Способ выплавки ванадийсодержащих сталей

Способ выплавки ванадийсодержащих сталей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СПОСОБ НЛПЛАВКИ ВАНДДИЙСОДЕРЖАЩИХ СТАЛЕЙ, включающий плавление металлошихты, проведение окислительного периода с наведением и удалением окислительного шлака,iприсадку шлакообразующей смеси на основе .ванадийсодержащего конвертерного шлака и извести (известняка), а также проведение восстановительного перио .да, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности производства при высоком качестве стали , снижения ее себестоимьсти и повышения степени извлечения ванадия, после удаления окислительного шлака металл обрабатывают углеродсодержащим материалом, равномерно распределенным по поверхности ванны, в количестве 5-8 кг углерода на квадратный метр поверхности ванны, после чего присаживают шлакообразующую смесь из ванадийсодержащего конвертерного шлака, извести (или известняка в эквивалентном по окиси кальция количестве ) , разжижающей добавки и углеродсодержащего материала, взятых в (Л соотношении 10:

СОЮЗ СОВЕ ГСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ

PECllVB JNH

09) 01) 1(511 С 21 С 5 52

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГЬСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3581953/22-02 (22) 22.04. 83 (46) 15.08.84. Бюл. М 30 (72) С.М.Белокуров,. Ф;С.Раковский, A.È.Êâàñoâ, В.В.Головченко, Г.Н.Власов и Е.И.Викторов (71) Центральный научно-исследовательский институт материалов и тЕхнологии тяжелого и транспортного машнностроения и Производственное объеди". нение Электростальтяжмаш (53) 669.187.25(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 285822, кл. С 21 С 5/52, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 821502, кл, С 21 С 5/52, 1981 ° (54)(57) 1. СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ВАНАДИЙСОДЕРЖАЩИХ СТАЛЕЙ, включающий плавление металлошихты, проведение окислительного периода с наведением и удалением окислительного шлака,;присадку шлакообразующей смеси на основе .ванадийсодержащего конвертерного шлака и извести (известняка), а также проведение восстановительного периода, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности производства при высоком качестве стали, снижения ее себестоимости и повышения степени извлечения ванадия, после удаления окислительного шлака металл обрабатывают углеродсодержащим материалом, равномерно распределенным по поверхности ванны, в количестве 5-8 кг углерода на квадратный метр поверхности ванны, после чего присаживают шлакообраэующую смесь иэ ванадийсодержащего конВертерного шлака, извести (или известняка в эквивалентном по окиси кальция количестве), разжижающей добавки и угле- Pg родсодержащего материала, взятых в соотношении 10 з (4-7): (1-2) з (1, 1-1, 9) .

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем,что в качестве углерод- С„ содержащего материала используют кокс, л а в качестве раэжижающей добавки — р плавиковый шнат.

1108109

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к способам выплавки ванадийсодержащих сталей в электродуговых печах.

Известен способ выплавки стали; согласно которому с целью сокращения энергозатрат и продолжительности плавки, из смеси ВКШ с известью в соотношении (2-5):1 наводят в печи окислительный шлак после проведения окислительной дефосфорации и удаления фосфорсодержащего шлака. Шлак, образующийся из ВКШ и извести, раскисляют молотыми восстановителями до содержания закиси железа менее 2,0Ъ и добавками извести доводят до тре- 15 буемой основности. Затем металл раскисляется ферромарганцем и ферросилицием и доводится до требуемых температуры и химического анализа,,lj.

Однако образование низкоосновно20 го восстановительного шлака из смеси ВКШ и извести и последующее его раскисление и повышение основности увеличивает продолжительность восста. 25 новятельного периода и расход электроэнергии по сравнению со способом, предусматривающим использование феррованадия. Повышенная окисленность металла при взаимодействии с окислами железа, содержащимися в BKLl, и отсут- ствие углеродного раскисления металла перед присадкой ферросилиция ведет к повышенному содержанию неметаллических включений и снижению механических свойств стали. Кроме того, раскисление окисленных шлака и металла кремнием ферросилиция, образование при этом большого количества кремнезема и необходимость значительных присадок извести для сохранения ос- 40 новности шлака увеличивает массу печного шлака и потери легирующих элементов с шлаком.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ выплавки ванадийсодержащей стали, включающий.плавление металлошихты, проведение окислительного периода с наведением и удалением окислительного шлака, присадку шлакообразующей смеси на основе ванадийсодержащего конвертерного шлака и извести (известняка), а также проведение восстановительного периода (2 .

Однако локальная присадка легирующе-восстановительной смесью углеродсодержащего материала (кокса) за счет бурного взаимодействия с металлом и сильного выделения газов часто приводит к большому выносу тако- 60

ro материала из печи, что сводит к минимуму преимущества этого способа и его технико-экономические показатели ухудшаются. Кроме того, не достигается глубокого углеродного раскисления металла, в результате чего при плавлении ванадийсодержащего шлака, содержащего большое количество окислов железа, происходит значительное окисление металла с образованием при последующем раскислении

",:ерросилицием неметаллических включений, отрицательно влияющих на качество металла. Расход ферросилиция при этом возрастает. По известному способу требуется проведение периода чистого кипения, что приводит к увеличению продолжительности плавки и расхода электроэнергии. При этом отсутствие в составе присзживаемых материалов разжижающих добавок приводит к более длительному формированию шлака восстановительного периода, что удлиняет последний и также увеличивает расход электроэнергии.

Целью изобретения является повышение эффективности производства и качества стали, снижение ее себестоимости и повышение степени извлеченияванадия. Поставленная цель достигается.тем, что согласно способу выплавки ванадийсодержащих сталей, включающему плавление металлошихты, проведение окислительногo периода с наведением и удалением окислительного шлака, присадку шлакообразующей смеси на основе ванадийсодержащего конвертерного шлака и извести (известняка), а также проведение восстановительного периода, после удаления окислительного шлака металл обрабатывают углеродсодержащим материалом, равномерно распределенным по поверхности ванны, в количестве 5-8 кг углерода на квадратный метр поверхности ванны, после чего присаживают шлакообразующую смесь из ванадийсодержащего конвертерного шлака, извести (или известняка в эквивалентном по окиси кальция количества), разжижающей добавки и углеродсодержащего материала, взятых в соотношении

10:(4-7):(1"2):(1, 1-1,9) .

Кроме того, в качестве углеродсодержащего материала используют кокс. а в-качестве разжижающей добавки плавиковый шпат.

Обработка поверхности металла углеродом после удаления окислительного шлака позволяет раскислить металл и остатки окислительного шлака с образованием газообразных продуктов реакции, создать в печи сильно восстановительную атмосферу, за счет поверхностной активности углерода значительно повысить содержание углерода в металле на границе металлшлак. Все это, а также высокая химическая активность углерода, входящего в состав шлакообразующей смеси, в этих условиях обусловливают

1108109 быстрое и полное восстановление окислов ванадиевого шлака и формирование раскисленного печного шлака без образования балластных окислов, загрязняющих металл и увеличивающих количество шлака.

Введение в составе шлакообразующей смеси извести и разжижающей добавки в указанных количествах обеспечивает образование в начале восстановительного периода высокоосновно- 10 го, жидкоподвижного шлака с высокой активностью окислов железа, марганца, ванадия, что обеспечивает их полное и быстрое восстановление.

Углерод, входящий в состав шлакооб- 15 раэующей смеси, в условиях высокой температуры и восстановительной атмосферы восстанавливает окислы железа, содержащиеся в ВИД в твердой фазе, до образования жидкого шлака, что также позволяет сократить восстановительный период.

Для определения целесообразности и технологичности данного способа выплавки ванадийсодержащей стали, а также для установления основных параметров технологии проведены проьышленные испытания.

Пример 1. В основной дуго -вой электропечи садкой б т выплавляли сталь марки 45 ФЛ на шихте стан- 30 дартного состава методом окисления примесей. После расплавления шихты проводили окислительный период и деформацию металла, По достижении требуемого содержания углерода и фосфо- 35 ра окислительный шлак удаляли и на поверхность металла равномерным слоем вводили порошок кокса в количестве 5-8 кг на 1 м поверхности ванны, а затем в центральную часть ванны 40 задавали шлакообразующую легирующую смесь иэ ванадийсодержащего конвертерного шлака, извести, плавикового шпата и порошка кокса, взятых в соотношении 10: (4-7): (1-2): (1-1,9) .

Ванадиевый шлак содержал пятиокиси ванадия 16, 3%, двуокиси кремния

16. 8%, железа общего 34%. Расход ванадиевого шлака 11 кг на 1 т жидкой стали. После 15 мин выдержки металл раскисляли силикомарганцем и 45%-ным ферросилицием и после доводки по химическому составу и температуре металл выпускали в разливочный ковш.

Пример 2, Для сравнения в таких же условиях провели плавки по известному способу. Ванадиевый шлак, известь (в пересчете на известняк) и кокс в соотношении 1:4:0,3 вводили в печь на металл после удаления окислительного шлака перед началом чистого кипения. После прекращения кипения шлак раскисляли порошком

45%-ного ферросилиция, затем металл доводили по химическому составу и температуре, раскисляли и выпускали в раэливочный ковш.

По предлагаемому способу проведено

5 плавок с различным соотношением составляющих шлакообразующей смеси и 2 плавки по известному способу, На каждой плавке отбирали пробы шлака перед выпуском и металла из разливочного ковша для определения химического состава., а также технологическую пробу металла для определения механических свойств. Устанавливали расход ферросилиция. Усвоение металлом ванадия рассчитывали, исходя из содержания его в шлаке и металле и массы шлака и металла.

Полученные результаты приведены в табл 1, Кроме того, проведено 8 плавок по известному способу и 15 пл, вок по предлагаемому способу при оптимальном составе шлакообраэующей ле гирующей смеси. Усредненные результа ты этих плавок приведены в табл. 2.

1 108109 ((з л I с с л м lA (с((с( (Ч с

C(l с2 о(с

CO (л с

О1 л л с

1-(м с о

«I м

1( (Ш с (с(Ч

CO с

iA л

О( с с л л (Л LA ( с (iA

М 1 о

Е(1

I

I н 6 и о о х (с(М о с о

I (с( о

Ю о ((r4 (с( о о с с о о (D (с(Ю с о

I

I (1

1

1 Or л м (с((с( о о с с о (с( о о I

1 л (с((с( о о с с о о

О1 (Ч о с о

Ю

00 о с (:1 л

Ch о с о л щ

CO CO о о с с о о (с( (О о с о (О

Ю с о

Ю (. О с

lA

CO с (D

1 и(1 м I с о

1 л м м с с о о

Ю м с о

Ю м с

Ю (Ф м с

CD (с( Ф с

Ю (Ф с(Ф с о

Ю с:(Ф с

CD о

М

Ю л с:(Ф с о м

С(Ф с о

I u (. с

6 о

Ц ФФ ф CO а

Ц о

° Ф

О О

4 ф м х

K ю ( х I (Л с

1(Ф((°

ul (((-(° Ф

Н Ul (с о п

Ф о с (с( (° °

6 (с(Р о (1 с ф ( х

Х о а ф ((I м

Ф ° о и

Х о

Ф ° ф Ч

Ц ф С(Ф

Q (; (D л (( ж х

М х х (Ц(( ф ° а (° °

Ю л х х х а

6 (П CO хо

;((Ф х ° но о6 ((l

1

I сi 1

Д. с

rd (-Ф

OX I

РФ ((( и д л х х

Ц

6#in аа

О Х О

6 ((( (((с

Х ЦI !

1 1

1 (((1 в

IX (О

I ((((.1 1 ((О 1

I Д 1

Ц

111 1- — — — 1

ХI (б

I O (И 1 (о (a(È I

I (I! e

>I Х

1О

I 6 I

I Х 1 r

I Х I (о

1 Я 1 1

1Х - I V I

1 I

1 l

1 1

1 I 1

1 1 I

1 ф I

1 1(ч I

4 (1 ) Н 1

I ф

I Z i

1 !

1 ((((1 (((I Н 1

O I о (O I

1 I

1 Х I (Х !

O I

I 6

I Х I

151! Д 1

° °

1 6 ((1 Х Н х и

I 6 6

1 ((((Om х х

° °

1 um

I Ц о

1 Х

o ю о р, (с(т(Ф (с(сО (О СО (О Л с с с с о о о о

1 (I

I л с

СО с(1 ( (!!

1 I!

I

1 ( (с(о

1108109

-! ЦЬ (ох (X I

0 б3е

lo I rtfш б((I С(Ч

I ф,l ф

Х(О

Х I (С(ф

В(0Х

М I б (.(I (OI Цд

1-(I О (," о(цф ао! 0(Е 1 а е

Ь. х ф (сб 6 Х с о к

О О Х (.е

Ia М б

I (I

- 4

I

1.ч с (C I

Ц (Ох(а1!!!

1

1 I

I (t (I

1

1

lA с (СЧ (1

I (1

СO ш с бЗ\

СО с

I ф х х ш

СО о

A (-l I CI(0 Z ДС оо д ц

o00I1Io

Х С((Х Н (е ш

СбЪ

СЧ 3б I

1

С0

С Ъ

1 ш с !

Гб(1

СЧ I

I

1 с

1 с

I 0 IIX

1 (С Х(I ш

Ю

СбЪ

СО с

СбЪ

СЧ л с

СЧ ш с ш

СЧ

CO с ш

СЧ

С0 с ш

СЧ

СЧ с

lA л

lA с

Ю л

CO с

СО (л с О л

Ю !

О\ !

t 1

Ю

О1 л

Ю

СЧ

lA

Ю

Ю 3 t 3 1

1 (1

1 !

1 ф

K о

Е(!

t о о

00 3б с

Се) "! с

С0

СО

Се! с

С 3 Ю

Се( с с

Ю Ю л

° 3б с

Ю (I

I (СЧ I с л

1

СбЪ с л

t 1 с

1 Ю 1 ф ° ° (а

1 1

° °

СО 1 с 1

° °

Ю ч

1 ф ttf I

t ш ш с л с б-1

CO с

C) л с л

Ю с л

Ю с л

CO с

СЧ е ! СЧ ф ее а ч ! с

СЧ о ь ш ф с х л х а ю ф л

Ill с л

° е

lA с л

° е ш с ш

° е

Ю е 4

1 б((Ch (((л

Ц ее ф СЧ

33;O л х х а ф

gQ CO

СбЪ е

Ю

° °

ДЮ

Х е3б (е

O C0 ф л

Itt ж

Ц л ф е(Ю

Q lA о

4 ф

% х х о

t(I Хш ад

И XlO!

I ф (X

I а (о

I Х !

f

1 I

Ф ((-t 1 3-dp и

I 11

1 ttf I

I Itt 1 ! (» I

0Х!

ХХ I

I О Q I С сббе

I Р\ 6(0m (I g I

1 III t I

I Х 1

I Х 1 ltf

t O I < g

I 0б ( (Х 1

I Х I

1 (((1

I Х 1

I ф t — ф

1 Е I

1 I ° й"

1 (1

Г

I ( х с3

1 I Се 0 (> х

1 I обХ (ж (с о

I I

1 с 1

I ф I х

33 О

1 ((1 (1 (((( (it(1

1 P I

O I о ( о(о

1 1 ф

1 C I ГСб

1 Х (1 Х

o (— — —-I ф I

I (1 O

I Х I (»

I

1 ф Л

1 Х (ч хоо (ффХ с(хо

orna ххI (-б ° ° о и

t uCOu

I бе

I I

U t:(I С(х фон 0044

ХИ ахо

Ю Ю lA lA

Се(С Ъ Ге(л

Се(СбЪ С Ъ СбЪ

1108109

CO с

ОЪ

°, 1О л с

I N I

1 О@У

+ dI

Ф - 1

Я М 1

ЭХ!

С4 9 I

Om l O

6 X 1

XO l и х !

Ю м м

С«!

Ю м м с иЪ

СЧ EO с («! («!

t4 с

Ю л

Ю л

6 х х

Ф х

Ф

1

I

I Ф

I Pi

I с > 1

u1

41m

Е

1 с

fd I

Ф и о о х

«Ъ м

Ю с

hO («!

Ю с

C) л

У!

Ю с

C) C) м

Ю

Ю

I 1«! Р

1 Ф I

Е I

1 Х I

1 6 I

1 1 1

И1> о

V I

1 1

1 4М

1 Х 1

1 Х 1 С 1.л

1 (Л

I !

1 I

1 1

1и

1 1

I

1 О о с0

Ю с

C) Г

СО

Ю с

Ю м сО с

Ю л

CO с

C) lA м с

C) м м с м

«Ф с

«3

«Ф с Ю

I I

1 ч и

1 Ф

I 1Ъ3

I Х Х

Р11 141 О, 1

1 !

Она 1

I Х Х Х Х H 14 1 !

OlV6m5m>.

l W a O I X W I 11Ъ!Ф 1 1 1

I 1 I ФГГ"Т Ц М ОМ

Х О 1 I O e III I O, A0Ы ИОМОФ06%Ы ! I N I-I, B 0 Q3 0 g Pt 3 4 0 5 х

1 >1 tZ00, t

1охФ 1 х 1 ! о ь 1

I _#_ 6 _#_ IL I«Å 1

1ИЫЮХФОМ

I ü X !!Ъ 5 g 1-.

7 708109

Составитель A.Ïðóñc

Редактор Т.Колб Техред С.Легеза Корректор Д. Мельничен ко

Заказ 5839/18 Тираж 540 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Из данных табл, 1 видно, что при использовании предлагаемого способа по сравнению с известным механические свойства металла (качество металла) повышаются, возрастает степень усвоения ванадия металлом, сокращается про- должительность восстановительного периода и расход 45%-ного ферросилиция на раскисление и легирование.

Кроме того, при расходе кокса на обработку поверхности металла и в соево таве шлакообразующей смеси. в установленных пределах достигается, по сравнению с известным способом, повышение качества стали и улучшение технологических параметров плавки. Расход 75 кокса на обработку металла и в составе шлакообразующей смеси выше установленного верхнего предела приводит к заметному науглероживанию металла, ухудшению технологических параметров плавки без дальнейшего повышения свойств стали (табл. 1). Расход кокса на обработку металла и в составе шлакообразующей смеси ниже установленного нижнего предела ухудшает тех-ъ5 нологические параметры плавки и снижает механические свойства стали до уровня, получаемого при использовании известного способа (табл. 1), Усредненные данные серийных плавок стали 45 ФЛ (табл. 2) показывают, что качество стали и технико-экономические показатели процесса плавки (усвоение ванадия, расход 45%-ного ферросилиция, продолжительность вос35 становительного периода и расход электроэнергии) по предлагаемому способу улучшаются. Так, ударная вяз— кость и пластические свойства возрастают на 8-10%, прочностные свойства на 3-6,5%, расход ферросилиция снижается, в среднем, на 6,2 кг/т, расход электроэнергии — на 37 квтч/т, а длительность восстановительногo периода — с 48 до 40 мин. Усвоение ванадия металлом при этом повышается с 83 до 94%.

Экономический эффект от снижения себестоимости стали при годовом объеме производства 3,0 тыс. т. только за счет экономии электроэнергии составляет около 800 руб, Повышение качества металла позволяет снизить на ряде марок стали расход дефицитных легирующих добавок: никеля и молибдена, заменив их микродобавками ванадия.

Кроме этого, использование предлагаемого способа позволяет расширить сырьевую базу легирующих ванадиевых материалов за счет использования конвертерного шлака — промежуточного продукта химико-металлургического передела на феррованадий, а также в сравнении с известным способом снизить расходы электроэнергии и

45%-ного ферросилиция, сократить продолжительность плавки и получить металл высокого качества при более высокой степени усвоения ванадия.