Способ выплавки феррованадия

К ИЗОБРЕТЕН ОПИ ТЕНТУ Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ФЕРРОВАНАДИЯ(57) Изобретение относится к черной металлургии,конкретнее к способам получения ванадийсодержащих ферросплавов, в частности ферованадия сограниченным восстановлением ведущего и сопутствующих элементов из оксидного шлаковогорасплава Сущность аюсоба заключается в следующем. На первсй стадии плавки в шихту дополнительно вводят конечный ванадийсодержащийалак предыдущей плавки и часть восстановителя вколичестве, обеспечивающем содержание кремнияв промежуточном сплаве в пределах 2,5 - 8,5%, а в) 3 Ж (и) 20 О 3724 С 1Я 1) 5 С П С ЗЗ 04 известь вводят в количестве 30 - 50% от общего ее расхода на плавку. Сливают шлак На второй стадии проплавляют пятиокись ванадия и остальную часть извести до получения рафинировочного шпа - ка, который обрабатывают остальной частью восстановителя на третьей стадии плавки. При этом пятиокись ванадия вводят в количестве. Обеспечивающем требуемое содержание ванадия в сттпаве и остаточное содержание оксида ванадия в конечном шлаке в пределах 7 - 18%, а известь вводят в количестве, обеспечивающем основность шлакового расплава 1,0 - 1,4 к моменту завершения его обработки восстановителем. Гредлагаемый способ обеспечивает увеличение производительности электропечи на 25 - 35%, повышение стойкости ее футеровки на 15 - 35%, снижение расхода технической пятиокиси ванадия на 150 - 200 кг т.сплава и расширение технологичсских возможностей способа 4 табл.5 10 20 25 30 Изобратенле относится к черной металлургии, конкретнее к способам получения ванадийсодержащих ферросплавов, в частности феррованадия с ограниченным восстановлением ведущего и сопутствующих элементов сплава.Известен способ выплавки феррованадия, включа 1 ощий проплавление железосо. держащей,асти шихты и шлакообразующих добаво, последующее проплавление пятиокиси ванадия и обработку известкового ванадийсодержащего шлакового расплава восстановителем до получения сплава с требуемым содержанием ванадия и конечного шлака основностью 1.0-1,4 при остаточном содержа 1 ии оксида ванадия в нем 7-18% 1,Известный способ имеет ограниченную область примене 11 ия, Его использование эффективно при выплавке феррованадия с пониженным содержанием сопутствуюьцих элементов. в част 11 ости марганца, хрома, титаа, фосфора и ал 1 омини 51,Это обусловливает необходимость примеения исходных шихтовых материалов с низким содержанием перечисленных элементов и исключает возможность использования таких материалов, как зашлакованный металлоотсев ванадиевого производства, о 11 вертерный ванадиевый шлак и конечный ванадиевый шлак предыдущей плавки,Б то же время для полученля феррованадия обычного качества, удовлетворяющего требованиям многих действующих стандартоз и технических условий, не требуется повышенной степени чистоты исход 11 ых шихтовых материалов по содержанию перечисленных выше элементов,Известный способ по излохенным причинам обусловливает повышенный расход тех 11 ической пятиокиси ванадия.Недостатками известного способа являются также относительно небольшая производительность плавильного агрегата и повь 1 шенный износ его магнезитовой футеровкй на стадл 11 плавления железосодежащей части шихты и шлакообразующих добавок,Целью изобретения является увеличение производигельности электропечи, повышение стойкости ее футеровки, снижение расхода технической пятиокиси ванадия, расширение технологических возможностей способа и области его применения.Кроме этого предлагаемый способ сохраняет такие преимущества известного способа, как более низкий расход извести и восстановителя, в частности ферросилиция.Поставленная цель достигается тем, что в известном способе выплавки феррованадия, включающем загрузку и проплавлениЕжелезосодержащей шихты и извести на первой стадии плавки, проплавление пятиокиси ванадия на второй ее стадии, обработкуизвесткового ванадийсодержащего шлакового расплава восстановителем на третьейстадии плавки до получения сплава с требуемым содержанием ванадия и конечногошлака основностью 1,0-1,4 при остаточномсодержании оксида ванадия в нем 7-18 О ивыпуск продуктов плавки, на первой стадиижелезосодержащую часть шихты проплавляот совместно с конечным шлаком предыдущей плавки, частью извести, вводимой вколичестве 30-50% от общего ее расхода наплавку, и частью восстановителя, вводимогов количестве, обеспечивающем содержаниекремния в промежуточном сплаве 2,5-8,5 О,после чего сливают отвальный известковосиликатный шлак, а на второй стадии проплавляют пятиокись ванадия и остальнуючасть извести, рафинируя промежуточныйсплав от избыточного кремния, и обрабатывают рафинлровочный шлак остальной частью восстановителя на третьей стадииплавки.Заявителю известен традиционныйтрехстадийный способ выплавки феррованадия, включающий первую и вторую восстановительные и третью рафинировочнуюстадии 2,Первая стадия процесса в известном ипредлагаемом способах является восстановительной, Однако име 1 отся существенныеразличия в массовых соотношениях проплавляемых компонентов.Вторая стадия процесса является восстановительной в известном и рафинировочной в предлагаемом способах,Третья стадия процесса является рафинировочной в известном и восстановительном в предлагаемом способах,Для наглядности основные существенные отличия традиционной и предлагаемойтехнологий выплавки феррованадия потрехстадийной схеме сведены в табл, 1.Из приведенных в табл, 1 данных следует, что предлагаемый способ имеет существенные отличия от традиционного способавыплавки ферроеандия, заключающиеся вмассовых соотношениях компонентов шихты, иной последовательности технологических операций, различном их назначении исодержании,Изложенное позволяет считать и редложенное техническое решение соответствующим критерию "Существенные отличия".Предлагаемый способ выплавки феррованадия включает в себя три последовательные стадии плавки, 200372410 15 20 25 ЗО 35 40 55 Первая стадия - проплавление железосодержащей части шихты, части извести, части восстановителя совместно с конечнымшлаком предыдущей плавки и слив отвального шлака.Вторая стадия - проплавление пятиокиси ванадия с остальной частью извести.Третья стадия - обработка известковогованадийсодержащего шлакового расплаваостальной частью восстановителя.Проплавление на первой стадии плавкичасти извести и части восстановителя совместно с жидким конечным шлаком предыдущей плавки обеспечивает сокращениепродолжительности плавления, повышениестойкости футеровки и снижение расходатехнической пятиокиси ванадия,Ввод на первой стадии плавки частивосстановителя в количестве, обеспечивающем содержание кремния в сплаве2,5-8,5%, обусловливает протекание экзотермических окислительно-восстановительных реакций оксидов железа, марганца,. хрома и ванадия с кремнием и нейтрализуетагрессивное действие оксидов ванадия намагнезитовую футеровку печи,, Ввод восстановителя в количестве,обеспечивающем более высокое содеркание кремния в промежуточном сплаве, приводит к увеличению степени перехода всплав сопутствующих элементов вследствие относительно низкого окислительногопотенциала системы на первой стадии плавки.Ввод восстановителя в меньшем количестве малоэффективен с точки зрения достижения поставленной цели: увеличенияпроизводительности электропечи и повышения стойкости ее футеровки. Кроме этого,при содержании в промежуточном сплавеменее 2,5% кремния затрудняется получение сливного отвального шлака с содержанием оксида ванадия менее 0,35%, так какперед началом доводки шлака алюминиемсодержание оксида ванадия в шлаке находится в пределах 2,5-3%. При содержании впромежуточном сплаве более 8,5% кремниясодержание оксида ванадия в шлаке переддоводкой шлака алюминием практически неуменьшается, оставаясь на уровне 1,0%.В табл. 2 приведены экспериментальные данные, показывающие влияние содержания кремния в промежуточном сплавепосле завершения первой стадии плавки на. Основные показатели предлагаемого способа.Из приведенных в табл. 2 данных следует, что содержание кремния в промежуточном сплаве в пределах 2,5-8.5% являетсяоптимальным и обеспечивает достижение наилучших показателей предлагаемого способа выплавки феррованадия,На первой стадии плавки проплавляют 30-50% извести от общего ее расхода на плавку, При большем расходе извести существенно увеличивается продолжительность первой стадии плавки и снижается производительность электропечи, Замедление скорости формирования известкового шлакового расплава в этих условиях приводит к снижению стойкости лагнезитовой футеровки электропечи в результате разъедания ее.свободным оксидом ванадия.При меньшем расходе извести на первой стадии плавки формируется шлак поникенной основности, что приводит к повышенному содержанию оксида ванадия в сливном отвальном шлаке и снижению стойкости футеровки электропечи,В табл. 3 приведены экспериментальные данные, показывающие влияние количества извести, вводимой на первой стадии плавки, на производительность электропечи, стойкость ее футеровки (содержание МОО) и содержание Ч 20; в сливном отвальном шлаке,Из приведенных в табл. 3 данных следует, что расход на первой стадии плавки 30- 50% извести от общего ее расхода на плавку обеспечивает достижение наилучших показателей процесса по производительности электропечи. стойкости ее футеровки, а также наиболее низкое содержание оксида ванадия в сливном отвальнол шлаке.Ниже приведен пример конкретного технического осуществления предлагаемого способа выплавки феррованадия в дуговой электропечи ДС-бН 1 с магнезитовой футеровки и мощностью трансформатора 4000 кВА при средних значениях заявленных параметров, Показатели процесса плавки при граничных, средних и запредельных значениях заявленных режимных параметров были приведены в табл. 2 и 3,На 1 т 1 еррованадия в электропечь загружают.400 кг металлоотсева ванадиевого производства,520 кг извести, 150 кг 75%-ного ферросилиция и заливсчот 1200 кг конечного ванадийсодержащего шлака предыдущей плавки 12,5% УрО - при основности 1,2),После расплавления загруженных материалов получают промежуточный сплав, содержащий 15,6% У. 5,5% Я, 3,3;4 Мп, 0,7% Сг, 0,2% Т, 0,25% С; 0,008% 5, 0,060 Р, и шлак, содержащий: 1,7% У 20 д, 0,27% У и О, 0,50% ГеО, 0,15% Т 102, 0,20% Сг 20 з, 55,6% СаО, 34.4% 8102, 0,52% А 205, 6,".% МЯО. Основность шлака - 1,6,2003724 Таблица 1 Продолжение табл. Обрабатывают шлаковый расплав гранулированным алюминием до получения в шлаке менее 0,35 У 2 О и сливают в шлаковую чашу.На второй стадии плавки в печь вводят 800 кг 90-ной технической пятиокиси ванадия и 800 кг извести. После проплавления этих материалов получают второй промежуточной сплав, содержащий 22,4 У и 0,5 В, и известковый ванадийсодержащий шлаковый расплав (47,4/, У 20 при отношении о. СдОо/ с; ОНа заключительной стадии плавки в печь вводят 325 кг 75-ного ферросилиция и получают феррованадий, содержащий 44 2%У, 1,65//о Я 1, 1 82 оУп 028 о 0,24;4 Сг,0,35 Т,0,0103,0,060 Р, Конечный шлак содержит; 43,2/СаО,36,2 ВО 2, 5,2 М 90, 12,5 У 20 ь, 2,9(ГеО + МпО + +Сг 20 з + Т 02), Основность шлака 1,2, Кратность шлака 1,2. Сливают конечный ванадийсодержащий шлак через порог рабочего окна в шлаковую чашу, а феррованадий - через выпускную летку в футерованный ковш.5 В табл. 4 приведены основные техникоэкономические показатели предлагаемого способа выплавки феррованадия в сопоставлении с аналогичными показателями известного способа (средние значения).10 Из приведенных в табл, 4 данных следует, что предлагаемый способ выплавки феррованадия обеспечивает достижение более высоких технико-экономических показателей по сравнению с известным способом 15 при относительно небольшом содержаниисопутствующих элементов.(56) 1. Патент М 1801143, кл. С 22 СЗЗ/04, 1992.20 2. Технологическая инструкция ТИ 127 Ф-85, Производство технической пятиокиси ванадия и феррованадия, Тула, 1985, с.27.2003724 Т,аблица 2 Содержание крем- Производитель- Содержание оксиния в промежуточ- ность электропечи, да магния в сливСодержание оксида ванадия в шлаММ и/и ном отвальносм ном сплаве после завершения перке,ои стадии плав8 6 6,6 6,2 817 0,95 П р и м е ч а и и е: масса опытных плавок - 3,3 т, содержание вана- 38, расход извести на первой стадии плавки - 40% от обьцего еосновность конечного шлака - 1,2 при содержании оксида ванадия в ия в конечном сплавео расхода на плавку,ем 12,5%,а блиц кание в сливнам шлаке, ,ь О,б 0,3 9 3: масса ремния ванади ванад овно ка нэ в конечном сплаве конечного шлака - рвой стадии плавки 4 ц тособ выплавки известный седла 6 и 5,2 ОО 970 2,0 2,5 5,5 8,5 9,0 П ри меч а ни - 38 О, содержание 1,2, присодержани - 1200 кг/т сплава. 720 780 800 тных плавок - З,З т, содержанромежуточном сплаве - 5,5%, онем 12,5%, расход конечного ш ке перед егоодкой алюминием о 3,0 2,5 1,7 О О О ия12 2003724 Редактор С. Кулакова Составитель А, БелкинТехред М,Моргентал Корректор Н. Ревская Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 ф Заказ 3310 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 фФормула изобретенияСПОСОБ ВЫПЛАВКИ ФЕРРОВАНА- ДИЯ, включающий загрузку и проплавление железосодержащей части шихты и из вести на первой стадии плавки, обработку известкового ванадийсодержащего шлакового.расплава восстановителем на третьей . стадии плавки до получения сплава с требуемым содержанием ванадия и конечного шлака основностью 1,0 - 1,4 при остаточном содержании оксида ванадия в нем 7- 18 ф и выпуск продуктов плавки; отличаю-щийся тем, что дополнительно в шихту на 15 первой стадии плавки вводят конечный ванадийсодержащий шлак предыдущей плавки и часть восстановителя в количестве, обеспечивающем содержание кремния в промежуточном сплаве в пределах 2,5- 8,5, а известь вводят в количестве 30- 50 от общего ее расхода на плавку, затем сливают шлак, а на второй стадии проплавляют пятиокись ванадия и остальную часть извести до получения рафинировочного шлака, который обрабатывают остальной частью восстановителя на третьей . стадии плавки.