RU2626110C1 - Method of smelting low-alloy vanadium containing steel - Google Patents

Method of smelting low-alloy vanadium containing steel Download PDF

Info

Publication number
RU2626110C1
RU2626110C1 RU2016102102A RU2016102102A RU2626110C1 RU 2626110 C1 RU2626110 C1 RU 2626110C1 RU 2016102102 A RU2016102102 A RU 2016102102A RU 2016102102 A RU2016102102 A RU 2016102102A RU 2626110 C1 RU2626110 C1 RU 2626110C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vanadium
pellets
steel
iron
cast iron
Prior art date
Application number
RU2016102102A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Анатольевич Филиппенков
Юрий Павлович Шаньгин
Владимир Николаевич Рощупкин
Ярослав Евгеньевич Рыдлевский
Хакимжан Хамазанович Байков
Владислав Григорьевич Цикарев
Лариса Анатольевна Троп
Сергей Петрович Ананьев
Павел Владимирович Слободяник
Роман Александрович Гореленко
Олег Валериевич Двойнишников
Любовь Петровна Погорелова
Александр Васильевич Чернов
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Уралвагонзавод" имени Ф.Э. Дзержинского"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Уралвагонзавод" имени Ф.Э. Дзержинского" filed Critical Акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Уралвагонзавод" имени Ф.Э. Дзержинского"
Priority to RU2016102102A priority Critical patent/RU2626110C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2626110C1 publication Critical patent/RU2626110C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/04Manufacture of hearth-furnace steel, e.g. Siemens-Martin steel

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: in the charge, naturally-alloyed vanadium-containing cast iron of batch production is used, and after the melting slag has been loaded, the carbon oxidation is carried out with non-fluxed vanadium-containing pellets serially produced from titanomagnetite raw materials, after which the vanadium is reduced from slags of oxidation periods and "pure" boiling by introducing ferrosilicon in the period of preliminary deoxidation of metal from the calculation of 2-3 kg of silicon per ton of the spent pellets.
EFFECT: invention allows to reduce the cost of alloying vanadium steel, to improve the processability of melting and the quality of the metal due to the low sulfur content of vanadium-containing cast iron and vanadium-containing pellets, which practically excludes additional techniques for desulfurizing the metal, while a much lower content of coloured impurities provides additional increasing the quality characteristics of vanadium-containing steels for castings.
4 cl, 3 ex

Description

Изобретение относится к области металлургии, в частности к выплавке ванадийсодержащих сталей для отливок, производимых в основных мартеновских печах скрап-процессом, и направлено на уменьшение затрат на легирование стали ванадием и улучшение качества металла.The invention relates to the field of metallurgy, in particular to the smelting of vanadium-containing steels for castings produced in the main open-hearth furnaces by the scrap process, and is aimed at reducing the cost of alloying vanadium steel and improving the quality of the metal.

Классическим способом выплавки ванадийсодержащих сталей в основной мартеновской печи является введение ванадийсодержащих ферросплавов в ковш. Однако в связи с высоким сродством ванадия к кислороду и повышенной окисленностью печного мартеновского шлака перед выпуском угар ванадия из ферросплава составляет 20-30% и выше [1]. Известны способы производства ванадийсодержащей стали в сталеплавильных агрегатах, в том числе в мартеновской печи, путем введения в ковш оксидных ванадийсодержащих материалов совместно с восстановителями [2]. В данном случае в качестве оксидного ванадийсодержащего материала используют техническую пятиокись ванадия, содержащую 83,0 мас. % V2O5. Недостатком этого способа является регламентированное введение в составе единой смеси большого количества оксидного марганецсодержащего материала. Низкая температура плавления пятиокиси ванадия (около 650°C) в сочетании с высокотемпературным оксидным марганецсодержащим материалом не обеспечивает стабильного усвоения ванадия из пятиокиси.The classic way of smelting vanadium-containing steels in the main open-hearth furnace is the introduction of vanadium-containing ferroalloys into the ladle. However, due to the high affinity of vanadium for oxygen and the increased oxidation of furnace open-hearth slag before the release of vanadium fumes from the ferroalloy is 20-30% and higher [1]. Known methods for the production of vanadium-containing steel in steelmaking units, including in an open-hearth furnace, by introducing into the ladle oxide vanadium-containing materials together with reducing agents [2]. In this case, as the oxide of vanadium-containing material using technical vanadium pentoxide, containing 83.0 wt. % V 2 O 5 . The disadvantage of this method is the regulated introduction in the composition of a single mixture of a large amount of oxide manganese-containing material. The low melting point of vanadium pentoxide (about 650 ° C) in combination with high-temperature oxide manganese-containing material does not provide stable assimilation of vanadium from pentoxide.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является технология введения в основную мартеновскую сталь ванадия, когда используется «Смесь для легирования стали» [3], которая содержит, мас. %: передельный чугун 6,0-17,0; ферросилиций 0,1-1,0; природно-легированный ванадием и титаном чугун - остальное. Смесь в жидком виде заливают в мартеновскую печь в период предварительного раскисления расплава-полупродукта. Недостатком способа является необходимость приготовления расплава «Смеси» в отдельной емкости из жидких чугунов: передельного и ванадийсодержащего. Такие условия невозможно обеспечить в условиях цехов, выплавляющих стали для отливок, где реализуется только скрап-процесс.The closest in technical essence and the achieved result is the technology of introducing vanadium into the main open-hearth steel when using the “Mixture for alloying steel” [3], which contains, by weight. %: pig iron 6.0-17.0; ferrosilicon 0.1-1.0; Naturally alloyed with vanadium and titanium cast iron - the rest. The liquid mixture is poured into an open-hearth furnace during the preliminary deoxidation of the melt-intermediate. The disadvantage of this method is the need for the preparation of the “Mixture” melt in a separate container of liquid cast irons: redistributable and vanadium-containing. Such conditions cannot be ensured in the conditions of workshops smelting steel for castings, where only the scrap process is realized.

Задачей предлагаемого изобретения является сокращение затрат на легирование ванадием, повышение технологичности плавки и получение высококачественной низколегированной ванадийсодержащей стали в основной мартеновской печи, работающей скрап-процессом, для отливок ответственного назначения, применяемых в вагоностроении и других отраслях.The objective of the invention is to reduce the cost of alloying with vanadium, increasing the manufacturability of the smelting and obtaining high-quality low-alloy vanadium-containing steel in the main open-hearth furnace operating by the scrap process for castings for critical purposes used in car building and other industries.

Поставленная цель достигается тем, что в шихте мартеновской печи, работающей скрап-процессом, включающим завалку чугуна, стального лома, флюсующих в печь, плавление шихты, скачивание шлака, окислительный период, «чистое» кипение, предварительное раскисление, легирование до марочного состава стали в ковше, в предлагаемом способе в качестве чугунной составляющей используют чушковый ванадийсодержащий чугун, а после скачивания шлака плавления окисление углерода осуществляют ванадийсодержащими железорудными окатышами, после чего проводят довосстановление ванадия из шлаков периодов окисления и «чистого» кипения за счет ввода ферросилиция в период предварительного раскисления металла из расчета 2-3 кг кремния из ферросилиция на тонну израсходованных окатышей. При этом легирование до заданного марочного содержания ванадия производят в ковше за счет ввода ванадийсодержащих ферросплавов.This goal is achieved by the fact that in the open-hearth furnace charge, working with a scrap process, including filling cast iron, scrap steel, fluxing into the furnace, melting the mixture, downloading slag, oxidizing period, “clean” boiling, preliminary deoxidation, alloying to steel grade in ladle, in the proposed method, pig iron vanadium-containing cast iron is used as the pig-iron component, and after downloading the melting slag, the carbon is oxidized by vanadium-containing iron ore pellets, after which dovosstanovlenie vanadium slag oxidation periods and "pure" boiling due to input ferrosilicon metal preliminary deoxidation period the rate of 2-3 kg of silicon from ferrosilicon consumed per tonne pellets. In this case, alloying to a predetermined grade of vanadium is carried out in the ladle by introducing vanadium-containing ferroalloys.

Чушковый ванадийсодержащий чугун представляет из себя природно-легированный ванадийсодержащий чугун серийного производства, выплавляемый в доменных печах из железорудного титаномагнетитового сырья, например Качканарского месторождения, состава, мас. %: 0,4-0,5 V; 0,35-0,5 Мn; 0,05-0,1 Si; 0,15-0,18 Ti; 0,02-0,028 S; 0,06-0,07 Р; 4,2-4,8 С; Fe - ост.Pig vanadium-containing cast iron is a naturally-alloyed vanadium-containing cast iron of serial production, smelted in blast furnaces from iron ore titanomagnetite raw materials, for example, Kachkanarsky deposit, composition, wt. %: 0.4-0.5 V; 0.35-0.5 Mn; 0.05-0.1 Si; 0.15-0.18 Ti; 0.02-0.028 S; 0.06-0.07 P; 4.2-4.8 C; Fe - ost.

Из научно-технической литературы известно применение такого чугуна в завалку для получения ванадийсодержащих сталей в кислых мартеновских печах [4]. Недостатком такой технологии является то, что в условиях кислого процесса в силу слабого окисления ванадия расход ванадиевого чугуна в завалку регламентируется марочным содержанием ванадия в готовой стали, в частности, при содержании в стали 0,05-0,09 мас. % ванадия, расход чугуна в завалку составляет 11-19 мас. %. Данное количество значительно меньше норм расхода чугуна в шихте основного мартеновского скрап-процесса. Кроме того, плавка проводится без скачивания шлака плавления, т.е. не предполагает удаления фосфора, поступающего с шихтой.From the scientific and technical literature it is known the use of such cast iron in filling for producing vanadium-containing steels in acid open-hearth furnaces [4]. The disadvantage of this technology is that in an acidic process, due to the weak oxidation of vanadium, the consumption of vanadium iron in the filling is regulated by the grade content of vanadium in the finished steel, in particular, when the content in the steel is 0.05-0.09 wt. % vanadium, cast iron consumption in the filling is 11-19 wt. % This amount is much less than the consumption rates of cast iron in the charge of the main open-hearth scrap-process. In addition, the smelting is carried out without downloading the melting slag, i.e. does not involve the removal of phosphorus from the charge.

В стандартной шихтовке при выплавке сталей для отливок в основных мартеновских печах скрап-процессом количество передельного чугуна и чугунного лома составляет обычно 40 мас. % от металлической завалки. При полной замене в шихте передельного чугуна на доменный ванадийсодержащий чугун в печь вводится около 0,17 мас. % ванадия (в расчете на всю металлозавалку). В ванадийсодержащих марках низколегированных сталей для отливок содержание ванадия обычно составляет 0,03-0,12 мас. %.In a standard batch for steelmaking for castings in the main open-hearth furnaces by the scrap-process, the amount of pig iron and scrap iron is usually 40 wt. % of metal filling. With a complete replacement in the charge of pig iron for blast-furnace vanadium-containing pig iron, about 0.17 wt. % vanadium (calculated on the entire metal filling). In vanadium-containing grades of low alloy steels for castings, the content of vanadium is usually 0.03-0.12 wt. %

Но при стандартной технологии плавки в основных мартеновских печах скрап-процессом при необходимых этапах дефосфорации и обессеривания производится удаление шлака плавления и шлака окислительного периода. В эти периоды большая часть ванадия окисляется, попадает в указанные шлаки и удаляется из печи. Однако такая потеря ванадия в данном случае не влияет на экономические показатели процесса, поскольку стоимость передельных и ванадийсодержащего чугуна в настоящее время установилась практически одинаковой.But with the standard melting technology in the main open-hearth furnaces, the scrap process at the necessary stages of dephosphorization and desulfurization removes the melting slag and the oxidized period slag. During these periods, most of the vanadium is oxidized, falls into these slags and is removed from the furnace. However, such a loss of vanadium in this case does not affect the economic indicators of the process, since the cost of pig iron and vanadium-containing cast iron has now become almost the same.

В то же время следует отметить, что замена в шихте мартеновской плавки передельного чугуна на ванадийсодержащий обеспечивает присутствие остаточного ванадия в стали и получение более чистого по вредным примесям металла (содержание цветных металлов - меди, цинка, свинца, олова и др. в ванадийсодержащем чугуне заметно меньше, чем в передельных чугунах), что положительно сказывается на свойствах сталей для отливок. Кроме того, содержание серы в природно-легированном ванадийсодержащем чугуне также ниже, чем в передельных, что позволяет сократить время на десульфурацию металла в мартеновской плавке, а, главное, отказаться от принудительного скачивания шлака в периоды окисления и «чистого» кипения.At the same time, it should be noted that the substitution of vanadium-containing pig iron in the open-hearth smelting furnace charge for the presence of residual vanadium in steel and the production of a metal that is cleaner in terms of harmful impurities (the content of non-ferrous metals — copper, zinc, lead, tin, and others. less than in pig iron), which positively affects the properties of steel for castings. In addition, the sulfur content in naturally-alloyed vanadium-containing cast iron is also lower than in pig iron, which reduces the time for metal desulfurization in open-hearth smelting, and, most importantly, eliminates the forced loading of slag during oxidation and “clean” boiling.

Таким образом, введение ванадиевого чугуна в завалку в основном мартеновском скрап-процессе (при стандартном его расходе) для выплавки низколегированных ванадийсодержащих сталей для отливок обеспечивает решение трех задач:Thus, the introduction of vanadium cast iron into the filling in the main open-hearth scrap process (at its standard flow rate) for the smelting of low-alloy vanadium-containing steels for castings provides the solution to three problems:

- введение части необходимого ванадия в сталь;- the introduction of part of the necessary vanadium in steel;

- повышение технологичности основного мартеновского скрап-процесса;- improving the manufacturability of the main open-hearth scrap-process;

- дополнительное повышение свойств готовой ванадийсодержащей стали за счет большей чистоты металла по цветным примесям.- an additional increase in the properties of the finished vanadium-containing steel due to the greater purity of the metal by color impurities.

В качестве ванадийсодержащих окатышей используют серийно производимые неофлюсованные окатыши из концентрата титаномагнетитовых руд, например Качканарского месторождения, состава, мас. %: 60-63 Fe общ. (в окислах), в том числе 1,5-2,8 FeO; 0,5-0,6 V2O5; 2,5-3,0 TiO2; 1,3-1,8 СаО; 4,0-4,5 SiO2.As vanadium-containing pellets, commercially produced non-fluxed pellets are used from a concentrate of titanomagnetite ores, for example, Kachkanarsky deposit, composition, wt. %: 60-63 Fe total (in oxides), including 1.5-2.8 FeO; 0.5-0.6 V 2 O 5 ; 2.5-3.0 TiO 2 ; 1.3-1.8 CaO; 4.0-4.5 SiO 2 .

Из научно-технической и патентной информации известно использование таких окатышей для получения ванадийсодержащих сталей [5].From scientific, technical and patent information, it is known to use such pellets for producing vanadium-containing steels [5].

Однако все подобные технологии предполагают применение только ванадийсодержащих окатышей, предварительно металлизованных, и ориентированы на получение ванадийсодержащих сталей в электродуговых печах.However, all such technologies involve the use of only vanadium-containing pellets, pre-metallized, and are focused on obtaining vanadium-containing steels in electric arc furnaces.

По предлагаемому решению при основном мартеновском скрап-процессе применяемые первородные (окисленные) ванадийсодержащие окатыши играют двойную роль: как окислитель углерода в окислительный период и период «чистого» кипения (информация об этом приеме в научно-технических и патентных источниках отсутствует), а также как дополнительный источник ванадия в шихте.According to the proposed solution, in the main open-hearth scrap process, the original (oxidized) vanadium-containing pellets used play a dual role: as a carbon oxidizer in the oxidation period and the period of “clean” boiling (there is no information on this technique in scientific, technical and patent sources), as well as An additional source of vanadium in the mixture.

Из формируемого с участием ванадийсодержащих окатышей шлака довосстановление ванадия осуществляют кремнием ферросилиция совместно или после дачи в период предварительного раскисления всех штатных раскислителей. Количество кремния в ферросилиции, необходимого для довосстановления ванадия из печного шлака, составляет 2-3 кг на тонну израсходованных ванадийсодержащих окатышей и определено исходя из стехиометрического соотношения восстановления окислов ванадия кремнием при принятом угаре кремния 20-30%. Снижение этого расхода ниже 2 кг кремния из ферросилиция уменьшит степень довосстановления ванадия, а увеличение свыше 3 кг кремния из ферросилиция приведет к нежелательному переходу избыточного кремния в металл. Довосстановленный из печного шлака ванадий обеспечит повышение содержания ванадия в металле перед выпуском, что позволит снизить расход ванадийсодержащих ферросплавов, задаваемых в ковш для достижения марочного содержания ванадия в готовой стали.Of the slag formed with the participation of vanadium-containing pellets, vanadium is re-reduced by silicon ferrosilicon together or after giving all regular deoxidizers during the preliminary deoxidation. The amount of silicon in the ferrosilicon necessary for the reduction of vanadium from furnace slag amounts to 2-3 kg per ton of spent vanadium-containing pellets and is determined based on the stoichiometric ratio of the reduction of vanadium oxides by silicon at an adopted silicon fume of 20-30%. A decrease in this flow rate below 2 kg of silicon from ferrosilicon will reduce the degree of additional reduction of vanadium, and an increase in excess of 3 kg of silicon from ferrosilicon will lead to an undesirable transition of excess silicon to metal. Vanadium recovered from furnace slag will provide an increase in the vanadium content in the metal before release, which will reduce the consumption of vanadium-containing ferroalloys specified in the ladle to achieve the vanadium grade in the finished steel.

Расчетная схема баланса ванадия при предлагаемом способе выплавки приведена ниже. В расчете использованы фактические данные по мартеновским плавкам, полученные с полной заменой в шихте передельного чугуна на ванадийсодержащий, а также известные данные по восстановимости ванадия из шлаковых расплавов кремнием (с учетом применения ванадийсодержащих окатышей).The estimated balance sheet of vanadium with the proposed method of smelting is given below. In the calculation, we used the actual data on open-hearth melting obtained with the complete replacement of the pig iron in the charge for vanadium-containing, as well as the known data on the reducibility of vanadium from slag melts with silicon (taking into account the use of vanadium-containing pellets).

Среднее содержание ванадия в природно-легированномThe average content of vanadium in the naturally doped ванадийсодержащем чугуне серийного производства,series-produced vanadium cast iron, выплавляемого из качканарского сырья, мас. % -smelted from Kachkanar raw materials, wt. % - 0,4350.435 Доля ванадийсодержащего чугуна в шихте, % -The proportion of vanadium-containing cast iron in the mixture,% - 4040 Вводится ванадия в шихту чугуном, мас. % -Vanadium is introduced into the mixture by cast iron, wt. % - 0,1740.174 Среднее содержание в окатышах ванадия, мас. % -The average content in the pellets of vanadium, wt. % - 0,3150.315 Расход неофлюсованных ванадийсодержащих окатышейConsumption of unfluxed vanadium-containing pellets из качканарского сырья (норма расхода окатышей),from Kachkanar raw materials (pellet consumption rate), кг/тонну жидкого металла -kg / ton of liquid metal - 2525 Вводится ванадия в шихту окатышами, мас. % -Vanadium is introduced into the mixture by pellets, wt. % - 0,0080.008 Средняя доля сохранения ванадия из чугуна вThe average share of vanadium from cast iron in готовой стали, % -finished steel,% - 77 Средняя степень довосстановления ванадия кремниемThe average degree of additional vanadium silicon из шлаков, % -from slags,% - 6060 Сохраняется в среднем ванадия в стали из чугуна, мас. % -Vanadium is retained on average in cast iron steel, wt. % - 0,0120.012 Восстанавливается ванадия из окатышей, мас. % в стали -Vanadium from pellets is recovered, wt. % in steel - 0,0050.005 Среднее содержание ванадия в стали передThe average vanadium content in steel before выпуском, мас. % -release, wt. % - 0,0170.017

Расчет показывает, что в предлагаемом способе можно обеспечить среднее содержание ванадия в стали перед выпуском 0,017 мас. %, т.е. ввести около 25% ванадия от его средне-марочного количества (0,065 мас. %).The calculation shows that in the proposed method it is possible to provide an average vanadium content in steel before the release of 0.017 wt. %, i.e. introduce about 25% of vanadium from its average brand amount (0.065 wt.%).

Примеры конкретного осуществления.Examples of specific implementation.

Пример 1. Сталь марки 20ГЛ для литых деталей тележки вагонов выплавляли в 60-тонной мартеновской основной печи скрап-процессом, при котором в шихте использовался чушковый ванадийсодержащий чугун, выплавленный из железорудного титано-магнетитового сырья (содержание ванадия - 0,442 мас. %) в количестве 40 мас. % от металлического объема шихты (взамен передельного чугуна), стальной лом и флюсующие материалы. После расплавления шихты и скачивания шлака плавления осуществляли окисление углерода в окислительный период неофлюсованными ванадийсодержащими окатышами серийного производства (содержание пятиокиси ванадия 0,56 мас. %) в количестве 25 кг на тонну металла, т.е. ввели в печь 1,5 тонны ванадийсодержащих окатышей. Принудительного скачивания шлаков окислительного периода и периода «чистого» кипения не производили. Дополнительного наведения шлаков в целях обессеривания металла не потребовалось в связи с низким содержанием серы в ванадиевом чугуне.Example 1. Steel grade 20GL for cast parts of wagon carriages was smelted in a 60-ton open-hearth main furnace using a scrap-process, in which pig iron vanadium-containing iron smelted from iron ore titanium-magnetite raw material (vanadium content - 0.442 wt.%) In amount was used 40 wt. % of the metal volume of the charge (instead of pig iron), steel scrap and fluxing materials. After the charge was melted and the melting slag was downloaded, carbon was oxidized during the oxidation period by non-fluxed vanadium-containing pellets of serial production (content of vanadium pentoxide 0.56 wt.%) In the amount of 25 kg per ton of metal, i.e. 1.5 tons of vanadium-containing pellets were introduced into the furnace. Forced download of slags of the oxidation period and the period of "clean" boiling was not performed. Additional slag guidance for the desulfurization of the metal was not required due to the low sulfur content in vanadium cast iron.

В период предварительного раскисления после дачи необходимых раскислителей на поверхность шлакового расплава ввели 45%-ный ферросилиций в количестве 7 кг - из расчета 2,1 кг кремния на тонну израсходованных окатышей. Содержание ванадия в стали перед выпуском и в готовой стали составило 0,016 мас. %. Содержание регламентируемых элементов в стали 20ГЛ находилось в пределах норм Технологической инструкции предприятия.During the preliminary deoxidation, after giving the necessary deoxidants, 45% ferrosilicon in the amount of 7 kg was introduced onto the surface of the slag melt - based on 2.1 kg of silicon per ton of spent pellets. The vanadium content in the steel before release and in the finished steel was 0.016 wt. % The content of regulated elements in 20GL steel was within the norms of the technological instruction of the enterprise.

По этой технологии проведена серия из 20 плавок при расходе ванадийсодержащего чугуна и ванадийсодержащих окатышей в соответствии с указанными выше нормами расхода при изменении расхода кремния из ферросилиция для довосстановления ванадия в диапазоне 2-3,5 кг на тонну израсходованных ванадийсодержащих окатышей.According to this technology, a series of 20 melts was conducted at a flow rate of vanadium-containing pig iron and vanadium-containing pellets in accordance with the above-mentioned flow rates when changing the flow rate of silicon from ferrosilicon to re-establish vanadium in the range of 2-3.5 kg per ton of spent vanadium-containing pellets.

Содержание серы по расплавлении - не более 0,034% против 0,045 мас. % при серийных плавках стали 20ГЛ на передельном чугуне, в результате чего не требовалось дополнительного наведения шлаков для обессеривания металла. Среднее содержание меди составило 0,09 мас. % против 0,15 мас. % в серийных плавках стали 20ГЛ на передельном чугуне. Содержание ванадия в готовой стали было в пределах 0,014-0,020 мас. %.Sulfur by melting - not more than 0.034% versus 0.045 wt. % during serial melting of steel 20GL on pig iron, as a result of which additional guidance of slags for metal desulfurization was not required. The average copper content was 0.09 wt. % against 0.15 wt. % in serial melts of steel 20GL on pig iron. The vanadium content in the finished steel was in the range of 0.014-0.020 wt. %

При расходе кремния из ферросилиция в количестве 3,5 кг на тонну израсходованных ванадийсодержащих окатышей (две плавки) содержание кремния в готовой стали было на верхнем пределе марки.When the consumption of silicon from ferrosilicon in the amount of 3.5 kg per ton of spent vanadium-containing pellets (two melts), the silicon content in the finished steel was at the upper limit of the grade.

Основным сдаточным показателем, обеспечивающим повышение эксплуатационной надежности и исключение аварийных отказов в зимний период эксплуатации литых деталей, служит ударная вязкость KCV-60. Статистический анализ серийного массива данных стали марки 20ГЛ показал, что в пределах марочного состава примесная медь оказывает наиболее существенное влияние (как и повышенная сера) на снижение ударной вязкости при отрицательных температурах. В тоже время известно, что положительное влияние ванадия на свойства стали, в том числе ударную вязкость, начинается уже с содержания ванадия 0,01 мас. % [6].The main acceptance indicator, providing increased operational reliability and the elimination of emergency failures in the winter period of operation of cast parts, is the impact strength KCV -60 . Statistical analysis of a serial data array of 20GL steel showed that impurity copper has the most significant effect (like increased sulfur) on the reduction in toughness at low temperatures within the grade composition. At the same time, it is known that the positive effect of vanadium on the properties of steel, including toughness, begins already with a vanadium content of 0.01 wt. % [6].

Средний показатель ударной вязкости в указанной серии из 20 плавок составил KCV-60=24 Дж/см2. Средний показатель массива серийных плавок стали 20ГЛ на передельном чугуне - KCV-60=20 Дж/см2. Таким образом, присутствие в стали 0,014-0,020 мас. % ванадия в сочетании с меньшим поступившим из ванадийсодержащего чугуна количеством цветных примесей, в частности меди (по заявляемой технологии) обеспечивает повышение хладостойкости стали по показателю KCV-60 на 20%.The average impact strength in the specified series of 20 heats was KCV -60 = 24 J / cm 2 . The average index of an array of serial melts of steel 20GL on pig iron is KCV -60 = 20 J / cm 2 . Thus, the presence in the steel of 0.014-0.020 wt. % vanadium in combination with a smaller amount of colored impurities received from vanadium-containing cast iron, in particular copper (according to the inventive technology) provides an increase in the cold resistance of steel by KCV -60 by 20%.

Пример 2. Ванадийсодержащую сталь марки 20ФТЛ выплавляли в 60-тонной мартеновской основной печи скрап-процессом, при котором в шихте использовался чушковый ванадийсодержащий чугун, выплавленный из железорудного титаномагнетитового сырья (содержание ванадия - 0,44 мас. %) в количестве 40 мас. % от металлического объема шихты (взамен передельного чугуна), стальной лом и флюсующие материалы. После расплавления шихты и скачивания шлака плавления осуществляли окисление углерода в окислительный период неофлюсованными ванадийсодержащими окатышами серийного производства (содержание пятиокиси ванадия 0,56 мас. %) в количестве 25 кг на тонну металла, т.е. ввели в печь 1,5 тонны ванадийсодержащих окатышей. Принудительного скачивания шлаков окислительного периода и периода «чистого» кипения не производили. В период предварительного раскисления после дачи раскислителей в соответствии с технологической инструкцией на поверхность шлакового расплава ввели 45%-ный ферросилиций в количестве 7 кг - из расчета 2,1 кг кремния на тонну израсходованных окатышей. Содержание ванадия в стали перед выпуском составило 0,018 мас. %. Для корректировки содержания ванадия в оба 30-тонных разливочных ковша ввели 50%-ный феррованадий в количестве по 39 кг (из расчета угара ванадия 20%). Содержание ванадия в стали обоих ковшей составило 0,07 мас. % (соответствует марке), содержание серы - 0,017 мас. %, фосфора - 0,019 мас. %; содержание остальных элементов находилось в пределах марочного состава. Таким образом, доля введения ванадия из ванадийсодержащего чугуна и ванадийсодержащих окатышей к полученному марочному содержанию составила 25,7%. Все регламентируемые механические свойства стали 20ФТЛ соответствовали нормам Технологической инструкции предприятия.Example 2. Vanadium-containing steel grade 20FTL was smelted in a 60-ton open-hearth main furnace using a scrap-process, in which pigment vanadium-containing cast iron smelted from iron ore titanium-magnetite raw material (vanadium content - 0.44 wt.%) In an amount of 40 wt. % of the metal volume of the charge (instead of pig iron), steel scrap and fluxing materials. After the charge was melted and the melting slag was downloaded, carbon was oxidized during the oxidation period by non-fluxed vanadium-containing pellets of serial production (content of vanadium pentoxide 0.56 wt.%) In the amount of 25 kg per ton of metal, i.e. 1.5 tons of vanadium-containing pellets were introduced into the furnace. Forced download of slags of the oxidation period and the period of "clean" boiling was not performed. In the period of preliminary deoxidation after giving deoxidizers in accordance with the technological instructions, 45% ferrosilicon in the amount of 7 kg was introduced onto the surface of the slag melt - based on 2.1 kg of silicon per ton of spent pellets. The vanadium content in the steel before release was 0.018 wt. % To adjust the vanadium content, 50% ferrovanadium was introduced in both 30-ton casting ladles in the amount of 39 kg (based on 20% vanadium fume). The vanadium content in the steel of both buckets was 0.07 wt. % (corresponding to the brand), sulfur content - 0.017 wt. %, phosphorus - 0.019 wt. %; the content of the remaining elements was within the brand composition. Thus, the proportion of the introduction of vanadium from vanadium-containing cast iron and vanadium-containing pellets to the obtained vintage content was 25.7%. All regulated mechanical properties of 20FTL steel corresponded to the norms of the Technological instruction of the enterprise.

Пример 3. Ванадийсодержащую сталь марки 32Х06ФЛ выплавляли в 60-тонной мартеновской основной печи скрап-процессом, при котором использовались чушковый ванадийсодержащий чугун с содержанием ванадия 0.43 мас. % (вместо передельного) в количестве 40 мас. % от металлической шихты, стальной лом и флюсующие материалы. После расплавления и скачивания шлака плавления окислительный период проводили введением ванадийсодержащих окатышей в количестве 1,5 тонны. Принудительного скачивания шлаков окислительного периода и «чистого» кипения не производили. В период предварительного раскисления наряду со штатными раскислителями добавили на поверхность шлакового расплава 8,5 кг 45%-ного ферросилиция из расчета 2,6 кг кремния на тонну израсходованных окатышей. Содержание ванадия в стали перед выпуском составило 0,019 мас. %. Для корректировки содержания ванадия в оба 30-тонных ковша вводили 50%-ный феррованадий в количестве 40 кг в каждый ковш. Содержание ванадия в готовой стали составило 0,08 мас. % (соответствует марке), содержание серы - 0,017%, фосфора - 0,020%; содержание остальных элементов находилось в пределах марочного состава. В данном случае доля ванадия, введенная в сталь из ванадийсодержащего чугуна и ванадийсодержащих окатышей, по отношению к полученному марочному количеству составила 23,7%. Все регламентируемые механические свойства стали 32Х06ФЛ соответствовали нормам Технологической инструкции предприятия.Example 3. Vanadium-containing steel grade 32X06FL was smelted in a 60-ton open-hearth main furnace using the scrap process, in which pig iron vanadium-containing cast iron with a vanadium content of 0.43 wt. % (instead of conversion) in an amount of 40 wt. % of metal charge, steel scrap and fluxing materials. After melting and downloading the melting slag, the oxidation period was carried out by introducing vanadium-containing pellets in an amount of 1.5 tons. Forced download of slags of the oxidation period and "clean" boiling was not performed. During the preliminary deoxidation, along with regular deoxidizers, 8.5 kg of 45% ferrosilicon was added to the surface of the slag melt at the rate of 2.6 kg of silicon per ton of spent pellets. The vanadium content in the steel before release was 0.019 wt. % To adjust the vanadium content, 50% ferrovanadium in an amount of 40 kg was introduced into both 30-ton buckets in each bucket. The vanadium content in the finished steel was 0.08 wt. % (corresponding to the brand), sulfur content - 0.017%, phosphorus - 0.020%; the content of the remaining elements was within the brand composition. In this case, the proportion of vanadium introduced into the steel from vanadium-containing cast iron and vanadium-containing pellets in relation to the obtained vintage amount was 23.7%. All regulated mechanical properties of steel 32X06FL met the standards of the technological instructions of the enterprise.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет в условиях основной мартеновской печи, работающей скрап-процессом, выплавлять ванадийсодержащие стали для отливок повышенного качества при сокращении расхода дорогостоящих ванадийсодержащих ферросплавов за счет применения в шихте природно-легированного ванадийсодержащего чугуна и ванадийсодержащих окатышей.Thus, the proposed method allows, under the conditions of the main open-hearth furnace operating by the scrap process, to smelter vanadium-containing steels for high quality castings while reducing the consumption of expensive vanadium-containing ferroalloys due to the use of naturally alloyed vanadium-containing cast iron and vanadium-containing pellets in the charge.

Эффективность предлагаемого технического решения заключается в том, что стоимость легирования стали ванадием снижается за счет части фактически «бесплатного» ванадия, вводимого в шихту ванадийсодержащим природно-легированным чугуном и неофлюсованными ванадийсодержащими окатышами, поскольку их стоимость практически одинакова с аналогичным сырьем, не содержащим ванадия. В количественном выражении снижение себестоимости стали от уменьшения расхода ванадийсодержащих ферросплавов (при их нынешней рыночной цене) составляет около 200 руб. на тонну или при годовом выпуске стали 100 тыс. тонн - около 20 млн. руб.The effectiveness of the proposed technical solution lies in the fact that the cost of alloying steel with vanadium is reduced due to a part of the practically “free” vanadium introduced into the charge by vanadium-containing naturally-alloyed cast iron and non-fluxed vanadium-containing pellets, since their cost is almost the same with similar raw materials that do not contain vanadium. In quantitative terms, the reduction in the cost of steel from a decrease in the consumption of vanadium-containing ferroalloys (at their current market price) is about 200 rubles. 100 thousand tons - about 20 million rubles per ton or with annual production.

Кроме того, при использовании в шихте основной мартеновской плавки ванадийсодержащего чугуна вместо обычного передельного эффективность проявляется в повышении технологичности основной мартеновской плавки, а именно снижение расхода флюсующих материалов для обессеривания металла и трудозатрат на многократное скачивание шлака после окислительного периода и периода «чистого» кипения. Отметим также, что экономическим преимуществом предлагаемого технического решения является дополнительное повышение качественных характеристик ванадийсодержащих сталей, выплавляемых в основных мартеновских печах, благодаря более низкому содержанию цветных примесей в применяемых ванадийсодержащем природно-легированном чугуне и ванадийсодержащих окатышах.In addition, when vanadium-containing cast iron is used in the main open-hearth smelting mixture, instead of the usual conversion, the efficiency is manifested in an increase in the main open-hearth smelting processability, namely, a reduction in the consumption of fluxing materials for metal desulfurization and labor costs for multiple slag downloading after the oxidation period and the period of “clean” boiling. We also note that the economic advantage of the proposed technical solution is an additional increase in the quality characteristics of vanadium-containing steels smelted in the main open-hearth furnaces, due to the lower content of color impurities in the used vanadium-containing naturally-alloyed cast iron and vanadium-containing pellets.

Источники информацииInformation sources

1. Г.Н. Ойкс. «Производство стали» (основы теории и технологии). М.: Металлургия, 1974, с. 385, 411, 414.1. G.N. Oyx. “Steel production” (foundations of theory and technology). M .: Metallurgy, 1974, p. 385, 411, 414.

2. Патент РФ №2228372, 24.12.2002.2. RF patent No. 2228372, 12.24.2002.

3. Авторское свидетельство. СССР №1395686, 15.01.1988.3. Copyright certificate. USSR No. 1395686, 01/15/1988.

4. Е.И. Арзамасцев, В.И. Довгопол. Статья «Применение ванадиевого чугуна для легирования стали», в сб. «Комплексная переработка железных руд», Труды Уральского научно-исследовательского института черных металлов, Свердловск, 1976, с. 95-100.4. E.I. Arzamastsev, V.I. Dovgopol. The article "The use of vanadium cast iron for alloying steel", in coll. “Complex processing of iron ores”, Proceedings of the Ural Scientific Research Institute of Ferrous Metals, Sverdlovsk, 1976, p. 95-100.

5. В.А. Ровнушкин, Б.А. Боковиков, С.Г. Братчиков, A.M. Амдур, Е.И. Арзамасцев и др. Книга «Бескоксовая переработка титаномагнетитовых руд». М.: Металлургия, 1988, с. 21-41, 136-205.5. V.A. Rovnushkin, B.A. Bokovikov, S.G. Brothers, A.M. Amdur, E.I. Arzamastsev et al. Book “Cox-free processing of titanomagnetite ores”. M .: Metallurgy, 1988, p. 21-41, 136-205.

6. И.Н. Голиков, М.И. Гольдштейн, И.И. Мурзин. Монография «Ванадий в стали». М.: Металлургия, 1968, 291 с.6. I.N. Golikov, M.I. Goldstein, I.I. Murzin. Monograph "Vanadium in Steel." M .: Metallurgy, 1968, 291 p.

Claims (4)

1. Способ выплавки низколегированной ванадийсодержащей стали для отливок в основной мартеновской печи скрап-процессом, включающий завалку в печь шихты, включающей чугунную составляющую, стальной лом, флюсующие материалы, плавление шихты, скачивание шлака плавления, окислительный период, «чистое» кипение, предварительное раскисление металла, отличающийся тем, что в качестве чугунной составляющей шихты используют чушковый ванадийсодержащий чугун, а после скачивания шлака плавления окисление углерода осуществляют ванадийсодержащими железорудными окатышами, после чего проводят довосстановление ванадия из шлаков периодов окисления и «чистого» кипения путем ввода ферросилиция в период предварительного раскисления металла из расчета 2-3 кг кремния на тонну израсходованных окатышей.1. A method of smelting low-alloy vanadium-containing steel for castings in the main open-hearth furnace by a scrap-process, including filling the furnace with a cast iron component, scrap steel, fluxing materials, melting the mixture, downloading melting slag, oxidizing period, “clean” boiling, preliminary deoxidation metal, characterized in that pig iron vanadium-containing cast iron is used as the pig-iron component of the charge, and after downloading the melting slag, the carbon is oxidized by vanadium-containing and the iron ore pellets, followed by dovosstanovlenie vanadium slag oxidation periods and "pure" input through boil ferrosilicon metal preliminary deoxidation period the rate of 2-3 kg per tonne of silicon consumed pellets. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что чушковый ванадийсодержащий чугун используют в виде природно-легированного ванадийсодержащего чугуна серийного производства, выплавляемого из титаномагнетитового железорудного сырья состава, мас. %: 0,4-0,5 V; 0,3-0,5 Μn; 0,05-0,1 Si; 0,15-0,18 Ti; 0,02-0,028 S; 0,06-0,07 P; 4,2-4,8 С; Fe остальное.2. The method according to p. 1, characterized in that the pig iron vanadium-containing cast iron is used in the form of naturally-alloyed vanadium-containing cast iron of serial production, smelted from titanomagnetite iron ore raw materials of the composition, wt. %: 0.4-0.5 V; 0.3-0.5 Μn; 0.05-0.1 Si; 0.15-0.18 Ti; 0.02-0.028 S; 0.06-0.07 P; 4.2-4.8 C; Fe the rest. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве ванадийсодержащих железорудных окатышей используют серийно производимые неофлюсованные окатыши из концентрата титаномагнетитовых руд состава, мас. %: 60-63 Fe общ. (в окислах), в том числе 1,5-2,8 FeO; 0,5-0,6 V2O5; 2,5-3,0 TiO2; 1,3-1,8 CaO; 4,0-4,5 SiO2.3. The method according to p. 1, characterized in that as the vanadium-containing iron ore pellets are used commercially produced non-fluxed pellets from a concentrate of titanomagnetite ores of the composition, wt. %: 60-63 Fe total (in oxides), including 1.5-2.8 FeO; 0.5-0.6 V 2 O 5 ; 2.5-3.0 TiO 2 ; 1.3-1.8 CaO; 4.0-4.5 SiO 2 . 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что осуществляют легирование ванадием до марочного состава введением ванадийсодержащих ферросплавов в ковш.4. The method according to p. 1, characterized in that it is doped with vanadium to the grade composition by introducing vanadium-containing ferroalloys into the ladle.
RU2016102102A 2016-01-22 2016-01-22 Method of smelting low-alloy vanadium containing steel RU2626110C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016102102A RU2626110C1 (en) 2016-01-22 2016-01-22 Method of smelting low-alloy vanadium containing steel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016102102A RU2626110C1 (en) 2016-01-22 2016-01-22 Method of smelting low-alloy vanadium containing steel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2626110C1 true RU2626110C1 (en) 2017-07-21

Family

ID=59495683

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016102102A RU2626110C1 (en) 2016-01-22 2016-01-22 Method of smelting low-alloy vanadium containing steel

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2626110C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB369258A (en) * 1929-09-14 1932-03-15 Ver Stahlwerke Ag Improvements in or relating to the manufacture of steels and alloy steels
US4526613A (en) * 1984-03-12 1985-07-02 Union Carbide Corporation Production of alloy steels using chemically prepared V2 O3 as a vanadium additive
SU1420030A1 (en) * 1986-08-11 1988-08-30 Производственное объединение "Уралмаш" Method of alloying and modifying basic steel
RU2044060C1 (en) * 1991-07-01 1995-09-20 Нижнетагильский металлургический комбинат Method for making vanadium-containing rail steel
RU2309181C1 (en) * 2005-11-14 2007-10-27 Общество с ограниченной ответственностью "Конкрет" Method for melting of vanadium-containing steel

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB369258A (en) * 1929-09-14 1932-03-15 Ver Stahlwerke Ag Improvements in or relating to the manufacture of steels and alloy steels
US4526613A (en) * 1984-03-12 1985-07-02 Union Carbide Corporation Production of alloy steels using chemically prepared V2 O3 as a vanadium additive
SU1420030A1 (en) * 1986-08-11 1988-08-30 Производственное объединение "Уралмаш" Method of alloying and modifying basic steel
RU2044060C1 (en) * 1991-07-01 1995-09-20 Нижнетагильский металлургический комбинат Method for making vanadium-containing rail steel
RU2309181C1 (en) * 2005-11-14 2007-10-27 Общество с ограниченной ответственностью "Конкрет" Method for melting of vanadium-containing steel

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110747305B (en) Converter steelmaking method for producing low-sulfur phosphorus-containing IF steel by using RH single-link process
CN109055649A (en) A kind of high manganese high-silicon high ferrophosphorus water of converter smelting proposes the preparation method of carbon guarantor's manganese
CN100371480C (en) Method of directly smelting vanadium alloy steel or vanadium titanium alloy steel using vanadium containing pig iron or sponge iron
US3615348A (en) Stainless steel melting practice
CN112593138A (en) Production process of high-strength vanadium-titanium steel bar
CN101451209B (en) Method for adding ferroboron during steel smelting process
RU2626110C1 (en) Method of smelting low-alloy vanadium containing steel
US3172758A (en) Oxygen process for producing high
CN111074037B (en) Process method for upgrading structure of manganese-rich slag smelting product
RU2566230C2 (en) Method of processing in oxygen converter of low-siliceous vanadium-bearing molten metal
CN109097521B (en) Preparation method for extracting carbon and preserving manganese by converter smelting high-manganese low-silicon high-phosphorus iron water
US3607227A (en) Production of spheroidal graphite irons
US1521607A (en) Method of extracting and recovering vanadium
RU2647432C2 (en) Method for steel making in oxygen converter
CN113684345B (en) Preparation method of free-cutting electroslag remelting stainless steel and stainless steel prepared by method
SU1068526A1 (en) Alloy for alloying and reducing steel
CN102828099A (en) Silicon manganese barium vanadium ferrum composite alloy used for smelting steel, and preparation method thereof
CN112760443B (en) Control method for converter steelmaking of low-vanadium molten iron and application thereof
RU2177049C1 (en) Method of preparing ferro-silico-titanium foundry alloy
RU2355780C2 (en) Smelting method of alloyed by vanadium steel of complex charge
JP5454313B2 (en) Blowing acid decarburization method for chromium-containing steel
SU1571080A1 (en) Method of cold-resistant steel melting
SU1315479A1 (en) Method for melting steel and alloying mixture for predeoxidation of steel
CN112575142A (en) Method for improving fluidity of titanium-added deformed steel bar
US2971834A (en) Process in selective reduction of chrome ore