Способ выплавки ванадийсодержащих сталей

 

1, СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ВАНАДИЙСОдаРЖАЩИХ СТАЛЕЙ, включающий завалку шихты, расплавление, проведение операций рафинирования, легирование ванадием путем присадки ванадийсодержащих материалов в виде окислов. : вводимьк в количестве 5 - 60 кг на 1 т металлической завалки, извести и раскйслителей, взятых в соотношении 1:(О,5-1,25):(О,2-0,5), отличающийся тем, что, с целью повышения степени усвоения ванадия и снижения себестоимости стали, нагретый до 950-1ЗОО С ванадийсодержащий материал и известь вводят после скачивания окислительного шлака и, после их расплавления присаживают раскислитель в виде отходов производства силумина в кусках величиной не менее 100 мм. 2. Способ по п. 1, отличаюi щийся тем, что расчетное количество отходов производства силумина сл вводят в несколько приемов, причем первую порцию - после расплавления ванадийсодержащего материала и извести, последнюю - после присадки легирующих добавок, но не позднее, чем за 20 мин до выпуска плавки, а остальные порции - в промежутке эо между первой и последней порциями X через каждые 10-40 мин. iiih

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) В(д1) С 21 С 5/52

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfTHA (21) 3584950/22-02 (22) 28.02.83 (46) 30.04.84. Бюл. К 16 (72) Т.М.Бабков, В.Н.Кренделев, И.Х.Кутуев, З.П.Агеева, И.M.Èîôôå, А.N.Øîâèí, С.Л.Сергиенко, В.А.Ковалев, Е.И.Мошкевич и А.А.Дедюкин (71) Украинский научно-исследовательский институт специальных сталей, сплавов и ферросплавов и Злектрометаллургический ордена

Трудового Красного Знамени завод

"Днепроспецсталь" им.А.Н.Кузьмина (53) 669.187 ° 25(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 697571, кл. С 21 С 5/52, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

У 285822, кл. С 21 С 5/52, 1968. (54)(57) 1. СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ВАНАДИЙСОДЕРЖАЩИХ СТАЛЕЙ, включающий завалку шихты, расплавление, проведение операций рафинирования, легирование ванадием путем присадки ванадийсодержащих материалов в виде окислов, . вводимых. в количестве 5 — 60 кг на

1 т металлической завалки, извести и раскислителей, взятых в соотношении 1:(0,5-1,25):(0,2-0,5), о т л.и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения степени усвоения ванадия и снижения себестоимости стали, нагретый до 950-1300 С ванадийсодержащий материал и известь вводят после скачивания окислительного шлака и,после их расплавления присаживают раскислитель в виде отходов производства силумина в кусках величиной не менее 100 мм.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что расчетное количество отходов производства силумина вводят в несколько приемов, причем первую порцию — после расплавления ванадийсодержащего материала и извести, последнюю — после присадки легирующих добавок, но не позднее, чем за 20 мин до выпуска плавки, а остальные порции — в промежутке между первой и последней порциями через каждые 10 — 40 мин.

1089144

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к выплавке ванадийсодержащих сталей в электродуговых печах.

Способом легирования стали ванадием является применение ферросплавов, содержащих ванадий, ввиДу дефицитности которых и высокой стоимости предложено использование для этой цели различных ванадийсодержащих материалов — шлаков, шламов и других, в которых ванадий находится в виде окислов.

Известен способ выплавки ванадийсодержащих сталей с использованием ванадийсодержащего шлака, присажиыаемого в количестве 0,5-3Х от веса метал. ла в печь в окислительный период плавки за 10-60 мин до полного удаления из печи окислительного шлака. При этом за 2-10 мин до его полного удаления из печи присаживают молотые раскислители в колпчестве 0,05-0,30Х от веса металла (1 .

Недостатком данного способа является низкая степень извлечения ванадия из ванадийсодержащего шлака.

Наиболее близким к предлагаемому является способ выплавки ванадийсодержащих сталей, включающий завалку ЗО шихты, расплавление, проведение операций рафинирования, легирование ванадием путем присадки ванадийсодержащих материалов в виде окислов вводимых в количестве 5-60 кг íà.1 т металлической завалки извести и раскислителей, взятых в соотношении

1:(О 5 1 25):(О 2 0 5) Г2

Недостатки известного способа зак40 лючаются в том, что ванадийсодержащий шлак присаживается в завалку, в плавление или в окислительный период, что приводит к снижению концентрации окислов ванадия в шлаковом расплаве

45 в результате разбавления плавильным или окислительным шлаками (т.е. к снижению активности окислов ванадия), и, следовательно, к ухудшению условий их восстановления. Ранняя присадка ванадийсодержащего шлака, имеющего в своем составе около 40Х окислов железа и по 10-20% окислов марганца и кремния, снижает огнеупорность, а следовательно, и стойкость футеровки печи.

Кроме того, восстановление ваннадия иэ его окислов осуществляется путем раскисления шлакового расплава молотыми порошкообразными раскислителями, значительная часть которых сгорает при взаимодействии с кислородом атмосферы печи. Этому способствует огромная реакционная поверхность молотых порошкообразных раскислителей. К тому же сам легируемый ванадием металлический расплав к этому времени недостаточно раскислен, содержит много кислорода, что также препятствует переходу восстановленного ванадия из шлака в металл.

Все это приводит к увеличению длительности восстановительного периода, а при попытке сократить г

его — к снижению степени восстановления ванадия из шлака

Цель изобретения — повышение стейени усвоения ванадия и снижение себестоимости стали.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу выплавки ванадийсодержащих сталей, включаю щему завалку шихты, расплавление, проведение операций рафинирования, легирование ванадием путем присадки ванадийсодержащих материалов в виде окислов, вводимых в количестве

5-60 кг на 1 т металлической завалки, извести и раскислителей, взятых в соотношении 1:(0,5-1,25):(0,2-0,5), нагретый до 950-1300 С ванадийсодержащий материал и известь вводят после скачивания окислительного шлака и после их расплавления присаживают раскислитель в виде отходов производства силумина в кусках величиной не менее 100 мл .

Расчетное количество отходов производства силумина вводят в несколько приемов, причем первую порцию— после расплавления ванадийсодержащего материала и извести, последнюю— после присадки легирующих добавок, но не позднее, чем за 20 мин до выпуска плавки, а остальные порции — в промежутке между первой и последней порциями через каждые 10-40 мин.

Нагрев ванадийсодержащего шлака осуществляют как для повышения вноси мого физического тепла, так и для окисления трехвалентного ванадия (U>O>,при 1970 С) в четырехвалентный (UO>,ïðè 1545 С) и пятивалентный о (U>Oq,при 675 С), что ускоряет его расплавление. При температурах ниже

950ЯС процесс окисления протекает

1089144 недостаточно интенсивно. При температурах выше 1300©С высоковалентные соединения ванадия становятся метастабильными, а температура плавления шлака снижается незначительно. Поэтому нагрев выше 1300 С становится е нецелесообразным (в том числе эконо. мически).

Фракционный состав раскислителя диктуется необходимостью погружения его кусков в шлаковый расплав вплоть до соприкосновения с металлическим расплавом, в результате чего происходит растекание расплавом, что обеспечивает растекание расплавленного раскислителя на границе раздела шлак — металл и распределение его в шлаковом расплаве. В этом случае восстановленный из шлака ванадий диффундирует в металлический 20 расплав в сопровождении раскислителей (А1, Si) и не окисляется кислородом металлического расплава. Поверхность кусковых раскислителей невелика по сравнению с поверхностью 25 молотых порошкообразных раскислите 1. лей, доля сгорающего в кислороде атмосферы печи такого раскислителя значительно меньше и, следовательно, большая часть его расходуется на 30 раскисление шлака и металла.

Размеры кусков раскислителя определяются .следующим образом.

Плотность жидких металлургических шлаков находится в пределах 2,83,Q г/смз(принимаем 3,0 г/см ). Толщина слоя восстановительного шлака в печи изменяется в пределах 2,5-10 см (принимаем 10 см). Плотность отходов силумина равна 2,7 г/см . При таких 40 соотношениях плотностей шлака и кусков раскислителя (плавающее тело) по закону Архимеда 90% объема последнегц (-i- = Q 90) находится в

2 7

3,0 45 длаке. Чтобы куски раскислителя, погрузившись в шлак, достигли поверх. ности расплавленного металла, необходимо, чтобы они имели объем, равный (для простоты расчета принимаем, S0 что раскислитель имеет форму куба) :

V = — — = 1110 см, т.е. это будет

0,9 3 куб с ребром, равным а =1/1110%, 55

10,32 см.

Для более полного извлечения ванадия из шлакового расплава расчетное количество кусковых раскислителей целесообразно вводить порциями в течение восстановительного периода плавки. Первую порцию вводя в начале восстановительного периода, как описано выше, последнюю — после присадки легирующих добавок, но не позднее, чем за 20 мин до выпуска плавки, а остальные порции — в промежутке между первой и последней порциями через 10-40 мин °

Пример 1. Сталь марки

40ХФА выплавляют в тридцатитонной злектродуговой печи. По расплавлении шихты, окисления примесей, достаточного нагрева металла, окислительный шлак скачивают. Присаживают известь в количестве 20 кг на 1 т металлошихты, ванадиевый шлак в количестве 18 кг на 1 т металлошихты. После расплавления этой смеси присаживают кусковый раскислитель — отходы производства силумина

АК19 — в кусках величиной 100-200 мм в количестве 5 кг на тонну металлошихты.

После расплавления раскислителя и получения раскисленного шлака металл и шлак тщательно перемешивают и посылают пробы металла на химический анализ. По результатам анализа корректируют химический состав плавки добавлением ферросплавов. От момента отбора проб до выпуска плавки шлак раскисляют порошками кокса, ферросилиция и алюминия. Плавку выпускают в ковш вместе со шлаком.

Усвоение ванадия составляет 98%.

Пример 2. Сталь марки

4Х5МФС выплавляют в двадцатитонной электродуговой печи. По расплавлении шихты, окисления примесей, достаточного нагрева металла, окислительный шлак скачивают. Присаживают известь в количестве 25 кг на 1 т металлошихты, ванадиевый шлак — в количестве 30 кг на 1 т металлошихты. После расплавления этой смеси присаживают кусковый раскислитель — отходы производства силумина АК19 — в кусках величи. ной 150-300 мм в количестве 2,5 кг на 1 т металлощихты. Через 30 мин после присадки первой порции присаживают вторую порцию отходов производства силумина в количестве 2,5 кг на 1 т металлошихты. Последнюю (третью) порцию отходов производства.силумина в количестве 2,5 кг

1089144

Составитель А. ларусс

Техред С.Легеза

Редактор Н. Ковалева

Корректор А. Ильин

Заказ 2874/24 Тираж 540 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 на 1 т металлошихты присаживают за 20 мин до выпуска плавки.

Пробы металла на химический анализ отбирают после расплавления 5 первой порции отходов производотва силумина и получения раскисленного шлака. По результатам анализа кор-ректируют химический состав плавки добавлением ферросплавов. При необхо- 10 димости в промежутках между присацкой отдельных порций отходов производства силумина шлак раскисляют порошками кокса, ферросилиция и алюминия.

Плавку выпускают в ковш вместе со шлаком.

Усвоение ванадия составит 997..

Производство ванадийсодержащей стали предлагаемым способом обеспечивает повышение степени извлечения ванадия из ванадийсодержащего материала до 98.-997, что способствует значительному снижению ее себестоимости,