Шихта для выплавки черных металлов

 

О П И С А Н И Е ()945217

И306РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ

Союз Советских

Соцкалксткческкн

Республик (61) Дополнительное к ввт. свмд-ву (22) Заявлено 12.08.80 (21) 2972039/22-02 (52)M. Кл. с присоединением заявки № .

С 22 С 35/00

1нсудвретвиный кемнтет

С С С Р!

fo делам нзебретеннй н открытнй (28) Приоритет

Опубликовано 23 07 82 Бюллетень № 27 (5З) Д 669.187. .25 (088.8) Дата опубликования описания 23.07,82 (72) Авторы изобретения

Д. П. Ко;сушкин, Л. А. Смирнов, Э. Л. Воробьева, В. -И-.-Довгопол, Л. А. Белоусов и А, А. Боярннцсв с.

1! Уральский научно — исследовательский институт черныК металлов 1 (71) Заявитель (54) ШИХТА ДЛЯ ВЫПЛАВКИ ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к производству черных металлов (чугуна н стали) путем восстановления углеродом из жидкой шлаковой фазы для выплавки металла в машиностроении- и других отрас5 лях промышленности.

Известен состав шихты для выплавки металла в дуговой электрической печи. Шихта составляется из различного по габаритности стального лома, углеродсодержа щего материала (коксика и др.), шлакообраэующих материалов (известняк, железная руда, окалина н др,), раскисляющих и легирующих добавок (1).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является состав шихты для выплавки металла в дутовой электрической печи, содержащей взамен стального лома окисленные железорудные материалы, углеродсодержащие материалы, шлакообраэующие материалы, раскисляющие и легирующие 20 добавки. В этой шихте используют обычные рядовые руды, агломерат, окатыши с различной степенью металлизации и получают чугун, содержащий, %: 2,2--3,0 С; 0,07-0,13Si;

0,09-0,11 $; 0,02 — 0,04 Ti и сталь, содержащую,%: 0,05 — 0,80 С; 0,11 — 0,60 Мп; 0,044—

0,082 S; 0,019 — 0,043 Р; 0,03 — 0,12 Сг„0,030,05 Ni; 0,02 — 0,04 Со (23.

Полученные с применением этой шихты составы металла относятся к чугунам и сталям общего назначения с обычными свойствами.

Дальнейшее развитие техники, освоение районов с пониженной среднегодовой температурой требуют применения черных металлов с более высоким уровнем механических свойств. Созданы марки. чугунов и сталей с такими свойствами. Часть нз них содержит повышенное количество ванадия (до 0,2%). Большое применение получают нзносостойкне чугуны и атмосферокоррознонные стали с повышсш ым содержанием фосфора (0,15 — 0,9%) . Известны составы чугунов и сталей с повышенным содержанием ванадия и фосфора. На вагоноремонтных заводах в эначителы ых количествах отливаются тормозные колодки нз чугуна с 0,2-0,5% Р. При производстве чугунов и сталей из обычных железорудных материалов необходимое количество этих

3 94521 элементов вводят с легирующими добавками (феррофосфором и феррованадием). Эти ферро- сплавы являются дорогостоящими и дефицитными, что ограничивает их использование для производства необходимых объемов чугунов и сталей с ванадием, фосфором.

Целью изобретения является использование природнолегированных ванадием до 0,3% и фосфором до 1% окисленных железорудных материалов, сокращение расхода фосфористых 1п лигатур и ванадиевых продуктов и повышение извлечения фосфора и/ипи ванадия.

Указанная цель достигается тем, что в шихту вводят окисленные железорудные. материалы с повышенным до 0,3% содержанием ванадия до 1% фосфора. Окислы элементов VqO и

Р О : взаимодействуют с углеродом. Высокая температура нагрева шихты в электрической дуговой печи, сравнительно низкое содержание кислорода в металле ускоряют -реакции восстаНоВВеННВ V2O5 и РзОа и в чугуне HJIH CTBJIH . повышается концентрация ванадия, фосфора.:

В состав шихты необходимо вводить 60 — 85% окисленных жапезорудных материалов с повышенным содержанием ванадия, фосфора. Для восстановления окислов железа и других элементов вводится 14 — 30% углеродсодержащих материалов. Известь и другие шлакообразующие материалы, необходимые для наводки шлаков и обессеривания металла, составляет 0,5 — 15%.

Для получения сталей и чугунов с заданным химическим составом вводятся в пределах

0,5 — 5% раскисляющие и легирующие добавки.

Выплавку проводят в дутовой электропечи

35 с магнезитовой футеровкой и динасовым сводом.

В табл. 1 приведено изменение шихты и параметров плавки в зависимости от содержания окисленных железорудных материалов..

Если количество материалов составляет 55%, лп ниже нижнего предела, то содержание углерода в металле достигает максимального содержания

6,7% по растворимости в железе. Требуется много времени на обезуглероживание металла и значительно возрастает продолжительность плавки (вариант 1).

В варианте 2 содержание окисленных материалов равно нижнему пределу 60%. В этом случае снижается содержание углерода в металле до 4,5%. Продолжительность плавки несколько увеличивается из-за операции обезуглероживания до заданного содержания углерода.

Промежуточные варианты 3 и 4 обеспечивают нормальный ход плавки.

В варианте 5 содержание окисленных материалов в шихте находится на верхнем пределе

85%. Количество углеродсодержащих материалов достигает нижнего предела. При таком соотношении удобно выплавлять средне и низ7 4 колегированные фосфором и/или ванадием стали.

Если содержание окисленных железорудных материалов становится выше верхнего предела, то количество углеродсодержащих материалов— меньше нижнего предела. В результате резко уменьшается степень восстановления железа и полезных элементов, в т. ч. фосфора и/или ванадия.

В табл. 2 показано влияние углеродсодержащих материалов на состав шихты и показатели плавки.

При количестве материалов выше верхнего предела 35% расход окисленных железорудных материалов становится ниже нижнего предела, Одновременно значительно повышается содержание углерода в металле и увеличивается время плавки (вариант 1).

Во втором варианте углеродсодержащие материалы взяты на верхнем пределе. Продолжительность плавки несколько увеличивается изза обезуглероживания металла до заданного содержания в чугуне.

Среднее промежуточное содержание углеродсодержащих материалов в шихте (вариант 3) обеспечивает нормальный ход плавки.

При достижении нижнего предела встречается два случая. В первом случае (вариант 4) выплавляется сложнолегированная сталь 10 НАЧ с высоким расходом шлакообразующих материалов и лигатур. Во втором случае (вариант

5) количество окисленных железорудных материалов достигает верхнего предела. Несколько уменьшается степень восстановления железа, фосфора, ванадия и выплавляются сравнительно простые низколегированные фосфором и/или ванадием стали.

Когда количество углеродсодержащих "материалов ниже нижнего предела (вариант 6), то количество окисленных железорудных материалов становится выше верхнего предела. Кроме . этого, резко уменьшается степень восстановления железа, фосфора, ванадия и плавка становится мало экономичной..

Влияние расхода шлакообразуюших материалов приведено в табл. 3.

Шлакообразующие материалы необходимы для получения шлака заданного состава и корректировки фосфора и серы s металле.

При содержании шлакообразуюших выше верхнего йредела (вариант 1) за счет окисленности шлака уменьшается степень восстановления элементов. Введение большого количества шлакообразующих затягивает время плавки, снижается стойкость футеровки печи.

При верхнем расходе шлакообразующих выплавляются сложнолегированные марки стали (вариант 2), например 10 HAV. Для выплавки таких сталей требуется вводить

945217 6 требуется для выплавки сложнолегированных сталей типа 10 HAY и других.

Среднее содержание (вариант 3) обеспечивает нормальныи ход плавки фосфористых чу5 гулов.

При нижнем пределе (вариаит 4) выплавляется автоматная и друтие низколетированные

5 и максимальное количество раскисляющих и легирующих добавок.

Среднее количество шлакообразующих материалов обеспечивает выплавку фосфористых чугунов с несколько пониженной производительностью печи (вариант 3).

Расход шлакообразующих материалов на нижнем пределе (вариант 4) необходим при выплавке сравнительно простых сталей с невысоким содержанием фосфора, ванадия типа автоматной и других сталей. По этому варианту выплавляются также чугуны с содержанием фосфора до 0,5%.

Снижение расхода шлакообразующих ниже нижнего предела затрудняет корректировку состава первичного шлака и выплавку сталей с заданным содержанием элементов (вариант 5).

В табл. 4 приведено изменение состава шихты .и параметров плавки в зависимости от содержания раскисляющнх н легнрующих материалов.

При высоком расходе легирующих материалов.7,0% (вариант 1) и высоком расходе шлакообразующих материалов возникают затруднения с попаданием в химический состав выплавляемого металла.

Содержание раскисляющих и легнрующих .материалов на верхнем пределе (вариант 2) - Когда количество раскисляяицих и легирующих добавок снижается ниже нижнего предела (вариант S) то вновь йоявляются трудности с выплавкой сталей заданного химического состава.

Предлагаемый состав шихты позволяет выплавлять стали и чугуны с ванадием и фосфором. Прн этом не требуются дорогостоящие феррофосфор — 24% P (193 руб. эа т) и не требуется феррованадий 38% Ч (2510 руб. за т). Окисленные железорудные материалы с ванадием и фосфором существуют в природе, запасы их велики.

Использование шихт предлагаемого состава позволит значительно увеличить производство сталей и чугунов с ванадием, фосфором и добиться существенной экономии черных металлов в народном хозяйстве.

945217 х

5и х о

4) ад о фдо о д Б х о о.Я

О Ф д Ф

Cf н . Р»

Ж + 3 о

)х и

О х

С4 о .8 о е ))

< х

С) (Г)

Ю"

4)

С Ъ

@ х ж х

Vl

Ю

4 )

С) o„

)/) 4.)

Р» и !

» о Й й

K х х о

Я

3 о >

Ф"

Й х а о ()х х

)/Ъ

Й3 х N о х и о

v о

Ф

Ц

4 о д у

СФ Д

v W!

1!! р.!!! !! о х ! х Е а ! Х о о

"-.— ! о X д ! о

Ц C0 g ф Л а

I а> в х !. о

3 с FA

>, о сО 4 ° алло

Рс ф й(4) о ф

K "х я

Г

Ц

» и иi б) о, ) о,Я g

Д 1 () Ж о а. а о

Фй ох М х о охо о

3i --И о

)х х )»

Юqa) с! о.

3, CA x ф,!. х

) Я, Й С4

„"Я г 3

С4 О.

Й о д ))

5 н

ID са

Ф

Й

Д И

Ц о

Ю М

) ) х ж х о» о

Ф

)-. о

CO

О»

)- gQ! ! ! !

I о

С4

Е о Д!

Й. х

) о ххо !

I !

1 ! !

С»)

I

М

tf а ъ а. к3 ф а!

g3 2 а к а а

Г»)

Щ а о и

Г1

О

Q.

И о ! ч

М х

Ж о ф

«»

g х

»

Х а! ! ! ! ! а !

»

° a3 са а

СФ р ф р ф к "

Я ю г,3

О P o

Е ф > о!

c% !

4 о с3

° 4 м I !

"=

e I

О I в

3А, р»! Г иф

I !

I

"1 !

I и а

I ф о ф!

Ю!

-1

I

I !

I

I

I

945217

>м о ф

Я» Д

I 5,5

-Вй о

6 со а

)Д о Я (-4 а ф, О

Д !

3

Б 3

Cl ф

3ii о ф И ф

Ц

g sO д И

m 5

Я „

Q И ф о

М . а а.аф

Р» а ф Ю о о

i са о

12 о о

tA ь.

0 о

I/) о

1/) о

Ьоф йфи

-"y.

g <р ф и

Н н йКй

-1 х

1 йь

Ц

Р"

945217

Ф о ю4

Б „

Б 5 и

Ф о 5

ФГ

Е. и о

0 е ф

Й ф ф

3 :, 3й

g н

0 о н ф

„-"5

<Ю ф ф

Д ьФ я с3 са Ь

Е Я

63 с

О О

0 (Ж

Д CO 11

945217 о

Я (В

-n(D

\Г»

С »

С»

»Г»

С.)

jв

«ч а э

Р»

»ф

Ф

»»"» Д а

»

5 m а

I.

»/Ъ

Ц

- о

+o

ED

Я I о х о

Р

Р0 о (р, 1

ce О о

g o Ф

Е О ь В И

Юайбае

945217

14-- 30

0,5 — 15

Составитель Л. Магаюмова

Техред Л. Пекарь Корректор О. Билак

Редактор Н. Гунько

Заказ 5265/36 Тираж 660

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

Шихта для выплавки черных металлов, например, в дуговых электрических печах, включающая окисленные железорудные материалы, углеродсодержащне материалы, щлакообразующие материалы, раскисляющие и легирующие добавки, отличающаяся тем, что, с целью использования природнолегированных ванадием до 0,3% и фосфором до

1% окисленных железорудных материалов, сокращения расхода фосфористых лигатур и ванадиевых продуктов и повышения извлечения фосфора и/или ванадия, она имеет следующее соотнощение компонентов, вес.%:

16

Окисленные железорудные материалы с содержанием ванадия до 0,3% н (или) фосфора "до 1% 60-85

Углеродсодержащие материалы

Шлакообразующие материалы

Легирующие и раскисляющие добавки 0,5 — 5,0

1О Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Еднерал Ф. П. Электрометаллургия стали и ферросплавов. М., 1963, с. 131 — 132, 169, 192.

2. Князев В.Ф. и др, Бескоксовая металлур1S гия железа.М., Металлургия",1972,с.146-166.