Способ выплавки ванадийсодержащихсталей

 

О П И С А Н И Е (,,836122

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советскмн

Социалистических

Республик. К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. свкд-ву (22) Заявлено 14.09.79 (2l ) 2815947/22-02 с присоединением заявки РЙ (23) Приоритет

Опубликовано 07.06.81. Бюллетень,йХ, 21

Дата опубликования описания 09.06.81 (51)М. Кл.

С 21 С 5/52

Государственный комитет

СССР по делам иза4ретениХ и открмтнХ (53) ll K 669. 187..2(088,8) (72) Авторы изобретения

Н. Г, Гладьпиев, Г. К. Плахов и Л. К. Кось

Научно-производственное объединение Тула (7I) Заявитель (54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ВАНАДИЙСОДЕРЖАЩИХ

СТАЛЕЙ

Изобретение относится к области черной металлургии, конкретнее к способам выплавки легированной инструментальной ванадийсодержащей стали в основных электросталеплавильных печах.

По действующим ГОСТам и стандартам

5 содержание кремния и марганца в легированной инструментальной ванадийсодержащей стали не должно превышать 0,350,40% каждого из элементов (1). то

Применяемый при выплавке этих. марок стали феррованадий является дефицитным .дорогостоящим ферросплавом и часто содержит повышенное количество марганца и кремния, что затрудняет получение стали с низким содержанием этих элементов.

Известен способ выплавки ванаднйсодержащих сталей в электросталеплавильных печах, включающий наведение окислительного шлака ванадийсодержащнм шлаком н известью при соотношении (2-5):

:1 вес.ч. (21.

Этот способ не обеспечивает достаточно высокой степени извлечения ванадия из его окислов и не может быть применен для получения стали с повьппенным (15%) содержанием ванадия. Кроме того, выплавка ванадийсодержащей стали с использованием этого способа характеризуется значительной продолжительностью и повйшеннымн энергозатратамн.

Известен также способ выплавки стали, содержащей ванадий, заключающнйся во введении в расплав концентра:ов из окислов ванадия в смеси с ферросилицием, алюминием, карбидом кальция и кокскком ГЗ ).

Присутствие в смеси кроме ферросилиция сильных раскислителей (алюмыння н карбида кальция) приводит к получению стали с повышенным содержанием кремния, а также марганца, содержащегося в ванаднйсодержащих концентратах. По этой причине способ не может быть использован для выплавки ванадийсодержащей стали с ограниченным содержанием марганца н кремния, например легированной инструментальной стали. Присутствие в смеси

3 8йМ коксика еще более затрудняет получение стали с низкой концентрацией кремния и марганца.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ выплавки ванадийсодержащих сталей, заключающийся в проплавлении шихты, проведении окислительного и восстановительного периодов, раскислении алюминием и сипикокальцием щ с использованием для легирования стали ванадием ванадиевого конвертерного шлака, вводимого в восстановительный период после восстановления кремния совместно с восстановителями и легиркующими, со- и

: стоящими иэ конверторного шлака, дроб леного ферромарганца или силикомарган ца, алюминиевого порошка или крупки, известняка или извести в следующем соотно,шении, килограмм на 1 т металлозавалки: 20 конвертерный шлак 10-20; ферромарганец или силикомарганец 5-15; алюминий 0,11 О; известняк (известь) 1-З (4j. Наличие кремния в металле перед вво дом в него воссгановительно-пегирующей 25 смеси, а также присутствие в смеси кремцемарганцевых материалов и алюминия, ° ° еспечивая достаточно эффективное иэвлеение ванадия из шлака э металл, пракгиески исключают возможность получения 30 легированной инструментальной стали с низким содержанием марганца и кремния.

Присадка окислов ванадия в восстановиельный шлак, количество которого составяет обычно 4-7% от веса металла, сни- 35 жает концентрацию окислов ванадия

{ 7 0 ) в шлаке,. что приводит к уменьшению скорости восстановительных процессов. Кроме того, известный способ может быть осуществлен только в электро- 40 печах с кислой футеровкой.

Целью изобретения является снижение содержания кремния и марганца в стали, интенсификация процесса восстановления ванадия из его окислов и экономия ферро- 45 сплавов.

Ыель достигается тем, что по способу выплавки ванадийсодержащих сталей в элекгросталеплавильных печах, включающему, проплавление шихгы, провед ение скисли- 50 тельного и восстановительного периодов, раскисление алюминием и силикокальцием с использованием для легирования стали ванадием легирующе-восстановительной смеси, состоящей иэ окислов ванадия, дробленого восстановителя и извести, окислигельный период проводят до получения в металле 0,15-0,25% углерода, а перед

22 4 присадкой легирующе-восстановительной смеси производят полное скачивание восстановительного шлака и вводят легирующе-восстановительную смесь, состоящую из окислов ванадия, 75%-ного ферросилиция и" извести, скачиваюг образовавшийся шлак, вводят в металл окисные соединения вольфрама и молибдена в стехиометрическом соотношении к содержанию кремния в металле и известь, наугпероживают металл и производят его окончательное легирование.

Обеэуглероживание металла в окиспительный период производят до 0,15-0,25% углерода. Низкое содержание углерода создает благоприятные условия для удаления из металла кремния в период ввода в него окисных соединений вольфрама и молибдена, так как высокое содержание углерода в инструментальной стали (llo

2,2% в стали. марки Х12ВМ, ГОСТ 595073) затрудняет окисление кремния.

При содержании углерода в металле менее 0,15% резко возрастает его окисленность, что затрудняет извлечение ванадия из его окислов в период присадки . легирующе-восстановительной смеси.

При содержании углерода более 0,25% ухудшаются условия окисления кремния кислородом окисных соединений вольфрама и молибдена.

Полное скачивание основного восстановительного шлака обеспечивает получение после присадки восстановительно-легирующей смеси (окиспов ванадия, 75%-ного ферросилиция и извести) высокого содер« жания пятиокиси ванадия в шлаке, интенсивное восстановление ванадия кремнием находящегося в шлаке порошка ферросилиция и формирование жидкоподвижного (за счет добавок извести) кислого шлака после извлечения ванадия из его окислов. Наличие кислого шлака позволяет достаточно полно удалить марганец из металла благодаря образованию силикатов марганца, Лля предотвращения возможности восстановления марганца в последующие периоды плавки (в частности, в периоды наугпероживания и раскисления алюминием и силикокальцием) шлак после полного извлечения иэ него ванадия полностью скачиваюг. Металл после скачивания кислого шлака содержит повышенное количество кремния так как ферросилиций дпя боле полного восстановления ванадия из его окислов вводят в избытке.

5 8М1 для окисления кремния металл обраба= тывают окисными соединейиями вольфрама и молибдена, вводя их в стехиометрическом соотношении к суммарному содержанию кремния в металле. Вольфрам и молибден обладают значительной восстановимостью и при низком содержании углерода,в металла их окислы достаточно полно окисляют кремний, результатом чего является частичное предварительное леги- 10 рование металла вольфрамом и молибденом и экономия ферросплавов. В результате;восстановления вольфрама и молиб дена в печи образуется шлак, состоящий в основном из кремнезема. Присадка из- 15 вести связывает кремнезем с окисью кальция, что способствует более полному удалению кремния и.повышает стойкость основной футеровки.

Науглероживание металла (с учетом 20 углерода, который вносится с ферросплавами) производят для получения марочного содержания углерода в стали, Ферросплавы вводят для окончательного легирования стали вольфрамом и молибденом, а также хромом, кобальтом и другими элементами.

Пример осуществления способа.

Выплавку.штамповой стали для холодного деформирования марки 8ХВЗМ; Ф2, содержащей,%: 0,75-0,85 С; 0,15-0,40

Ntt; 0 15 — О 40 5<; Зе5 4е5 С1 в 2ю5»

3,2 Ю; 2,5-3,0 Мо и 1,9-2,5 Ч, проводят в 20 тонной основной электросталеплавильной печи. Шихтовку плавки производят иэ расчета получения в металле по расплавлении 0,5-0,6% углерода.

Окислительный период проводят .до получения в металле 0,2% углерода при

1600 С. Восстановительный период проо 40 водят до получения в металле содержания серы не более 0,015% .

Производят. полное скачивание. восстановительного шлака и присаживают легирующе-восстановительную смесь сосгоя45 щую из 1,15 т технической пятиокиси ва надйя (80% Vg. 05-, 12% FeO, .8% Мпо), 0,7 т порошка,75%-ного ферросилиция и

0,6 т извести. Присадку смеси производят порциями в 3- 4 приема, не допус50 кая, снижения температуры металла менее

1580 С.

После извлечения ванадия из шлака (содержание V O в шлаке не более

0,3%) проводят полное скачивание кисло55 го шлака с отношением СаО/ 810к= 0,7, С этим шлаком удаляется 80-90% марганца, содержащегося в металле. Металл

22 6 после окачивания шлака содержит 0,15%

МИ и 0,6% Я . После этого на зеркало металла присаживаюг 0,55 т вольфрамитового концентрата (i70% ФО ), 0,6 r

1 звесги и производят науглероживание ме" галла до 0,4% путем вдувания в ванну псрошкообразного карбонизатора.

Окончательное легирование стали осуществляют путем ввода в металл l,lr

70%-ного углеродистого феррохрома. (7% С), 0,2 r 70%-ного ферровольфрама и 1 т 50%-ного ферромолибдена. Металл перед выпуском содержит,% 0,8 С;

005 9 010 МИ 39 CI 2 94

2,5 Мои 2,4М.

Окончательную корректировку химического состава металла, а также раскисление алюминием и силикокальцием произ-. водят в процессе выпуска плавки на желобе и в ковше.

Применение предпагаемого способа наиболее перспективно в элекгросталеплавильных цехах, специализирующихся на выплавке сложнолегированных инструменi тельных ванадийсодержащих сталей с низким содержанием марганца и кремния, Формула изобретен йя

Способ выплавки ванадийсодержащих сталей, включающий проплавление шихгы, прождение окислительного и восстановительного периодов, раскисление алюминием и силикокальцием с использованием для легирования стали ванадием легирующевосстановительной смеси, состоящей иэ окислов ванадия, дробленого восстановите ля и извести, о т л и ч а ю m и и с я тем, что, с целью снижения содержания кремния и марганца в стали, интенсификации процесса восстановления ванадия из

его "ýêèñëîâ и экономии ферросплавов, ) окислительный период проводят до получения в металле 0,15-0,25% углерода, tte ред присадкой легирующе-восстановитель- ной смеси производят полное скачивание

Ф восстановительного шлака и вводят леги,рующе восстановительную смесь, состоящую иэ окислов ванадия, 75%-ного ферро силиция и извести, скачивают образовавшийся шпак, входят в металл окисные соединения вольфрама и молибдена в сгехиометрическом соотношении к содержанию кремния в металле и известь, науглероживаюг металл и производят его окончательное дегирование.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

А56122 8

1. Инструментальные стали. Справоч- 3. Патент ПНР N. 91454, ник. М„Металлургия", 1977, с. 17-159. кл. С 22 С 38/06, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР 4. Авторское свидетельство СССР Мю 285822 кл С 21 С 5/52 1978 No. 605839 кл«С 21 С 5/52 1978

Составитель Л. Баркевич

Редактор Т. Юрчиковй. - Техред 3.Фанта Корректор С. Шекмар

»»»»»»»»»»«« ф»»» «««» «»»» «» «»

Заказ 2836/12 Тираж 618 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий. .113О35, Москва, Ж-.З5, Раушская наб;, д; 4/5

»» »««»

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