Флюс для обработки ванадийсодержащего чугуна

 

ФЛЮС ДЛЯ ОБРАБОТКИ ВАНАДИЙСОДЕРЖАЩЕГО ЧУГУНА, включающий пятиокись ванадия, двуокись кремния, окись кальция и окислы железа, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода ванадия в 1Ш1ак, повышения качеству шлака и углеродистого полупроду« та путем повышения сорбционной спсйзобности флюса по отношению к ванадию и расширения температурного интервала процесса сорбции ванадия, он дополнительно содержит трехокись марганца , хрома и титана, а также углерод при следующем соотношении компонентов , мас.%: Пятиокись ванадия Двуокись кремния Окись кальция Трехокись марганца Трехокись хрома Трехокись титана Углерод Окислы железа

„„Su„„ 1067057 А

СОЮЗ СОЕЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5В С 21 С 5/54

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ л

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Двуокись кремния

Окись кальция

Трехокись марганца

Трехокись хрома

Трехокись титана

2,0-20,0

0,2-10,0

1,0-5,0 Я

1,0-5,0

1,0-5,0

0 5-3,0

Остальное

Углерод

Окислы железа

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3503883/22-02 (22) 25.10.82 (46) 15.01.84. Бюл. Р 2 (72) М.А. Третьяков, Л.А. Смирнов, В.В. Власихин, С.П. Киселев, Ю.С. Цекалев, Б.И. Топычканов, Б.Д. Червяков, А.N. Дюльдин и В.Я. Дегодя (71) Нижнетагильский металлургический комбинат и Уральский научноисследовательский институт черных металлов (53) 669.184.123 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 316727, кл. С 21 С 5/28„1967.

2 ° Авторское свидетельство СССР

Р 581152, кл. С 21 С 5/54, 1977. (54) (57) ВИЛЮС ДЛЯ ОБРАБОТКИ ВАНАДИИСОДЕРЖАЩЕГО ЧУГУНА, включающий пятиокись ванадия, двуокись кремния, окись кальция и окислы железа, о т л и ч а ю ц и и с я тем, что, с

I цель ю ув елич е ни я выхода ва надин в шлак, повышения качества. шлака и углеродистого полупродукта путем повышения сорбционной способности флюса по отношению к ванадию и расширения температурного интервала процесса сорбции ванадия, он дополнительно содержит трехокись марганца, хрома и титана, а также углерод при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:

Пятиокись ванадия 0,5-3,0

1067057 высокого качества, что ограничивает достижение высоких технико-экономических показателей последу)эщего передела его в сталь.

Целью изобретения является увеличение выхода .ванадия в шлак, повышение качества шлака и углеродистого полупродукта путем повышения сорбционной способности флюса по отношению к ванадию и расширения тем10

0 пературното интервала процесса сорбции ванадия.

Поставленная цель достигается тем, что флюс для обработки ванадийсодержащего чугуна, включающий пяти15 окись ванадия, двуокись кремния окись кальция и окислы железа, дополнительно содержит трехокись марганца, хрома и титана, а также угле род при следующем соотношении ком2р понентов мас ° %:

Пятиокись ванадия

0 5-3,0

Окись кальция

О, 2-10

Трехокись марганца

Трехокись хрома

Трехокись титана

Углерод

Окислы железа

1-5

1-5

Ь

0,5-3,0

Остальное

0,4-3,0

2-20

Пятиокись ванадия

Двуокись кремния

Окись кальция

Окислы железа

1-10 40

Осталь ное

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к составам твердых окислителей и флюсов, используемых для обработки ванадийсодержащих чугунов с извлечением иэ них ванадия в товарный шлак.

Известно применение для деванадации чугуна желеэорудных материалов — прокатной окалины, железной руды, агломератов и других твердых окислителей, основу которых состав/ляют окислы железа (1>.

Недостатком этих материалов как окислителей является относительно невысокая их.окислительная способ,ность, связанная с тем, что преимущественная часть кислорода, например, в окалине связана в наиболее прочный окисел — закись железа.

Кроме того, укаэанные материалы не обладают требуемой флюсующей способностью, вызывая осложнения с формированием правильной формы и однородного состава ванадийсодержащего шпинелидного зерна, способствуя ускоренному "сворачиванию" образующегося ванадиевого шлака и, как

25 следствие, повышению потерь металла в риде выносов и испарений.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является флюс для обработки ванадийсодержащего чугуна (2J, включающий пятиокись вана дия, двуокись кремния, окись кальция и окислы железа при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:

Укаэанный флюс характеризуется низким выходом ванадия в шлак и неудовлетворительным качеством шла45 ка с точки зрения получения его оптимальной структуры и состава, а также невозможностью получения углеродистого полупродукта высокого качества, что связано с недостаточной сорбционной способностью флюса по отношению к ванадию, содержащемуся в металле, а также узким температурным интервалом (1250-1350 С), при котором сорбционная способность шлака сохраняется на высоком уровне.

Повышение температуры обработки выше

1400 С приводит к резкому снижению сорбционной способности флюса по отношению к ванадию, содержащемуся в металле, и, как следствие, повы- 60 шейию его концентрации в металле до 0,08-0,12Ъ вместо требуемых 0,020,04%. Вынужденное снижение температуры конца деванадации не позволяет получить углеродистый полупродукт

Двуокись кремния 2-20

Введение наряду с окислами железа, пятиокисью ванадия и окислами кальция и кремния окислов трехвалентных марганца, хрома, титана, а также углерода повышает сорбционную способность флюса. по отношению к ванадию в металле, расширяет температурный интервал сохранения нужного уровня сорбции флюса по отношению к этому элементу, облегчает формирование шлака в процессе,деванадации в т.ч. и в ее конце, увеличивает выход ванадия в шлак, повышая качество шлака, а также качество полученнрго в, процессе обработки углеродистого полупродукта.

При этом, как и.в.известном флюсе, введенные в состав окислы ванадия играют роль зародышевых центров и инициируют образование и дальнейшее формирование комплексного шпинелида, увеличивая размеры шпинелидного зерна и способствуя сохранению экстракционной способности флюса в течение всего периода деванадации. Пределы концентраций ванадия при этом в предлагаемом флюсе практически остаются на том же уровне, что и в известном.

Роль вводимых во флюсе окислов кальцпя и кремния в укаэанном сооТношении также сводится к тому, что при температуре обработки они совместно с окислами железа образуют

1067057

55 жидкую фазу, в которой непрерывно н течение всего периода обработки происходит растворение частиц ванадиеного шпинелида р последующая

° их сегрегация с формированием кристаллов шпинелида правильной 5 геометрической формы. При этом пределы содержания двуокиси кремния остаются на том же уровне, что и в известном флюсе (2-20Ъ), а нижний предел содержания окислов кальция снижен до 0,2% иэ условий использования материалов для получения высококачественных нанадиеных шлаков, содержащих не более

0,2Ъ СаО.

Внеденные н состав окислы трехвалентных марганца, ;;-,эома и титана при обработке чугу:и флюсо л преимущественно входят в шпинелидную составляющую обр азующегося шлака и поэтому.при его образовании выполняют роль зародышевых центров. Увеличение числа зародышевых центров существенно увеличивает сорбционную по отношению к ванадию способность флюса,. так как образующиеся при об- 25 работке чугуна окислы ванадия могут изоморфно замешать указанные окислы, чем обеспечивается быстрая и полная достройка комплексного шпинелида, фЬрмирование зерен пра- 3р вильной геометрической формы и увеличение их размеров.

Преимуществом предлагаемого флюса для обработки ванадийсодержацего чугуна является сохранение его 35 сорбционной способности по отношению к ванадию при более высоких, чем обычные, температурах обработки.

Это, с одной .стороны, является следствием уже отмеченного увеличения 4О количества зародышевых центров, с дрУгой — более высокой устойчивостью образующегося комплексного тпинелида, являющейся следствием изменения морфологии зародышевой подкладки и преимущественным ростом шпинелида за счет вытеснения трехналентных окислов марганца, хрома и титана в поверхность. Последнее существенно уменьшает склонность окислов ванадия к обратному переходу в металл, что позволяет значительно повысить стабильность результатов деванадации в условиях высоких температур, а также при пониженном содержании кремния в чугуне.

Указанные эффекты достигаются преимуцественно в интервале содержания 1-5% каждого иэ окислов. При меньце л содержании они практически не наблюдаются, а при большем — про- 60 исходит черезмерное разбавление комплексного шпинелида не содержащими ванадий фазами. 1<роме того, в случае превышения нерхяего предела содержания окислов трехналентних марганца, хрома и титана сорбцион.— ная способность флюса по отношению к ванадию при повышении температуры обработки до 1400-1450 С уже практически не изменяется.

Введенный во флюс углерод, реа.— гируя с окислами железа шлака, образует в объеме флюса пузырьки окиси углерода и способстнует увеличению поверхности реагирующих фаз при обработке чугуна и обновлению реагирующих поверхностей. Положительное влияние углерода достигается преимущест венно в интервале 1-2% углерода, заметно не проявляясь при его содержании менее 0,5Ъ и не повышаясь при С>ЗЪ.

В состав предлагаемого флюса могут входить окислы MgОг Р20 В сумме до ЗЪ, которые являются примесями, они могут попадать в состав фз юса вместе с материалами, при помощи которых вводятся основные окислы. Указанные окислы в этом количестве не оказывают отрицательного влияния на сорбционную cttoco0-ность флюса и изменение ее с тем-пературой.

Предлагаемый флюс для обработки ванадийсодержащего чугуна может быть образован обычным смешением широко известных железорудных материалов (прокатная окалина, концентраты), марганец-, хром- и титансодержащих материалов, включаюцих окислы укаэанных элементов в трехвалентной форме, а также углеродсодержащих материалов (уголь, коксик), взятых в -расчетном количестве. В частном случае использовали механические. смеси прокатной окалины, марганцевой руды, нанадиевого шлака и коксика.

Пример. Ванадийсодержащий чугун (С=4,10-4,40%; Si = 0,13-0,25%;

V=0,40-0,48Ър Ti =-0,18-0,30Ъ;

Ип=0,20-0,28%; P=0,03-0,06%;

5=0,025-0,05%), залитый в 160-тонt ный конвертер, обрабатывают предложенным флюсом (в % от веса чугуна) взамен прокатной окалины и известного флюса, взятых н том же количестве.

Одновременно сверху на флюс, присаженный на поверхность чугуна, подают кислород с интенсивностью 2

4 мЗ/т.мин. IIo окончании обработки

1деванадации ) флюс, абсорбируя окислы, образуюциеся от окисления примесей чугуна, в т.ч. ванадия, составляет основу ванадиевого шлака, а полученный в результате обработки (деванадации ) полупродукт переделывают в другом конвертере на сталь.

В таблице приведены исходные данные и показатели обработки ванадийсодержащего чугуна с применением известных и предложенного флюсов.

1067057

Химический состав Флюса, вес.Ъ

Флюс

03 Ь203 С г 03

Si О>

2 5

СаО

Прокатная окалина (1)(из-. вестный) 0 5-1,0 5-10

Флюс для обработки С21 (иэвеетный) Флюс для обработки (предлагаемый) 1,0

1,7

1,4

4,4

0,5

5,0

1,2

0,5

2,0

5,0

5,8

1,5

2,4

1)0

2,8

2,7

12,6

0,2

2,2

3,4

3,0

1,0

1,8

16,4

10,0

3,0

2,7

5,0

3,1

3,7

8,6

6,4

2,7

Флюс

Содержание лупродукте

Т емпература полупродукта, С акте адие шла тво алклюий, Прокатная окалина f1) (известный) 12-14 86-87

13301350

Флюс для ,обработки (21 (известный) 12-14 87-87,1

13201350

0,57 5,1-5,3 1,4-3,8

3 0-3 2 0 04 10-12

0,05

3,3-3,4 О,02- 3-6

0,03

15-30 мкм неправильной гео-. метрической

Формы

40100 мкм зерна правильной геометрической формы составляют

50-70%

Продолжение таблицы

1067057

Продолжение таблицы

Характеристика ванадиевого шлака

Содержание в по лупродукте, %

Показатели передела обработки чугуна на сталь

Температура полуи роду кта, оС

Количество металловключеннй, %

Размер и форма шпинелидного зерна

Выход жидкой стали, %

Флюс для обработки (предлагаемый) 87,5

О,015 3,4 60-120 9,2

0,018 4,2 . 60-120 9,0

1430

2,8

87,6

2,7

1435

80-140 8,4

80-130 8,6

60-120 9,2

0,011 5 4

0,013 3,8

87,7

1450

2,6

1440

87,4

2,7

0,01

87,4

2,8

5,1

1430

Окислы железа — Остальное

Составитель А.Тимофеев

Редактор Й.Бандура Техред С.Мигунова Корректор В. Гирня

Заказ 11156/30 Тираж 540 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Как следует из данных, приведенных в таблице, предлагаемый флюс в целом обладает повышенной сорбционной способностью к ванадию в металле по сравнению с известными, повышая полноту деванадации и повышая конечную температуру обработки до

1430-1450 С беэ снижения показателей деванадации. В то же время он заметно улучшает и качество шлака, снижая в целом количество металловключений в нем и способствуя повышению размера зерна шпинелида

Ilpoдолжительность продувки, мин

Зерна правильной геометрической формы составляют

100%

4Р до 60-140 мкм при формировании их правильной геометрической формы во всем диапазоне размеров.

При этом флюс вследствие возможности окончания обработки при более

45 высоких температурах позволяет снизить содержание углерода в полупродукте до 2,6-2,8%, что, в свою очередь, увеличивает производительность последующего передела его в

5р сталь и ее Выход °

Ожидаемый экономический эффект

2,5 руб/т обработанного чугуна.