RU2004596C1 - Способ выплавки ванадийсодержащей стали - Google Patents

Description

личества ванади , вводимого в печь с конвертерными шлаками ванадиевого передела , к количеству ванади , вводимого в ковш с ванадийсодержащими сплавами, поддерживают в пределах 0,4-0,76,

Сущность предлагаемого способа выплавки ванадийсодержащей стали заключаетс  в том, что присадка в печь перед выпуском вышеуказанных ванадий, углерод- и алюминийсодержащих материалов в за вленных расходных количествах и пропорци х обеспечивает максимально благопри тные шлаковые состав и режим после расплавлени  этих материалов, а также более эффективное диффузионное предвари- тельное раскисление стали, позвол ющие снизить угар металла и ферросплавов, улучшить усвоение металлом ванади  и повысить срок службы футеровки сталеплавильного агрегата.

Присадка в печь перед вы пуском плавки только одного КШВП Нижнетагильского металлургического комбината (НТМК), содержащего 16-20% N/205. позвол ет частично насыщать металл ванадием, однако в при- сутствии окислительной атмосферы печи и окисленного печного шлака это насыщение малоэффективно и не оправдывает затрат. Дл  лучшего усвоени  ванади  требуютс  дополнительные приемы, в частности по сн тию окисленности печного шлака и по возможности изол ции расплавленного ва- надийсодержащего шлака от окислительной атмосферы печи. Кроме того, введение в печь только одного КШВП НТМК не оказы- вает никакого положительного эффекта по снижению износа футеровки сталеплавильного агрегата.

Присадка в печь только ОПГЭ, содержащих до 60% SIC и 40% С, способствует диф- фузионному раскислению печного шлака, снижению его окисленности, а также загущению верхнего его сло . При взаимодействии ОПГЭ с окислами железа в шлаке по вл етс  значительное количество твер- дых окислов и продуктов взаимодействи 

(SIC) + 3(FeO) - (Si02) + 3(Fe) + (CO)

(C) + (FeO) (Fe) + (CO)

Присадка ОПГЭ в печь теоретически способствует снижению угара железа, а в дальнейшем и ферросплавов, однако из-за загущени  при этом печного шлака и, как следствие, низкой скорости диффузионного раскислени  стали заметного снижени  угара металла и ферросплавов не происходит. По этой же причине отсутствует и услови  улучшение усвоени  металлом ванади . Кроме того, загустевший шлак способствует большему износу футеровки откосов ванны и выпускного отверсти , т.к. остава сь после выпуска плавки на откосах печи, он преп тствует эффективной заправке откосов магнезитом, а замазыва  выпускное отверстие , вызывает дополнительные трудозатраты на его очистку и необходимость преждевременного ремонта его футеровки.

Присадка в печь ОПВА способствует разжижению и повышению температуры печного шлака за счет присутстви  в вводимом шлаке корольков алюмини , магни  и хлоридов щелочных металлов. Это в свою очередь не способствует снижению угара металла и ферросплавов, лучшему усвоению металлом ванади  и повышению стойкости футеровки сталеплавильного агрегата. Отдельна  присадка в печь ОПВА напротив даже способствует рефосфорации металла, что ухудшает его качество.

Таким образом, при использовании в отдельности каждого из технических приемов в процессе выплавки ванадийсодержащей стали цель изобретени  не достигаетс , а реализуетс  она лишь при совместном использовании за вленных материалов при соблюдении количества и пропорций их расхода . Одновременное использование за вл емых материалов при соблюдении расхода позвол ет за счет разности объемных весов и физико-химических свойств присаживаемых материалов создать более благопри тные услови  дл  перехода ванади  из шлака в металл, снижени  угара металла и ферросплавов и повышени  стойкости футеровки сталеплавильного агрегата .

При введении в печь ОПВА, в котором находитс  37-56% от объема корольков алюмини , материал за счет большего объемного веса в сравнении с печным шлаком ложитс  на металл и, расплавл  сь, повышает температуру и жидкотекучесть шлака на границе меУалл - шлак, снижает окислен- ность печного шлака на этой границе и способствует лучшему переходу ванади  из расплавленного КШВП в металл.

При введении в печь ОПГЭ материал из-за более продолжительного растворени  и малого объемного веса (1,95- 2,2 г/см) всплывает и замешиваетс  на поверхности печного шлака. Это способствует дополнительному сн тию окисленности печного шлака, загущает его поверхностный слой, снижает жидкопод- вижность, образу  тем самым изол цию среднего и нижнего активных слоев печного шлака от окислительной атмосферы печного пространства. Эти услови  способствуют лучшему усвоению металлом ванади , снижению угара металла и износа футеровки

сталеплавильного агрегата по высоте шлакового сло .

Способ выплавки ванадийсодержащей стали с использованием в за вл емых количествах и пропорци х указанных материалов способствует образованию разницы в температурном режиме, жидкоподвижно- сти и составе печного шлака в различных его сло х по высоте, обеспечивал тем самым максимально благопри тные услови  дл  снижени  угара металла, лучшего усвоени  металлом ванади , а также дл  повышени  стойкости футеровки сталеплавильного агрегата .

При соотношении количества вводимых в печь КШВП, ОПГЭ и ОПВА, большем, чем 1:1,37:1,75, печной шлак становитс  слишком пористым и в зким на большей части высоты шлакового покрова, что снижает эффективность насыщени  металла ванадием, а металл в свою очередь загр зн етс  включени ми глинозема, что отрицательно сказываетс  на качестве металла.

При соотношении количества вводимых в печь КШВП, ОПГЭ и ОПВА, меньшем, чем 1:0,46:0,42, температура шлака снижаетс , а металл остаетс  недостаточно раскисленным , что не способствует снижению угара металла и более эффективному восстановлению ванади  из шлака.

При общем расходе вводимых в печь в указанных соотношени х материалов, меньшем, чем 5,6 кг/т стали, количество поступающего с материалами углерода, кремни  и алюмини  становитс  недостаточным дл  сн ти  окисленности шлака и эффективного насыщени  металла ванадием, а количество вводимого КШВП не обеспечивает экономической целесообразности использовани  данного способа выплавки ванадиевой стали,

При общем расходе вводимых в печь в указанных соотношени х материалов больше , чем 10,7 кг/т стали, в печи образуетс  больший объем как общего, так и в зкого шлака, преп тствующий необходимой теплопередаче от шлака к металлу и снижающий эффект перехода ванади  из шлака в металл.

При отношении количества ванади , вводимого в печь с КШВП, к количеству ванади , вводимого в ковш с ванадийсо- держащими сплавами, не менее 0,40 использованием КШЗП  вл етс  экономически нецелесообразным из-за неокупаемости затрат на проведение операций микролегировани  металла ванадием в печь, При отношении количества ванади , вводимого о печь с КШВП, к количеству ванади , вводимого в ковш с ванадийсодержащими сплавами, более 0,75 также экономически нецелесообразно, т.к. большему количеству усвоенного ванади  металлом в печи соот ветствует и большее количество образующегос  печного шлака, после выпуска которого в ковше из-за снижени  температуры происходит обратное перераспределение ванади  из металла в шлак, в том числе и ванади , внесенного с металл с ферроспла0 вами.

В предлагаемом способе выплавки ванадийсодержащей стали цель достигаетс  лишь при одновременном осуществлении отличительных признаков. Отклонени  хот 

5 бы одного из отличительных признаков от за вл емых пределов изменени  параметров при реализации способа выплавки ваыа- дийсодержащей стали не позвол ют достигнуть цели за вл емого изобретени 

0 либо не вы вл ет дополнительного преимущества .

Положительный эффект от использовани  предлагаемого способа выплавки ванадийсодержащей стали достигаетс  за счет

5 более глубокого диффузионного раскислени  металла и формировани  состава шлака и его температурного режима, обеспечивающих снижение угара металла и ферросплз- DOB и более эффективное усвоение

0 металлом ванади , а также повышение стойкости футеровки сталеплавильного агрегата . Это позвол ет снизить себестоимость выплавл емой ванадийсодер.-чащеп стали за счет увеличени  пыхода годного металла,

5 снижени  расхода ванадийсодержащих ферросплавов и повышени  межремонтного срока службы сталеплавильного агрегата. Пример. На НТМК по предлагаемому способу о 150-т основной мартеновской

0 печи выплавки бандажную стать, микролегированную ванадием. Выплавку осуществл ли скрап-рудным процессов. Завалку печи, прогрев шихты, заливку чугуна, плавление , спуск шлака, полировку и доводку

5 плавок осуществл ли в соответствии с действующей на комбинате технологической инструкцией ТИ I02-CT, М-16-81 на выплавку стали в мартеновских печах и технологической инструкцией ТИ 102-СТ.М-111-89 на

0 выплавку и разливку колесной и бандажной стали.

Дл  определени  степени износа футеровки сталеплавильного агрегата изготовили и использовали магнезитовые стержни

5 длиной 300 мм и диаметром 35 мм, выточив их из магнезитовых кирпичей. Стержни устанавливали вместо термопары на штанге посто нного замера температуры жидкого металла в печи и погружали в жидкий расплав перед присадкой в печь КШВП, ОПГЭ

и ОПВА с таким расчетом, чтобы нижн   часть стержн  находилась в жидком металле , а верхн   - в печном шлаке. Через 10 мин после присадки материалов разделывали выпускное отверстие, плавку выпускали, а по оставшемус  магнезитовому стержню с учетом изменени  его первоначального объема и массы, разницу которых затем пересчитывали в потери, выраженных в г/100 г магнезита, судили о степени износа футеровки сталеплавильного агрегата.

После определени  в жидком металле в период доводки плавки углерода, марганца, фосфора и серы, при заданном маркой стали количестве углерода в печь вводили КШВП, ОПГЭ и ОПВА в заданных количествах и соотношении. Дл  более эффективного использовани  этих материалов перед их присадкой в печь мульдой через переднее завалочное окно предварительно скачивали печной шлак в количестве 1/4-1/3 его объема .

В процессе выплавки стали использовали материалы следующего состава. КШВП НТМК в соответствии с технологической инструкцией ТИ 102-СТ, КК-66-89 на производство ванадиевого шлака в конвертерах отвечал требовани м ТУ 14-11-178-86 на шлак ванадиевый и соответствовал марке ШВд-1, .мас.%: V20s 18,0; 20,0; Р 0,07; СаО 3,0; МпО 12,0; металло- включени  15,0.

ОПГЭ производства Чел бинского электрометаллургического комбината имели следующий состав, мае. %: С 55-60; SI02 29- 31; SiC 17,5; Р 0,015-0,04; S 0,51-0,53.

ОПВА производства Сухоложского завода Вторцветмет имели следующий состав , мас.%: AI 37,1; Мд 1,98; AlaOs 6,6; МдО 0,94; Fe 0,88; Si 1,17; (К, Na) Cl 7,8.

Феррованадий содержал 40% ванади , остальное железо и примеси.

В ковше металл окончательно раскисл ли силикомарганцем, содержащим 72% марганца, 17% кремни , остальное железо и примеси, а также 45% ферросилицием, содержащим 45% кремни , остальное железо и примеси. На всех опытных плавках использовали указанные материалы и ф-ерросплавы от одной партии каждого, что гарантировало одинаковый состав их на всех опытных плавках. Шихтовку материалов на все опытные плавки осуществл ли по действующей технологии идентично, исход  из расчета получени  160 т жидкого металла без учета его угара. Выход годного жидкого металла на каждой плавке определ ли путем подсчета количества отлитых в изложницы слитков, масса которых 3,39 т, и

дополнительного взвешивани  недолив- ков и скардовин после их извлечени  соответственно из изложниц и ковшей. После определени  выхода жидкого металла под- 5 считывали его угар по отношению к заших- тованным 160 т.

Ванэдимсодержащую бандажную сталь выплавл ли в соответствии о требовани ми двух технических условий на производство

10 бандажей повышенной прочности. Химический состав (мас.%) бандажной стали, приведен в табл.1.

Химический состав готовой СТРЛИ определ ли на спектральном приборе Пол5 ивак.

Показатели отдельных опытных плавок, характеризующих предлагаемый способ выплавки вэнадийсодержзщей стали по предельным параметрам приведены в табл.2.

0За базовый объект прин ли технологию

выплавки ванадмйсодержащеп стали дл  бандажей в тех же мартеновских печах НТМК по вышеуказанным технологическим инструкци м.

5Представленные в табл.2 результаты

показывают, что в плавках 1 и 5 с использованием предлагаемого способе пыплавкп ванадийсодержащей стали и параметрам ., выход щими зз пределы ограничений, угар

0 металла и ферросплавов, усвоение металлом ванади , в также износ футеровки сталеплавильного агрегат наход тс  на уровне значений дл  стадии базового способа , а содержание ванади  в готовой стали

5 находитс  в нижнем предельном (0,02%) и

верхнем запредельном (0,20%) количествах,

когда положительный эффект легирование

любой стали вэнздием уже сказываетс .

Оптимальными  вл ютс  параметры

0 плавок 2, 3 и 4, где получены лучшие конечные результаты в сравнении с базовым объектом , которые и прин ты за основу в отличительной части формулы изобретени . Использование предлагаемого способа

5 выплавки ванадийсодержащей стали обеспечивает в сравнении с известным способом снижение угара, а следовательно, и увеличение выхода годного металла на 1,3- 1,8%, снижение расхода ферросплавов

0 кремни  на 3,6-4,1% и марганца на 1,5%, улучшение усвоени  металлом ва«алин на 3-5% и переход его в металл в виде твердого раствора, а также карбидов и повышение стойкости футеровки сталеплавильного аг5 регата за счет снижени  ее износа на 1,2%. Сумма полученных положительных результатов обеспечивает положительный эффект, выраженный в снижении себестоимости ванадийсодержащей стали, выплавленной по предлагаемому способу.

Таблица 1

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   , СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ВАНАДИЙСО- ДЕРЖАЩЕЙ СТАЛИ, включающий загрузку шихты, ее прогрев, введение чугуна, плавление шихты, скачивание шлака, загрузку отходов производства графитиза- ции электродов и отходов производства вторичного алюмини , выпуск металла в ковш, раскисление и микролегирование стали ванадийсодержащими сплавами, отличающийс  тем. что, с целью снижени  угара металла и ферросплавов, повышение усвоени  металлом ванади  и стойкости

   Таблица 2

   Продолжение табл. 2

   футеровки сталеплавильного агрегата, в печь перед выпуском металла дополнительно ввод т конвертерные шлаки ванадиевого передела в соотношении к отходам производства графитизации электродов и вторичного алюмини  1:(0,46 + 1,37):(0,42 1.75) соответственно, при этом общий расход вводимых материалов равен 5,6 -10,7 кг/г стали, а отношение количества ванади , вводимого в печь с конвертерными шлаками ванадиевого передела, к количеству ванади , вводимого в ковш с ванадийсодержащими сплавами, поддерживают в пределах 0,4 - 0,76.