Способ выплавки ванадийсодержащих сталей

(Я).С 21 С 5 КОМИТЕТ СССРЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫ ПО ДЕЛАМ ИЗОБ ТЕНИ БР ИОАН ИЗ ТВУ К АВТОРСКОМ ВИДЕТЕЛ а ю е Ф л и ч а юстве раэ" плавико( 21 ) 3452142/22-02(56) 1. Авторское свидетельство СССР В 196064, кл. С 21 С 5/52, 19672. Авторское свидетельство СССР В 285822, кл. С 21 С 5/52, 1978(54)(57) 1. СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ВАНАДИЙ- СОДЕРЖАЩИХ СТАЛЕЙ, включающий наведение и удаление окислительного шяака и последующее проведение восстановительного периода, о т л и ч щ и й с я тем, что, с целью повышения качества стали, снижения ее себестоимости и повъвения степени извлечения ванадия, после удаления окислительного шлака металл обрабатывают шлакообраэующей раскислитель ной смесью, состоящей иэ ванадийсодержащго конвертерного шлака, извести (или известняка в эквивалентном по окиси кальция количестве), разжижающей добавки и углеродистого ферромарганца, взятых в соотноше нии 10:(5-8):(1-2):(4-5), а после нагрева металла до 1580-16200 С в него вводят алюминий в количестве 1"3 кг на 1 т стали.2. Способ по п. 1, о тщ и й с я тем, что.в качежижающей добавки применяютвый шпат.Изобретение относится к чернойметаллургии, конкретнее к способамныплаки нанадийсодержащих сталей вэлектродуговых печах.Известен способ выплавки ванадийсодержащей стали с использованиемдля легиронания ванадием ванадиевого конвертерного шлака (ВКШ ) послепроведения окислительной дефосфорации и удаления фосфорсодержащегоокислительного шлака. Ванадиевыйшлак или его смесь с восстановителями присаживается и печь в восстановительный период плавки 1 .Однако вследствие высокого содержания окислов железа в ВКШ ибольшого количества кремнезема,образующегося при восстановлениикремнием ферросилиция окислов железа, ванадия и марганца, повышается окисленность металла ишлака иуменьшается оснонность шлака, чтоприводит к понижению качестна стали,Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемому результату является способ выпплавки стали, включающий наведениеи удаление окислительного шлака ипоследующее проведение восстановительного периода, При этом из ВКШс известью в соотношении (2-5):1нанодят в печи окислительный шлак,Шлак, образующийся из ВКШ и извести,раскисляют молотьвюи восстановителями до содержания эакиси железа менее 2 и добавками извести доводятдо требуемой оснонности, После этогометалл раскисляют ферросилицием иферромарганцем и доводят до требуемой температуры и химического анализа (2 3Однако на предварительное шлакообразование иэ ВКШ и .извести, последующее раскисление печного шлака иповышение его основности затрачивается время, что в сравнении со способом выплавки и использованием ферросплавов увеличивает продолжительность восстановительного периодаи расход электроэнергии. Причемотсутствие предварительного углеродного раскисления металла и повышенная его окисленность перед раскис"лением ферросилицием ведет к сниже- .нию механических свойств стали, араскисление окисленного шлака и металла кремнием ферросилиция увеличивает количество шлака и снижаетусвоение ванадия металлом,Целью изобретения является пойышение качества стали, снижение еесебестоимости й повышение степениизвлечения ванадия.Поставленная цель достигается темчто согласно способу выплавки нанадийсодержащих сталей, включающемунаведение и удаление окислительного шлака и последующее проведение носстановительного периода, после удаления окислительного шлака металл обрабатывают шлакообразующей раскислительной смесью, состоящей из ванадийсодержащего конвертерного шлака, извести (или известняка вэквивалентном по окиси кальция количестве),разжижающей добавки и углеродистого ферромарганца, взятых в соотношении 10:(5-8):(1-2): (4-5), а после нагрева металла до 1580-1 б 20 С в него вводят алюминий в количестве 1-3 кг на 1 т стали.Причем н качестве разжижающейдобавки применяют плавиковый шпат.Введение, в печь извести и разжижающей добавки в указанных количествах способствует образованию в начале восстановительного периода высокоосновного шлака, В такой шлаке.быстро растворяются тугоплавкие ванадиевые шпинелиды, содержащиесяв ВВШ, а оксиды железа имеют максимальную активность, Это существеннооблегчает и ускоряет раскислениешлака и восстановление ванадия.Присадка же в составе шлакообразующей смеси углеродистого ферромарганца позволяет в период шлакообразования осуществить предварительноераскисление металла в основном за ЗО счет углерода, содержащегося н ферромарганце, уменьшить его окисленностьк моменту окончательного раскисления,что в свою очередь положительно влияет на механические снойстна стали.35 Нагрев металла в процессе шлакообразования до 1580-1 б 20 С позволяетбыстро осуществить этот процесс и получить .при этом высокую степень раскисления стали углеродом.4 р Последующее раскисление металлаалюминием(при высокой температурепосле углеродного раскисления/и формирование основного шлака обусловливают образование небольшого количества легкоудаляющихся.неметаллическихвключений благоприятного состава иформы, что также приводит к повышению качества стали.П р, и м е р, В основной дуговойэлектропечи садкой б т выплавляютсталь 35 ХИФЛ на шихте стандартногосостава методом окисления примесей,После расплавления шихты приводятокислительный период и дефосфорациюметалла. По достижению требуемогосодержания углерода и фосфора окислительный шлак удаляют и в печь наметалл присажинаютшлакообраэующуюсмесь иэ ванадийсодержащего конвертерного шлака, извести или известня ка, плавикового шпата и углеродистого ферромарганца, взятых в соотношении 10:(5-8):(1-2):(4-5). Ванадиевый шлак,содержащий,%:пятиокись вана.дия 17,9 двуокись кремнИя 15,7, бЯ железа общего 31. Расход ванадиевого шлака составляет 10 кг на 1 т жидкой стали.Далее после нагрева металла до 1580-1620 С металл раскисляют алюминием в количестве 1-3 кг на 1 т, а шлак - порошками кокса и ферросилиция. После доводки по химическому составу металл выпускают в разливочный ковш.Для сравнения проводят плавки по известному способу, ВКШ в смеси с известью в соотношении 10:4,5 приоаживают на металл и наводят окислительный шлак. После окисления примесей металла плавку переводят в восстановительный период. Шлак раскисляют порошками кокса и 75-ного ферросилиция, а для повышения его основности вводят известь " 25 кг/т. По достижении содержания закиси железа в шлаке менее 3 металл раскисляют Ферромарганцем и ферросилицием и после доведения до требуемого химического состава и температуры производят выпуск в разливоч ный ковш. При разливке металла всех плавок.отбирают технологические пробы дляопределения химического состава имеханических свойств.Всего приведено 25 проявленныхплавок по предлагаемому способу и7 по известному.Влияние соотношения компонентов,вводимых в составе шлакообраэующейсмеси иа технологические параметрыплавки и качество металла приведенов табл. 1,Анализ результатов табл. 1 показывает, что использование предлагаемого способа приводит к повышениюэффективности производства за счетсокращения продолжительности восстановительного периода и расходаэлектроэнергии, а также к улучшениюмеханических свойств стали (качества металла) и более высокому усвоению ванация из ВКШ. Введение компонентов смеси в соотг- ношении, обеспечивающем их содержа.ние ниже нижнего предела, снижаетизвлечение ванадия из шлака с 9295 до 86, а механические свойстваметалла понижаются до уровня стали,выплавленной по известному способу(табл. 1),Введение компонентов смеси в соотношении, обеспечивающем их содер 10 жание выше установленных пределов,приводит к увеличению длительностиплавки (восстановительный периодувеличивается на 5 мин )и снижениюизвлечения ванадия с 92-95 до 8515 без дальнейшего улучшения свойствстали (табл. 1 ).Обработка стали шлакообразующейсмесью с составом в предлагаемомсоотношении и последующим нагревомметалла и раскислением его алюминием позволяет дополнительно повысить.механические свойства стали (табл.2),В табл, 2 доказано влйяиие температуры и присадки алюминия на механические свойства стали.Целесообразны (согласно табл,Я)пределы температуры металла 15801620 ОС и расходалюминия на раскисление 1,0-3,0 кг/т для обеспечения положительного эффекта.Химический состав, механическиесвойства и технологические характеристики опытных плавок приведеныв табл. 3.Усредненные данные, представлен 35 ные в.табл. 3, показывают, что качество стали и технико-экономическиепоказатели процесса плавки ( расходэлектроэнергии и продолжительностьвосстановительного периода) по пред.40 лагаемому способу выше. Так, пластические свойства и ударная вязкость возрастают на 7-25, расходэлектроэнергии снижается с 587до 553 кВт ч/т, а длительность вос 45 становительного периода - с 43 до34 минУсвоение ванадия при этомповышается с 86 до 91.ввеевее Химический состав шлака, % Химический состав, Ф ВЮЮМ 81 Мп Сг М Сао МВО 810 МпО Известному10,г 4,5 гог,37 0,28 0 82 0,98 0,09 0,08 0,03 36 4 16,8 26,2 1,ПредлагаемомуВваае верхнегопредела10 г 8 5 г 2,5 г55 . О,2 9,2 1 8 18 95 ООВ 0,0 8 0,29 0,7 О,О 28 О,О 12,1 22,3 0 Нижний пре 10 г 5 г 1 г 4,0 0,36 О 33 Ор 72 0,98 009 0,08 0032 0,024 51 6 23,8 О иже нижнего предела Ог.4,5 г 0,8 г ,5 . 0 33 0,34 0,83 8.7 О,ОВ 0,08.0,033:,О 3 О,49,1 мююймею СоотношенияВКШгИзвестьг СаР 2 . РеМа по способу ерхний преел 10 гвг 2 г,а Средний пр дел (оптимал ьньгй ) 10 г 6,5 г 1,5072 21 045 645 726 311334 50Известному10 4,5: 0: 85 50 ПредлагаемомуВыше верхнегопредела10:8,5:2,5:5,5 0,57 1,4 0,41 66,2, 75,7 13,935;5 5,9 45 052 1 1 О 37 66 1 758 13 835 4 60 92 95 0 4 0 7 0,32 66,8 76 1 " 14,6 36,1 6,7 35 Нижний предел10:5:1:4,0 0,47 0,9 0,36 65,8 75,2 .14,2 35,2 6,2 35 92 0,51 1,2 0,40 64,3 71,2 13,2 134,9 5 ф 8 35 86 Таблица 2 Температура металла,С Механические, свойства стали т; 8кгс/мм кгс/мм Ъ % КСИ,кгс м/см 5,5 71,2 13,2 33,4 64,1 1,0 71,8 13,1 31,6 5,3 63,9 3,0 6,2 67,8 1,0 6,1 67,3 3,0 77,1 14,9 37,9 67 66,4 68,2 79,5 15,8 39,1 7,5 Верхний предел 10:8:2:5,0 Средний предел оптимальный10 фб,5:1,5:4,5 Ниже нижнего предела 10"4,5:0,8: 3,5 1570ниженижнегопредела 1580нижнийпредел 1600 средний предел10 1046294 Продолжение табл. 2 Механические свойства стали Расходалюминия,кг/т Температураметалла,оС твкгсР 2 кгсД 2 ЗЪ КИС кгс м/см81,.3 16,2 39,6 7,7 69,5 7,4 78,7 15,6 38,9 68,4 3,0 6,3 14,7 36,9 76,3 3,3 65,9 14,4 36,1 14,5 35,3 5,9 75,9 66,9 1,0 1620верхнийпредел 67,5 76,1 3,0 6,2 1630вьыеверхнего 6,0 14,1 33,9 73,8 66,1 5,613,9 34,6 65,2 74,2 3,0 Таблица 3 Химический состав металла, мас.З Мо Мп Способ 0,27 0,79 0,93 0,084 0,086 0,034 0,037 0,38 Известный Предлагаемый 0,28 0,74 0,95 0,082 0,091 0,031 0,021 0,37 Продолжение табл. 3 Способ еханические свойства стали Расход знерги кВт ч/ В кгсКСИ,кгс м/ с рцща Иэвест 63,8 72,7 13,2 32,9 едлагаей 66,4 76,3 14 с 2 358 6 ф ПИ Заказ 766524 Тираж 568 Подписное и Филиал ППП Патент , г. Ужгород, ул. Проектная,4 Нижний2,0Оптимальный Продолжительностьвосстановительного пеУсвоениеванадияВ