Экзотермический брикет для легирования и раскисления стали Советский патент 1989 года по МПК C22C35/00 

Изобретение относится к черной металлургии, а 11менно к сплавам и лигатурам для комплексного легирования и раскисления рельсовой и некоторых других марок стали марганцем, ванадием и кремнием.

Цель изобретения - повышение извлечения марганца из марганцевого концентрата при комплексном легировании и раскислении стали марганцем, ванадием и кремнием.

Цредпагаемый экзотермический брикет для легирования и раскисления стали содержит сплав железа, крег-шия, ванадия и алюминия, марганцевый концентрат, известь и борсрдержащее

связующее при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Сплав железа,

кремния, ванадия

и алюминия

Марганцевьй концентрат

Известь

Борсодержащее

связующее

42,5 - 49,0

40,0 - 45,0 8,0 - 9,0

1,2 - 3,5

При этом сплав железа, кремния, ванадия и алюминия следующее соотношенне компонентов, мас.%: Кремний35-40

Ванадий5-7

,

3150

Алюминий10-13

ЖелезоОстальное

Восстановителем марганцевого кон- центрлта в предлагаемом бритсете яв- ляется ванадийсодер жащий материал - комплексный сплав железа, кремния, ванадия и алюминия, получаемьй введением алюминия на выпуске в ферросили кованадий. Применение данного брике- та позволяет одновременно легировать сталь марганцем, ванадием и кремнием Сплав Fe-Si-Vf-Al, содержащий 35 - 40% Si, 5-7% V и 10-13% А1, в экзотермическом брикете является более сильным восстановителем, чем смесь сипикомарганца Смн. 26 и алюминиевого порошка в известном брикете, благодаря чему улучшается использование марганца из марганцевого концентрата При этом несмотря на большую термич- ность горения предлагаемого брикета по сравнению с известным (соответственно 229,1-246,7 и 183,5 ккал/кг) роста потерь марганца испарением практически не происходит, так как восстанавливаемый из окислов концентрат марганец сразу же разбавляется железом и ванадием сплава Fe-Si-V-Al, а концентрация марганца в каплях метал ла, образующихся при сгорании брикета, в 1,6-1,8 раза ниже, чем в известном экзотермическом брикете.

Высокое (до 98%) использование ванадия из комплексного сплава Fej-Si V-A1, в случае применения последнего в качестве восстановителя в экзотермическом брикете, достигается как за счет ускоренного перевода ванадия из брикета в сталь, так и за счет применения ферросиликованадийалюми- ния конкретного состава (35-40% Si; 5-7% V; 10-13% А1). Капли металла, образующиеся в ходе реакций восстановления окислов марганца кремнием и алюминием сплава Fe-Si-V-Al, содер- , жиг ванадий и будучи в жидком состоянии быстро усваиваются сталью, тем самым уменьшая потери ванадия при легировании стали предлагаемыми эк- зотермическими брикетами, по сравнению с обычным легированием стали ва- надийсодержа1цими ферросплавами.

Несмотря на то, что при повьтен- ньк температурах (7l300°C) ванадий является восстановителем дня окислов марганца, имея большую абсолютную величину U7° образования окисла, соотношение между ванадием, кремнием и

25

,5 Ю 15 20 30

алюминием в сплпве Fe-Si-V-Al, используемом в предлагаемом экзотермическом брикете, пог воляет практически предотвратить реакции высокотемпературного восстановления марганца из марганцевого концентрата ванадием сплава и достаточно полно (на 97-98%) перевести ванадий в сталь из брикета.

Таким образом, применение предлагаемого экзотермического брикета позволяет при высоком извлечении марганца из марганцевого концентрата практически полностью исключить потери ванадия при легировании стали.

В качестве окислителя в экзотермическом брикете для комплексного легирования и раскисления стали марганцем, ванадием и кремнием могут быть использованы марганцевый концентрат химического обогащения (например, кальций-хлоридньй концентрат) и концентраты механического обогащения, содержащие не менее ЛЗ-45% марганца.

Содержание в экзотермическом брикете 42,5-49,0% сплава Fe-Si-V-Al и 40,0-45,0% марганцевого концентрата является оптимальным дпя достижения высокого использования марганца и ванадия из брикета.

Снижение доли комплексного сплава Fe-Si-V-Al в брикете 42,5% и повышение доли марганцевого концентрата 45,0% ухудшает полноту протекания восстановительных прюцессов, уменьшается извлечение марганца, ухудшаете я использование ванадия.

Увеличение доли сплава Fe-Si-V-Al более 49,0% и снижение доли марганцевого концентрата менее 40,0% приводит к загущению шлака, росту потерь марганца и ванадия в виде корольков, по- выиается содержание кремния в металле, образующемся от сгорания брикета, удорожается легирование.

Восстановитель - комплексный сплав железа, кремния, ванадия и алюминия, содержит 35-40% Si, 5-7% V, 10-13% А1, содержание алюминия меньшее 10%, а кремния меньшее 35% в сплаве Fe-Si-V-Al приводит к снижению тер- мичности брикета и уменьшению извлечения марганца.

Большее, чем 13%, количество алюминия и большее, чем 40%, количество кремния в сплаве Fe-Si-V-Al ухудшает свойства шпака, образующегося при

515

сгорании экзотермического брикета, растут потери марганца испарением, удорожается легирование, так как большая часть окислов марганца восстанавливается алюминием, возникают затруднения с попаданием в сортамент стали по содержанию кремния.

В используемом сплаве Fe-Si-V-Al оптимальное содержание ванадия со- ставляет 5-7%. Эта концентрация ванадия в сплаве Fe-Si-V-Al, при использовании последнего в предлагаемом экзотермическом брикете, обеспечивает получение в легируемом металле 0,06- 0,15% ванадия. Такое содержание ванадия в стали обеспечивает повьшение прочностных свойств и хладностойко- сти марок стали, работающих при пониженных температурах,

В качестве связующего в предлагаемом экзотермическом брикете может использоваться борный ангидрид или борная кислота (), идентичные по механизму связьшания. Концентрация борсодержащего связующего в брикете, равная 1,2-3,5%, является оптимальной для получения стойкого при хранении, прочного брикета. При использовании борного ангидрида в качестве связую- щего целесообразно введение его в количестве 1,2-1,8%, При использовании в качестве связующего борной кислоты оптимальная концентрация ее в брикете составляет 3,0-3,5%,

Расход предлагаемых брикетов на легирование 1 т стали, содержащей 0,5-0,15% V, составляет 20-60 кг/т.

Пример 1, Изготовляли экзотермические брикеты для легирова- ния стали марганцем и ванадием, составы которых приведены в табл. 1,

В качестве шихтовых материалов использовали, комплексньй сплав железа, кремния, ванадия и алюминия (34,8 - 40,3% Si; 6,1-6,4% V; 9,9-14,5% А1), хлоркальциевый марганцевый концентрат химического обогащения (57,8% Мп 26,4% МпО), прокаленньй марганцевый оксидный концентрат механического обогащения (52% Мп) и известь (СаО 92%) крупностью 0-0,5 мм.

Приготовленную смесь тщательно перемешивали с добавлением связующего - борная кислота (,) ГОСТ 9656-75 или борньй ангидрид () - и затем брикетировали на лабораторном прессе усилием 10 т в виде таблеток диамет

Q J5 20

5 о

д

5

с g

,

796

ром 3 см и высотой 2,5-3 см. Затем брикеты прокаливали при в течение 1 ч. Приготовленные таким образом брикеты обладали стойкостью при хранении на воздухе в течение двух и более недель без потери прочностных свойств.

Брикеты в тигле из карбонитрида бора загружали в печь Таммана, разогретую до 1600°С,

После пятиминутной выдержки расплавленный металл и шлак сливали, отделяли О/1ИН от другого и определяли химический состав металла и шлака, Каждьй опыт повторяли 3-5 раз.

Результаты опытов приведены в табл. 2,

Как видно из полученных данных, для брикетов оптимального состава в этой серии опытов использование марганца из марганцевого концентрата и ванадия из сплава Fe-Si-V-Al составляет соответственно 92,1-94,5 и 97,1-97,9%,

Пример 2, С использованием лабораторного пресса усилием 10 г приготовили экзотермические брикеты диаметром 1,5 см и высотой 1 см состава, мас,%: сплав Fe-Si-V-Al (36,5% Si; 6,3% V; 10,3% Al); 46,0; хлоркальциевый марганцевый концентрат (57,8% Мп; 26,4% МпО) А2,0; известь 8,5 и борная кислота 3,5%,

Указанные брикеты использовали для легирования металла, выплавляемого в 10-килог1)аммовой лабораторной дуговой электропечи.

Показатели использования предлагаемых и известных брикетов при легировании стали в ковше приведены в табл, 3,

Предлагаемый экзотермический брикет для легирования рельсовой, строительной и некоторых других марюк стали позволяет повысить использование марганца из марганцевого концентрата на 2,0-4,4%,

Применение в экзотермическом брикете в качестве восстановителя комплексного сплава Fe-Si-V-Al, содержащего 35-40% Si; 5-7% V; 10-13% Al позволяет извлекать ванадий в сталь на 97,1-97,9%,

Комплексное легирование стали марганцем, ванадием и кремнием в ковше позволяет сократить продолжительность

плавки, снизить стоимость выплавляемой стали за счет повышенного использования марганца из марганцевого концентрата и ванадия из сплава Fe-Si-V-Al.

Формула изобретения

Экзотермический брикет для легиро ваиия и раскисления стали, содержащий восстановитель, марганцевый концентрат, известь и борсодержащее связующее, отличающийс я тем, что, с целью повышения извлече-

новителя содержит сплав железа, кремния, ванадия и алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%: Сплав железа, кремния, ванадия, алюминия

Марганцевый концентрат

Известь

Борсодержащее связующее

при зтом сплав железа, кремния, ванадия и алюминия имеет следующее соотношение компонентов, мае.%:

42,5 - 49,0

40,0 - 45,0 8,0 - 9,0

1,2 - 3,5

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к сплавам и лигатурам для комплексного легирования и раскисления рельсовой и некоторых других марок стали марганцем, ванадием и кремнием. Целью изобретения является повышение извлечения марганца из марганцевого концентрата при комплексном легировании и раскислении стали марганцем, ванадием и кремнием. Экзотермический брикет для легирования стали марганцем, ванадием и кремнием содержит, мас.%: сплав железа, кремния, ванадия и алюминия 42,5-49,0

марганцевый концентрат 40-45

известь 8-9 и борсодержащее связующее 1,2-3,5. При этом сплав железа, кремния, ванадия и алюминия содержит, мас.%: кремний 35-40, ванадий 5-7, алюминий 10-13, железо остальное. Экзотермический брикет позволяет повысить использование марганца из марганцевого концентрата на 2,0-4,4%. 3 табл.

Марганцевый концентрат химического обогащения (57,8% 11п) Марганцевый концентрат механического обогащения (52% Мп)

46,0

40,0

37,0 36,0

42,0

38,0