Шихта для легирования стали Советский патент 1981 года по МПК C21C5/52 

(54) ШИХТА ДЛЯ ЛЕГИРОВАНИЯ СТАЛИ

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству в электропечах углеродистых низколегированных и легированных ниобийсодержацшх сталей. Выплавка ниобийсодержаших конструкционных сталей в настоящее время посто янно увеличивается. Введение ниобия в сталь способствует повышению ее прочностных, пластических и специальных свойств. Основная масса ниобийсодержащих ста лей производится путем введения ниобия в металл из дорогостояиЕшх (|)еррониобия или ниобиевых лигатур. Известны составы шихты для легаро вания стали ниобием, состоящие из несколько более дешевого материала-пятиокиси ниобия и различных восстановителей: ферросилиция, силикокальция, алюмини IJl, 2. Однако, несмотря на некоторое снижение стоимости такого материала, он остается достаточно дорогим. Для сравне ния приводим следующие данные: стой- мость 1 кг ниобия, введенного в сталь из феррониобия самой дешевой марки (Нб4) составляет 14,3 руб., из технической пятиокиси ниобия - 13,8 руб. Наиболее близким к предлагаемому составу по своему техническок решению является следующий состав, %: Пирохлоровый концентрат59-60Ферросилиций12-14 Известь22-24 Плавиковый шпат4-5 3 J, Указанная шихта для легирования стали ниобием удовлетворяет требованиям, предъявляемым к легирующим материалам, используемым как для ковшевых добавок, так и для легирования в электропечи. Применение такой ишхты экономически ие- лессюбразнее шихты t , 2 . Стоимость . 1 кг ниобия, введенного в сталь из такой щихты, составляет 7,7 руб. Но в составе указаннсЛ шихты пригоден лишь ниобиевый (Пирохлоровый) концентрат с содер 38жанием пятиокиси ниобия 30-37% и не может быть использован ниобиевый концентрат с более низким содержанием пяти окиси ниобия. Применение последнего в составе известной шихты вследствие недо статка восстановителя и формирования шл ка, не отвечающего требованию максимал ного извлечения ниобия из сырья (см. ни же), приведет к понижению извлечения ни бия из шихты и непопаданию в заданный химический состав стали. Целью изобретения является снижение себестоимости стали. Цель изобретения достигается тем, что в шихте для легирования стали, включающей ниобийсодержашее сырье, восста- новитель, известь или известняк, в качест ве ниобийсодержащего сырья используют ниобиевые коцентраты с содержанием пятиокиси ниобия 8-28%, а шихта дополнительно содержит углеродсодержапшй мате риал и компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%: Ниобиевый концентрат 60-80 Восстановитель6-12 Углеродсодержащий материал (коксик или уголь)5-10 Известь или известнякОстальное. Ниобиевый концентрат (либр другие ниобийсодержащие материалы) с содержанием пятиокиси ниобия 8-28%- является материалом для легирования. Введение указанного ниобиевого концентрата ниже или выше указанных пределов не обеспечивает получения требуемого в стали содержания ниобия вследствие недостатка или . перерасхода ниобия на легирование. Восстановитель (феррослиций, сили- кокальций или алюминий) вводится из расчета полного восстановления ниобия из используемого сырья. Известь вводится в количестве, необходимом для нейтрализации, образующейся в процессе восстановления двуокиси кремния или окиси алюминия, с целью фо мирования шлака с оптимальными физичес кими свойствами, который обеспечивает максимальное извлечение ниобия из используемого сырья. Углеродсодержапшй материал (коксик, уголь) является дополнительным восстановителем и служит для образования Kjip бидов ниобия, что способствует повышению усвоения ниобия сталью и более полному его восстановлению из сырья. Соотношение компонентов шихт4 1 выве дено из следующих соображений. Иссле7дованиями установлено, что наиболее благоприятное распределение ниобия между шлаком и металлом достигается при наведении известково-силикатных или известково-глиноземистых шлаков, обладающих оптимальными физическими свойствами: минимальной вязкостью и невысокой плавкостью. Поэтому известь или известняк вводили с учетом формирования такого шлака. Количество восстановителя л углеродсодержащего материала в составе шихты определяется содержанием пятиокиси в концентрате. Так, например, при содержании в концентрате 8% пятиокиси ниобия-/ необходимо иметь в составе шихты 8О% ниобиевого концентрата, 6% восстановителя, % углеродсодержашего материала, известь - остальное. Таким образом, в составе шихты нижнему пределу содержания ниобиевого концентрата соответствует верхний предел содержания восстановителя, а также углеродсодержащего материала, и наоборот. Шихта для легирования стали оптимальiHoro состава была опробована при выпла&ке стали 20 ГФБЛ, содержашей 0,ОЗ 0,06% ниобия. Легирование стали осуществляли путем присадки смеси в электропечь в восстановительный период плавки. Расход шикты 5 кг/т стали. В состав шихты было введено, мас.%: Ниобиевый концентрат, содержащий 15% пятиокиси ниобия72 Восстановитель (ферросилиций, содержащий 46% кремния)8 Углеродсодержащий материал (коксик)6 Известь Остальное Данные химического анализа полученной стали показали, что содержание ниобия составляет 0,052%, таким образом, усвоение ниобия сталью составило 83%. Кроме того, были проведены четыре плавки стали с применением данной шихты (см. табл. 1), в которой содержание ниобиевого концентрата составляло, мас.% 55 (плавка 231), 60 (плавка 242), 80 (плавка 257), 84 (плавка 278). Таким образом, введение ниобиевого концентрата в шихту менее 6О% и более 80% не обеспечивает требуемого для стали 20 ГФБЛ содержания ниобия, которое должно составлять 0,03-О,О6%. Качество металла, выплавленного с применением данной шихты, не ниже, чем при применении стандартного феррониобия (см. табл. 2). Использование для легирования стали бедных ниобиевых концентратов позволит увеличить извлечение ниобия из руды в стал за счет исключения потерь при дальнейшем обогащении и, тем самым, снизить себестоимость выплавляемой стали. Так, например, при дальнейшем обогащении чернового ни обиевого концентрата Белозиминс кого месторождения, содержащего в сред нем 15% пятиокиси ниобия, безвозвратные потери по данным Гиредмета составляют около 20%. При получении бедного концентрата (данные Гиредмета), содержащего 12-16% , вместо кондиционного, содержащего более 30%Nb(Vy Составы шихты для легирования стали и

Механические свойства стали 2О ГФБЛ 6О4326 Феррониобий (среднее по Предлагаемая шихта (для оптимальн 4426 для легирования 6О (для граничног стали, плавк 644625 (для граничног стали, плавк

IТаблица тре стал 7 экономиться ао пятиокиси нио- бия. Поскольку применение предлагаемой шихты для легирования стали предусмотрено в электропечи, где имеются широкие возможности регулирования свойств шлаков, из состава смеси выведен дефицитный и дорогой плавиковый шпа-, что также способствует повышению эффективности производства. Применение предлагаемой шихты для легирования стали позволит получить годовой экономический эффект свыше 9ОООО руб; при производстве 30 тыс.тонн стали в год. Таблица 1 содержание ниобия в металле 4812.6б.О м плавкам) 4812,05,8 состава ого и ) 4611,86,2 о состава а № 242 ) 4712,4,6,0 о состава а № 257)

8704478

Формула изобретенияНиобиевый концентрат 60-8О

„,Восстановитель 6-12

Шихта .щт легирования сгали, вклю-Угперодсодержаадй

чающая шобийсйдвржащее сырье, восста-материал 5 10

новитель. известь или известняк, о т -5 Известь или известняк Остальное

пинающаяся тем. что. с цельюИсточники информации

снижения себестоимости стали, в качест-прннотые во внимание .при экспертизе

.ве ниобийсодержащего сырья испопьзуют1. Авторское свидетельство СССР

ннобиевые концентраты с содержанием пя-,№242933. кл. С 21 С 7/00 1966

тиокиси ниобия 8«28%, а шихта дополни-Ю 2. Авторское свидетельствоСССР

тельно содержит углеродсодержаишй мате-№ 44042О, кл. С 21 С 7/ОО 1972

риал и компоненты взяты в следующемз, Ащ-орское свидетельствоСССР

соотношении, %:, 569602, кл. С 21 С 5/52, 1973.