Способ выплавки ванадийсодержащих сплавов Советский патент 1985 года по МПК C22C35/00 C22C7/00 C21C5/52 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к разработ ке способов выплавки ванадинсодержащих ферросплавов. Известен способ выплавки ванадийсодержащего ферросплава, в частности силикованадия, включающий восстанов,ление ванадиевого шлака кремнием фер росилиция и ошлакование окислов известью, осуществляемое в одну стадию при этом смесь компонентов шихты, взятых в соотношении, близком к расчетному, задается преимущественно на подину печи , р 1 Однако получаемый при этом сплав содержащий до 7% титана, 8-12% марганца и 3-4% хрома, неудовлетворявт требованиям, предъявляемым к составу этих сплавов по этим компонентам (1,5; 6,0 и 2,0 соответственно), что значительно сужает технологические возможности применения этого сплава Кроме того, недостатком этого спо соба получения сплава, включающего использование в качестве ванадийсодержащего материала только трудновосстановимого ванадиевого шлака, является отставание процессов восстановления компонентов шихты от нагрева металла, что приводит к увеличению продолжительности плавки, перерасходу электроэнергии, восстановителей и флюсующих и, в конечном итоге, повышению себестоимости извле чения ванадия в сплав. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ выплавки ванадиевых сплавов в два периода, включающий использование ванадиевого шлака в обоих пери одах плавки, причем в первом периоде в количестве 23,1-24,4% он вводится на подину печи до ввода остальной части шихты, включаюп ей последовательно вводимые ферросилиций, смесь извести и пятиокиси ванадия и известь, в которой пятиокись ванадия, ферросилиций ь известь взяты в соотношении 1:(1,65-2,25):(4,75-6,5), а во втором периоде он вводится присаживаемой, порционно по 10-15%, смесью ванадиевого шлака, пятиокиси ванадия и извести, взятых в соотношении 1:(3,2-4,0):(7,0-8,7), причем окончательная доводка сплава производится дополнительным введением известняка, извести и ферросилиция, взятых в соотношении 1:1:1 2. Недостатком известного способа является сравнительно невысокая производительность процесса, требующего обязательно двупериодного проведения плавки, и повьшгение себестоимости сплава, вызванная преим-ущественно использованием в плавке значительного количества сравнительно дефицитной и дорогой технической пятиокиси ванадия. Цель изобретения - повьш1ение извлечения ванадия в сплав, снижение расходов шихтовых материалов и себе-; стоимости сплава. I Поставленная цель достигается тем, что согласно способу выплавки ванадийсодержащих сплавов, включающему загрузку и расплавление шихты, восстановление ванадия кремнием из пятиокиси ванадия и ванадиевого шла- . ка путем загрузки ванадиевого шлака и смеси извести и ферросилиция на подину печи, рафинирование сплава и его доводку до заданного состава Смесью, содержащей известь и ферросилиций, а также выпуск готового сплава, 60-71% ванадиевого шлака вводят на подину печи в смеси с известью и ферросилицием, при этом ванадийсодержащий шлам, известь и ферросилиций взяты в соотношении 1:(0,11,0):0,075, а остальное его количество вводят .в составе той же смеси после образо&ания сплава порционно в 2-3 приема, при этом компоненты смеси взяты в соотношении 1:(О,9-5,0) :(О,6-1,25), а доводку сплава осуществляют смесью, дополнительно содержащей пятиокись ванадия, при этом пятиокись ванадия, известь и ферросилиций взяты в соотношении 1:(0,5-4,5):0,5. Кроме того, в качестве ванадиевого шлака используют ванадиевый шлак конвертерного передела низкокремнистьк ванадиевых чугунов. Отличие предлагаемого способа от известного состоит в регламентирован ном Соотношении в шихте ванадиевого шлака и пятиокиси ванадия. Кроме того, ванадиевый шлак конвертерного передела низкокремнистых ванадиевых чугунов по своему химическому и фазово-минералогическому составам является более технологичным материалом, чем ванадиевый шлак, используемый в известных решениях. Это преимущество является следствием внед3

рения в практику доменного передела титаномагнетитовых руд новых приемов позволяющих, наряду с повышением концентрации в чугуне ведущего компонента - ванадия снизить содержание балластных примесей (Si, Мп, Ti, Сг) более, чем в два раза по сравнению с обычно применяемыми для получения ванадиевого шлака чугунами.

Ванадиевый шлак, получаемый при продувке кислородом в конверторах качественно более технологичных низкокремнистых ванадиевых чугунов, содержит (по сравнению с известными шлаками для выплавки сплава) в среднем на 5-8% Bbmie содержания пятиокиси ванадия, ниже (на 2-4% каждого) содержания балластных окислов, меньшую (на 0,02 - 0,03%) концентрацию фосфора и 3 - 10 металловключений. В зависимости от технологических параметров содержание компонентов рекомендуемого шлака изменяется в следующих пределах, мяс.%: пятиокись ванадия 18-36; окислы хрома 0,5-1,5; окислы кремния 8-15; окись кальция 0,2-1,0; окислы марганца 3-8; фосфор 0,01-0,03; окислы титана 3-7; сера 0,01-0,03; окислы железа остальное; металловключения 3-10.

Применение такого шлака в качестве компонента шихты для выплавки силикованадия позволяет по сравнению с известным шлаком заметно уменьшить кратность шлака, а следовательно, и потери ванадия с конечными шлаками, З меньшить концентрацию ограничиваемых в сплаве компонентов (Мп, Сг, Ti, Р) и улучшить другие показатели (расход электроэнергии, ферросилиция извести).

Отличие предлагаемого способа от.известных, заключанщееся в другом соотношении компонентов, составляющих шихту для выплавки сплава, количестве и соотношении компонентов, присаживаемых в начале, по ходу и в конце плавки, позволяет достичь более полного перехода ванадия в сплав, исключить вызванные отставанием процессов восстановления ком понентов шихты от образования и нагрева металлического сплава, такие негативные явления, как зависание шихты, перегрев сплава, что, в конечном итоге, способствует уменьшению расходных коэффициентов и себестоимости извлечения ванадия в сплав.

57109 .4

Пример 1 (предлагаемый способ) . В дуговую электропечь (ДС-3) после заправки подины и откосов загрузают 1,5-2,0 т ванадиевого шлака 5 конвертерного передела низкокремнистых чугунов, содержащего, %: 26-28 24-26 Ге„р,; 8-12 3-7 FeMe; 4-6 MnO; 6-.7 0,02 Р; окислы Са, Mg, А1 остальное. После

включения в печь присаживают известь

(О,150-1,500 т) и FeSi(0,113-0,15 т) Продолжительность завалки составляет 30-35 мин. Продолжительность расплавления составляет 1,2-1,7 ч. По15 еле расплавления и прогрева расплава по ходу йлавки в печь вводят 0,6-1,0 т ванадиевого шлака, 0,9 3,0 т извести и 0,6-0,8 т-FeSi. Смесь вводится порцио шо по мере

20 проплавления предьщущей порции. После прогрева полученного сплава и образования уваренного основного шлака осуществляют доводку сплава смесью, содержащей 0,1-0,7 т пяти5 окиси ванадия, 0,35-0,9 т извести, 0,05-0,35 т FeSi и после интенсивного перемешивания металла со шпаком через 10-15 мин вьщержки сплав выпускают из печи. Сплав содержит, %:

0 13-30,4 V; 9,72-11,22 Si; 2,18-3,51 Мп; 0,71-0,86 Сг; 0,96-1,14 Ti. Слитый после плавки шлак содержит, %: ViOj 0,20-0,25; SiO 23-27; CaO 5358; MgO 2-5; 5-7.

5 Пример2 (известный способ). В печь на подину вводят 1,5 т ванадиевого шпака, 1,9 т извести и 0,12 т FeSi или 1,3; 0,065 и 0,09 т, тех же компонентов соответственно.

0 После расплавления и прогрева расплава в печь порционно присаживают смесь ванадиевого шлака, извести и ферросилиция. Количество этих реагентов для первой загрузки составляет

5 соответственно 0,5; 2,6 и 0,65 т, а для второй - 1,0; 0,7 и 0,5 т. :

В доводку для первой загрузки присаживают смесь, состоящую из 0,035 т пятиокиси ванадия, 0,16 т извести и 0,02 т FeSi, а для второй 0,75 т 0,3 т извести и 0,340 т, FeSi. Конечный сплав первой загрузки содержит )10,3%V, 10,8% Si, 6,8 Мп, 2,08 Сг,4,7% Ti, а снликована5 дай второй загрузки - 30,8% V, 10,06% Si, 3,01% Мп, 0,74% Сг, 1,08% Ti.

Основные технологические показатели вьпгпавки сплавов по предлагаемому

511

и известным вариантам приведены в табл. 1-3.

Из данных таблиц следует, что выплавка силикованадия по предлага емому способу приводит к-существенному повышению как технологических, так и технико-экономических показателей. Анализ последних показывает, однако, что наиболее экономичная выплавка сплава в заявленном интервале содер ханий основных компонентов шихты.

В частности, при уменьшении конг дентрации пятиокиси ванадия в шихте менее заявленного показатели выплавки сплава заметно ухудшаются также, как и при повышении ее более заявленного. Аналогичные ухудшения происхо096

дят и при изменении содержания в шихте ванадиевого шлака ниже или вьш1е рекомендуемых.

Важно отметить, что применение предлагаемого решения позволяет получить чистый сплав по содержанию Мп, Сг, Ti, что позволяет его применить не только при выплавке рядового, но и качественного металла ответственного назначения (рельсовая, кремнистая, рессорная стали и др.).

Экономический эффект на 1 т силикованадия, содержащего 10-15% ванадия, составляет в среднем 200 руб., что при годовом производстве 3000 т позволяет экономию в размере 0,5 млн. руб.

Т а б л и ц а 1

1. СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ВАНАДИЙСОДЕРЖАЩИХ СПЛАВОВ, включающий загрузку и расплавление шихты, восстановление ванадия кремнием из пятиокиси ваналия и ванадиевого шлака путем загрузки ванадиевого шлака и смеси извести и ферросилиция на подину печи, рафинирование сплава и его доводку до заданного состава смесью, содержащей известь и ферросилиций, а также выпуск готового сплава, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения извлечения ванадия в сплав, снижения расходов шихтовых материалов и себестоимости сплава, 60-71% ванадиевого шлака вводят ha подину печи в смеси с известью и ферросилицием, при этом ванадийсодержащий шлак, известь и ферросилиций взять в соотношении 1:(О,1-1,0):0,075, а остальное его количество вводят в состав той же смеси после образования сплава порционно в 2-3 йриема, при этом компоненты смеси взяты (Л С в соотношении 1:(О,9-5,0):

1:0,9:0,3

1,0:2,1:0,751:7,1

1:1,3:0,081:5,2:1,3

1:1:0,0751:5,0:1,25

1:0,5:0,0751:3:1

1-:0,1:0,0751:0,9:0,6

1:0,05:0,071:0,7:0,55

1:2

0,08 0,06 1:0,7

1:4,6:0,60,08

1:4,5:0,50,16

1,0:2,0:0,50,21

1:0,5:0,50,18

1,0:0,4:0,450,10

Т а б д и ц а 2

редлагаемый

20120

3560 14060 3434 12350 2435 8900 2674 IQIOO 3880 100

2800 1000 76

1500 525 225 1600 Продолжение табл.2

672,1

87,2

508,02 94,2

304,4 94,7

401,5 93,6

612,7 90,1

ТаблицаЗ

200 400 120 75