Шихта для легирования стали

 

Союз Советсимк

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕЕЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«i>870447 (6l ) Дополнительное к авт. свид-sy (22) Заявлено 21,01.80 (21) 2872624/22-02 с присоединением заявки М (23) Приоритет (51) М. Кл.

С 21 С 5/52

Гаеударстееииьй комитет

СССР

Опубликовано 07.10.81. бюллетень М 37 ео делам изебретеиий и открытий (5З) УДК 669.187.. 25 (088.8 ) Дата опубликования описания 07.10.81

С. М. Белокуров, В. А. Старцев и В. B. Kp (72) Авторы изобретения

Центральный научно-исследовательский инсти и технологии тяжелого и транспортного маш и Уральский ордена Трудового Красного Зна институт им. С. М. Кирова. (7l) Заявители (54) ШИХТА ДЛЯ ЛЕГИРОВАНИЯ СТАЛИ

59-60

12-14

22-24

4 5 13) Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству в электропечах углеродистых низколегированных и легированных ниобийсодержащих сталей.

Выплавка ниобийсодержаших конструкS ционных сталей в настоящее время постоянно увеличивается. Введение ниобия в сталь способствует повышению ее прочностных, пластических и специальных

1О свойств.

Основная масса ниобийсодержащих ста» лей производится путем введения ниобия в металл из дорогостояйих феррониобия или ниобиевых лигатур.

-tS

Известны составы шихты для легирования стали ниобием, состоящие из несколько более дешевого материала-пятиокиси ниобия и различных восстановителей: ферросилиция, силикокальция, алюминии

20 (.1, 2). Однако, несмотря на некоторое снижение стоимости такого материала, он остается достаточно дорогим. Для сравне-, ния приводим следующие данные: стои мость 1 кг ниобия, введенного в сталь из феррониобия самой дешевой марки (Нб4) составляет 14,3 руб., из технической пятиокиси ниобия — 13,8 руб.

Наиболее близким к предлагаемому составу по своему техническому решению является следующий состав, %:

Пирохлоровый концентрат

Ферросилиций

Известь

Плавиковый шпат

Указанная шихта для легирования стали ниобием удовлетворяет требованиям, предъявляемым к легирующим материалам, используемым как для ковшевых добавок, так и для легирования в электропечи.

Применение такой шихты экономически це» лесообра:ю нее шихты 1, 2) . Стоимость 1 кг ниобия, введенного в сталь из такой шихты, составляет 7,7 руб. Но в составе указанной шихты пригоден лишь ниобиевый (пирохлоровый) конпентрат с содер.870447

50 жаиием пятиокиси ниобия 30»37% и не может быть использован ниобиевый концентрат с более низким содержанием пятиокиси ниобия. Применение последнего в составе известной шихты вследствие недостатка восстановителя и формирования шлака, не отвечающего требованию максимального извлечения ниобия из сырья (см. ниже), приведет к понижению извлечения ниобия из шихты и непопаданию в заданный химический состав стали.

Белью изобретения является снижение себестоимости стали.

Бель изобретения достигается тем, что в шихте для легирования стали, вклю15 чающей ниобийсодержашее сырье, восстановитель, известь или известняк, в качестве ниобийсодержащего сырья используют ниобиевые коцентраты с содержанием пятиокиси ниобия 8-28%, а шихта дополнительно содержит угперодсодержаший метено риал и компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:

Ниобиевый концентрат 60-80

Восстановитель 6-1 2

Углеродсодержаший

25 материал (коксик или уголь) 5-10

Известь или известняк Остальное.

Ниобиевый концентрат (либо другие ниобийсодержащие материалы) с содержанием пятиокиси ниобия 8-28% является материалом для легирования. Введение указанного ниобиевого концентрата ниже или выше указанных пределов не обеспе- 35 чивает получения требуемого в стали содержания ниобия вследствие недостатка или . перерасхода ниобия на легирование. Восстановитель (феррослиций, силикокальций или алюминий) вводится из 40 расчета полного восстановления ниобия иэ используемого сырья.

Известь вводится в количестве, необходимом для нейтрализации, образующейся в процессе восстановления двуокиси 45 кремния или окиси алюминия, с целью формирования шлака с оптимальными физическими свойствами, который обеспечивает максимальное извлечение ниобия из используемого сырья.

Углеродсодержащий материал (коксик, уголь ) является дополнительным восстановителем и служит для образования карбидов ниобия, что способствует повыше» нию усвоения ниобия сталью и более полному его восстановлению из сырья.

Соотношение компонентов шихта выведено из следующих соображений. Исследованиями установлено, что наиболее бла гоприятное распределение ниобия между шлаком и металлом достигается при наведении известково-силикатных HJIH извест-! ково-глиноземистых шлаков, обладающих оптимальными физическими свойствами: минимальной вязкостью и невысокой плавкостью. Поэтому известь или известняк вводили с учетом формирования такого шлака, Количество восстановителя л углеродсодержащего материала в составе шихты определяется содержанием пятиокиси в концентрате. Так, например, при содержании в концентрате 8% пятиокиси ниобияг необходимо иметь в составе шихты 80% ниобиевого концентрата, 6% восстановителя, 5% углеродсодержашего материала, известь — остальное.

Таким образом, в составе шихты нижнему пределу содержания ниобиевого концентрата соответствует верхний предел содержания восстановителя, а также углеродсодержашего материала, и наоборот.

Шихта для легирования стали оптимального состава была опробована при выплавке стали 20 ГФБЛ, содержащей 0,030,06% ниобия. Легирование стали осуществляли путем присадки смеси в электропечь в восстановительный период плавки. Раскод шикты 5 кг/т стали. В состав шикты было введено, мас.%:

Ниобиевый концентрат, содержащий 15% пятиокиси ниобия 72

Восстановитель (ферросилиций, содержащий 46% кремния) .8

Углередсодержаший материал (коксик) 6

Известь Остальное

Данные химического анализа полученной стали показали, что содержание ниобия составляет 0,052%, таким образом, усвоение. ниобия сталью составило 83%.

Кроме того, были проведены четыре плавки стали с применением данной шихты (см. табл. 1), в которой содержание ниобиевого концентрата составляло, мас.%

55 (плавка 231), 60 (плавка 242), 80 (плавка 257), 84 (плавка 278).

Таким образом, введение ниобиевого концентрата в шихту менее 60% и более

80% не обеспечивает требуемого для стали 20 ГФБЛ содержания ниобия, которое должно составлять 0,03-0,06%.

Качество металла, выплавленного с применением данной шихты, не ниже, чем при применении стандартного феррониобия (см. табл. 2).

6 до 20 % пятиокиси ниоТаблица 1

Составы шихты для легирования стали и содержание ниобия в металле

231

27,2

28,0

12,5 10,5

0,022

0,038

0,056

0,064 ост.

242

12,0 10,0

6,0 5,0

5,8 4,8

257

8,0

278

8,4 ост.! Табли ца 2

Механические свойства стали 20 ГФБЛ

6,б

43 26 48 12,6 (среднее по трем плавкам) 60

Феррониобий

Предлагаемая шихта

5,8

48 12,0

42 62 (д л я оптимального состава стали ) 6,2

I для легирования 60

46 11,8

26 (для гран стали, о состава а No 242 ) и ч н or плавк

6,0

47 12,4

25 (для гран стали, о состава а N 257) ичног плавк

5 8

Использование для легирования сталь бедных ниобиевых концентратов позволит увеличить извлечение ниобия из руды всталь за счет исключения потерь при дальнейшем обогащении и, тем самым, снизить себестоимость выплавляемой стали. Так, например, при дальнейшем обогащении чернового ни обиевого концентрата Белозиминского месторождения, содержащего в среднем 15% пятиокиси ниобия, безвозвратные потери по данным Гиредмета составляют около 20%. При получении бедного концентрата (данные Гиредмета), содержащего 12-16% ЙЬ, 0, вместо кондиционного, содержащего более 30%Nb 0-. а Х

70447 экономиться бия.

Поскольку применение предлагаемой шихты для легирования стали предусмот5 рено в электропечи, где имеются широкие возможности регулирования свойств шлаков, иэ состава смеси вывечен дефи- . цитный и дорогой плавиковый шпет, что также способствует повышению эффе .тивности производства.

Применение предлагаемой шихты для легирования стали позволит получить годовой экономический эффект свыше

90000 руб; при производстве 30 тыс.тонн !

5 стали в год.

870447

Составитель Л. Магаюнова

Редактор Н. Аристова Texpep A. Ач Корректор А Ференц

Закмв 8678/53 *Ту пах. 62 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по дерлм изобретений и открытий

113035., 1М::-.к:-,.а N- 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП -"Пате :." .-", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формуда изобрет ения

Шикта,ддя легирования стали, вклю-. чщощая ниобийсодержашее сырье, восстановитель, известь или известняк, о тличаюmàяся тем,что,сцелью снижения себестоимости стали, в качестве ниобийсодержашего сырья используют. ииобиевые концентраты с содержанием пятиокиси ниобия 8-28%, а шихта дополнис тельно содержит углеродсодержашнй материал и компоненты взяты в следующем соотношении, 9f:

Ниобиевый концентрат 60-80

Восстановите ль 6-1 2 Углеродсодержаший материал 5-10

5 Известь или известняк Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР ,№ 242933, кл. С 21 С 7/00, 1966.

2. Авторское свидетельство СССР

¹440420,,кл. С 21 С 7/00, 1972.

3. Авторское свидетельство СССР № 569602, кл. С 21 С 5/52, 1973.