Способ выплавки ванадийсодержащих сплавов

Авторы патента:

РАБИНОВИЧ ЕФИМ МИХАЙЛОВИЧ

МИЗИН ВЛАДИМИР ГРИГОРЬЕВИЧ

БЕЛЫЙ ЮРИЙ ПЕТРОВИЧ

ЩЕКАЛЕВ ЮРИЙ СТЕПАНОВИЧ

БОРИСЕНКО ВЛАДИМИР ПЕТРОВИЧ

ФРОЛОВ АЛЕКСАНДР ТИХОНОВИЧ

ТАРТАКОВСКИЙ ИГОРЬ МИХАЙЛОВИЧ

ВОЛКОВ ВИКТОР СЕРГЕЕВИЧ

C22C7 - Сплавы на основе ртути

C22C35 - Сплавы (лигатуры) для легирования железа или стали

C21C5/52 - получение стали в электрических печах (электронагрев как таковой H05B)

1. СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ВАНАДИЙСОДЕРЖАЩИХ СПЛАВОВ, включающий загрузку и расплавление шихты, восстановление ванадия кремнием из пятиокиси ваналия и ванадиевого шлака путем загрузки ванадиевого шлака и смеси извести и ферросилиция на подину печи, рафинирование сплава и его доводку до заданного состава смесью, содержащей известь и ферросилиций, а также выпуск готового сплава, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения извлечения ванадия в сплав, снижения расходов шихтовых материалов и себестоимости сплава, 60-71% ванадиевого шлака вводят ha подину печи в смеси с известью и ферросилицием , при этом ванадийсодержащий шлак, известь и ферросилиций взять в соотношении 1:(О,1-1,0):0,075, а остальное его количество вводят в состав той же смеси после образования сплава порционно в 2-3 йриема, при этом компоненты смеси взяты (Л С в соотношении 1:(О,9-5,0):

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ (21) 3684502/72-02 (22) 12. 01. 84 (46) 23. 05. 85. Бюл. Р 19 (72) Е.М. Рабинович, В. Г. Мизин, Ю.П.Белый, Ю.С.Щекалев, В.П.Борисенко, А.Т.Фролов, И.М.Тартаковский и В.С.Волков (71) Научно-производственное объединение "Тулачермет", Уральский ордена

Трудового Красного Знамени политехнический институт и Уральский научно-исследовательский институт черных металлов (53) 621. 74. 02 (088. 8) (56) 1. Пастухов А. И. Производство ферросплавов. М., "Металлургия", 1975, с. 203-209.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке У 3497851, кл. С 22 С 35/00, 1982. (54) (57) 1. СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ВАНАДИЙСОДЕРЖАЩИХ СПЛАВОВ, включающий загрузку и расплавление шихты, восстановление ванадия кремнием иэ пятиокиси ванадия и ванадиевого шлака путем загрузки ванадиевого шлака и смеси извести и ферросилиция на поди

„„SU» 1 57109 А

4(51) С 22 С 35/00 С 22 C 7/ОО

С 21 С S/52 ну печи, рафинирование сплава и его доводку до заданного состава смесью, содержащей известь и ферросилиций, а также выпуск готового сплава, отличающийся тем, что, с целью повышения извлечения ванадия в сплав, снижения расходов шихтовых материалов и себестоимости сплава, 60-71Х ванадиевого шлака вводят на подину печи в смеси с известью и фер. росилицием, при этом ванадийсодержащий шлак, известь и ферросилиций взяты в соотношении 1:(0,1-1,0):0,075, а остальное его количество вводят в состав той же смеси после образования сплава порционно в 2-3 приема, при этом компоненты смеси взяты в соотношении 1:(0,9-5,0):(0,6-1,25), а доводку сплава осуществляют смесью, дополнительно содержащей пятиокись ванадия, при этом пятиокись ванадия, известь и ферросилиций взяты в соотношении 1:(0,5-4,5):0,5.

3. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве вана- Ql диевого шлака используют ванадиевый ) . шлак конвертерного передела низко- 1авб кремнистых ванадиевых чугунов. Ю

1157109

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к разработке способов выплавки ванадийсодержащих ферросплавов.

Известен способ выплавки ванадийсодержащего ферросплава, в частности силикованадия, включающий восстановление ванадиевого шлака кремнием фер. росилиция и ошлакование окислов известью, осуществляемое в одну стадию при этом смесь компонентов шихты, взятых в соотношении, близком к расчетному, задается преимущественно на подину печи (11.

Однако получаемый при этом сплав, содержащий до 7Х титана, 8-12 мар ганца и 3-4 хрома, неудовлетворяет требованиям, предъявляемым к составу этих сплавов по этим компонентам (1,5; 6,0 и 2,0 соответственно), что

20 значительно сужает технологические возможности применения этого сплава.

Кроме того, недостатком этого спосаба получения сплава, включающего использование в качестве ванадийсодержащего материала только трудновосстановимого ванадиевого шлака, является отставание процессов восстановления компонентов шихты от нагрева металла, что приводит к увеличению продолжительности плавки, перерасходу электроэнергии, восстановителей и флюсующих и, в конечном итоге, повышению себестоимости извлечения ванадия в сплав. 35

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ выплавки ванадиевых сплавов в два периода, включающий использование ванадиевого шлака в обоих пери-4О одах плавки, причем в первом периоде в количестве 23, 1-24,4 он вводится на подину печи до ввода остальной части шихты, включаюп(ей последовательно вводимые ферросилиций, смесь извести и пятиокиси ванадия и известь, в которой пятиокись ванадия, ферросилиций и известь взяты в соотношении 1:(1,65-2,25):(4,75-6,5), а во втором периоде он вводится при- 5О саживаемой, порционно по 10-15Х, смесью ванадиевого шлака, пятиокиси ванадия и извести, взятых в соотношении 1:(3,2-4,0):(7,0-8,7), причем окончательная доводка сплава производится дополнительным введением известняка, извести и ферросилиция, взятых в соотношении 1: 1: 1 $2) .

Недостатком известного способа является сравнительно невысокая производительность процесса, требующего обязательно двупериодного проведения плавки, и повышение себестоимости сплава, вызванная преимущественно использованием в плавке значительного количества сравнительно дефицитной и дорогой технической пятиокиси ванадия.

Цель изобретения вЂ” повышение извлечения ванадия в сплав, снижение расходов шихтовых материалов и себе- стоимости сплава. ю

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу выплавки ванадийсодержащих сплавов, включающевЂ” му загрузку и расплавление шихты, восстановление ванадия кремнием из пятиокиси ванадия и ванадиевого шла-, ка путем загрузки ванадиевого шлака и смеси извести и ферросилиция на подину печи, рафинирование сплава и его доводку до заданного состава смесью, содержащей известь и ферросилиций, а также выпуск готового сплава, 60-71 ванадиевого шлака вводят на подину печи в смеси с известью и ферросилицием, при этом ванадийсодержащий шлам, известь и ферросилиций взяты в соотношении 1:(0,11,0):0,075, а остальное его количество вводят в составе той же смеси после образования сплава порционно в 2-3 приема, при этом компоненты смеси взяты в соотношении 1:(0,9-5,0)

:(0,6-1,25), а доводку сплава осуществляют смесью, дополнительно содержащей пятиокись ванадия, при этом пятиокись ванадия, известь и ферросилиций взяты в соотношении

1:(0,5-4,5):0,5.

Кроме того, в качестве ванадиевого шлака используют ванадиевый шлак конвертерного передела низкокремнистьгс ванадиевых чугунов.

Отличие предлагаемого способа от известного состоит в регламентирован ном соотношении в шихте ванадиевого шлака и пятиокиси ванадия. Кроме того, ванадиевый шлак конвертерного передела низкокремнистых ванадиевых чугунов по своему химическому и фазово-минералогическому составам является более технологичным материалом, чем ванадиевый шлак, используемый в известных решениях. Это пре" имущество является следствием внед1157109 рения в практику доменного передела тнтаномагнетитовых руд новых приемов

Р позволяющих, наряду с повышением концентрации в чугуне ведущего комповЂ” нента вЂ” ванадия снизить содержание

"балластных" примесей (Si, Ип, Ti, Cr) более, чем в два раза по сравнению с обычно применяемыми для получения ванадиевого шлака чугунами.

Ванадиевый шлак, получаемый при продувке кислородом в конверторах качественно более технологичных низкокремнистых ванадиевых чугунов, содержит (по сравнению с известными шлаками для выплавки сплава) в среднем на 5-SX выше содержания пятиоки си ванадия, ниже (на 2-4% каждого) содержания балластных окислов, мень. шую (на 0,02 вЂ” 0,03%) концентрацию фосфора H 3 вЂ” 10 металловключеннй.

В зависимости от технологических .параметров содержание компонентов рекомендуемого шлака изменяется в следующих пределах, мыс %: пятиокись ванадия 18-36; окислы хрома

0,5-1,5; окислы кремния 8-15; окись кальция 0,2-1,0; окислы марганца

3-8; фосфор 0,01-0,03; окислы титана 3-7; сера 0,01-0,03; окислы железа остальное; металловключения 3-10. З0

Применение такого шлака в качестве компонента шихты для выплавки силикованадия позволяет по сравнению с известным шлаком заметно уменьшить кратность шлака, а следовательно, и потери ванадия с конечными шлаками, уменьшить концентрацию ограничиваемых в сплаве компонентов (Mn, Cr, Ti, P) и улучшить другие показатели (расход электроэнергии, ферросилиция 40 извести).

Отличие предлагаемого способа от.известных, заключающееся в другом соотношении компонентов, составляющих шитгу для выплавки сплава, ко- 45 личестве и соотношении компонентов, присаживаемых в начале, по ходу и в конце плавки, позволяет достичь болеее полного перехода ванадия в сплав, исключить вызванные отста- 50 ванием процессов восстановления ком понентов шихты от образования и нагрева металлического сплава, такие

II негативные явления, как "зависание шихты, перегрев сплава, что, в ко- я нечном итоге, способствует уменьшению расходных коэффициентов и себестоимости извлечения ванадия в сплав.

Пример 1 (предлагаемый способ) . В дуговую электропечь (ДС-3) после заправки подины и откосов за" грузают 1,5-2,0 т ванадиевого шлака конвертерного передела ниэкокремнистых чугунов, содержащего, X:

26-28 O 24 26 Fe 8- 12 8 0

3-7 FeMe; 4-6 MnÎ; 6-.7 TiO ; 0,02 Р; окислы Са, Ng, А1 остальное. После включения в печь присаживают известь (О, 150-1,500 т) и FeSi (О, 113-0, 15 т)

Продолжительность эавалки составляет

30-35 мин. Продолжительность расплавления составляет 1,2-1,7 ч. После расплавления и прогрева расплава по ходу плавки в печь вводят

0,6-1,0 т ванадиевого шлака, 0,93,0 т извести и 0,6-0,8 т.FeSi, Смесь вводится порцио.-.но по мере проплавления:предыдущей порции. После прогрева полученного сплава и образования "уваренного" основного шлака осуществляют доводку сплава смесью, содержащей О, 1-0,7 т пятиокиси ванадия, 0,35-0,9 т извести, 0,05-0,35 т FeSi и после интенсивного перемешивания металла со шлаком через 10-15 мин выдержки сплав выпускают из печи. Сплав содержит, X.:

13-30,4 V; 9,72-11,22 Si; 2,18-3,51

Ип; 0,71-0,86 Cr; 0,96-1,14 Ti. Слитый после плавки шлак содержит; X:

Ч О Oэ20-Ов25; Si0 23-27 э СаО 5358; И80 2-5; А1 О 5-7.

Пример 2 (известный способ).

В печь на подину вводят 1,5 т ванадиевого шлака, 1,9 т извести и 0,12 т

FeSi или 1,3; 0,065 и 0,09 т, тех же компонентов соответственно.

После расплавления и прогрева рас- плава в печь порционно присаживают смесь ванадиевого шлака, извести и ферросилиция, Количество этих реагентов для первой загрузки составляет соответственно 0,5; 2,6 и 0,65 т, а для второй вЂ” 1,0; 0,7 и 0,5 т.

В доводку для первой загрузки присаживают смесь, состоящую из

0,035 т пятиокиси ванадия, 0,16 т из. вести и 0,02 т FeSi а для второйвЂ”

0,75 т Ч О 0,3 т извести и 0,340 т

FeSi. Конечный сплав первой загрузки содержит 10,3й Ч, 10,8X Si, 6,8

Nn, 2,08 Сх, 4;7% Ti, а силикованадий второй загрузки вЂ” 30,8% Ч, 10,06%

Si, 3,01X Nn, 0,74X Cr, 1,08X Ti.

Основные технологические показатели выплавки сплавов по предлагаемому

1157109

Соотношение присаживаемых компонентов

° /

Производитель ность I т ваСпособ

На подину По ходу плавк В доводку надия в сплаве в час

1:0,9:0,3

1,0:2,1:0,75 1:7,1

Известный 1

1:2

0,08

0,06

1:0,7

Предлагаемый

1;1,3:0,08 1:5,2:1,3

1:4,6:0,6 0,08

1:4,5:0,5 0,16

1:5,0:1,25

1:1:0,075

1,О:2,0:0,5 0,21

1:0,5:0,075 1:3:1

1 0,1:0,075 1:0,9:0,6

1:0,5:0,5 0,18

1:Оэ05:Оэ07 1:Оэ7:0155 1,.0:0,4:0,45 0,10

Табдица2

Расход на 1 т ванадия в сплаве

Сквозное из влечение из

1 т ванадия в шихте, 7

Себестоимость извлечения 17 ва. надия в сплаве, руб.

Электро- Ферросилиц энергия, кг кВт/ч

Известь кг

Способ

Известный

33420

88,4

9890

4620

701,2

750,4

82,6

3860 12800

24630 и известным вариантам приведены в табл. 1-3.

Из данных таблиц следует, что ! выплавка силикованадия по предлагае/ мому способу приводит к существенному повышению как технологических, так и технико-экономических показателей.

Анализ последних показывает, однако, что наиболее экономичная выплавка сплава в заявленном интервале содер,жаний основных компонентов шихты.

В частности,,прй уменьшении кон-. центрации пятиокиси ванадия в шихте менее заявленного показатели выплавки сплава заметно ухудшаются также, как и при повышении ее более заявленного. Аналогичные ухудшения происходят и при изменении содержания в шихте ванадиевого шлака ниже или выше рекомендуемых.

Важно отметить, что применение предлагаемого решения позволяет получить "чистый" сплав по содержанию

Ип, Cr, Ti, что позволяет его применить не только при выплавке рядового, но и качественного металла ответст10. венного назначения (рельсовая, кремнистая, рессорная стали и др.).

Экономический эффект на 1 т силикованадия, содержащего 10-15Х ванадия, составляет в среднем 200 руб., 15 что при годовом производстве 3000 т позволяет получить экономию в размере 0,5 млн. руб.

Т а б л и ц а 1

1.1 57109

Продолжение табл.2

СебестоиM0cTb извлечения 1Х ванадия в спла ве, pyd.

Расход на 1 т ванадия в сплаве

Электро- Ферросилици энергия, кг кВт/ч

Известь кг

Способ

Предлагаемый

87,2

20120

3560 11340