Флюс для обработки ванадийсодержащего чугуна

СОЮЗ СОЕЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 0670 П 9) 3(59 С 21 С 5 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВИДЕТЕЛЬСТВ АВТОРСНО,2-10,0 вуокись кремнкись кальция Трехо Трехо сь марганца ись хроглеродкислы желе СУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ 03883/22-02(71) Нижнетагильский металлургический комбинат и Уральский научноисследовательский институт черныхметаллов(56) 1. Авторское свидетельство СССРР 316727, кл. С 21 С 5/28 1967.2Авторское свидетельство СССРР 581152, кл. С 21 С 5/54, 1977.(54) (57) ФЛЮС ДЛЯ ОБРАБОТКИ ВАНАДИИСОДЕРЖАЩЕГО ЧУГУНА, включающийпятиокись ванадия, двуокись кремнияокись кальция и окислы железа, о тл и ч а ю ц и й с я тем, что, с1 целью увеличения выхода ванадия в шлак, повышения качества. шлака и углеродистого полупродута путем по вышения сорбционной способности флюса по отношению к ванадию и расширения температурного интервала процесса сорбции ванадия, он дополнительно содержит трехокись марганца, хрома и титана, а также угле род при следующем соотношении компонентов, мас.З:Пятиокись ванадия 01067057 высокого качества, что ограничиваетдостижение высоких технико-экономических показателей последу 3 зцего передела его в сталь.5Целью изобретения является увеличение выхода .ванадия в шлак, повышение качества шлака и углеродистого полупродукта путем повышениясорбционной способности флюса по отношению к ванадию и расширения тем О0 пературного интервала процесса сорбции ванадия.Поставленная цель достигаетсятем, что Флюс дляобработки ванадийсодержащего чугуна, включающий пяти окись ванадия, двуокись кремния,окись кальция и окислы железа, дополнительно содержит трехокись марганца, хрома и титана, а также углерод при следующем соотношении компонентов мас,:Пятиокись ванадия 0,5-3,0 Окись кальция О, 2-10 Трехокись марганцаТрехокись хромаТрехокись титанаУглеродОкислы железа 1-5 1-5 0,5-3,0Пятиокись ванадияДвуокись кремнияОкись кальцияОкислы железа 1-10 40Остальное Изобретение относится к черной металлургии, а именно к составам твердых окислителей и флюсов, используемых для обработки ванадий- содержащих чугунов с извлечением иэ них ванадия в товарный шлак.Известно применение для деванадации чугуна желеэорудных материалов - прокатной окалины, железной руды, агломератов и других твердых окислителей, основу которых состав/ляют окислы железа 13.Недостатком этих материалов как окислителей является относительно невысокая их.окислительная способ,ность, связанная с тем, что преимущественная часть кислорода, например, в окалине связана в наиболее прочный окисел - закись железа. Кроме того, укаэанные материалы не обладают требуемой флюсующей способностью, вызывая осложнения с формированием правильной Формы и однородного состава ванадийсодержащего шпинелидного зерна, способствуя ускоренному "сворачиванию" образующегося ванадиевого шлака и, как25 следствие, повышению потерь металла в риде выносов и испарений.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является флюс для обработки ванадийсодержащего чугуна 21 включающий пятиокись вана дия, двуокись кремния, окись кальция и окислы железа при следующемсоотношении компонентов, вес.:35 Укаэанный флюс характеризуется низким выходом ванадия в шлак и неудовлетворительным качеством шла 45 ка с точки зрения получения его оптимальной структуры и состава, а также невозможностью получения углеродистого полупродукта высокого качества, что связано с недостаточной сорбционной способностью Флюса по отношению к ванадию, содержащемуся в металле, а также узким температурным интервалом (1250-1350 С), при котором сорбционная способность шлака сохраняется на высоком уровне. Повышение температуры обработки выше 1400 С приводит к резкому снижению сорбционной способности флюса по отношению к ванадию, содержащемуся в металле, и, как следствие, повы шейию его концентрации в металле до 0,08-0,12 вместо требуемых 0,02- 0,04. Вынужденное снижение температуры конца деванадации не позволяет получить углеродистый полупродукт 65 Двуокись кремния 2-20 Введение наряду с окислами железа, пятиокисью ванадия и окислами кальция и кремния окислов трехвалентных марганца, хрома, титана, а также углерода повышает сорбционную способность флюса по отношению к ванадию в металле, расширяет температурный интервал сохранения нужного уровня сорбции Флюса по отношению к этому элементу, облегчает формирование шлака в процессе,деванадации в т.ч, и в ее конце, увеличивает выход ванадия в шлак, повышая качество шлака, а также качество полученнрго в, процессе обработки углеродистого полупродукта.При этом, как и в.известном флюсе, введенные в состав окислы ванадия играют роль зародышевых центров и инициируют образование и дальнейшее формирование комплексного шпинелида, увеличивая размеры шпинелидного зерна и способствуя сохранению экстракционной способности флюса в течение всего периода деванадации. Пределы концентраций ванадия при этом в предлагаемом Флюсе практически остаются на том же уровне, что и в известном,Роль вводимых во флюсе окислов кальция и кремния в укаэанном соотношении также сводится к тому, что при температуре обработки они совместно с окислами железа образуют10 55 жидкую фазу, в которой непрерывнон течение всего периода обработкипроисходит растворение частицванадиеного шпицелида )л последующаяих сегрегация с Формированиемкристаллов шпинелида правильной 5геометрической формы. При этом пределы содержания двуокиси кремнияостаются на том же уровне, чтои в известном флюсе (2-20), анижний предел содержания окисловкальция снижен до 0,2 иэ условийиспользования материалов для получе. -ния высококачественных нанадиеныхшлаков, содержащих не боцее0,2 СаО.Внеденные н состав Окислы трехвалентных марганца, ;рома и титанапри обработке чугуна флюсол преимущественно входят в шпинелиднуюсоставляющую обр.зующегося шлака ипоэтому.при его образовании выполцяют роль зародышевых центров. Увеличение числа зародьпдевых центровсущественно увеличивает сорбционнуюпо отношению к ванадию способностьфлюса, так как образующиеся при обработке чугуна окислы ванадия могут изоморфно замецать указанныеокислы, чем обеспечивается быстраяи полная достройка комплексногошпинелида, фЬрмирование зерен правильной геометрической формы и увеличение их размеров,Преимуществом предлагаемого флюса для обработки ванадийсодержацего чугуна является сохранение его 35сорбционной способности по отношению к ванадию при более высоких,чем обычные, температурах обработки.Это, с одной стороны, является следствием уже отмеченного увеличения 40количества зародышевых центров, сдрУгой - более высокой устойчивостьюобразующегося комплексного шйинелида,являющейся следствием изменения морфологии зародышевой подкладки ипреимущественным ростом шпинелидаза счет вытеснения трехналентныхокислов марганца, хрома и титана вповерхность. Последнее существенноуменьшает склонность окислов ванадияк обратному переходу в металл, чтопозволяет значительно повысить стабильность результатов деванадациив условиях высоких температур, атакже при пониженном содержаниикремния в чугуне.Указанные эффекты достигаютсяпреимущественно в интервале содержания 1-5 каждого иэ окислов. Применьце 1 л содержании они практическине наблюдаются, а при большем - происходитчрезмерное разбавлениекомплексного шпицелида не содержащими ванадий фазами. 1(роме того, вслучае превышения верхнего пределасодержания окислов трехналентних 65 марганца, хрома и титана сорбциоаная способность флюса по отношениюк ванадию при повышении температурыобработки до 1400-1450 С уже практически не изменяется.Введенный во флюс углерод, реагируя с окислами железа шлака,образует в объеме флюса пузырькиокиси углерода и способстнует увеличению поверхности ревгирующихфаз при обработке чугуна иобновлению реагирующих поверхностей. Положительное влияниеуглерода достигается преимущественно в интервале 1-2 углерода,заметно не проявляясь при его содержании менее 0,5 и не повышаясьпри С 3.В состав предлагаемого Флюсамогут вхОдить Окислы И 90 РрО Всумме до 3, которые являются примесями, они могут попадать в составФлюса вместе с материалами, припомощи которых вводятся основныеокислы, Указанные окислы в этомколичестве не оказывают отрицательного влияния на сорбционную способность флюса и изменение ее с тем пературой.Предлагаемый флюс для обработкиванадийсодержащего чугуна можетбыть образован обычным смешениемшироко известных железорудцых материалов (прокатная окалина, концентраты), марганец-, хром- и титансодержащих материалов, включаюцих окислы укаэанных элементов втрехвалентцой форме, а также углеродсодержащих материалов (уголь,коксик), взятых в -расчетном количестве, В частном спучае использовали механические смеси прокатнойокалины, марганцевой руды, нанадиевого шлака и коксика.П р и м е р. Ванадийсодержащийчугун (С=4,10-4,40; 5 = 0,13-0,25;9=0,40-0,481 Т 1 =0,18-0,30;Ип=0,20-0,281 Р=0,03-0,0615=0,025-0,05), залитый в 160-тонный конвертер, обрабатывают предложенным флюсом (вот веса чугуна) взамен прокатной окалины и известногофлюса, взятых н том же количестве,Одновременно сверху на флюс, присаженный на поверхность чугуна, подают кислород с интенсивностью 24 м 3/т.мин. По окончании обработки1 деванадации ) флюс, абсорбируя окислы, образуюциеся от окисления примесей чугуна, в т.ч, ванадия, составляет основу ванадиевого шлака, аполученный в результате обработки(деванадации ) полупродукт переделывают в другом конвертере на сталь.В таблице приведены исходныеданные и показатели обработки ванадийсодержащего чугуна с применениемизвестных и предложенного флюсов.1067057 Химический состав Флюса, вес.Ъ флюс О,Ь 203 С г 2 03 5 02 2 5 СаО Прокатная окалина 1)(из-.вестный) 0,5-1, О 5-10 Флюс для обработки С 21(иэвеетный) флюс для обработки (предлагаемый) 1,0 1,7 1,4 20 4,4 0,5 5,0 1,2 0,5 5,8 2,0 5,0 1,5 2,4 1)0 2,8 2,7 12,6 0,2 2,2 3,4 3,0 1,0 1,8 16,4 10,0 3,0 2,7 5,0 3,1 3,7 8,6 6,4 2,7 Флюс Температура полу- продукта, С Содержание акте адие шла родукт о к окатнаяалина (,1) звестный) 12-14 8 Зк 0-Зф 2 0040,05 13301350 Флюс для ,обработк (известн 87,1 14 340100 мкмзернапра- вильной гео- метрическойформысоставляют50-70 1320 1350 0,57 5,1-5,3 1,4-3,8 2 15-30мкм непра вильной гео-.метри ческо Формы Продолжение таблицы1067057 Продолжение таблицы Характеристикаванадиевогошлака Содержание в полупродукте, % Показатели передела обработки чугуна насталь Температураполуп роду кта, ОС Количество метал- ловключеннй,% Размери форма шпинелидногозерна Про- должительностьпродувки,мин Выходжидкойстали,Заказ 11156/30 Тираж 540 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Как следует из данных, приведенных в таблице, предлагаемый флюс в целом обладает повышенной сорбционной способностью к ванадию в металле по сравнению с известными, повышая полноту деванадации и повышая конечную температуру обработки до 1430-1450 С беэ снижения показателей деванадации. В то же время он заметно улучшает и качество шлака, снижая в целом количество металловключений в нем и способствуя повышению размера зерна шпинелида Зернаправильнойгеометрическойформы составляют100 40 до 60-140 мкм при формировании ихправильной геометрической формыво всем диапазоне размеров.При этом флюс вследствие возможности окончания обработки при более 45 высоких температурах позволяет снизить содержание углерода в полупродукте до 2,6-2,8, что, в своюочередь, увеличивает производительность последующего передела его всталь и ее выход.Ожидаемый экономический эффект2,5 руб/т обработанного чугуна.