Шихта для выплавки черных металлов Советский патент 1982 года по МПК C22C35/00 

(54) ШИХТА ДЛЯ ВЫПЛАВКИ ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ

-..1.

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к производству чернь1х металлов (чугуна и стали) путем восстановления углеродом и жидкой шлаковой фазы для вьшлавки металла в маишностроенин и других отраслях промышленности.

Известен состав шихты для выплавки металла в дуговой электрической пс1ш. Шихта составляется из различного по габаритности стального лома, углеродсодер5кащего материала Q (кокскка и др.) шлакообразующих материалов (известняк, железная руда, окалина н др.), раскисляющих; и легирующих добавок {Ц.

Наиболее близким по технической сущности н достигаемому результату является составjj

шихты для выплавки металла в дуговой з лектрнческой печи, содержащей взамен стального лома окисленные железорудные материалы, углеродсодержащие материалы, шлакообразующне материалы, раскисляющие и легирующие 2й добавки. В этой Щихте используют обычные рядовые руды, агломерат, окатыши с различной степенью металлизации и получают чугун, содержащий, %: 2,2 3,0 С; 0,07-0,13 Si;

0,,11 S; 0,02-0,04 Ti и сталь, содержащую,%: 0,05-0,80 С; 0,П-0,60 Мп; 0,0440,082 S; 0,019-0,043 Р; 0,03-0,12 Сг; 0,030,05 Ni; 0,02-0,04 Си 2.

Полученные с применением этой шихты составы металла относятся к чугунам и сталям общего назначения с обычными свойствами. Дальнейшее развитие тешсики, освоение районов с пониженной среднегодовой температурой требуют применения черных металлов с более BbicoKHM уровнем механических свойств. Созданы марки чугунов и сталей с такими свой- . ствами. Часть из них содержит повышенное количество ванадия (до 0,2%).. Большое применение получают износостойкие ч ту11Ы и атмосферокоррозионные стали с повыше1П1ым содержанием фосфора (0,15-0,9%). Известны составы чугунов и сталей с повышенным содержанием ванадия и фосфора. На вагоноремонтных заводах в знач11телы1ых количествах отливаются тормозные колодки из чугуна с 0,2-0,5% Р. При производстве чугунов н сталей из обычных железорудных материалов необходимое колтество зтих 3 9 элементов вводят с легирующими добавками (феррофосфором и феррованадием). Эти ферр сплавы являются дорогостоящими и дефицитными, что ограничивает их использование для производства необходимых объемов чугунов и сталей с ванадаем, фосфором. Целью изобретения является использование природнолегироваш1ых ванадием до 0,3% и ф фором до 1% окисленных железорудных материалов, сокращение расхода фосфористых лигатур и ванадиевых продуктов и повышение извлечения фосфора и/или ванадия. Указанная цель достигается тем, что в ипссту вводят окисленные железорудные материалы с повышенным до 0,3% содержанием ванадия до 1% фосфора. Окислы элементов V2Os и PjOs. взаимодействуют с углеродом. Высокая температура нагрева щихты в электрической дуговой печи, сравнительно низкое содержание кислорода в металле ускоряют реакции восстановления VjOs и PjOs и в чугуне или стали повышается концентрация ванадия, фосфора. : В состав шихты необходимо,вводить 60-85% окисленных железорудных материалов с повышенным содержанием ванадия, фосфора. Для восстановления окислов железа и других элементов вводится 14 - 30% углеродсодержащйх материалов. Известь и другие шлакообразуюши материалы, необходимые Для наводки шлаков обессеривания металла, составляет 0,5-15%. Для получения сталей и чугунов с заданным химическим составом вводятся в пределах 0,5-5% раскисляющие и легирующие добавки. Выплавку проводят в дуговой электропечи с магнезитовой футеровкой И динасовым сводо В табл. 1 приведено изменение шихты и параметров плавки в зависимости от содержания окисленных железоруднь1Х материалов. Если количество материалов составляет 55% ниже нижнего предела, то содержание углерода в металле достигает максимального содержания 6,7% по растворимости в железе. Требуется много времени на обезуглероживание металла и значительно возрастает продолжительность плавки (вариант 1). В варианте 2 содержание окисленных материалов равно нижнему пределу 60%. В этом случае снижается содержание углерода в металле до 4,5%. Продолжительность плавки несколь ко увеличивается из-за операции обезуглероживания до заданного содержания углеродл. Промежуточные варианты 3 и 4 обеспечиваю нормальный ход плавки. В варианте 5 содержание окисленных материалов в шихте находится на верхнем пределе 85%. Количество углеродсодержащйх материалов достигает нижнего предела. При таком соотношении удобно выплавлять средне и низколегированные фосфором и/или ванадием стали. Если содержа1ше окисленных железорудных материалов- становится выше верхнего предела, то количество углеродсодержащих материалов меньше нижнего предела. В результате резко уменьшается степень восстановления железа и полезных элементов, в т. ч. фосфора и/или ванадия. В табл. 2 показано влияние углеродсодержащих материалов на состав шихты и показатели плавки. При количестве материалов выше верхнего предела 35% расход окисленных железорудных материалов становится ниже нижнего предела. Одновременно значительно повьшается содержание углерода в металле и увеличивается время плавки (вариант 1). Во втором варианте углеродсодержащие материалы взяты на верхнем пределе. Продолжительность плавки несколько увеличивается иэза обезуглероживания металла до заданного содержания в чугуне. Среднее промежуточное содержание углеродсодержащих материалов в шихте (вариант 3) обеспечивает нормальный ход плавки. При достижении нижнего предела встречается два случая. В первом случае (вариант 4) выплавляется сложнолегированная сталь 10 HAV с высоким расходом шлакообразуюхцих материалов и лигатур. Во втором случае (вариант 5) количество окисленных железорудных материалов достигает верхнего нредела. Несколько уменьщается степень восстановления железа, фосфора, ванадия и выплавляются сравнительно простые низколегированные фосфором и/или ванадием стали. Когда количество углеродсодержащих материалов ниже нижнего предела (вариант 6), то количество окисленных железорудных материалов становится выше верхнего предела. Кроме . этого, резко уменьшается степень восстановления железа, фосфора, ванадия и плавка становится мало экономичной. Влияние расхода шлакообразующих материалов приведено в табл. 3. Шлакообразующие материалы необходимы для получения шлака заданного состава и корректировки фосфора и серы в металле. При содержании шлакообразующих выше верхнего предела (вариант 1) за счет окисленности шлака уменьшается степень восстановления элементов. Введение большого количества шлакообразуюших затягивает время плавки, снижается стойкость футеровки печи. При верхнем расходе шлакообразующих выплавляются сложнолегированные марки стали (вариант 2), например 10 HAV. Для выплавки таких сталей требуется вводи1Ь i и максимальное количество раскисляющих и легируюишх добавок. Среднее количество шлакообразующих материалов обеспечивает выплавку фосфористых чугунов с несколько пониженной производительностью печи (вариант 3). Расход ишакообразуюших материалов на нижнем пределе (вариант 4) необходим при вьтлавке сравнительно простых сталей с невысоким содержанием фосфора, ванадия типа автоматной и других сталей. По этому варианту выплавляются также чугуны с содержанием фосфора до 0,5%. Снижение расхода шлакообразуюших ниже нижнего предела затрудняет корректировку состава первичного ишака и вьшлавку сталей с заданным содержагшем элементов (вариант В табл. 4 приведено изменение состава шихты и параметров плавки в зависимости от содержания раскисляющих и легир)тощих материалов. При высоком расходе легирующих матери лов 7,0% (вариант 1) и высоком расходе шл кообразующих материалов возникают затруднения с попаданием в химический состав выплавляемого металла. Содержание раскисляющих и легирующих материалов на верхнем пределе (вариант 2) требуется для вьшлавки сложнолегированных сталей типа 10 HAV и других. Среднее содержание (вариант 3} обеспечивает нормальный ход плавки фосфористых чугунов. При нижнем пределе (вариант 4) выплавляется автоматная и другие низколегированные Когда количество раскисляющих и легирующих добавок снижается ниже 1гажнего предела (вариант 5) то вновь Появляются трудности с выплаекой сталей заданного химического состава. Предпагаемьш состав шихты позволяет выплавлять стали и чугуны с ванадием и фосфором. При этом не 1ребуются дорогостоящие феррофосфор - 24% Р (193 руб. за т) я не требуется феррованадий 38% V (2510 руб. за т). Окисленные железорудные материалы с ванадием и фосфором существуют в природе, запасы их велики. Использование шихт предлагаемого состава позволит значительно увеличить производство сталей и чугунов с ванадием, фосфором и добиться сзпщественной экономии черных металлов в народном хозяйстве.

се

я

S

п ю

ее Н

Г-;

ю

tn

о

о

Оч

ш

о

1Л

оГ

Ч о

го

о

о

О CS

ю

О

ON

оо

VD

C

л

О Ov

ON

ОО

О

л

n, «гГ

о О

о

«л

я М

«

о И 2 S

S S Ч S я

о

VO

X i

л g

и S m а,

сз

0

i 2

2 S

Си X

Я IgИ §S 2

О4ш иш

.

сосUt3

я

а я

R

to

ея Н

S S

я

X л

л

i S,

g (1

||

« я са ш

U

§

i 2 -и

Я

«

S 5 g «

III «

с

я

и

S 5

со m

П

о

п,

гл о

о

§

§

о

ос

о

о.

VI

VI

О

О

оо

00

S

VI

S

V)

о

as Е

сл

2; 11

t-- о

v

00

л е СО и г

« а

CQ п

in fn

(

Ov

v Ov

00

Ч О

го

Ч

о

fO

W-)

О

О

O

о

1Л

о

о

Ov

oo

CO

O

V5

5 О

СЛ

vj

«.

o

о

ГО

rt N

Сч

m

5 Формула изобретения

Шихта для выплавки черных металлов, например, в дуговых электрических печах, включающая окисленные железорудные материалы , утлеродсодержашие материалы, шлакообраэуюшие материалы, раскисляющие и легирующие добавки, отличающаяся тем, что, с целью использования природнолегированных ванадием до 0,3% и фосфором до % окисленных железорудных материалов, сокращения расхода фосфористых лигатур и ванадиевых продуктов и повыщения извлечения фосфора и/или ванадия, она имеет следующее соотношение компонентов, вес.%:

945217

16

Окисленные железорудные материалы с содержанием вана1щя до 0,3% и (или) фосфораДО 1%60-85

Углеродсодержащие

материалы14-30

Шлакообразующие материалы 0,5-15 Легирующие и раскисляющие добавки0,5-5,0 Источники информащш,

принятые во внимание при экспертизе

2.Князев В.Ф. и др. Бескоксовая метаплурия железа.М.,Металлургия Л972,сЛ46-166.