Способ получения феррованадия и сплав феррованадия, полученный данным способом
Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству феррованадия алюминотермическим способом путем восстановления технического пентоксида ванадия алюминием. На восстановительном периоде плавки используют алюминотермическую шихтовую смесь, содержащую алюминий в количестве 0,52-0,58 от массы пентоксида ванадия, а на рафинировочном периоде плавки устанавливают соотношение пентоксида ванадия и извести в рафинировочной шихтовой смеси 1:(0,41-0,55), при этом рафинировочная шихтовая смесь содержит алюминий в количестве 0,02-0,40 от массы пентоксида ванадия. Сплав феррованадия содержит, мас.%: ванадий 78,0-82,0, алюминий 0,2-1,0, углерод 0,01-0,3, марганец 0,24-2,32, кремний 0,02-2,0, медь 0,006-0,1, мышьяк 0,005-0,01, сера 0,01-0,06, фосфор 0,003-0,04, железо и неизбежные примеси - остальное. Изобретение позволяет сохранить показатели по извлечению ванадия за счет сокращения потерь ванадия со сливными шлаками и улучшение качества сплава за счет ограничения содержания алюминия в готовом продукте, а также снизить содержание вредных примесей в феррованадии. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 табл.
Область техники
Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству ферросплавов, а именно к производству феррованадия алюминотермическим способом путем восстановления технического пентоксида ванадия алюминием.
Уровень техники
Известен алюминотермический способ выплавки феррованадия внепечной плавкой, раскрытый в описании патента Казахстана №30243, МПК: С22С33/04, опубликованного 17.08.2015. Алюминотермический способ выплавки феррованадия включает дробление, размол, дозирование и смешивание компонентов шихты, содержащей пятиокись ванадия, железную стружку, алюминий и флюс, загрузку шихты в тигель, поджиг и плавку в закрытом горне под давлением 5-7 атм. При этом пятиокись ванадия вводят в шихту в виде отожженного в течение 3,5-4 часов при температуре 320-350°С метаванадата аммония, а в качестве флюса - известь и флюорит при следующем соотношении компонентов шихты, мас. %:
отожженный метаванадат аммония 47,3-50,3;
железная стружка 4,5-7,4;
алюминий 18,4-20,5;
шлак феррованадиевого производства 3,5-6,2
флюс 20,7-21,2.
В результате реализации способа получают феррованадий с содержанием ванадия 78-80% при извлечении ванадия из расплава 98-99%. К недостаткам данного способа следует отнести высокое содержание алюминия в сплаве феррованадия и большие трудозатраты, связанные с ремонтом и подготовкой тигля после каждой плавки.
Известны способы получения феррованадия алюминотермическим методом в индукционных печах и в электродуговых печах.
В частности, получение феррованадия алюминотермическим методом в индукционных печах по китайской технологии раскрыто в описании изобретения патента РФ №2733772, МПК: С22С33/04, С22С27/02, опубликованного 06.10.2020. Указанным способом могут быть получены сплавы феррованадия, содержащие компоненты в следующем соотношении (в вес.%):
ванадий 35,0 - 80,0;
алюминий не более 1,5;
кремний не более 1,0;
кислород не более 1,0;
железо - остальное.
Согласно примеру осуществления изобретения при изготовлении сплава феррованадия, содержащего 79,2 вес.% ванадия, способ изготовления сплава феррованадия содержал следующие этапы:
(1) алюминотермическое восстановление, включающее подготовку шихты из порошков сырьевых материалов с заданным весовым соотношением: V2O5 : Fe2O3 : Al : CaO = 1,0 : 0,2 : 0,56 : 0,85, при этом размер частиц порошка пентоксида ванадия составляет не более 5 мм, размер частиц порошка Fe2O3 - не более 0,2 мм, размер частиц порошка алюминия - не более 5 мм, и размер частиц CaO - не более 0,2 мм. Далее проводят разделение материала шихты на 5 партий, при этом доля алюминия в каждой партии материалов соответственно составляет 1,20, 1,05, 1,0, 0,90 и 0,85 от теоретического стехиометрического соотношения, необходимого для осуществления алюминотермической самораспространяющейся реакции, а масса первой партии материалов составляет 20 % от общего количества материалов. Далее осуществляют добавление первой партии материалов в реакционную печь, производят розжиг шихты с добавлением порошка магния поверх первой партии шихты, и последующее добавление других партий шихты до завершения реакции для получения высокотемпературного расплавленного вещества;
(2) осуществление теплового консервирования (выдержки) высокотемпературного расплавленного вещества посредством электромагнитного индукционного нагревания для осуществления разделения металла и шлака, для получения верхнего слоя алюминиевого шлака и нижнего слоя расплава сплава на основе ванадия;
(3) удаление 90 % верхнего слоя расплавленного шлака, содержащего оксиды алюминия, впрыскивание рафинировочного шлака в нижний слой расплава сплава и осуществление перемешивания и рафинирования шлаками, где рафинировочные шлаки состоят из компонентов с весовым соотношением 10 % CaF2 и 90 % CaO;
(4) охлаждение рафинированного высокотемпературного расплавленного вещества и удаление верхнего слоя рафинировочного шлака для получения сплава феррованадия.
Недостатками данной технологии являются высокие энергозатраты и высокие трудозатраты на осуществление способа, предусматривающего подготовку для каждой плавки пяти разных составов шихты из порошков исходных компонентов, нестабильное и взрывоопасное протекание алюминотермического самораспространяющегося градиентного восстановления, последующее энергозатратное «тепловое консервирование» (выдержку) высокотемпературного расплавленного вещества и сложную технологию рафинирования, предусматривающую впрыскивание рафинировочного шлака в нижний слой расплава сплава.
В сравнении с описанным выше способом получения феррованадия в индукционных печах алюминотермическим методом получение феррованадия указанным методом в электродуговых печах является более технологичным. Например, из описания патента РФ № 2207395, МПК: C22C 33/04, опубликованного 27.06.2003, известен способ получения феррованадия алюминотермическим методом в электродуговой печи, согласно которому восстановительный период плавки ведут при избытке алюминия в два этапа, навеску шихты первого этапа задают на подину печи перед началом плавки в количестве 10-25% от веса шихтовой смеси, а оставшуюся часть шихтовой смеси присаживают из бункера порционно по мере образования расплава, при этом 20-60 % от общего количества пентоксида ванадия, необходимого для получения жидкого полупродукта, проплавляют при соотношении пентоксида ванадия и алюминия 1: (0,59-0,90), а остальное количество пентоксида ванадия проплавляют при соотношении 1: (0,35-0,57) при поддержании соотношения пентоксида ванадия и извести в шихтовой смеси 1: (0,2-0,3).
Однако следует отметить, что данный способ недостаточно эффективен из-за отсутствия необходимого тепло- и массообмена жидкой ванны, что приводит к замедленному протеканию восстановительных реакций непосредственно после прогорания шихтовой смеси, в результате чего процесс не получает должного развития, и часть ванадия остается в шлаках как в виде недовосстановленных оксидов, так и в виде трудно осаждаемых корольков. Выдержка же расплава при включенных электродах для подогрева расплава на завершающей стадии процесса в условиях неразвитого тепло и массопереноса не обеспечивает необходимой глубины восстановления шлакового расплава и имеет отрицательные последствия, так как при этом повышается расход электроэнергии, увеличивается длительность плавки, интенсивно изнашивается футеровка.
Кроме того, горение шихтовой смеси сопровождается нестабильным угаром алюминия, в результате чего выплавленный сплав имеет значительные колебания по содержанию алюминия до и после рафинирования, что повышает риски получения некондиционного продукта в виде сплава феррованадия, содержание алюминия в котором либо более 1,5%, что выше допустимого, либо предельно мало (менее 0,1%), при котором слиток феррованадия становится труднодробимым.
Известен другой двухстадийный алюминотермический способ получения феррованадия, который раскрыт в описании патента РФ №2567085, МПК: C22C 33/04, опубликованном 27.10.2015. Указанный способ выбран за прототип, поскольку является наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению. Сущность данного способа заключается в том, что перед загрузкой шихтовой смеси на подине печи формируют активный огнеупорный слой, состоящий из оксидов магния и бора, создающих активный реакционный слой для организации кипящей ванны. При этом восстановительный период плавки проводят при содержании алюминия в жидком полупродукте 5-15%, и поддерживают соотношение пентоксида ванадия и извести в шихтовой смеси вначале 1:(0,15-0,30) на восстановительном периоде плавки, затем 1:(0,31-0,40) на рафинировочном периоде и, кроме того, в рафинировочную смесь дополнительно вводят алюминий в количестве 0,02-0,10 от массы пентоксида ванадия.
Таким образом в данном способе восстановительный период плавки проводят при избытке алюминия, что приводит к высокому содержанию алюминия в жидком полупродукте, кроме того и в рафинировочную смесь также вводят алюминий, что затрудняет получение низкого содержания остаточного алюминия в готовом ферросплаве.
Достигнутый в прототипе уровень технологических показателей является недостаточно высоким, что в значительной мере обусловлено избыточным содержанием алюминия в жидком полупродукте, которое выбрано как для обеспечения взаимодействия расплава с активным огнеупорным слоем на подине печи для искусственного кипения ванны, так и для достижения высокой скорости протекания алюминотермических реакций и формирования жидкоподвижного шлакового расплава, что в результате сопровождается угаром алюминия, потерями ванадия с пылевыносом и образованием повышенного количества рафинировочных шлаков, требующих утилизации. В силу указанных причин расход алюминия в способе, выбранном за прототип, остается достаточно высоким и в значительной мере превышает стехиометрически необходимое его количество, определяемое по реакции восстановления алюминием пентоксида ванадия. Кроме того, в прототипе образуется повышенная доля рафинировочного шлака, обусловленная необходимостью держать в жидком полупродукте избыток алюминия, что создает проблемы, связанные с возвратом этого рафинировочного шлака в производство и относительно высоким содержанием остаточного алюминия в готовом продукте. Так, согласно сведениям, приведенным в описании этого патента, сплав феррованадия, полученный данным способом содержит ингредиенты в следующем соотношении (в мас.%):
Ванадий 80,31 - 81,32;
Алюминий 1,03 - 1,56;
Железо и неизбежные примеси - остальное.
Перечисленные недостатки препятствуют достижению максимальной эффективности указанной технологии, как по повышению извлечения ванадия и снижению расхода алюминия, так и по повышению качества готового продукта - сплава феррованадия типа FeV80. В черной металлургии ванадий является незаменимым легирующим элементом для сталей и сплавов различного назначения, кроме того, ванадийсодержащие сплавы на основе титана занимают ведущее место в атомной и авиакосмической технике, химическом машиностроении и судостроении. Качество упомянутых сталей и сплавов напрямую зависит от качества легирующих материалов, определяющих возможность снижения содержания в составе указанных сплавов вредных примесей, которые не должны попадать в них из легирующих материалов.
Важным показателем эффективности производства феррованадия является извлечение ванадия из сырья, то есть процент ванадия, перешедший из исходного пентоксида ванадия в готовую продукцию - сплав феррованадия FeV80. Данный показатель является важнейшим индикатором эффективности процесса выплавки феррованадия, так как потери основного элемента ведут к увеличению себестоимости переработки.
Раскрытие сущности изобретения
Задачей заявленного изобретения является расширение арсенала средств, позволяющих получать ферросплавы ванадия типа FeV80 высокого качества с низким содержанием вредных примесей.
Также задачей изобретения является создание способа получения феррованадия алюминотермическим методом в электродуговых печах, обеспечивающего дальнейшее улучшение технологических показателей эффективности процесса выплавки, включающих повышение извлечения ванадия из сырья; сокращение расхода алюминия на плавку и улучшение качества готового продукта - сплава феррованадия FeV80.
Техническим результатом изобретения является снижение расхода алюминия при повышении либо сохранении на высоком уровне показателей по извлечению ванадия за счет сокращения потерь ванадия со сливными шлаками и улучшение качества сплава за счет ограничения содержания алюминия в готовом продукте - сплаве феррованадия FeV80.
Дополнительным техническим результатом, который достигается в частных случаях реализации изобретения, является общее снижении содержания вредных примесей в сплаве феррованадия FeV80.
Для решения поставленной задачи и достижения вышеуказанного технического результата заявлен способ получения феррованадия алюминотермическим методом в электродуговых печах, включающий загрузку в печь шихтовой алюминотермической смеси, содержащей пентоксид ванадия, известь, алюминий и охладители, проведение восстановительного периода плавки, скачивание шлака, рафинирование жидкого полупродукта и выпуск расплава. При этом восстановительный период плавки проводят при соотношении пентоксида ванадия и извести в алюминотермической шихтовой смеси 1:(0,15-0,30) и алюминотермическая шихтовая смесь содержит алюминий в количестве 0,52-0,58 от массы пентоксида ванадия, а на рафинировочном периоде плавки устанавливают соотношение пентоксида ванадия и извести в рафинировочной шихтовой смеси 1:(0,41-0,55), при этом рафинировочная шихтовая смесь содержит алюминий в количестве 0,02-0,40 от массы пентоксида ванадия.
Заявленное улучшение технологических показателей эффективности процесса выплавки феррованадия достигается за счет снижения содержания алюминия в составе алюминотермической шихтовой смеси в количестве 0,52-0,58 от массы пентоксида ванадия на восстановительном этапе плавки, благодаря чему меньше алюминия переходит в полупродукт. Кроме того, увеличение количества извести в соотношении с пентоксидом ванадия на рафинировочном этапе плавки 1:(0,41-0,55) влияет на то, что вязкость шлака снижается, в итоге при его переливе в изложницу удается доизвлечь остаточный ванадий из шлака, который под действием собственного веса отделяется в нижнюю часть изложницы. В условиях соотношения пентоксида ванадия и извести, выбранных в прототипе на рафинировочном этапе плавки, оставшийся в шлаке ванадий не извлекается.
В предпочтительном варианте при осуществлении заявленного способа перед загрузкой шихтовой смеси на подину печи задают смесь периклазового порошка и борной кислоты, взятых в соотношении 1:(0.01-0,05) и в количестве 0,06-0,30 от массы выплавляемого слитка, что способствует кипению ванны и улучшает условия перемешивания расплава в процессе выплавки. Использование смеси периклазового порошка и борной кислоты на начальном этапе выплавки не является обязательной операцией для осуществления заявленного способа, но способствует ускорению процесса выплавки.
Сплав феррованадия, полученный заявленным способом, характеризуется тем, что он содержит компоненты в следующем соотношении, в масс.%:
Ванадий 78,0 - 82,0;
Алюминий 0,2 - 1,0;
Железо и неизбежные примеси - остальное.
Поскольку заявленный сплав получают алюминотермическим методом, в котором алюминий является основным восстановителем оксидов ванадия, то проблема снижения содержания алюминия в готовом продукте является для данного метода сложной и решается путем выбора оптимально допустимого сокращения расхода алюминия на плавку, в частности путем снижения содержания алюминия в составе алюминотермической шихтовой смеси на восстановительном этапе до количества близкого к стехиометрическому для соответствующей окислительно-восстановительной реакции, так что содержание алюминия в составе алюминотермической шихтовой смеси на восстановительном этапе, составляющее 0,52-0,58 от массы пентоксида ванадия, является оптимальным. При содержании алюминия в смеси менее 0,52 от массы пентоксида ванадия не удается достичь требуемой степени восстановления ванадия из шлакового расплава, что отрицательно влияет на его извлечение, повышенное же содержание алюминия, более 0,58 от массы пентоксида ванадия, усложняет процесс рафинирования жидкого полупродукта и не позволяет стабильно получать конечный продукт с узким диапазоном по содержанию алюминия, что является одним из требований, предъявляемых к сплаву.
Сплав феррованадия, полученный заявленным способом, в качестве неизбежных примесей, как правило, дополнительно содержит углерод, кремний, марганец, медь, серу, фосфор и мышьяк в следующем соотношении, в масс.%:
Углерод 0,010 - 0,30
Марганец 0,24 - 2,32
Кремний 0,02 - 2,0
Медь 0,006 - 0,1
Мышьяк 0,005 - 0,01
Сера 0,01 - 0,06
Фосфор 0,003 - 0,04.
Упомянутые примеси в основном переходят в готовый продукт из оксидного сырья и охладителей, поэтому использование в качестве сырья более чистого пентоксида ванадия и удаление примесей из состава охладителей может способствовать общему снижению вредных примесей в сплаве феррованадия.
Для выплавки заявленного сплава предпочтительно использовать плавленый пентоксид ванадия в виде пластин размером до 50 мм в наибольшем измерении, толщиной 2-5 мм при содержании в нем чистого окисла V2O5 не менее 90%, при ограничении содержания в нем примесей фосфора и серы не более 0,03%, марганца не более 1,4%. В качестве восстановителя, предпочтительно использовать гранулированный алюминий фракции (1-6) мм при содержании в нем активного алюминия не менее 95% и ограничении содержания в нем примесей углерода не более 0,2%, марганца не более 0,2%, кремния не более 0,2%, меди не более 0,05%. В качестве извести предпочтительно использовать известь, содержащую не менее 90% CaO. При использовании в качестве охладителя, металлоотсева содержание железа в нем должно составлять не менее 95%.
В оптимальном варианте сплав феррованадия, полученный заявленным способом, характеризуется тем, что он содержит компоненты в следующем соотношении, в масс.%:
Ванадий 79,50 - 80,80
Углерод 0,010 - 0,15
Алюминий 0,50 - 0,85
Марганец 0,24 - 2,0
Кремний 0,02 - 2,0
Медь 0,006 - 0,1
Мышьяк 0,005 - 0,01
Сера 0,01 - 0,02
Фосфор 0,003 - 0,04
Железо - остальное.
Осуществление изобретения
Возможность осуществления изобретения подтверждается результатам шести плавок феррованадия марки ФВд-80 (FeV80), три из которых соответствуют заявленному способу, плавки под номером 4 и 5 соответствуют запредельным значениям параметров, отраженных в формуле изобретения, а шестая плавка осуществлена в соответствии с прототипом по патенту РФ на изобретение №2567085. Результаты плавок иллюстрируются в таблицах 1 и 2, где представлен состав и параметры шихты, а также достигнутые показатели для плавок 1-6 для выплавки феррованадия ФВд-80.
Примеры конкретного осуществления.
Плавки проводили в дуговой электропечи РКО 4,0 с магнезитовой футеровкой. В качестве компонентов шихты использовали плавленый пентоксид ванадия в виде пластин размером до 50 мм в наибольшем измерении, толщиной 2-5 мм (при содержании V2O5 не менее 90%, фосфора и серы не более 0,03%, марганца не более 1,4%), гранулированный алюминий (при содержании алюминия активного не менее 95%, углерода не более 0,2%, марганца не более 0,2%, кремния не более 0,2%, меди не более 0,05%) фракции (1-6) мм, известь и охладители, включающие в себя оборотный рафинировочный шлак от собственного производства феррованадия фракции (0-50) мм и металлоотсев с содержанием железа до 95%. Компоненты шихты готовили навесками в заданном соотношении и смешивали в смесителе в течение 8 минут.
Для формирования на подине печи активного огнеупорного слоя перед началом плавки предварительно готовят смесь периклазового порошка, содержащего оксид магния и борной кислоты в соотношении 1:(0.01-0,05) и в количестве 0,06-0,3 от массы выплавляемого слитка, для формирования на подине печи активного огнеупорного слоя. Затем проводят загрузку в печь шихтовой смеси, содержащей пентоксид ванадия, известь, алюминий, металлоотсев и шлак от предыдущих периодов выплавки феррованадия в качестве охладителя. После этого проводят восстановительный период плавки, скачивают шлак, осуществляют рафинирование жидкого полупродукта и затем проводят выпуск расплава готового феррованадия в виде сплава ФВд-80.
Плавка №1. В плавильное пространство печи непосредственно после выпуска предыдущей плавки нанесли на подину активный огнеупорный слой из шихтовой смеси, включающей в себя 440 кг периклазового порошка, содержащего MgO не менее 89%, и 20 кг борной кислоты.
На активный огнеупорный слой задавали шихту, содержащую алюминотермическую смесь восстановительного периода плавки, распределенную в пяти бадьях при общем расходе пентоксида ванадия (условно названного в таблице V2O5) на восстановительный период 3285 кг. При этом расход алюминия (условно названного в таблице Al) на восстановительном периоде плавки составил 1710 кг, расход извести (условно названной в таблице CaO) на восстановительном периоде плавки составил 493 кг. Таким образом, соотношение пентоксида ванадия и извести в алюминотермической шихтовой смеси на восстановительном периоде плавки составило 1:0,15.
После прогорания шихты восстановительного периода плавки провели короткую выдержку расплава в течение 10 минут, которая сопровождалась кипением и при включенной печи скачали сливной шлак. Затем произвели рафинирование жидкого полупродукта смесью, содержащей 515 кг пентоксида ванадия, кроме того, в состав рафинировочной смеси также входили 212 кг извести и 206 кг гранулированного алюминия, что составило 0,41 и 0,40 от массы пентоксида ванадия соответственно. В целом, благодаря интенсивному тепло- и массообмену, вызванному кипением ванны, плавка прошла в ускоренном режиме при минимальном времени работы включенных электродов. Длительность плавки составила 60 мин при массе слитка 2450 кг. Основные параметры шихты и технологические показатели выплавки приведены в таблицах 1 и 2.
Полученный в примере 1 сплав феррованадия содержал компоненты в следующем соотношении (в мас.%): ванадий 80,54; углерод 0,113; алюминий 0,84; марганец 1,43; кремний 0,95; медь 0,081; мышьяк 0,005; фосфор 0,03; сера 0,02; железо - остальное.
Плавку №2 и последующие плавки проводили аналогично первой. Составы и параметры шихты, а также полученные результаты приведены в таблицах 1 и 2.
Полученный в примере 2 сплав феррованадия содержал компоненты в следующем соотношении (в мас.%): ванадий 80,05; углерод 0,144; алюминий 0,83; марганец 1,407; кремний 1,0; медь 0,083; мышьяк 0,005; фосфор 0,03; сера 0,02; железо - остальное.
На плавках 1-3 параметры процесса выплавки феррованадия соответствуют существенным признакам, указанным в формуле изобретения. На плавках 4 и 5 представлены значения параметров, выходящие за пределы, указанные в формуле изобретения. Плавка 6 соответствует способу, выбранному в качестве прототипа (RU2567085). Представленные результаты свидетельствуют о возможности достижения более высоких технологических показателей по увеличению извлечения ванадия, снижению расхода алюминия, а также существенному улучшению качества сплава феррованадия при реализации предложенного изобретения.
Согласно представленным примерам технический эффект от использования изобретения выражается в снижении расхода алюминия и улучшении качества сплава, выраженном в снижении содержания в нем остаточного алюминия и повышении содержания ванадия в пылевидных фракциях готового продукта.
Важным показателем эффективности использования заявленного изобретения является повышение извлечение ванадия, которое при работе на средних значениях параметров составило 98,82% (процент ванадия, перешедший из сырья V2O5 в готовую продукцию), так как потери основного элемента ведут к увеличению себестоимости переработки.
Экономический эффект от использования изобретения заключается в увеличении прибыли от реализации продукции при более низкой ее себестоимости в том числе за счет сокращения расхода исходных материалов на плавку, в первую очередь, за счет снижения расхода алюминия. Расход алюминия на выплавку килограмма феррованадия FeV80 при осуществлении заявленного способа составляет для оптимальных режимов на уровне 0.969 кг.
Достигнутый техническим результат изобретения по снижению расхода алюминия при повышении (либо сохранении на высоком уровне) показателей извлечения ванадия из пентоксида ванадия и сокращения потерь ванадия со сливными шлаками является неожиданным и неочевидным, поскольку алюминий является основным восстановителем пентоксида ванадия, а снижение его расхода является критичным для обеспечения высокого уровня извлечения ванадия из сырья, но заявленные параметры осуществления изобретения позволяют найти оптимальное сочетание указанных показателей.
Кроме того, изобретение обеспечивает улучшение качества сплава за счет ограничения содержания алюминия в готовом продукте - сплаве феррованадия FeV80, ниже одного процента.
| Таблица 1. Составы и параметры шихты для выплавки феррованадия | ||||||||||||
| № плавки | Восстановительный период | Рафинировочный период | Всего на плавку | |||||||||
|
V2O5
кг |
Al
кг |
CaO
кг |
Содержание Al от массы V2O5 | Содержание CaO по отношению к V2O5 |
V2O5
кг |
Al
кг |
CaO
кг |
Содержание Al от массы V2O5 | Содержание CaO по отношению к V2O5 |
V2O5
кг |
Al
кг |
|
| 1 | 3285 | 1710 | 493 | 0,52 | 0,15 | 515 | 206 | 212 | 0,40 | 0,41 | 3800 | 1916 |
| 2 | 3285 | 1840 | 657 | 0,56 | 0,20 | 515 | 78 | 232 | 0,15 | 0,45 | 3800 | 1916 |
| 3 | 3285 | 1906 | 986 | 0,58 | 0,30 | 515 | 10 | 283 | 0,02 | 0,55 | 3800 | 1916 |
| 4* | 3285 | 1645 | 330 | 0,50 | 0,10 | 515 | 235 | 155 | 0,45 | 0,30 | 3800 | 1880 |
| 5* | 3285 | 1938 | 1150 | 0,59 | 0,35 | 515 | 5 | 309 | 0,01 | 0,60 | 3800 | 1943 |
| 6** | 3285 | 1875 | 330 | 0,57 | 0,20 | 515 | 41 | 180 | 0,08 | 0,35 | 3800 | 1916 |
*) - плавки с запредельными значениями параметров;
**) – прототип.
| Таблица 2 Результаты выплавки феррованадия | |||||||
| № плавки | Масса слитка, кг | Ванадий в слитке, кг |
Расход алюминия
кг Al/кг V |
Состав металла, мас. % | Извлечение ванадия, % | ||
| V | Al | Fe и примеси | |||||
| 1 | 2450 | 1973 | 0,971 | 80,54 | 0,84 | остальное | 98,52 |
| 2 | 2469 | 1976 | 0,969 | 80,05 | 0,83 | остальное | 98,82 |
| 3 | 2467 | 1971 | 0,972 | 79,93 | 0,50 | остальное | 98,54 |
| 4 | 2448 | 1921 | 0,979 | 78,46 | 1,27 | остальное | 96,04 |
| 5 | 2454 | 1961 | 0,991 | 79,90 | 1,83 | остальное | 98,03 |
| 6 | 2428 | 1968 | 0,974 | 80,02 | 1,56 | остальное | 98,41 |
1. Способ получения феррованадия алюминотермическим методом в электродуговых печах, включающий загрузку в печь шихтовой алюминотермической смеси, содержащей пентоксид ванадия, известь, алюминий и охладители, проведение восстановительного периода плавки при соотношении пентоксида ванадия и извести 1:(0,15-0,30), скачивание шлака, рафинирование жидкого полупродукта и выпуск расплава, отличающийся тем, что на восстановительном периоде плавки используют алюминотермическую шихтовую смесь, содержащую алюминий в количестве 0,52-0,58 от массы пентоксида ванадия, а на рафинировочном периоде плавки устанавливают соотношение пентоксида ванадия и извести в рафинировочной шихтовой смеси 1:(0,41-0,55), при этом рафинировочная шихтовая смесь содержит алюминий в количестве 0,02-0,40 от массы пентоксида ванадия.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед загрузкой шихтовой смеси на подину печи задают смесь периклазового порошка и борной кислоты, взятых в соотношении 1:(0,01-0,05) и в количестве 0,06-0,30 от массы выплавляемого слитка.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве пентоксида ванадия используют плавленый пентоксид ванадия в виде пластин размером до 50 мм в наибольшем измерении, толщиной 2-5 мм при содержании в нем V2O5 не менее 90 мас.% и при ограничении содержания в нем примесей фосфора и серы не более 0,03 мас.%, марганца не более 1,4 мас.%.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что алюминий используют качестве восстановителя, предпочтительно в виде гранулированного алюминия фракции (1-6) мм при содержании в нем активного алюминия не менее 95 мас.% и ограничении содержания примесей углерода не более 0,2 мас.%, марганца не более 0,2 мас.%, кремния не более 0,2 мас.%, меди не более 0,05 мас.%.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве охладителей используют оборотный рафинировочный шлак от производства феррованадия фракции (0-50) мм и металлоотсев с содержанием железа не менее 95 мас.%.
6. Сплав феррованадия, полученный способом по п. 1, отличающийся тем, что он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:
| Ванадий | 78,0-82,0 |
| Алюминий | 0,2-1,0 |
| Углерод | 0,010-0,30 |
| Марганец | 0,24-2,32 |
| Кремний | 0,02-2,0 |
| Медь | 0,006-0,1 |
| Мышьяк | 0,005-0,01 |
| Сера | 0,01-0,06 |
| Фосфор | 0,003-0,04 |
| Железо и неизбежные примеси - | остальное |
7. Сплав феррованадия по п. 6, отличающийся тем, что он содержит компоненты, предпочтительно, в следующем соотношении, мас.%:
| Ванадий | 79,50-80,80 |
| Углерод | 0,010-0,15 |
| Алюминий | 0,50-0,85 |
| Марганец | 0,24-2,0 |
| Кремний | 0,02-2,0 |
| Медь | 0,006-0,1 |
| Мышьяк | 0,005-0,01 |
| Сера | 0,01-0,02 |
| Фосфор | 0,003-0,04 |
| Железо - | остальное |
