Способ выплавки ванадийсодержащих сталей

ОЮЭ СОВЕТСНИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 19) 52 д 1 С 2 ГОСП РЕТВУ учно-исследоваспециальных ВАНАДИЙ- ий завал- ведение ирование адийсоокислов,1. СПОСОБ В ВАШИХ СТАЛЕЙ, в расплавлен рафинирован путем присад материалов:Вф АРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР М ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ИСАНИЕ ИЗО АВТОРСКОМУ СВИДЕТ(71) Украинский нательский институтсталей, сплавов и ферросплавови Злектрометаллургический орденаТрудового Красного Знамени завод(56) 1. Авторское свидетельство СССРВ 697571, кл. С 21 С 5/52, 1977.2. Авторское свидетельство СССРУ 285822, кл. С 21 С 5/52, 1968.(54)(57) ЫПЛАВКИСОДЕР ключ ающку шихты, ие, проопераций ия, легванадием ки ндержащих в в вводимых в количестве 5 - 60 кг на 1 т металлической завалки, извести и раскислителей, взятых в соотношении 1:(0,5-1,25):(0,2-0,5), о т л.и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения степени усвоения ванадия и снижения себестоимости стали, нагретый до 950-1300 С ванадийсодержащий материал и известь вводят после скачивания окислитель- ного шлака и,после их расплавления присаживают раскислитель в виде отходов производства силумина в кусках величиной не менее 100 мм.2. Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что расчетное количество отходов производства силумина вводят в несколько приемов, причем первую порцию - после расплавления ванадийсодержащего материала и извести, последнюю - после присадки легирующих добавок, но не позднее, чем за 20 мин до выпуска плавки, а остальные порции - в промежутке между первой и последней порциями через каждые 10 - 40 мин.Изобретение относится к черной металлургии, а именно к выплавке ванадийсодержащих сталей в электро- дуговых печах.Способом легирования стали ванадием является применение ферросплавов, содержащих ванадий, ввиДудефицитности которых и высокой стоимости предложено использование для этой цели различных ванадийсодержащих материалов - шлаков, шламов и других, в которых ванадий находится в виде окислов.Известен способ выплавки ванадий- содержащих, сталей с использованием ванадийсодержащего шлака, присажиыаемого в количестве 0,5-3% от веса метал ла в печь в окислительный период плавки за 10-60 мин до полного удаления из печи окислительного шлака. При этом за 2-10 мин до его полного удаления из печи присаживают молотые раскислители в колпчестве 0,05-0,30% от веса металла 1 .Недостатком данного способа является низкая степень извлечения ванадия из ванадийсодержащего шлака.Наиболее близким к предлагаемому является способ выплавки ванадийсодержащих сталей, включающий завалку З 0 шихты, расплавление, проведение опе. раций рафинирования, легирование ванадием путем присадки ванадийсодержащих материалов в виде окислов вводимых в количестве 5-60 кг на. 1 т металлической завалки извести и раскислителей, взятых в соотношении 1:(Оь 5-1 э 25):(Оэ 2 Ое 5) Г 2Недостатки известного способа зак 40лючаются в том, что ванадийсодержащий шлак присаживается в завалку, вплавление или в окислительный период,что приводит к снижению концентрацииокислов ванадия в шлаковом расплаве45в результате разбавления плавильнымили окислительным шлаками (т,е. кснижению активности окислов ванадия),и, следовательно, к ухудшению условий их восстановления. Ранняя присадка ванадийсодержащего шлака,имеющего в своем составе около 40%окислов железа и по 10-20% окисловмарганца и кремния, снижает огне- упорность, а следовательно, и стойкость футеровки печи.Кроме того, восстановление ваннадия иэ его окислов осуществляется путем раскисления шлакового расплава молотыми порошкообразными раскислителями, значительная часть которых сгорает при взаимодействии с кислородом атмосферы печи. Этому способствует огромная реакционная поверхность молотых порошкообразных раскислителей. К тому же сам легируемый ванадием металлический расплав к этому времени недостаточно раскислен, содержит много кислорода, что также препятствует переходу восстановленного ванадия из шлака в металл.Все это приводит к увеличению длительности восстановительного периода, а при попытке сократить его - к снижению степени восстановления ванадия из шлакаЦель изобретения - повышениестейени усвоения ванадия и снижениесебестоимости стали,Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу выплавкиванадийсодержащих сталей, включающему завалку шихты, расплавление, проведение операций рафинирования, легирование ванадием путем присадки ванадийсодержащих материалов в виде окислов, вводимых в количестве 5-60 кг на 1 т металлической завалки, извести и раскислителей, взятых в соотношении 1:(0,5-1,25):(0,2-0,5), нагретый до 950-1300 С ванадийсодержащий материал и известь вводят после скачивания окислительного шлака и после их расплавления присаживают раскислитель в виде отходов производства силумина в кусках величиной не менее 100 мл .Расчетное количество отходов производства силумина вводят в несколько приемов, причем первую порцию - после расплавления ванадийсодержащего материала и извести, последнюю - после присадки легирующих добавок, но не позднее, чем за 20 мин до выпуска плавки, а остальные порции - в промежутке между первой и последней порциями через каждые 10-40 мин. Нагрев ванадийсодержащего шлака осуществляют как для повышения вноси- мого физического тепла, так и для окисления трехвалентного ванадия (7 О,при 1970 С) в четырехвалентный (70,при 1545 С) и пятивалентныйо(Ч 105,при 675 С), что ускоряет его расплавление. При температурах ниже 950 С процесс окисления протекаетянедостаточно интенсивно. При температурах выше 1300 фС высоковалентныесоединения ванадия становятся мета"стабильными, а температура плавленияшлака снижается незначительно. Поэтому нагрев вьппе 1300 С становитсяфнецелесообразным (в том числе экономически).Фракционный состав раскислителядиктуется необходимостью погруженияего кусков в шлаковый расплав вплотьдо соприкосновения с металлическимрасплавом, в результате чего происходит растекание расплавом, чтообеспечивает растекание расплавленного раскислителя на границе раздела шлак - металл и распределениеего в шлаковом расплаве, В этомслучае восстановленный из шлакаванадий диффундирует в металлический 20расплав в сопровождении раскислителей (А 1, Б:) и не окисляется кислородом металлического расплава. Поверхность кусковых раскислителейневелика по сравнению с поверхностью 25молотых порошкообразных раскислителей, доля сгорающего в кислородеатмосферы печи такого раскислителязначительно меньше и, следовательно,большая часть его расходуется на 30раскисление шлака и металла.Размеры кусков раскислителя определяются .следующим образом,Плотность жидких металлургическихшлаков находится в пределах 2,83,0 г/смз(принимаем 3,0 г/см). Толщина слоя восстановительного шлакав печи изменяется в пределах 2,5-10 см(принимаем 10 см). Плотность отходовсилумина равна 2,7 г/см, При таких 40соотношениях плотностей шлака икусков раскислителя (плавающее тело)по закону Архимеда 90% объема последнегц ( 2 - 0 90) находится в2 73,0 45плаке. Чтобы куски раскислителя,погрузившись в шлак, достигли поверхности расплавленного металла, необходимо, чтобы они имели объем, равный (для простоты расчета принимаем, 50что раскислитель имеет форму куба):10Ч = -- = 1110 см, т.е. это будет0,9 3куб с ребром, равным а =1/1110 й10,32 см.Для более полного извлеченияванадия из шлакового расплава расчетное количество кусковых раскислителей целесообразйо вводить порциями в течение восстановительного периода плавки. Первую порцию вводя в начале восстановительного периода, как описано вьппе, последнюю - после присадки легирующих добавок, но не позднее, чем за 20 мин до выпуска плавки, а остальные порции - в промежутке между первой и последней порциями через 10-40 минП р и м е р 1, Сталь. марки 40 ХФА выплавляют в тридцатитонной злектродуговой печи. По расплавлении шихты, окисления примесей, достаточного нагрева металла, окислительный шлак скачивают. Присаживают известь в количестве 20 кг на 1 т металлошихты, ванадиевый шлак в количестве 18 кг на 1 т металлошихты. После расплавления этой смеси присаживают кусковый раскисли- тель - отходы производства силумина АК 19 - в кусках величиной 100-200 мм в количестве 5 кг на тонну металлошихты.После расплавления раскислителя и получения раскисленного шлака металл и шлак тщательно перемешивают и посылают пробы металла на химический анализ, По результатам анализа корректируют химический состав плавки добавлением ферросплавов. От момента. отбора проб до выпуска плавки шлак раскисляют порошками кокса, ферросилиция и алюминия. Плавку выпускают в ковш вместе со шлаком,Усвоение ванадия составляет 98%.П р и м е р 2, Сталь марки 4 Х 5 МФС выплавляют в двадцатитонной электродуговой печи. По расплавлении шихты, окисления примесей, достаточного нагрева металла, окислительный шлак скачивают. Присаживают известь в количестве 25 кг на 1 т металлошихты, ванадиевый шлак - в количестве 30 кг на 1 т металлошихты. После расплавления этой смеси присаживают кусковый раскислитель - отходы производства силумина АК 19 - в кусках величи ной 150-300 мм в количестве 2,5 кг на 1 т металлощихты. Через 30 мин после присадки первой порции присаживают вторую порцию отходов производства силумина в количестве 2,5 кг на 1 т металлошихты. Последнюю (третью) порцию отходов производства.силумина в количестве 2,5 кг1089144 Составитель А. ЙруссТехред С.Легеза Редактор Н. Ковалева Корректор А. Ильин Заказ 2874/24 Тираж 540 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 на 1 т металлошихты присаживаютза 20 мин до выпуска плавки. Пробы металла на химический анализ отбирают после расплавления 5 первой порции отходов производотва силумина и получения раскисленного шлака. По результатам анализа кор-. ректируют химический состав плавки добавлением ферросплавов. При необхо О димости в промежутках между присацкой отдельных порций отходов производства силумина шлак раскисляют порошкамикокса, ферросилиция и алюминия,Плавку выпускают в ковш вместе сошлаком.Усвоение ванадия составит 997Производство ванадийсодержащейстали предлагаемым способом обеспечивает повышение степени извлеченияванадия из ванадийсодержащего материала до 98.-997, что способствуетзначительному снижению ее себестоимости,