержащего матедобавлением ферросплавов. При необхо-Ориала до 98-99%, что способствует

димости в промежутках между присацкойзначительному снижению ее себестоотдельных порций отходов производстваимости

Плавку выпускают в ковш вместе со

1, СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ВАНАДИЙСОдаРЖАЩИХ СТАЛЕЙ, включающий завалку шихты, расплавление, проведение операций рафинирования, легирование ванадием путем присадки ванадийсодержащих материалов в виде окислов. : вводимьк в количестве 5 - 60 кг на 1 т металлической завалки, извести и раскйслителей, взятых в соотношении 1:(О,5-1,25):(О,2-0,5), отличающийся тем, что, с целью повышения степени усвоения ванадия и снижения себестоимости стали, нагретый до 950-1ЗОО С ванадийсодержащий материал и известь вводят после скачивания окислительного шлака и, после их расплавления присаживают раскислитель в виде отходов производства силумина в кусках величиной не менее 100 мм. 2. Способ по п. 1, отличаюi щийся тем, что расчетное количество отходов производства силумина сл вводят в несколько приемов, причем первую порцию - после расплавления ванадийсодержащего материала и извести, последнюю - после присадки легирующих добавок, но не позднее, чем за 20 мин до выпуска плавки, а остальные порции - в промежутке эо между первой и последней порциями X через каждые 10-40 мин. iiih