Способ выплавки ванадийсодержащих сталей

 

1. СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ВАНАДИЙСОДЕРЖАЩИХ СТАЛЕЙ, включакиций наведение и удаление окислительного шЛака и последующее проведение врсста новительного периода, о т л и ч а ю-j щ и и с я тем, что, с целью повышения качества стали, снижения ее себестоимости и повышения степени извлечения ванадия, после удаления окислительного шлака металл обрабатывают шлакообразующей раскислительнбй смесью, состоящей из ванадийсодержащ го конвертерного шлака, извести (или известняка в эквивгшентном по окиси кальция количестве), разжижающей добавки и углеродистого ферромарганца, Jвзятыx в соотношении 10:

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(Я).С 21 С 5 52

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3452142/22-02 (22) 14.06.82 (46) 07.10.83. Бюл. М 37 (72) С.М.Белокуров, Ф.С.Раковский, Г.A.×åðåäíèê, Ф.И.Йечепоренко,.

В.M.Äoðoôåås и В.И.Томиленко (71) Центральный научно-исследовательский институт материалов и технологии тяжелого и транспортного машиностроения и Производственное обьединение "Ново-Краматорский машиностроительный завод" (53) 669.187.25(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 196064, кл. С 21 С 5/52, 1967 °

2. Авторское свидетельство СССР

Р 285822, кл. С 21 С 5/52, 1978 ° (54)(57) 1. СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ВАНАДИЙСОДЕРЖАЩИХ СТАЛЕЙ, включающий наведение и удаление окислительного шлака и последующее проведение восста..SUÄÄ 1046294 А новительного периода, о т л и ч а ю-1 шийся тем, что, с целью повышения качества стали, снижения ее себестоимости и повышения степени извлечения ванадия, после удаления окислительного шлака металл обрабатывают шлакообраэующей раскислительной смесью, состоящей иэ ванадийсодержащ го конвертерного шлака, извести (или известняка в эквивалентном по окиси кальция количестве), разжижающей добавки и углеродистого ферромарганца, взятых в соотношении 10г(5-8):(1-2):(4-5), а после нагрева металла до 1580-16200С в него вводят алюминий в количестве

1-3 кг на 1 т стали. е

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю.шийся тем, что . в качестве раэжижающей добавки применяют плавиковый шпат.. 1046294

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к способам ныплаки нанадийсодержащих сталей в электродуговых печах.

Известен способ выплавки ванадийсодержащей стали с использованием для легиронания ванадием ванадиевого конвертерного шлака (BKtrl) после проведения окислительной дефосфорации и удаления фосфорсодержащего окислительного шлака. Ванадиевый шлак или его. смесь с восстановителями присаживается в печь в восстановительный период плавки.(1 ji

Однако вследствие высокого содержания окислов железа в BIQII u большого количества кремнезема, образующегося при восстановлении кремнием ферросилиция окислов железа, ванадия и марганца, повышается окисленность металла и„шлака и уменьшается основность шлака, что приводит к понижению качестна стали.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ выпплавки стали, включающий наведение и удаление окислительного шлака и последующее проведение восстановительного периода. При этом из ВКШ с известью в соотношении (2-5):1 нанодят в печи окислительный шлак.

Шлак, образующийся из ВКШ и извести, раскисляют молотьваи восстановителями до содержания эакиси железа менее 2Ъ и добавками .извести доводят до требуемой оснонности. После этого металл раскисляют ферросилицием и ферромарганцем и доводят до требуемой температуры и химического анализа (2 ).

Однако на предварительное шлакообразование иэ ВКШ и извести, последующее раскисление печного шлака и повышение его основности затрачивается время, что в сравнении со спосо6оМ выплавки и использованием ферросплавов увеличивает продолжительность восстановительного периода и расход электроэнергии. Причем отсутствие предварительного углеродного раскисления металла и повышенная его окисленность перед раскислением ферросилицием ведет к сниже-нию механических свойств стали, а раскисление окисленного шлака и металла кремнием ферросилиция увеличивает количество шлака и снижает усвоение ванадия металлом, Целью изобретения является повышение качества стали, снижение ее себестоимости и повышение степени извлечения ванадия.

Поставленная цель достигается тем что согласно способу выплавки нанадийсодержащих сталей, включающему наведение и удаление окислительного шлака и последующее проведение носстановительного периода, после удаления окислительного шлака металл обрабатывают шлакообразующей раскислительной смесью, состоящей из ванадийсодержащего конвертерного шлака, извести (или известняка в эквивалентном по окиси кальция количестве),разжижающей добавки и углеродистого ферромарганца, взятых в соотношении 10:(5-8):(1-2): (4-5), а после нагрева металла до

1580-1620 С в него вводят алюминий в количестве 1-3 кг на 1 т стали.

Причем н качестве разжижающей добавки применяют плавиковый шпат.

Введение, в печь извести и разжижающей добавки в указанных количествах способствует образованию в начале восстановительного периода высокоосновного шлака. В такой шлаке .быстро растворяются тугоплавкие ванадиевые шпинелиды, содержащиеся в ВКШ, а оксиды железа имеют максимальную активность. Это существенно облегчает и ускоряет раскисление шлака и восстановление ванадия.

Присадка же в составе шлакообразующей смеси углеродистого ферромар ганца позволяет в период шлакообразования осуществить предварительное раскисление металла в основном за счет углерода, содержащегося н ферромарганце, уменьшить его окисленность к моменту окончательного раскисления, что в свою очередь положительно влияет на механические снойстна стали.

35 Нагрев металла в процессе шлакообразования до 1580-1620 С позволяет быстро осуществить этот процесс и получить .при этом высокую степень раскисления стали углеродом. ф) Последующее раскисление металла алюминием(при высокой температуре после углеродного раскисления :/и формирование основного шлака обусловливают образование небольшого количест ва легкоудаляющихся.неметаллических включений благоприятного состава и формы, что также приводит к повышению качества стали.

П р, и м е р. В основной дуговой электропечи садкой 6 т выплавляют сталь 35ХИФЛ на шихте стандартного состава методом окисления примесей.

После расплавления шихты приводят окислительный период и дефосфорацию металла. По достижению требуемого содержания углерода и фосфора окислительный шлак удаляют и в печь на металл присаживают шлакообраэующую смесь иэ ванадийсодержащего конвертерного шлака, извести или известня60 ка, плавикового шпата и углеродистого ферромарганца, взятых в соотношении 10:(5-8):{1-2):(4-5). Ванадиевыйшлак,содержащий,%:пятиокись ванадия 17,9,,двуокись кремния 15,7, железа общего 31. Расход ванадиево1046294

ro шлака составляет 10 кг на 1 т жидкой стали.

Далее после нагрева металла до

1580-1620 С металл раскисляют алюминием в количестве 1-3 кг на 1 т, а шлак — порошками кокса и ферросилиция. После доводки по химическому составу металл выпускают в разливочный ковш.

Для сравнения проводят плавки по известному способу. ВКШ в смеси с известью в соотношении 10г4,5 присаживают на металл и наводят окислительный шлак. После окисления примесей металла плавку переводят в восстановительный период. Шлак раскисляют порошками кокса и 75%-ного ферросилиция, а для повышения его основности вводят известь "

25 кг/т. По достижении содержания закиси железа в шлаке менее 36 металл раскксляют ферромарганцем и ферросилицием и после доведения до тре.буемого химического состава и температуры производят выпуск в разливоч ный ковш.

При разливке металла всех плавок .отбирают технологические пробы для определения химического состава и механических свойств.

Всего приведено 25 промжалениых плавок по предлагаемому способу и

7 по известному.

Влияние соотношения компонентов, вводимых в составе шлакообраэующей смеси иа технологические параметры плавки и качество металла приведено в табл. 1, Анализ результатов табл. 1 показывает, что использование предлагаемого способа приводит к повышению эффективности производства за счет сокращения продолжительности восстановительного перкода и расхода электроэнергии, а также к улучшению механических свойств стали (качества металла) и более высокому усвоению ванацкя из ВКШ.

Введение компонентов смеси в соотг ношении, обеспечивающем их содержа.ние ниже нижнего предела, снижает извлечение ванадия из шлака с 92953 до 86%, а механические свойства металла понижаются до уровня стали, выплавленной по известному способу (табл. 1), Введение компонентов смеси в соотношении, обеспечивающем их содер1р жание выше установленных пределов, приводит к увеличению длительности плавки (восстановительный период увеличивается на 5 мин )и снижению извлечения ванадия с 92-95% до 85%

15 без дальнейшего улучшения свойств стали (табл. 1 ).

Обработка стали шлакообразукщей смесью с составом в предлагаемом соотношении и последующим нагревом металла и раскислением его алюминием позволяет дополнительно повысить .механические свойства стали (табл.2), В табл. 2 )казано влйяиие температуры и присадки алюминия на механические свойства стали.

Целесообразны (согласно табл.?) пределы температуры металла 1580

1620 С и расход,,алюминия íà раскисление 1,0-3,0 кг/т для обеспечения положительного эффекта.

Химический состав, механические свойства и технологические характеристики опытных плавок приведены в табл. 3.

Усредненные данные, представленЗз ные в.табл. 3, показывают, что качество стали и технико-экономические показатели процесса плавки (расход электроэнергии и продолжительность восстановительного периода) по пред4р лагаемому способу выше. Так, пластические свойства и ударная вязкость возрастают на 7-25%, расход электроэнергии снижается с 587 до 553 кВт ° ч/т, а длительность вос45 становительного периода — с 43 до

34 мин ° Усвоение ванадия при этом повышается с 86 до 91%.

1046294

Таблиаа 1

» ° «»«««

»»»» «»» ««» ««««

Химический состав шлака, %

Химический состав, Ф

»»»»

СаО Mgo S10 МпО

С Si Мп Сг Мо Ч

«««»В»»» «» « ° «»

««»» « « °

Известному

10.г4,5гОгО 0,37 0,28 О 82 О 98 О 09 О 08 0,032 0,036 44,3 16,8 26,2 1,6

Предлагаемому

Выае верхнего предела

10г8 5г2,5:

5,5 . 0 39 0,31 0 84 0,94 0,09 0,07 0,030 .0,021 58,2 9,2 17,6 1,1.

Верхний предел 10г8г2г

5,0 0 37 0,28 0,78 0,91 008 0,08 0,031 0,020 56,1 9,8 18,4 0,9

Средний предел (оптимал ьньгй )

10г6,5г1,5s

4,5 . 0,38 0,29 0,78 0 95 0 .08 0 09 Ор028 0,022 53,2 12,1 22,3 0,6

Нижний предел

10г5г1г4,0 . 0,36 О,ЗЗ 0,72 0,98 0,09 0,08 0,032 0,024 51,1 13,6 23,8 0,8

Ниже нижнего предела

10г.4,5г0,8г

3,5 . 0,33 0,34 Ор83 0,87 0,08 0,08 OgP33: 0,023 49,1 14,2 24,3 0,9

«»»»е ° «» Соотношения ВКШг Известь г

Ca F2 . УеМп по способу

» Э° « °

P $

«» 1046294

Продолжение табл. 1

Химический состав,Ъ

Механические свойства

Соотношения.

ВКШ:Известь:

КСИ, кгс

/CM т кгс/мм2

Сг О Уе0 V2 0

2 5 по способу

0 72 2 1 P 45 6$t5 . 72 6 31 133r4 °

Известному

10!4,5:0:

50

57 1 4 0,41 66,2 .75,7 13,935;5 5 9.85

Верхний предел 10:8:2:

5, 0

40

)

0,4 0,7 0,32 66,8 .76,1 "14,636р1 6t7

Нижний предел

10:5:1:4,0 0,47 0,9 0,36 65,8

75,2 .14,2 35,2 6,2

92

0,51 1,2 0,40 64,3 71,2 13,2 34,9 5,8

86

Таблица 2

Температура металла, С

Расход алюминия, кг/т

КСИ, кгс м/см

5,5

71,2 13,2 33,4

64,1

1,0

71,8 13,1 31,.6

5,3

63,9

3,0

6,2

75,1 14,3 36,2

75,8 14,1 34,1

67,8

1580 нижний предел

1,0

6,1

67,3

3,0

77,1 14,9 37,9

6,7

66,4

68,2

79,5 15,8 39,1

7,5

Предлагаемому

Выше верхнего предела

10:8,5:2,5:

5,5

Средний предел оптимальный

10:6, 5:1 5:

4,5

Ниже нижнего предела

10"4,5:0,8:

3 5

1570 ниже нижнего предела

1600 средний предел (оптимальный ) 0,7

Ниже нижнего

1,0

0,37 66,1 75,8 13,8 35,4 6,0

Механические, свойства стали т в кгс/мм кгс/мм Ъ % Продолжительность восстановительного периода, мин

Усвоение ванадия, ф

1046294

Продолжение табл..2

Механические свойства стали

Расход алюминия, кг/т

Температура металла,оC

6 кгс/мм кгс/мм2 Ъ Ъ

КИС кгс м/см2

Нижний

2,0

Оптимальный

81,.3 16,2 39,6

7,7

69,5

7,4

78,7 15,6 38,9

68,4

3,0

6,3

14,7 36,9

76,3

3,3

65,9

14,4 36,1

14,5 35,3

5,9

75,9

66,9

1,0

1620 верхний предел

67,5

76,1

3,0

6,2

1630 вьые верхнего

6,0

14Р1

33,9

73,8

66,1

1,0

5 6

13, 9 34,6

65,2

74,2

3,0

Таблица 3

Химический состав металла, мас.Ъ

Si . Mn

Мо

Способ

0,27 0,79 0 93 0,084 0,086 0,034 0 037

0,38

Известный

Предлагаемый

0,28 0,74 0,95 0,082 0,091 0,031 0,021

0,37

Продол;кение табл. 3

Усвоение

I ванадия „

Способ

Расход энергии кВт ч/т

В кгс/

6т кгс/мм2

Му, KCH

Ъ кгс м/см

Известный 63,8

72,7 13,2 32,9 5,2

587

Предлагаемый

34

553

ВНИИПИ Заказ 7665 24 Тираж 568 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4 еханические свойства стали

66 4 76r3 14 2 35 8 6 6

Продолжительность восстановительного перимиодна,