Способ производства ванадийсодержащей стали Советский патент 1993 года по МПК C21C5/52 

сл

с

Сущность изобретения: способ включает завалку шихты, плавление, окисление расплава, скачивание окислительного шлака, легирование стали путем присадки материала с окислами ванадия в количестве 10-50 кг/т и последующим восстановлением ванадия из окислов с помощью восстановителя. После скачивания окислительного печного шлака на зеркале металла наводят шлак путем присадки шамотного боя, извести и плавикового шпата в соотношении 6:3:1, а в качестве материала с окислами ванадия используют зольньда отходы ГРЭС, причем отношение масс наводимого шлака и зольных отходов ГРЭС составляет 0,3-0,5, После выдержки 3-5 мин в печь вводят восстановитель. 3 табл.

Изобретение относится к производству черных металлов, в частности к выплавке качественных сталей в электропечах.

Целью изобретения является улучшение качесгёенных показателей (снижение загрязненности стали сульфидными неметаллическими включениями, повышение механических свойств) и снижение затрат на легирование.

Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем завалку шихты, плавление, окисление расплава, скачивание окислительного шлака, легирование стал путем присадки высокосернистых ванадийсо- держащмх зольных-отходов ГРЭС в количестве 10-50 кг/т и последующим восстановлением ванадия из высокосернистых ванадийсодержащих зольных отходов ГРЭС

путем, после скачивания окислительного печного шлака на зеркале металла наводят шлак путем присадки шамотного боя, извести и плавикового шпата в количестве 5-15 кг/т с соотношением масс 6:3:1, рассредоточено присаживают зольные отходы ГРЭС и после выдержки 3-5 мин в печь вводят восстановитель. Отношение массы наводимого шлака из шамотного боя. извести и плавикового шпата и зольных отходов составляет 0,3-0,5,

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем: после проведения окислительного периода плавки производят скачивание окислительного печного шлака, металл раскисляют ферросилицием из условия получения в металле 0,15% SI и присаживают шамотный бой, известь и

00 СА) О Ј Ь.

СО

плавиковый шпат а соотношении 6:3:1 для .наводки шлака с низкой основностью, который будет существенно препятствовать переходу серы в металл в момент присадки и выдержки в печи высокосернистых зольных, отходов ГРЭС.

С учетом того, что в зольных отходах ГРЭС сера находится в сульфатном состоянии (в соединениях с ванадием, железом и никелам) при нагреве дольных отходов до температуры- сбыте 900-С и последующем их плавлении сера удаляется а газовую фазу. Улучшение условий удаления серы в газовую фазу и восстановления ванадия способствует также рассредоточенная присадка в печь зольных отходов..

Соотношение 6:3:1 совместное кремнеземом, обеспечивает получение шлака с основностью 0,5-0,8 и с вязкостью 0,5 Пз. которая не препятствует переходу в металл восстанавливающих корольков ванадия. При изменении соотношения в сторону увеличения основности шлака выше 0,8 наблюдается переход серы в металл в результате повышения ее активности, а при изменении соотношения в сторону уменьшения основности менее 0,5 увеличивается вязкость образующегося шлака до 1,5-2,0 Пз, в результате чего в нем запутываются корольки лигатуры и уменьшается степень ее усвоения.

Соотношение 0,3-0,5 регламентирует массу шлака и зольных отходов, поскольку даже при благоприятных физико-химических свойствах ;шлака (основности 0,5-0,8) . увеличение массы присаживаемой золы (соотношение 0,3) приведет к насыщению металла серой, т.к. шлак не обеспечивает защитной роли, а при увеличении массы шлака (соотношение больше 0,5) ухудшает процесс перехода корольков ванадиевого сплава, т.к. он запутывается в его большей массе.

Количество зольных отходов ГРЭС (10- 50) кг/т выбирается из условия введения в сталь ванадия в количестве 0,15-0,85%.

Расход зольных отходов ГРЭС 10 кг/т при 80% усвоения обеспечивает введение в сталь 12Х1МФ (ГУ 14-1-1529-84} не менее 0.15% ванадия, а расход зольных отходов 50 кг/т позволяет ввести в сталь ЭИ-415-ПВ (17-129-14-86)0,85% ванадия.

Уменьшение зольных отходов (менее 10 кг/т) или их увеличение более 50 кг/т приводит к браку по химсоставу .(в первом случае ванадий-ниже , а-чво втором-выше 0,85%)

Количество восстановителя (алюминиевый порошок, ферросилиций, силикокаль- ций, отсев алюминиевой стружки) выбирается из условия полного восстановления ванадия из его окислов, которое на 10% должно превышать стехиометрическое соотношение в реакции восстановления окислов ванадия указанными восстановителями.

Соотношение 1,5:1 соответствует составу 60% зольных отходов ГРЭС и 40% отсевов алюминиевой стружки, а соотношение 3:1 соответствует 80% зольных отходов

ГРЭС и 20% алюминиевого порошка.

При использовании в качестве восстановителя ферросилиция или силикокальция соотношение будет иметь промежуточные между 1,5 и 3,0 значение, При изменении

5 соотношения, например, уменьшении алюминиевого порошка менее 20% и отсевов алюминиевой стружки менее 40% снижается степень восстановления ванадия из его окислов, а увеличение расхода алюмиииево0 го порошка более 20% и отсевов алюминиевой стружки более 40% нецелесообразно, т.к. это не приводит к дальнейшему увеличению степени восстановления ванадия.

Отношение масс наводимого шлака (из

5 шамотного боя, извести и плавикового шпата) и зольных отходов ГРЭС 0,3-0,5 определено из условия эффективной защиты металла от перехода в него серы из зольных отходов. При расходе зольных отходов

0 ГРЭС 10 кг/т масса наводимого шлака должна быть 5 кг/т (соотношение 0,5), а при расходе зольных отходов ГРЭС 50 кг/т масса .наводимого шлака должна составлять 15 кг/т (отношение 0,3).

5 при отношении меньшим 0,3 не обеспечивается необходимая защита металла от перехода в него серы из зольных отходов (часть серы переходит в металл, а увеличение отношения более 0,5 ухудшает условия

0 шлакообразования.

Время выдержки зольных отходов в печи до ввода восстановителя 3-5 мин определено из условия аффективного удаления серы из зольных отходов. При выдержке ме5 нее 3 мин не обеспечиваются условия для полного удаления серы и зольных отходов (часть серы остается в золе), а увеличение времени выдержки более 5 мин ухудшает условия шлакообразования из-за спекания

0 золы.

Таким образом, наличие заявляемых отличительных признаков; после скачивания окислительного печного шлака на зеркало метаййа наводят шлак, путем присадки ша5 мотн& боя, извести и плавикового шпата в

количествен ном соотношении к зольным отходам 0,3-0,5 и соотношением масс шлаковых компонентов 6:3:1. а в качестве материала с окислами ванадия используются зольные отходы ГРЭС, причем выдержка

зольных отходов ГРЭС в печи до ввода восстановителя составляет 3-5 минут позволяет классифицировать способ как соответствующий критерию новизна.

В других известных технических решениях не обнаружены отличительные признаки, характеризующие данное изобретение.

На основании проведенного анализа патентной и научно-технической литературы можно сделать вывод, что заявляемый способ соответствует критерию существенные отличия, а совокупность известных и отличительных признаков обеспечивает улучшение качественных показателей и снижение затрат на легирование.

Экспериментальные данные по выбору параметров технологии легирования стали ванадием зольным приведены в таб. 1,2,3.

П ри ме р. Выплавку стали 12Х1МФ (ТУ 14-1529-84) производят в 100 тонной электросталеплавильной печи. После проведения окислительного периода из печи скачивают окислительный печной шлак. На зеркало металла присаживают 3 кг/т 65% ферросилиция (мча 0,15% кремния), 3 кг/т шамотного боя, 1,5 кг/т извести и 0,5 кг/т плавикового шпата. После, расплавления присадок шлакообразующих материалов основность шлака которого составила 0,5, в печь рассредоточено присаживают зольные отходы ГРЭС в количестве 10 кг/т, выдерживают 3 мин. а затем вводят отсевы алюминиевой стружки б кг/т (соотношение 1,5:1). Отношение масс наведенного шлака и зольных отходов ГРЭС составляет - 0,5.

После выдержки 5-7 мин в печь присаживают ферросплавы из расчета получения средне заданного содержания элементов,

Одновременно в печь присаживают известь (20-25) кг/т и плавиковый шпат (3-5)

Экспериментальные данные по выбору параметров технологии легирования стали ванади .. ем

0

5

0

5 0 5

0

кг/т. После расплавления шлакообразующих в ванну присаживают раскислительные смеси.

Отбирают пробу металла, при необходимости доводят по химсоставу и плавку выпускают в ковш.

Сталь 12Х1МФ имела следующий химический состав, мае. %: С 0,17; SI - 0,32; Мп - 0.6; Сг - 1,0; Мо - 0.28; V - 0,18; N1 - 0,15; S - 0,016. Степень усвоения ванадия - 99,9%. Исследование заготовок (круг 160 мм), полученных при прокатке слитков опытных плавок, показало, что по массовой доле химических элементов, по виду, расположению и количеству неметаллических включений, по макроструктуре по прочностным показателям при нормальной и повышенной температурах, состоянию поверхности соответствует требованиям ТУ 14-1-1529- 84.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Способ производства ванадийсодержа- щей стали, включающий завалку шихты, плавление, окисление расплава, скачивание окислительного шлака, присадку материалов, содержащих окислы ванадия, и восстановителя, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества стали за счет уменьшения содержания серы и неметаллических включений и снижения ее себестоимости, после скачивания окислительного шлака на зеркало металла присаживают шлэкообразующие: шамотный бой, известь и плавиковый шпат в соотношении 6:3:1 и в количестве 5-15 кг/т стали, после расплавления шлакообразующих вводят зольные отходы ГРЭС в количестве 10-50 кг/т, с соотношением шлакообразующих и зольных отходов 0,3-0,5, а восстановитель дают после выдержки расплава 3-5 мин.

Таблица 1

Продолжение табл. 1

Таблица 2

Таблица 3

Продолжение табл. 3