Шихта для выплавки черных металлов

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ Союз СоветскихСоцкапксткческкнРеспублик и 945217.25 (088.8) Дата опубликования описания 23.07,82(72) Авторы изобретения Д. П. Ко;сушкин, Л. А, Смирнов, Э. Л. Воробьева, В, И;-Довгопол,Л, А. Белоусов и А, А. Бояринцсвс, уральский научно - исследовательский институт чернык металлов 1(54) ШИХТА ДЛЯ ВЫПЛАВКИ ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ 1Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к производству черных металлов (чугуна н стали) путем восстановления углеродом из жидкой шлаковой фазы для выплавки металла в машиностроении. и других отрас 5 лях промышленности.Известен состав шихты для выплавки металла в дуговой электрической печи, Шихта составляется из различного по габаритности стального лома, углеродсодержащего материала то (коксика и др.), шлакообраэующих матерна. лов (известняк, железная руда, окалина н др,), раскисляющих и легирующих добавок 11.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является состав шихты для выплавки металла в дутовой электрической печи, содержащей взамен сталь. ного лома окисленные железорудные материалы, углеродсодержащие материалы, шлакообраэующие материалы, раскисляющие и легирующие 20 добавки. В этой шихте используют обычные рядовые руды, агломерат, окатыши с различной степенью металлизации и получают чугун, содержащий, %: 2,23,0 С; 0,07-0,1381; 0,09-0,11 8; 0,02 - 0,04 Т н сталь, содержащую,%: 0,05 - 0,80 С; 0,11 - 0,60 Мп; 0,044 - 0,082 8; 0,019 - 0,043 Р; 0,03 - 0,12 Сг 0,03- 0,05 %; 0,02 - 0,04 Сц (2;Полученные с применением этой шихты составы металла относятся к чугунам и сталям общего назначения с обычными свойствами. Дальнейшее развитие техники, освоение районов с пониженной среднегодовой температурой требуют применения черных металлов с более высоким уровнем механических свойств. Созданы марки. чугунов и сталей с такими свой. ствами, Часть нз них содержит повышенное количество ванадия (до 0,2%). Большое применение получают нзносостойкне чугуны и атмосферокоррознонные стали с повышсшым содержанием фосфора (0,15 - 0,9%). Известны составы чугунов и сталей с повышенным содержанием ванадия и фосфора, На ваго. норемонтных заводах в эначителытых количествах отливаются тормозные колодки нз чугуна с 0,2-0,5% Р. При производстве чугу. нов и сталей из обычных железорудных ма. териалов необходимое количество этих394521 элементов вводят с легирующими добавками (феррофосфором и феррованадием), Эти ферро- сплавы являются дорогостоящими и дефицитными, что ограничивает их использование для производства необходимых обьемов чугунов и сталей с ванадием, фосфором,Целью изобретения является использование природнолегированных ванадием до 0,3% и фос. фором до 1% окисленных железорудных материалов, сокращение расхода фосфористых 1 о лигатур и ванадиевых продуктов и повышение извлечения фосфора и/ипи ванадия. Указанная цель достигается тем, что в шихтувводят окисленные железорудные. материалы с 1 зповышенным до 0,3% содержанием ванадиядо 1% фосфора, Окислы элементов ЧзО, иРО,: взаимодействуют с углеродом, Высокаятемпература нагрева шихты в электрическойдуговой печи, сравнительно низкое содержаниекислорода в металле ускоряют реакции восста.новления ЧзО, и РзОа и в чугуне или стали, повышается концентрация ванадия, фосфораВ состав шихты необходимо вводить 60 - 85%окисленных жепезорудных материалов с повышенным содержанием ванадия, фосфора. Длявосстановления окислов железа и других элементов вводится 14 - 30% углеродсодержащихматериалов. Известь и другие шлакообразующиематериалы, необходимые для наводки шлаков иобессеривания металла, составляет 0,5 - 15%.Для получения сталей и чугунов с заданнымхимическим составом вводятся в пределах0,5 - 5% раскисляющие и легирующие добавки.Выплавку проводят в дутовой электропечи35с магнезитовой футеровкой и динасовым сводом.В табл. 1 приведено изменение шихты и параметров плавки в зависимости от содержанияокисленных железорудных материалов.Если количество материалов составляет 55%,лпниже нижнего предела, то содержание углеродав металле достигает максимального содержания6,7% по растворимости в железе. Требуетсямного времени на обезуглероживание металлаи значительно возрастает продолжительностьплавки (вариант 1),45В варианте 2 содержание окисленных материалов равно нижнемупределу 60%. В этомслучае снижается содержание углерода в металле до 4,5%. Продолжительность плавки несколько увеличивается из-за операции обезуглероживания до заданного содержания углерода.Промежуточные варианты 3 и 4 обеспечиваютнормальный ход плавки,В варианте 5 содержание окисленных мате.риалов в шихте находится на верхнем пределе85%. Количество углеродсодержащих материалов достигает нижнего предела. При такомсоотношении удобно выплавлять средне и низ 7 4колегированные фосфором и/или ванадиемстали.Если содержание окисленных железорудныхматериалов становится выше верхнего предела,то количество углеродсодержащих материалов -меньше нижнего предела. В результате резкоуменьшается степень восстановления железаи полезных элементов, в т. ч, фосфора и/иливанадия.В табл. 2 показано влияние углеродсодержащих материалов на состав шихты и показатели плавки.При количестве материалов выше верхнегопредела 35% расход окисленных железорудныхматериалов становится ниже нижнего предела,Одновременно значительно повышается содержание углерода в металле и увеличивается время плавки (вариант 1).Во втором варианте углеродсодержащие материалы взяты на верхнем пределе, Продолжительность плавки несколько увеличивается изза обезуглероживания металла до заданногосодержания в чугуне.Среднее промежуточное содержание углеродсодержащих материалов в шихте (вариант 3)обеспечивает нормальный ход плавки.При достижении нижнего предела встречаетсядва случая, В первом случае (вариант 4) выплавляется сложнолегированная сталь 10 НАЧс высоким расходом шлакообразующих материалов и лигатур. Во втором случае (вариант5) количество окисленных железорудных материалов достигает верхнего предела. Несколько уменьшается степень восстановления железа,фосфора, ванадия и выплавляются сравнительнопростые низколегированные фосфором и/иливанадием стали,Когда количество углеродсодержащих "материалов ниже нижнего предела (вариант 6), токоличество окисленных железорудных материалов становится выше верхнего предела. Кроме.этого, резко уменьшается степень восстановленияжелеза, фосфора, ванадия и плавка становитсямало экономичной,.Влияние расхода шлакообразуюших материалов приведено в табл. 3.Шлакообразующие материалы необходимыдля получения шлака заданного состава икорректировки фосфора и серы в металле.При содержании шлакообразуюших вышеверхнего йредела (вариант 1) за счет окисленности шлака уменьшается степень восстановления элементов. Введение большого количества шлакообразующих затягивает время плавки,снижается стойкость футеровки печи,При верхнем расходе шлакообразующихвыплавляются сложнолегированные маркистали (вариант 2), например 10 НАЧ. Длявыплавки таких сталей требуется вводить945217 6требуется для выплавки сложнолегированныхсталей типа 10 НАЧ и других,Среднее содержание (вариант 3) обеспечивает нормальныи ход плавки фосфористых чу.гулов.При нижнем пределе (вариаит 4) выплав.ляется автоматная и друтие низколепированные и, Когда количество раскисляяицих и легирующих добавок снижается ниже нижнего предела (вариант 5) то вновь йоявляются трудности с выплавкой сталей заданного химического состава. 5и максимальное количество раскисляющихи легирующих добавок.Среднее количество шлакообразующихматериалов обеспечивает выплавку фосфорис.тых чугунов с несколько пониженной производительностью печи (вариант 3),Расход шлакообразующих материалов нанижнем пределе (вариант 4) необходим привыплавке сравнительно простых сталей с невысоким содержанием фосфора, ванадия типаавтоматной и других сталей, По этому варнанту выплавляются также чугуны с содержанием фосфора до 0,5%,Снижение расхода шлакообразующих ниженижнего предела затрудняет корректировку 15состава первичного шлака и выплавку сталейс заданным содержанием элементов (вариант 5).В табл. 4 приведено изменение составашихты и параметров плавки в зависимости отсодержания раскисляющнх н легнрующихматериалов.При высоком расходе легирующих материалов.7,0% (вариант 1) и высоком расходе шлакообразующих материалов возникают затруднения с попаданием в химический состав выплавляемого металла,Содержание раскисляющих и легнрующихматериалов на верхнем пределе (вариант 2) Предлагаемый состав шихты позволяетвыплавлять стали и чугуны с ванадием и фос.фором. Прн этом не требуются дорогостоящие феррофосфор - 24% Р (193 руб, эа т) ине требуется феррованадий 38% Ч (2510 руб.за т). Окисленные железорудные материалы сванадием и фосфором существуют в природе,запасы их велики,Использование шихт предлагаемого составапозволит значительно увеличить производствосталей и чугунов с ванадием, фосфором идобиться существенной зкономии черных металлов в народном хозяйстве.+35 оХ а фм ж =х о х ай Д 3 хЯ оэО аФа а а а 1 О Ю Р о х о о о Ф о,ье,йф о 3, Я ф ф 3 М хо хаощ ф о х. о л Фх оВл фЯлфей о 8ГЧ 5ллема аО е ВЦ ГраЯ 3 оф, ьеф Р ф хащ Г 1 1 о йфо Ф ф Д р фй ЗцН ЙКй ойоБд И Е, й о о е Й ф а 335 н ф3 е ф ф м Д а Ь 2 Я 63 со х х Дфя945217 14.- 30 0,5 - 15 Составитель Л. МагаюмоваТехред Л. Пекарь Корректор О, Билак Редактор Н. Гунько Заказ 5265/36 Тираж 660ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, В 35, Раушская наб д, 4/5 Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул,.Проектная, 4 15Формула изобретения Шихта для выплавки черных металлов, например, в дуговых электрических печах, включающая окисленные железорудные мате. риалы, углеродсодержащне материалы, щлакообразующие материалы, раскисляющие и легирующие добавки, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью использования природнолегированных ванадием до 0,3% и фосфором до 1% окисленных железорудных материалов, сокращения расхода фосфористых лигатур и ва. надиевых продуктов и повышения извлечения фосфора н/или ванадия, оиа имеет следующее соотнощение компонентов, вес.%: 16Окисленные железорудныематериалы с содержаниемванадия до 0,3% н (или)фосфора "до 1% 60-85УглеродсодержащиематериалыШлакообразующие материалыЛегирующне и раскисляющие добавки 0,5 - 5,0 1 О Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Еднерал Ф. П. Электрометаллургия сталии ферросплавов, М 1963, с. 131- 132, 169, 192.2, Князев В.Ф, и др, Бескоксовая металлур гия железа.ММеталлургия",1972,с.146-166.