Способ выплавки ванадийсодержащей стали в дуговой электросталеплавильной печи

 

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к способам выплавки ванадийсодержащей стали в дуговых электросталеплавильных печах. Способ выплавки ванадийсодержащей стали в дуговой электросталеплавильной печи включает загрузку металлошихты, ее плавление, окисление примесей с ванадием и удалением окислительного шлака, присадку шлакообразующей смеси из ванадиевого конвертерного шлака, извести и плавикового шпата, предварительное раскисление металла в печи, последующее раскисление шлака путем присадки в печь порошка кокса и ферросилиция, выпуск металла и шлака из печи в ковш, окончательное раскисление стали в ковше. Ванадиевый конвертерный шлак, известь и плавиковый шпат присаживают при их соотношении в смеси 1: (0,3-1,0): (0,2-0,4) соответственно. После предварительного раскисления металла шлак в печи раскисляют смесью порошка кокса, дробленого ферросилиция и дроби алюминия при соотношении в ней С : Si : Al =1:(2,0-2,2):(1,5-1,6). Из печи сначала выпускают шлак, а затем металл. Изобретение позволяет достичь высокую степень усвоения ванадия при прямом легировании стали ванадиевым конвертерным шлаком и стабильном извлечении ванадия в сталь. 1 табл.

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к способам выплавки ванадийсодержащей стали в дуговых электросталеплавильных печах.

Известен способ выплавки ванадийсодержащей стали в дуговой электросталеплавильной печи [1] , при котором ванадиевый конвертерный шлак в смеси с мелкосеянным коксом и молотым ферросилицием присаживают в печь во время восстановительного периода. Через 5-10 мин после ввода смеси в печи образуется гомогенный жидкоподвижный шлак. При выдержке 20-40 мин усвоение ванадия металлом составило 80-90%.

Недостатком данного способа является то, что после присадки ванадиевого конвертерного шлака происходит резкое повышение окисленности печного шлака и поэтому восстановление ванадия из шлака связано с большим расходом раскислителей, при этом продолжительность плавки затягивается на 20-40 мин.

Известен способ выплавки стали в дуговой сталеплавильной печи [2], при котором ванадиевый конвертерный шлак вводят совместно с известью в завалку или в период плавления. Окислительный шлак из печи не удаляют, раскисляют его смесью порошка кокса и ферросилиция. В качестве восстановителя используют также углерод, растворенный в металле.

Недостатком этого способа является то, что он может быть применен только при использовании металлошихты, чистой по содержанию вредных примесей, в частности фосфора.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ выплавки ванадийсодержащей стали в дуговой электросталеплавильной печи, при котором после удаления окислительного шлака металл обрабатывается шлакообразующей раскислительной смесью, состоящей из ванадиевого конвертерного шлака, извести (известняка), разжижающей добавки (плавикового шпата) и углеродистого ферромарганца, взятых в соотношении 10: (5-8):(1-2):(4:5), а после нагрева металла в него вводят алюминий [3].

Однако ферромарганец, входящий в состав смеси, вследствие своей высокой плотности растворяется в стали, и таким образом, раскисляет не шлак, а сталь, в связи с чем снижается извлечение ванадия из шлака. Углерод же, входящий в состав используемого углеродистого ферромарганца не раскисляет шлак, а попадая в жидкую сталь науглероживает последнюю, что в некоторых случаях нецелесообразно. Присадка известняка приводит к охлаждению шлака (протекает эндотермическая реакция), вследствие чего замедляются процессы восстановления ванадия из шлака. Использование сравнительно крупного кускового алюминия приводит не только к взаимодействию со шлаком (раскислению шлака), но и повышению содержания алюминия в стали, что не удовлетворяет требованиям Государственных Стандартов на рельсовую сталь. Кроме того, раскисление шлака (из наведенной смеси) проводится без использования кремния, что дополнительно повышает угар алюминия и загрязняет сталь неметаллическими включениями (оксидами алюминия). Таким образом повышается загрязненность стали неметаллическими включениями, снижается стабильность и степень усвоения ванадия из шлака.

Желаемым техническим результатом изобретения является обеспечение высокой степени усвоения ванадия при прямом легировании стали ванадиевым конвертерным шлаком при стабильном извлечении ванадия в сталь.

Для этого ванадиевый конвертерный шлак, известь и плавиковый шпат присваивают при их следующем соотношении в смеси 1:(0,3-1,0):(0,2-0,4), соответственно, а после предварительного раскисления металла шлак в печи раскисляют смесью порошка кокса, дробленого ферросилиция и дроби алюминия при соотношении в ней C:Si: Al=1:(2,0-2,2):(1,5-1,6), причем из печи сначала выпускают шлак, а затем металл. После введения смеси плавиковый шпат позволяет быстро образовывать высокоосновной жидкоподвижный шлак, который интенсивно реагирует с углеродом металла, за счет чего резко снижается окисленность шлака. При достижении требуемого содержания углерода в металле и заданной температуры производят предварительное раскисление металла, а затем печной шлак раскисляют смесью порошка кокса, дроби алюминия и дробленого ферросилиция. Применение в качестве восстановителя алюминия в виде дроби способствует быстрому снижению окисленности и меньшему понижению основности шлака, вследствие чего стабилизируется усвоение ванадия. Опережающий выпуск шлака из печи способствует ускорению диффузионного процесса перехода ванадия из шлака в металл и дефосфорации стали за счет повышения межфазной поверхности контакта. Соотношение ванадиевого конвертерного шлака, извести и плавикового шпата в смеси установлено опытным путем и обеспечивает образование жидкоподвижного высокоосновного шлака, сохраняющего свои технологические свойства в восстановительный период. Предлагаемое соотношение раскислителей C:Si:Al обеспечивает наиболее полное восстановление ванадия из шлака.

Предлагаемые параметры технологии установлены экспериментальным путем. Найденное решение применимо для выплавки ванадийсодержащей стали с содержанием ванадия до 0,1% в дуговых электросталеплавильных печах.

Опытные плавки по заявляемой технологии проводили на дуговых электросталеплавильных печах типа ДСП-100И7 по принятой технологии выплавки стали [4] со следующими изменениями и дополнениями (см. таблицу). После спуска максимально возможного количества окислительного шлака в печь вводили смесь ванадиевого конвертерного шлака, извести и плавикового шпата при расходе ванадиевого шлака 8-10 кг/т стали. После достижения требуемого содержания углерода и заданной температуры проводили предварительное раскисление металла силикомарганцем. Затем шлак в печи раскисляли порошком кокса, дробленого ферросилиция и дробью алюминия. Выпуск организовывался с опережающим спуском шлака, затем сливался металл. В ковше проводилось окончательное раскисление стали ферросилицием, силикокальцием и силикомарганцем.

Приведенные в таблице данные показывают, что выплавка ванадийсодержащей стали марок КВ, Э76В, НЭ76В в дуговых электросталеплавильных печах по заявляемому способу позволяет повысить и стабилизировать степень восстановления ванадия из шлака в металл. Химический состав стали и весь комплекс аттестационных свойств соответствовал требованиям Государственных стандартов. Содержание ванадия в опытном металле в зависимости от использования сочетаний шлаковых компонентов колеблется от 0,04 до 0,08%.

Источники 1. Довгопол В.И., Раковский Ф.С., Филлипенков А.А. и др./ Литейное производство, 1977. - N 4. - С. 12-13.

2. А.с. СССР N 358374 C 21 С5/52.

3. А.с. СССР N 1046294 C 21 C5/52.

4. Технологическая инструкция АО "Кузнецкий металлургический комбинат" 103-ЭС-388-91.

Формула изобретения

Способ выплавки ванадийсодержащей стали в дуговой электросталеплавильной печи, включающий загрузку металлошихты, ее плавление, окисление примесей с наведением и удалением окислительного шлака, присадку шлакообразующей смеси из ванадиевого конвертерного шлака, извести и плавикового шпата, предварительное раскисление металла в печи, последующее раскисление шлака путем присадки в печь порошка кокса и ферросилиция, выпуск металла и шлака из печи в ковш, окончательное раскисление стали в ковше, отличающийся тем, что ванадиевый конвертерный шлак, известь и плавиковый шпат присаживают при их соотношении в смеси 1 : (0,3 - 1,0) : (0,2 - 0,4) соответственно, а после предварительного раскисления металла шлак в печи раскисляют смесью порошка кокса, дробленого ферросилиция и дроби алюминия при соотношении в ней C : Si : Al = 1 : (2,0 - 2,2) : (1,5 - 1,6), причем из печи сначала выпускают шлак, а затем металл.

РИСУНКИ

Рисунок 1