Способ производства ванадийсодержащей стали

 

Сущность изобретения: способ включает завалку шихты, плавление, окисление расплава, скачивание окислительного шлака , легирование стали путем присадки материала с окислами ванадия в количестве 10-50 кг/т и последующим восстановлением ванадия из окислов с помощью восстановителя . После скачивания окислительного печного шлака на зеркале металла наводят шлак путем присадки шамотного боя, извести и плавикового шпата в соотношении 6:3:1, а в качестве материала с окислами ванадия используют зольньда отходы ГРЭС, причем отношение масс наводимого шлака и зольных отходов ГРЭС составляет 0,3-0,5, После выдержки 3-5 мин в печь вводят восстановитель . 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 21 С 5/52

К ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 4859955/02 (22) 21.08.90 (46) 23.08.93. Бюл. М 31 (71) Донецкий научно-исследовательский

Институт черной металлургии (72) Ф,Е.Долженков., Ю.Г.Ярославцев„

А.Е.Сочнев, В.А.Курганов, Л.В,Аграноник, C.À.nüÿHûõ, B..Í.LLUIåðáèHà, Б.В.Солодовников, Н.ИЛопик и Ю.M.Håðîsèûé (73) Донецкий металлургический завод (56) Авторское свидетельство СССР

М 1122731, кл. С 21 C 35/00, 1984.

Авторское свидетельство СССР

hb 1014919, кл. С 21 С 5/52, 1983, (54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ВАНАДИИСОДЕРЖАЩЕЙ СТАЛИ

Изобретение относится к производству черных металлов, в частности к выплавке качественных сталей в электропечах.

Целью изобретения является улучшение качественных показателей (снижение загрязненности стали сульфидными неметаллическими включениями, повышение механических свойств) и снижение затрат на легирование.

Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем завалку шихты, плавление, окисление расплава,скачивание окислительного шлака, легирование стал путем присадки высокосернистых ванадийсодержащих зольных отходов ГРЭС в количестве 10-50 кг/т и последующим восстановлением ванадия из высокосернистых ванадийсодержащих зольных отходов ГРЭС,,5U, 1836441 АЗ (57) Сущность изобретения: способ включает завалку шихты, плавление, окисление расплава, скачивание окислительного шлака, легирование стали путем присадки материала с окислами ванадия в количестве

10-50 кг/т и последующим восстановлением ванадия из окислов с помощью восстановителя. После скачивания окислительного печного шлака на зеркале металла наводят шлак путем присадки шамотного боя, извести и плавикового шпата в соотношении

6:3:1. а в качестве материала с окислами ванадия используют зольнье отходы ГРЭС, причем отношение масс наводимого шлака и зольных отходов ГРЭС составляет 0,3-0,5, После выдержки 3 — 5 мин в печь вводят восстэновитель. 3 табл. путем, после скачивания окислительного печного шлака на зеркале металла наводят шлак путем присадки шамотного боя, извести и плавикового шпата в количестве 5-15 кг/т с соотношением масс 6:3:1, рассредоточено присаживают зольные отходы ГРЭС и после выдержки 3-5 мин в печь вводят восстановитель. Отношение массы наводимого шлака из шамотного боя, извести и плавикового шпата и зольных отходов составляет 0,3-0,5, Сущность предлагаемого способа заключается в следующем: после проведения окислительного периода плавки производят скачивание окислительного печного шлака, металл раскисляют ферросилицием из условия получения в металле 0,15% St и присаживают шамотный бой, известь и

1836441 плавиковый шпат в соотношении 6:3:1 для .наводки шлака с низкой основностью, который будет существенно препятствовать переходу серы в металл в момент присадки и выдер>кки в печи высокосернистых эольных. отходов ГРЭС.

С учетом того; что в эольных отходах

ГРЭС сера находи ся в сульфатном состоянии (в соединениях с-ванадием, железом и никелем).при нагреве зольных отходов до температурь(свйше 900"С и последующем их плавлении сера удаляется в газовую фазу. Улучшение условий удаления серы в газовую фазу и восстановления ванадия способствует также рассредоточенная при- 15 садка в печь зольных отходов, Соотношение 6:3:1 совместно с кремнеземам, обеспечивает получение шлака с основностью 0,5-0,8 и с вязкостью 0,5 Пз, которая не препятствует переходу в металл 20 восстанавливающих корольков ванадия.

При изменении соотношения в сторону увеличения асновности шлака выше 0;8 наблюдается переход серы в металл в результате повышения ее активности, а при изменении соотношения в сторону уменьшения основности менее 0,5 увеличивается вязкость образующегося шлака до 1,5-2.0 Пз, в результате чего в нем запутываются корольки лигатуры и уменьшается степень ее усво- 30 ения.

Соотношение 0,3-0,5 регламентирует. массу шлака и зольных отходов, поскольку даже при благоприятных физико-химических свойствах шлака (основности 0,5-0,8) 35 .увеличение массы присаживаемой золы (соотношение 0,3) приведет к насыщению металла серой, т.к. шлак не обеспечивает защитной роли, а при увеличении массы шлака (соотношение больше 0,5) ухудшает 40 процесс перехода корольков ванадиевого сплава, т.к. он запутывается в его большей массе.

Количество зольных отходов ГРЭС (1050) кг/т выбирается из условия введения в 45 сталь ванадия в количестве 0,15-0,85 .

Расход зольных отходов ГРЭС 10 кгlт при 80 усвоения обеспечивает введение в сталь 12Х1МФ (TY 14-1-1529-84) не менее

0,15 ванадия.арасходзольныхотходов50 50 кг/т позволяет ввести в сталь ЭИ-415-ПВ (ТУ-129-14-86) 0,85% ванадия.

Уменьшение зольных отходов(менее 10 кг/т) или их увеличение более 50 кг/т приводит к браку по химсоставу.(e.ïåðâoì случае вана- Б5 дий-ниже 0,15%, а;во втором-выше 0,85%), Количес во восстановителя (алюминиевый порошок, ферросилиций, силикокальций, отсев алюминиевой стружки) выбирается из условия полного восстановления ванадия из его окислов, которое на

107, должно превышать стехиометрическое соотношение в реакции восстановления окислов ванадия указанными восстановителями, Соотношение 1,5;1 соответствует составу 60 зольных отходов ГРЭС.и 40; отсевов алюминиевой стружки, а соотношение

3:1 соответствует 80% зольных отходов

ГРЭС и 20 алюминиевого порошка.

При использовании в качестве восстановителя ферросилиция или силикокальция соотношение будет иметь промежуточные между 1 5 и 3,0 значение.. При изменении соотношения, напримео, уменьшении ал;а- миниевого порошка менее 20 и отсеивав алюминиевой стружки менее 40 снижается степень восстановления ванадия из его окислов, а увеличение расхода алюминиевого порошка более 20 и отсевов алюминиевой стружки более 40 нецелесообразно, т.к. зто не приводит к дальнейшему увеличению степени восстановления ванадия.

Отношение масс наводимого шлака (из шамотного бая, извести и плавикового шпата) и зольных отходов ГРЭС 0,3-0,5 определено из условия эффективной защиты металла от перехода в него серы иэ зольных отходов. При расходе зольных отходов

ГРЭС 10 кг/т масса наводимого шлака должна быть 5 кг/т (соотношение 0,5), а при расходе зольных отходов ГРЭС 50 кг/т масса,наводимаго шлака должна составлять 15 кг/т (отношение 0,3), При отношении меньшим 0,3 не обеспечивается необходимая защита металла от перехода в него серы иэ зольных отходов (часть серы переходит в металл, а увеличение отношения более 0,5 ухудшает условия шлакообразования.

Время выдержки зольных отходов а печи до ввода восстановителя 3-5 мин определено иэ условия эффективного удаления серы из эольных отходов. При выдержке менее 3 мин не обеспечиваются условия для полного удаления серы и зольных отходов (часть серы остается в золе). а увеличение времени выдержки более 5 мин ухудшает условия шлакообразования из-эа спекания золы.

Таким образом, наличие заявляемых отличительных признаков: после скачивания окислительного печного шлака на зеркало металла наводят шлак, путем присадки шамотнвго боя, извести и плавикового шпата в количественном соотношении к зольным отходам 0,3-0,5 и соотношением масс шлаковых компонентов 6:3:1. а в качестве материала с окислами ванадия используются эольные отходы ГРЭС, причем выдержка

1836441

Таблица 1

Экспериментальные данные по выбору параметров технологии легирования стали ванадием

Расход наво- Основность димого шла- наводимого

Массовая доля компонентов наводимого шлака, кг/т соотношение компонентов

Номер плавки шамотный плавиковый шпат известь ка. кг/т шлака бой

0,5 (1)

1,5 1

1,5 (3)

4,5 3

3 (6) 0.5

5,0

0,7

15,0 зольных отходов ГРЭС в печи до ввода восстановителя составляет 3-5 минут позволяет классифицировать способ как соответствующий критерию "новизна".

В других известных технических решениях не обнаружены отличительные признаки, характеризующие данное изобретение.

Нэ основании проведенного анализа патентной и научно-технической литературы можно сделать вывод, что заявляемый способ соответствует "критерию" существенные отличия", а совокупность известных и отличительных признаков обеспечивает улучшение качественных показателей и снижение затрат на легирование.

Экспериментальные данные по выбору параметров технологии легирования стали ванадием зольным приведены в таб. 1, 2, 3.

Пример. Выплавку стали 12Х1МФ (ТУ

° 14-1529 — 84) производят в 100 тонной электросталеплавильной печи. После проведения окислительного периода из печи скачивают окислительный печной шлак. На зеркало металла присаживают 3 кг/т 65ф, ферросилиция (на 0,157 кремния), 3 кг/т шамотного боя, 1,5 кг/т извести и 0,5 кг/т плавикового шпата. После расплавления присадок шлакообразующих материалов основность шлака которого составила 0,5, в печь рассредоточено присаживают зольные отходы ГРЭС в количестве 10 кг/т, выдерживают 3 мин, а затем вводят отсевы алюминиевой стружки 6 кг/т (соотношение 1,5:1), Отношение масс наведенного шлака и зольных отходов ГРЭС составляет „ = 0,5.

5,0 !

После выдержки 5-7 мин в печь присаживают ферросплавы из расчета получения средне заданного содержания элементов.

Одновременно в печь присаживают известь (20-25) кг/т и плавиковый шпат (3 — 5) кг/т. После расплавления шлакообразующих в ванну присаживают раскислительные смеси.

Отбирают пробу металла, при необходимости доводят по химсоставу и плавку выпускают в ковш, Сталь 12Х1МФ имела следующий химический состав, мас. $: С - 0,17; SI — 0,32; Мп — 0,6; Сг — 1,0; Мо — 0.28; Ч вЂ” 0,18; Ni — 0,15;

S — 0,016. Степень усвоения ванадия—

99,9ь. Исследование заготовок (круг 160 мм), полученных при прокатке слитков опытных плавок, показало, что по массовой доле химических элементов, по виду, расположению и количеству неметаллических включений, по макроструктуре, по прочностным показателям при нормальной и повышенной температурах, состоянию поверхности соответствует требованиям ТУ 14 — 1-1529—

Формула изобретения

Способ производства ванадийсодержащей стали, включающий завалку шихты, плавление,окисление расплава,скачивание окислительного шлака, присадку материалов, содержащих окислы ванадия, и восстановителя, отл ича ю щи йс я тем, что, с

3р целью улучшения качества стали за счет уменьшения содержания серы и неметаллических включений и снижения ее себестоимости, после скачивания окислительного шлака нэ зеркало металла присаживают

35 шлакообразующие: шамотный бой, известь и плавиковый шпат в соотношении 6:3:1 и в количестве 5 — 15 кг/т стали, после расплавления шлакообразующих вводят зольные отходы ГРЭС в количестве 10-50 кг/т, с со40 отношением шлакообразующих и зольных отходов 0,3 — 0,5, а восстановитель дают после выдержки расплава 3-5 мин.

1836441

Продолж

Таблица 2

1836441

Продолжение табл. 3

Составитель Ф.Долженков

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Т,Вашкович

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3008 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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