Экзотермический брикет для легирования и раскисления стали

 

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к сплавам и лигатурам для комплексного легирования и раскисления рельсовой и некоторых других марок стали марганцем, ванадием и кремнием. Целью изобретения является повышение извлечения марганца из марганцевого концентрата при комплексном легировании и раскислении стали марганцем, ванадием и кремнием. Экзотермический брикет для легирования стали марганцем, ванадием и кремнием содержит, мас.%: сплав железа, кремния, ванадия и алюминия 42,5-49,0

марганцевый концентрат 40-45

известь 8-9 и борсодержащее связующее 1,2-3,5. При этом сплав железа, кремния, ванадия и алюминия содержит, мас.%: кремний 35-40, ванадий 5-7, алюминий 10-13, железо остальное. Экзотермический брикет позволяет повысить использование марганца из марганцевого концентрата на 2,0-4,4%. 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

42,5 — 49,0

40,0 — 45,0

8,0 — 9,0

1,2 — 3,5 с в яз ующее

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ННТ СССР (21) 43334)9/3)-02 (22) 25.1).87 (46) 30. 08. 89. Бюл. Ф 32 (71) Сибирский металлургический институт им. Серго Орджоникидзе (72) Н. В. Толстогузов, М. А. Соловьев, И. А. Селиванов и И.Е. Прошунин (53) 669. 168(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1079682, кл. С 21 С 7/10, 1983.

Авторское свидетельство СССР

Р 1148885, кл. С 22 В 47/00, 1983. (54) ЭКЭОТЕРМИЧЕСКИЙ БРИКЕТ ДЛЯ ЛЕ)ИРОВАНИЯ И РАСКИСЛЕНИЯ СТАЛИ (57) Изобретение относится к черной металлургии, а именно к сплавам и лигатурам для комплексного легирования и раскисления рельсовой и некотоI

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к сплавам и лигатурам для комплексного легирования и раскисления рельсовой и некоторых других марок стали марганцем, ванадием и кремнием.

Цель изобретения — повьппение извлечения марганца из марганцевого концентрата при комплексном легировании и раскислении стали марганцем, ванадием и кремнием.

Предлагаемый экэотермический брикет для легирования и раскисления стали содержит сплав железа, кремния, ванадия и алюминия, марганцевый концентрат, известь и борсодержащее

„„SU„„1504279 А 1 )) 4 С 22 С 35/00

2 рых других марок стали марганцем, ванадием и кремнием. Цель изобретения — повьппение извлечения марганца иэ марганцевого концентрата при комплексном легировании и раскислении стали марганцем, ванадием и кремнием.

Экзотермический брикет для легирования стали марганцем, ванадием и кремнием содержит, мас.й: сплав железа, кремния, ванадия и алюминия 42,5-49,0; марганцевый концентрат 40-45; известь 8-9 и борсодержащее связующее

1,2-3,5 ° При этом сплав железа, кремния, ванадия и алюминия содержит, мас.Е: кремний 35-40, ванадий 5-7, алюминий !0-13, железо остальное.

Экзотермический брикет позволяет повысить использование марганца из марI ганцево ro концентрата на 2, 0-4, 4Х.

3 табл. связующее при следующем соотношении компонентов, мас.й:

Сплав железа, кремния, ванадия и алюминия

Марганцевый концентрат

Известь

Борсодержащее

При этом сплав железа, кремния, ванадия и алюминия имеет следующее соотношение компонентов, мас. 7:

Кремний 35-40

Ванадий 5- 7

) 504

279

Алюминий 1О-13

Железо Ос тальное

Восстановителем марганцевого концентрата в предлагаемом бри;:ете является ванадийсодержащий материал комплексный сплав железа, кремния, ванадия и алюминия, получаемьй введением алюминия на выпуске в ферросиликованадий. Применение данного брикета позволяет одновременно легировать сталь марганцем, ванадием и кремнием.

Сплав Ее-Si-V Al, содержащий 35

40Х Si, 5-77, V и 1О-13Х Al, в экзотермическом брикете является более сильным восстановителем, чем смесь сипикомарганца Смн. 26 и алюминиевого порошка в известном брикете, благодаря чему улучшается использование марганца из марганцевого концентрата.

При этом несмотря на большую термичность горения предлагаемого брикета по сравнению с известным (соответственно 229,1-246,7 и 183,5 ккал/кг) роста потерь марганца испарением практически не происходит, так как восстанавливаемый из окислов концентрата марганец сразу же разбавлястся железом и ванадием сплава Fe-Si-V-A1, а концентрация марганца в каплях металла, образующихся при сгорании брикета, в 1,6-1,8 раза ниже, чем в известном экзотермическом брикете.

Высокое (до 987) использование ванадия из комплексного сплава Fe-SiV-Al в случае применения последнего в качестве восстановителя в экзотермическом брикете, достигается как эа счет ускоренного перевода ванадия гз брикета в сталь, так и за счет применения ферросипикованадийалюминия конкретного состава (35-407 Si

5-7Х Ч; 10-137. Al). Крепли металла, образующиеся в ходе реакций восстановления окислов марганца кремнием и алюминием сплава Fe-Si-V-Al содер,жит ванадий и будучи в жидком состоянии быстро усваиваются сталью, тем самым уменьшая потери ванадия при легироваиии стали предлагаемыми экэотермическими брикетами, по сравнению с обычным легировапием стали ванадийсодержащими ферросплавами.

Несмотря на то, что при повышенных температурах ()1300 С) ванадий является восстановителем для окислов марганца, имея большую абсолютную величину 0 7 образования окисла, соотношение между ванадием, кремнием и алюминием в сплаве Ее-Si-V-Al, используемом в предлагаемом экэотерми. ческом брикете, позволяет практичес. ки предотвратить реакции высокотемпературного восстановления марганца из марганцевого концентрата ванадием сплава и достаточно полно (на

97-98Х) перевести ванадий в сталь из брикета.

Таким образом, применение предлагаемого экзотермического брикета позволяет при высоком извлечении марганца из марганцевого концентрата практически полностью исключить потери ванадия при легировании стали.

В качестве окислителя в экэотермическом брикете для комплексного легирования и раскисления стали марганцем, ванадием и кремнием могут быть использованы марганцевый концентрат химического обогащения (например, кальций-хлоридный концентрат) и концентраты механического обогащения, содержащие не менее 43-457. марганца.

Содержание в экзотермическом брикете 42,5-49,07. сплава Fe-Si-V-Al u

40,0-45,0Х марганцевого концентрата является оптимальным для достижения высокого использования марганца и ванадия иэ брикета.

Снижение доли комплексного сплава

Fe-Si-V-Al в брикете с. 42,57 и повыше- ние доли марганцевого концентрата

)45,0Х ухудшает полноту протекания восстановительных процессов, уменьшается извлечение марганца, ухудшается использование ванадия.

Увеличение доли сплава Fe-Si-V-Al более 49,07 и снижение доли марганцевого концентрата менее 40,0Х приводит к эагущению шлака, росту потерь марганца и ванадия в виде корольков, повышается содержание кремния в металле, образующемся от сгорания брикета, удорожается легирование.

Восстановитель — комплексный сплав железа, кремния, ванадия и алюминия, содержит 35-407. Si, 5-77, V, 10-1ЗХ

Al, содержание алюминия меньшее 10Х, а кремния меньшее 35Х в сплаве

Fe-Si-Ч-Аl приводит к снижении термичности брикета и уменьшению извлечения марганца.

Большее, чем 137, количество алюминия и большее, чем 40Х, количество кремния в сплаве Fe-Si-Ч-Аl ухудшает свойства шпака, образующегося при

5 15042 сгорании экзотермического брикета, растут потери марганца испарением, удорожается легирование, так как большая часть окислов марганца вос" станавливается алюминием, возникают

5 затруднения с попаданием в сортамент стали по содержанию кремния.

В используемом сплаве Fe-Si-V-Al оптимальное содержание ванадия составляет 5-7Х. Эта концентрация ванадия в сплаве Fe-Si-V-A1, при использовании последнего в предлагаемом экэотермическом брикете, обеспечивает получение в легируемом металле 0,06- 15

0,15 ванадия. Такое содержание ванадия в стали обеспечивает повышение прочностных свойств и хладностойкости марок стали, работающих при пониженных температурах, 20

В качестве связующего в предлагаемом экэотермическом брикете может использоваться борный ангидрид или борная кислота (Н ВО ), идентичные по механизму связывания, Концентрация 25 борсодержащего связующего в брикете, равная 1,2-3,5Х, является оптимальной для получения стойкого при хранении, прочного брикета. При использовании борного ангидрида в качестве связующего целесообразно введение его в количестве 1, 2- 1, 8Х. При испольэ овании в качестве связующего борной кислоты оптимальная концентрация ее в брикете составляет 3,0-3,5 ., Расход предлагаемых брикетов на легирование 1 т стали, содержащей

0,5-0,15Х Ч, составляет 20-60 кг/т.

p H M e p 1 ° Изготовляли экэотермические брикеты для легирова- 40 ния стали марганцем и ванадием, составы которых приведены в табл. 1.

В качестве шихтовых материалов использовали комплексньй сплав железа, 45 кремния, ванадия и алюминия (34,8—

40, ЗХ Si 6, 1-6,4 . Ч; 9, 9-14, 5 Al) хлоркальциевый марганцевый концентрат химического обогащения (57,8 Мп;

26,4Х МпО ), прокаленньй марганцевьй оксидный концентрат механического обогащения (52X Mn) и известь (СаО

92X) крупностью 0-0,5 мм.

Приготовленную смесь тщательно перемешивали с добавлением cBH3ующего — 55 борная кислота (Н ВО ) ГОСТ 9656-75 или борньй ангидрид (В О ) — и затем брикетировали на лабораторном прессе усилием 1О т в виде таблеток диамет79 6 ром 3 см и высотой 2,5-3 см. Затем брикеты прокаливали при 400 С в течение 1 ч. Приготовленные таким образом брикеты обладали стойкостью при хранении на воздухе в течение двух и более недель без потери прочностньм свойств.

Брикеты в тигле из карбонитрида бора загружали в печь Таммана, разогретую до 1600 С.

После пятиминутной выдержки расплавленный металл и шлак сливали, отделяли один от другого и определяли химический состав металла и шлака.

Каждый опыт повторяли 3-5 раз, Pеэультаты опытов приведены в табл. 2.

Как видно из полученных данных, для брикетов оптимального состава в этой серии опытов использование марганца иэ марганцевого концентрата и ванадия из сплава Fe-Si-Ч-Al составляет соответственно 92,1-94,5 и

97,1-97,9Х.

Пример 2. С использованием лабораторного пресса усилием 10 r приготовили экзотермические брикеты диаметром 1,5 см и высотой 1 см состава, мас. .: сплав Fe-Si-V-Al (36,5X Si; 6,3X V; 10,3Х Al); 46,0; хлоркальциевый марганцевьй концентрат (57,8X Мп; 26,4Х МпО ) 42,0; известь 8,5 и борная кислота 3,5 ..

Указанные брикеты использовали для легирования металла, выплавляемого в 1О-килограммовой лабораторной дуговой электропечи.

Показатели использования предлагаемых и известных брикетов при легировании стали в ковше приведены в табл. 3.

Предлагаемьй эк зотермический брикет для легирования рельсовой, строительной и некоторых других марок стали позволяет повысить использование марганца иэ марганцевого концентрата на 2,0-4,4Х.

Применение в экзотермическом брикете в качестве восстановителя комплексного сплава Fe-Si-V-Al содержащего 35-40 Si 5-7 . V; !0-13X Al позволяет извлекать ванадий в сталь на 97,1-97,9, Комплексное легирование стали марганцем, ванадием и кремнием в ковше позволяет сократить продолжительность

1504279 планки, снизить стоимость выплавляемой стали за счет повышенного использования марганца из марганцевого концентрата и ванадия иэ сплава

Fe-Si-V-u.

Экэотермический брикет для легиро- 10 вання и раскисления стали, содержащий восстановитель, марганцевый концентрат, известь и борсодержащее связующее, отличающийся тем, что, с целью повышения извлечения марганца из марганцевого концентрата при комплексном легировании и раскислении стали марганцем, ванадием и кремнием, он в качестве восстаТаблица 1

Составы брикетов, мас.7.

Компонент

4 5 известный) 44,5

46,0 49,0

50,0 51, 3

42,5 44,8

3,5 60,0

6,3

36, 3 35, 0

10,9 1,2

3,5

3,3

6,1

40,3

14,5

3,5

6,4

40,0

10,0

3,5

6,3

36,5

10,3

3,3

6,1

35,0

13,0

3,3

6,1

35,0

l3,0

3,5

6,4

34,8

9,9

37, 0 36,0

40,0

45,0 45,0

38,0

7,8 8,7 5,8

42,0

8,5

46,0

14,0

8,0

9,0

9,0

3,0

1,2

4,2

3,0

3,5

3,5

1,2

1,0

9,0

Формула изобретения

Вос станов итель

С„„26

Fe-Si- -Al

Состав восстановителя, Х

Мп

Ч

Si

Al

Алюминиевый порошок

Марганцевый концентрат химического обогащения (57,87. лп)

Марганцевый концентрат механического обогащения (52X Мп)

Известь

Связующее борная кислота

Н ВО

Доломит новителя содержит сплав железа, кремния, ванадия и алюминия при следующем соотношении компонентов, мас. Х:

Сплав железа, кремния, ванадия,алюминия 42,5 - 49,0

Марганцевый концентрат 40,0 — 45,0

Известь 8,0- 9,0

Борсодержащее связующее 1,2 - 3,5 при этом сплав железа, кремния, ванадия н алюминия имеет следующее соотношение компонентов, мас.Х:

Кремний 35 - 40

Ванадий 5 — 7

Алюминий 10- 13

Железо Остальное

1504279

Т абл ица 2

Ха р акте рис тик и

1 2

40,4

5,1

22,4

0,5

34,6

5,2

20,4

Не опр.

39,4

4,3

l3,1

0,5

45,5

4,5

15,3

0,6

43,5 38,2

4,5 4,9

15,7 16,5

Не опр, 0,5

32,8

4,9

26,8

0,5

74,2

14,3

Не опр.

6,0 6,1 4,9

Не опр. Не опр. 0,2

28,0 28,) 29,4

8,8

0,1

27,7

6,6

0,1

28,5

3,0 4.2

Не опр. Не опр.

21,7 27,3

6,1

3I,0

0,63 0,69

О, 66 0,58

0,57 0,54

О, 75 0,68 марганца марганцевого концентрата, Х

Использование ванадия сплава

Fe-Si-Ч-А1, 7

+ ,Легирование сопровождается нежелательным ростом содержания кремния, приводяшего к сужению сортамента легируемой брикетами стали.

Таблица 3

Продолжение табл.3

Характеристики

Составы экзотермических брикетов по табл. 1

Составы зкзотермических брикетов по табл. 1

Характеристики

4 8 (известный) 8 (известный ) О, 06 Следы

0,31 0,24

40 Ч

Si

Использование марганца из марганцевого концентра45

Использование

9,1

9,4

0,15 0,18

Следы Следы

О, 10 О, 16

92,4 89,6 ванадия из сплава Fe-Si-V-A1, Х

97,2

0,65

0,62

Составитель К. Сорокин

Редактор М. Киштулинец Техред М,Моргентал Корректор М.Самборская

Заказ 5217/30 Тираж 576 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г,Ужгород, ул. Гагарина, 101

Состав металла, Мп

Ч

Si

Al

Состав шлака, 7

МпО

Ч 05

Si0

Кратность шлака К,„„

Использ ованив

Вес металла, кг

Металл до легирования, 7.

Nn

Ч

Si

Металл после легирования, 7.

Мп

Составы экзотермического брикета

Г т (L (I Г

3 4 5 6 7 8

88, 1 92, 1 92, 8 93, 1 94, 5 92,8 92, О 90, I

97,0 97,9 97,5 97,3 97,1 96,8 96,8