Способ выплавки ванадийсодержащих сталей

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 21 С 5/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ СССР ОТНРЫТИИПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ьев,Б.Г. Вос ство СССР1971,во СССР1980.(54)(57) 1. СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ВАНАДИЙ- СОДЕРЖАЩИХ СТАЛЕЙ в кислых мартеновс ких печах, включающий присадку в заЯОд 3 Щ 7 Я 2 валку шлакометаллической фракции ванадия и/или ванадиевого шлака, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности мартеновских печей и экономии шихтовых материалов, шлакометаллическую фракцию ванадия и/или ванадиевый шлак присаживают совместно с карборундом и шамотом в соотношении 1:(0,01-0,10) : (О, 10-0,20).2. Способ по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, корректировку состава шлака по содержанию закиси марганца производят в начале периода кипения металла.1097682 у 2,Изобретение относится к чернойметаллургии и может быть использовано при выплавке ванадийсодержащихсталей в мартеновских печах с кислойфутеровкой,5В настоящее время перед чернойметаллургией стоит проблема повышения эффективности производства путемболее полного использования технологических отходов и экономии ферро- Осплавов и шихтовых материалов.Известен способ получения ванадиевой стали в электродуговых печах скислой футеровкой, включающий вредение.в завалку или период плавленияванадиевого.шлака совместно с известью и углеродосодержащим материалом 13.Недостатками данного способа являются повышенный износ футеровки, щвследствие ее взаимодействия с известью, замедленное восстановлениекремния из-за повышенной окисленности и жидкотекучести кислого шлака,что делает невозможным использование 2способа при выплавке высококачественных ванадиевых сталей кремневосстановительным процессом.Наиболее близко к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому эффекту способ выплавки ванадийсодержащих сталей в кислых мартеновских печах, включающий присадку в завалку шлакометаллической фракции ванадия и/или ванадиевого шлака, кроме35того в завалку присаживают такжекварцевый песок и марганцевую руНедостатками известного способа40 являются повышенная эррозия кислого пода в результате взаимодействия его с марганцевой рудой, повышенный расход чугуна, обусловленный дополнительными затратами углерода на вос 45 становление пятиокиси ванадия, низкая скорость процесса восстановления ванадия, а также замедленное восстановление кремния во второй период кипения, вследствие развития следующей химической реакции 2 Ч,О+ 5 Б 4 Ч 1 5 ЯдО,. Восстановление пятиокиси ванадия во второй период доводки кремнием, растворенным в металле, приводит также к загрязнению расплава мелкодисперсными включениями кремнеземистого стекла, отрицательно влияющими на горячую пластичность стали. 2Цель изобретения - повышение производительности мартеновских печей и экономия шихтовых материалов.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу выплавки ванадийсодержащих сталей в кислых мартеновских печах, включающему присадку в завалку шлакометаллической фракции ванадия, и/или ванадиевого шлака, глакометаллическую фракцию ванадия и/или ванадиевый шлак присаживают совместно с карборундом и шамотом в соотношении 1:(0,01-0, 10): :(0,10-0,20),Корректировку состава шлака по содержанию закиси марганца производят в начале периода кипения металла.Введение в завалку шлакометаллической фракции ванадия (ШМФВ) и/или ванадиевого шлака (ВШ) совместно с карборундом обеспечивает протекание при плавлении шихты следующих химических реакций: Ч,О +5 БдСЧ + 5 Бд + 5 СОФ (1.1) ЗРеО + БдС БО, + ЗГе + СОФ (1.2) 2 Ч,О + 5 БдЧ+ 5 Я 10, (1,3) 6 РеО+ 6 Бз.О,6 РеО ЫО, (1.4)Из приведенных уравнений видно, что использование как ШМФВ, так и ВШ или их смеси не ухудшает процесс восстановления кремния из-за повышенного содержания окислов железа в ванадиевом шлаке, так как избыток закиси железа восстанавливается карборундом, вводимым в завалку. Это обстоятельст- во позволяет также сократить расход лома и чугуна. Кроме того, нет необходимости присаживать в завалку кварцевый песок (что удлиняет период шлакообразования) для ошлакования закиси железа, так как ошлакование происходит за счет двуокиси кремния, образующейся по реакции (1.2) и (1.3).Для получения стали высокого качества привалирующее значение имеет не столько определенный состав шлака по расплавлении, сколько его вязкость. Эффективным разжижителем кислого шлака является шамот. Его присадка в завалку печи позволяет получить по расправлении реакционноспособный шлак требуемой консистенции, . не опасаясь при этом разрушения футеровки печи.В случае необходимости повышения1окислительного потенциала кислого1097 Расходшихтовых РасходсилиКоличество восстановленЖидкотекучесть Соотношение Способ Пр одолжи- тельность Расмежду шлакообразующимиэлементами ход ШМФВкг/т материаловкг/т комарганца,кг/т доводки кислой ных элементов,7. шлака по рас плавпечи при дуплекс- процессе,ч 81 С ШаШМФВ Ч зх Стальной Чу- гун мот ленни по Гер ти мм лом Пред 1 0,005 0,05 0,03 0,23 190 328 320лага,емый 40 1 0,01 0,10 0,06 0,24 200 326 305 3,9 3,7 шлака корректировку его состава по содержанию закиси марганца наиболее целесообразно осуществлять в начале периода кипения металла, когда шлак и металл имеют достаточно высокую температуру и присаживаемая руда быстро растворяется в нем и не приводит к охлаждению расплава.Увеличение в соотношении количества карборунда свыше 0,10 приводит 1 О к значительному снижению содержания закиси железа в шлаке и повышению содержания углерода в металле, что удлиняет период доводки металла в кислой мартеновской печи. 15Уменьшение в соотношении количества карборунда менее 0,01 приводит к. уменьшению степени извлечения ванадия и железа из ванадийсодержащих материалов, повышению окисленности металла и дополнительному расходу чугуна.Увеличение в соотношении количества шамота свыше 0,20 приводит к значительному разжижению кислого шлака, 25 повышению его газопроницаемости и потери части восстановленного ванадия,Уменьшение в соотношении количества шамота менее 0,10 приводит к полу-ЗО чению по расплавлении гетерогенного вязкого шлака, что значительно увеличивает продолжительность периода доводки металла.Предлагаемый способ выплавки стали / 35 осуществляется следующим образом.Шлакометаллическая фракция ванадия и/или ванадиевый шлак совместно с карборундом и шамотом в соотношении 1:(0,01-0, 1 О):(0,10-0,20) заваливается на под мартеновской печи после эавалки кислого оборотного шлака. Присадка железной руды не производится. Расход ШМФВ и ВШ определяется содер 682 4.жанием ванадия в готовой стали. После этого производится загрузка металличес кой части шихты или перелив жидкой шихтовой заготовки (при плавке дуплекс процессом)После того, как металл закипит, осуществляется корректировка состава шлака по содержанию закиси марганца. По достижении заданного содержания углерода металл раскисляют марганцем, легируют хромом, выпускают из печи и разливают по изложницам. П р и м е р. Выплавку производят дуплекс-процессом в основной икислой мартеновских печах емкостью100 т.Проводят ряд плавок, позволяющихопределить оптимальные соотношениямежду ванадийсодержащим материалом,карборундом и шамотом, присаживаемымив завалку,Результаты сведены в табл.Во всех плавках, проводимых какпо известному способу, так и по предлагаемому, после расплавления шихтышлак имеет примерно одинаковый состав, 7.: ГеО 15-20; МпО 20-30; 310,42-52.Механические свойства поковок, изготовленных из стали, выплавленнойпо известному и предлагаемому способам приведены в табл. 2.Из приведенных. данных видно, чтоиспользование предлагаемогоспособавыплавки стали позволяет сократитьпродолжительность плавки в кислоймартеновской печи на 0,4 ч (на 9,57),расход чугуна и лома на 32 кг/т и2 кг/т соответственно, а также улучшить пластические свойства стали.Экономический эффект от использования изобретения составляет пригодовом выпуске ванадиевой стали60000 т около 500 тыс.руб.Таблица 11097682 Продолжение табл 1 Способ Продолжи- тельность Жидкотекучесть Расдоводкив кислой шпака по расплавШМФВ 81 С ШамотСталь уной гун ч ом 40 1 0,05 0,15 0,06 0,24 250 326 298 40 1 О, 10 0,20 0,06 0,26 230 326 290 3,5 4,1 40 1 0,15 0,25 0,06 0,26 220 326 283 - 4,3 Изве,стный 40 1 -- , 0,06 0,18 180 328 330 1,3 4,2 Таблица 2 Способ Механические свойства т 1 в У н Г/мм кг/мм 2 7 7. кгм/см 285,5 Предлагаемый 71,5 22,5 69,5 24,5 18,5 63,5 16,8 73, 5 86,5 Известный Составитель А. ТимофеевРедактор Л. Пчелинская Техред С.Мигунова Корректор А. Тяско Заказ 4153/24 Тираж 540Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ходШМФВкг/т Соотношениемежду шлакообразующимиэлементами Количество восстановленных элементов, 7. леннипо Герти,мм Расход ихтовых матерна ов,кг/т