Способ передела ванадиевого чугуна в конвертере

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕОЪБЛИН за С 21 С 5/28 БРЕТЕНИЯ ОПИС Е(71) Нижнетагильский металлургический комбинат им. В.И.Ленина н Уральский научно-исследовательский титут черных металлов(56) 1. Авторское свидетельство СССРВ 581148, кл. С 21 С 5/28, 1975.2, Авторское свидетельство СССРУ 453428, кл. С 21 С 5/28, 1974.3, Производство ванадиевого шлака и стали в конвертерах. Технологическая инструкция ТИ 102-СТ. КК. Нижний Тагил, 1983, с.4-31. инс ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮ(54) (57) СПОСОБ ПЕРЕДЕЛА ВАНАДИЕВОГО ЧУГУНА В КОНВЕРТЕРЕ, включающий заливку чугуна, присадку охладителей, продувку расплава окислителем при переменном положении фурмы с отделением ванадиевого шлака и получением стали, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения расхода металлического лома до 10-ЗОХ от массы металлошихты и получения природно- легированной ванадием стали, передел чугуна осуществляют монопроцессом, причем при достижении О, 165-0,25 Х ванадия в металле интенсивность дутья снижают на 20-402 и увеличивают на 10-ЗОХ при достижении содержания углерода и ванадия 0,3-0,8 и О, 1- О, 153 соответственно, а заканчивают продувку при концентрации ванадия 0,02-0,083."ИЩ20э 1 11279Изобретени относится к чернойметаллургии и может быть использовано при переделе ванадиевых чугуновВанадиевые чугуны отличаются,как правило, низким содержанием марганца и кремния (не вьппе 0,20-0,2575каждого)При существующей технологии передела таких чугунов дуплекспроцессом конвертер - конвертерво втором конвертере доводке до стали подвергается безмарганцовистыйвысокоуглеродистый полупродукт.Трудности конвертерной переработкитаких расплавов на сталь заключаются в неразвитом шлакообразовании,повьппенном выносе металла, напряженном тепловом режиме.и т.д.Прц переделе низкомарганцовистыхванадиевых чугунов наиболее вернымпутем представляется переработкаих до стали монопроцессом, т.е.с использованием одного конвертера.Известен способ передела чугунамонопроцессом до стали, в том числеи природнолегированной, с получением основного известково-ванадиевогго шлака, содержащего 20-25 Х СаО Я .Недостатком этого способа является то, что такие шлаки не могутслужить сырьем для производствапятиокиси ванадия, так как содержа30.ние извести в них на 1,0-1,5 порядка превьппает предел 1,5-3,07, установленный действующими стандартамина говарный ванадиевый шлак.Известен способ продувки ванадие- З 5вого чугуна с промежуточным скачиванием ванадиевого шлака и последующимнаведением рафинировочного основного шлака с додувкой полупродуктадо стали в том же конвертере 2 . 40Однако в этом случае содержаниеСаО в ванадиевом шлаке последующихплавок не может быть снижено,до требуемых пределов из-за взаимодействияшлака с Футеровкой конвертера иостатками сталеплавильного шлака пре"дыдущих плавок, Концентрация СаОв таких ванадиевых шлаках составляет8-107 и вьппе. С учетомфизложенногопромышленное применение получил пере дел ванадиевых чугунов дуплекс-процессом.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности являетсяспособ передела ванадиевого чугуна 55в конвертере, включающий заливку чугуна, присадку охладителей, продувкурасплава окислителем при переменном 06 2положении фурмы, отделение ванадиевого шлака и получение стали. Передел ванадиевого чугуна. осуществляют дуплекс-процеСсом. На первой стадии ванадиевый чугун продувают в конвертере кислородом при переменном положении фурмы с получением полупродукта и ванадиевого шлака. Перед продувкой и по ходу плавки в конвертер присаживают охладители (окалину, агломерат, твердые металл-полупродукт, ванадиевый чугун, ванадиевый шлак). После отделения ванадиевого шлака на второй стадии дуплекс-процесса осуществляют продувку расплава кислородом при переменном положении фурмы с получением стали. В качестве охладителей используют металл-полупродукт и металлолом. Используют также шлакообраэующие материалы (руду, известь, известняк, плавиковый шлат, оборотный шлак), присаживаемые до начала и по ходу продувки 3,Недостатками известного способа являются низкий расход металлического лома и невозможность получения природнолегированной ванадием стали. Указанные недостатки связаны с необходимостью присадки в первый конвертер до 6-7 Х окислителя-охладителя (окалины) для обеспечения успешной низкотемпературной деванадации чугуна. Кроме того, последующий, двойной перелив полупродукта (сначала в ковш, затем во второй конвертер) с соответствующей потерей тепла исключает возможность использования при выплавке стали из безмаргаицовистого полупродукта значительных количеств металлолома. Практика показала, что. его количество не может превышать 3-7 от общего расхода металлошихты. Этот Фактор в условиях дефицита чугуна и наличия запасов металлолома мешает наращивать производство стали. Длительная продувка во втором конвертере полупродукта с 0,03-0,057. ванадия (для достижения низкого со-. держания углерода) ведет к практически полному окислению ванадия, так что в конверторной стали его остается меньше 0,003-0,0057, что недоста. точно для ее природного легирования. Эффект микролегирования стали ванадием начинает проявляться при его содержании 0,015-0,0257. Например, в стали 08 фкп по ГОСТУ должно быть 0,02-0,043 ванадия.3 11271 елью изобретения является повы- ч, шение расхода металлического лома до 10-30% от массы металлошихты и получение природнолегированной ванадием стали.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу передела ванадиевого чугуна в конвертере, включающему заливку чугуна, присадку охладителей, продувку расплава окнслите" лем при переменном положении фурмы10 с отделением ванадневого шлака и получением стали, передел чугуна осуществляют монопроцессом, причем при достижении 0,165-0,25% ванадия в металле интенсивность дутья снижают на 20-40% и увеличивают на 10-30% при достижении содержания углерода и ванадия 0,3-0,8 и О, 1-О, 15% соответственно, а заканчивают продувку при концентрации ванадия 0,02-0,08%..Предлагаемые параметры получены при переделе ванадиевого чугуна в 0,2 т конвертере опытно-экспериментального завода и в 160 т конвертерах комбината.25В условиях. опытно-экспериментального завода при проведении опытов по существующей технологии использовали для регулирования температурного и шлакового режимов .прокатную ока- З 0лину и, на .ряде опытов, металлолом. Полупромышленные и промышленные опыты проводили при исходной температуре чугуна 13500 С и начальной интенсивности в 0,2 т конвертерах, рав-35 ной 0,4 мф/мин, для 160 т конвертеров300 мф /мин. Удельный расход в обоихслучаях примерно одинаковый. - около2 м /т в мин; Основные результатыз/опытов сведены в табл. 1 и 2, 40 где. Я и Я в . расход металлолома и окалийы соответственно, % от веса шихтыф, я 1 и 2 - параметры первой и второй ступеней дутьевого режима, т.е. после снижения интенсивности и 45 после повторного повышения интенсивности соответственно; Ч Я 2 Ч - концентрации ванадйя в металле Йа первой стадии, на второй и после окончания продувки, %; С 2 - 50 концентрация углерода в металле перед повторным увеличением интенсивности дутья, %; Ч 205 - .суммарное извлечение пятиокиси ванадия в раствор при лабораторноМ вскрытии шлака, %; 55 (Ч 20 )отвальный кек - концентрация Ч 05 в отвальных кеках после химического вскрытия шлака, %. 906Из данных табл. 11 следует, чтопри использовании в качестве окислителя-охладителя прокатной окалиныоптимальное снижение интенсивности ,дутья на первой ступени передела ванадиевых чугунов составляет 20-40% отобщего расхода окислительного газа(опыты 3-6), а увеличение интенсивности в конце продувки (при достижении концентрации. ванадия в металлеоколо 0,2%) - в пределах 10-30%.В опытах с повышенным расходом металлолома, проводимых с целью дальнейшегЬ снижения расхода жидкого чугуна (опыты 7-3), придерживались таких же дутьевых параметров, которые,видимо, можно считатьоптимальными.Суммарный расход металлолома и окалины в опытах составляет 10-30% от веса всей шихты. Наилучшие показатели фпо химической вскрываемости полученыв опытах 4,5,7 и 9. На этих плавкахсуммарное извлечение пятиокиси ванадия в раствор составляет 95,495,7%, а содержание Ч 205 в отвальныхкеках не превышает 1,0%. Вместес тем, наибольший интерес представляют плавки 7 и 9, в которых расходметаллолома составляет 3,5 и 10%, аокалины 6,5 и 5,0% соответственно,Однако и на других плавках (3,6,8,10-13) получены хорошие результаты,среднее содержание ЧО 5 в отвальныхкеках не превышает 1,2%. На плавке 1 применяли только металлоломв количестве 30% от веса шихты. Изанализа показателей этой плавки видно, что для регулирования температурного и шлакового режимов целесообразно использовать смесь, состоящую из металлической части шихты иокалины либо другого железорудногоокислителя. На плавке 14 с высокимсуммарным расходом металлолома 30и 5,0% окалины, но при низкой интенсивности продувки (около 0,20 м /мин)получены. плохие результаты по деванадации чугуна (видимо, из-за недостаточного перемешивания ванны, плавкашла холодно). В опытах 1-2 выплавитьприроднолегированную ванадием стальпрактически невозможно вследствиевысокой интенсивности подачи окислительного газа в середине продувки(выбросы из конвертера).Таким образом, предлагаемый способ позволяет.не только снизить расход чугуна за счет повышенного количества перерабатываемого металлоло10 5 ма, но и обеспечить природное микролегирование ванадием стали, улучшитькачество ванадиевого шлака. Способпередела ванадиевого чугуна опробован в промышленных условиях в 160 тконвертере НТМК. Основные параметрыпромышленных плавок бесфлюсовым монопроцессом приведены в табл. 2, Предлагаемый бесфлюсовыйспособ позволяет при использовании одного конвертера получить качественный ванадиевый шлак, значительно увеличить расход металлолома и одновременно получить природнолегированную ванадиемсталь. Например,. в опытах 2,5,8 (см, табл. 2) содержание Ч 05 в отвальных кеках не превышает 1,0 Х, а концентрация ванадия в конечном металле после продувки равна 0,025-0,0733. На этих плавках расход металлолома и окалины составляет 7-20 и 3-107 ,соответственно от веса всей шихты. На других плавках при использовании оптимальных режимов продувки ванадиевого чугуна также получены хорошие результаты (см. табл. 2). Следует учитывать, что ванадиевый чугун имел непостоянный химический состав, 7:.Ч 0,45-0,55; 8 0,20-0,345;Мп 0,18-0,28. Для повышения стойкости футеровки конвертера и улучшения качества ванадиевого шлака плавку можно вести с добавками МяО-содержащих материалов из расчета введения в конвертер О, 1-1,0 Ж МяО от массы металлошихты.Для обеспечения успешного раскисления, легирования.и разливки стали температура металла в конце плавки должна составлять 1600-1700 С.оПлавку можно вести в конвертере с верхним, нижним или комбинированным дутьем, а также с использованием инертных газов, причем потоки кислорода и инертных газов могут быть пространственно разделены. В заключительный период плавки одновременно с увеличением интенсивности продувки можно снизить общую концентрацию в дутье кислорода вплоть до полной замены его другим газом. Высоту .фурмы над уровнем расплава в заключительный период. плавки можно снижать до 10-20 калибров. Металлолом можно давать в один прием в начале плавки, а также в два-три приема по ходу продувки.Изобретение распространяется и на передел электрочугунов, в том числе среднеуглеродистых (с 0,5-2,0 Х углерода), выплавляемых в электро- печах из частично восстановленного железорудного сырья.Если содержание фосфора в ванадиевом чугуне превышает верхний предел, установленный ГОСТом для выплавляемой марки стали, то дефосфорацию металла проводят при сливе его в ковш, например, с помощью извести или реакционной смеси, содержащей известь (известняк), руду (окалину) и плавиковый шпат, возможно с добав;лением конвертерного шлака.Зкономический эффект от внедрения изобретения составляет 1 млн руб. в год.с Л л л лМ б О Оъ О М СО И О О О л лО О О 00 СО 00 СЧ СЧ СЧ л О О О1 1 1И 1 г. Щ ю м о о л л о о аОо ол ло о Моло м о о л о с- сЧ О л л о о ц;) о л л о о ю.о о4 ло3 Я1сЧ о Ц1 Ц о йо о 1 1 1 1 1 1 1 1 1,1 1 1 1:.1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ЮЫО1счн 11 со со оО О 1 сЧ Ол л л л ло О О О О О,оо о сч м сч м м о ф сЧ- сЧ л л л о,о о О О О О О л сч сч сч сч счо 3сч о о о л л Ф о о о Оимь л в о оо в о ф о о л л л о о о О о о о е о о в м сч сч Ою Ф ф ж о ИсР о о о цм О сР сч сч сч ЖР ф Э Ц И (б о о йо а ф о о о