Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПРИРОДНО-ЛЕГИРОВАННОЙ ВАНАДИЕМ СТАЛИ ПРИ ПЕРЕДЕЛЕ ВАНАДИЕВОГО ЧУГУНА В КИСЛОРОДНЫХ КОНВЕРТЕРАХ МОНОПРОЦЕССОМ С РАСХОДОМ МЕТАЛЛОЛОМА ДО 30%
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПРИРОДНО-ЛЕГИРОВАННОЙ ВАНАДИЕМ СТАЛИ ПРИ ПЕРЕДЕЛЕ ВАНАДИЕВОГО ЧУГУНА В КИСЛОРОДНЫХ КОНВЕРТЕРАХ МОНОПРОЦЕССОМ С РАСХОДОМ МЕТАЛЛОЛОМА ДО 30%

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПРИРОДНО-ЛЕГИРОВАННОЙ ВАНАДИЕМ СТАЛИ ПРИ ПЕРЕДЕЛЕ ВАНАДИЕВОГО ЧУГУНА В КИСЛОРОДНЫХ КОНВЕРТЕРАХ МОНОПРОЦЕССОМ С РАСХОДОМ МЕТАЛЛОЛОМА ДО 30%

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способу производства природно-легированной ванадием стали при переделе ванадиевого чугуна в кислородных конвертерах монопроцессом с расходом металлолома до 30%. Способ включает завалку охладителей, заливку ванадийсодержащего чугуна, зажигание и продувку плавки кислородом, порционную присадку шлакообразующих, выпуск металла в ковш, его раскисление, науглероживание и доводку металла. В качестве охладителей используют металлический лом и/или металлоотходы. Шлакообразующие материалы присаживают по ходу продувки после зажигания плавки порциями массой, обеспечивающей оптимальную скорость нагрева металла и шлакообразования. Металл продувают до содержания углерода менее 0,07 мас.%. Науглероживание металла осуществляют жидким ванадиевым чугуном, количество которого определяют по содержанию углерода в готовой стали и рассчитывают по формуле V·(Cстчуг), где V - масса жидкой стали,т; Сст - содержание углерода в заданной марке стали, мас.%; Счуг - содержание углерода в чугуне, мас. %. Для предотвращения выбросов из ковша в ванадиевый чугун, предназначенный для науглероживания, раскисления и легирования металла, можно вводить 20-50% требуемых на плавку сильных раскислителей. Для оптимизации теплового баланса плавки металлолом и/или металлоотходы дополнительно подогревают подачей углеродсодержащего топлива на металлолом и/или металлоотходы и сжиганием его кислородом. В качестве углеродсодержащего топлива используют кокс, каменные угли, бой угольных футеровок и электродов, нефть, мазут, природный газ. Доводку металла осуществляют на установке "печь-ковш". Использование предлагаемой технологии позволяет перерабатывать ванадиевые чугуны в кислородных конвертерах моно-процессом с использованием металлолома и/или металлотходов до 30%. При этом достигается сокращение продолжительности плавки, расширение сортамента выплавляемых сталей, снижение расхода флюсов и ферросплавов, получение природно-легированной стали, содержащей ванадий 0,05-0,15 мас.%, с гарантированным уровнем механических свойств и увеличение производительности комплекса в целом. 8 з.п.ф-лы, 1 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2105072
Класс(ы) патента: C21C5/28
Номер заявки: 97106316/02
Дата подачи заявки: 25.04.1997
Дата публикации: 20.02.1998
Заявитель(и): Александров Борис Леонидович
Автор(ы): Александров Б.Л.; Аршанский М.и.; Комратов Ю.С.; Криночкин Э.В.; Кузовков А.Я.; Петренев В.В.; Чернушевич А.В.
Патентообладатель(и): Петренев Владимир Вениаминович
Описание изобретения: Изобретение относится к черной металлургии, в частности, к способу производства природно-легированной ванадием стали при переделе ванадиевого чугуна в кислородных конвертерах моно-процессом.
В настоящее время типовым способом переработки ванадиевых чугунов является дуплекс-процесс, который позволяет получить товарный ванадиевый шлак содержащий более 14,0% V2O5, и металл-полупродукт, который перерабатывается на сталь, но сдерживает рост производства объема металла, что не соответствует требованиям экономики настоящего времени, так как доход от реализации ванадиевого шлака дуплекс-процесса существенно ниже, чем от реализации стали дополнительно, полученной монопроцессом.
Известен способ выплавки ванадийсодержащей стали в конвертере с кислой футеровки, заключающийся в том, что расплав, состоящий из 65-75% передельного чугуна и 25-30% ванадиевого чугуна, продувают до содержания углерода 0,08-0,15% и температуры 1600-1800oС, а науглероживание и раскисление металла ведут последовательным вводом твердого ванадиевого чугуна в количестве 20-25 кг/т и высокоуглеродистого ферромарганца в количестве 15-40 кг/т [1].
При реализации данного способа имеет место повышенной расход ферромарганца и перегрев металла-полупродукта для расплавления твердого ванадиевого чугуна, необходимого для науглероживания и раскисления металла, что приводит к повышению газонасыщенности металла и повышенному износу огнеупорной футеровки.
Известен способ выплавки углеродистой стали, по которому сталь раскисляют и микролегируют в ковше жидким ванадиевым чугуном, в котором предварительно растворяют 20-60% силикокальция и 10-90% ферромарганца, а остальное количество силикокальция и ферромарганца вводят в ковш под струю металла [2] .
Однако этот способ имеет существенный недостаток, связанный с необходимостью получения заданного химического состава и температуры металла перед выпуском. Это вызывает необходимость дополнительных анализов и додувок, что приводит к увеличению длительности плавки.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ производства ванадиевой стали при переделе ванадиевого чугуна в кислородных конвертерах моно-процессом, предусматривающий завалку охладителей, заливку ванадийсодержащего чугуна, зажигание и продувку плавки кислородом, порционную присадку шлакообразующих, выпуск металла в ковш, его раскисление, науглероживание и доводку металла на установке "печь-ковш" (технологическая инструкция ТИ 102-СТ КК-66-95 НТМК "Производство ванадиевого шлака и стали в конвертерах", 1995).
Этот способ имеет тот же недостаток, связанный с необходимостью получения заданного химического состава и температуры металла перед выпуском, что вызывает необходимость дополнительных анализов и додувок и приводит к увеличению длительности плавки. Режим шлакообразования не учитывает особенности продувки ванадиевых чугунов в режиме моно-процесса при использовании металлолома и/или металлоотходов до 30%, особенно в начальный период плавки. Все это приводит к увеличению продолжительности плавки, затруднению увязки работы конвертеров и машин непрерывного литья заготовок и снижению производительности комплекса в целом. Кроме того, данный способ не позволяет получать природно-легированную ванадием сталь с содержанием ванадия более 0,05%.
Изобретение направлено на решение технической задачи - разработку способу производства природно-легированной ванадием стали при переделе ванадиевого чугуна в кислородных конвертерах моно-процессом с использованием металлолома и/или металлоотходов до 30% и повышение производительности конвертеров.
Технический результат, достигаемый при решении данной задачи - сокращение продолжительности плавки, расширение сортамента выплавляемых сталей, снижение расхода ферросплавов, получение природно-легированной стали с гарантированным уровнем механических свойств при снижении затрат на ее производство и увеличение производительности комплекса в целом.
Технический результат достигается тем, что в известном способе, включающем завалку охладителей, заливку ванадийсодержащего чугуна,зажигание и продувку плавки кислородом, порционную присадку шлакообразующих, выпуск металла в ковш, его науглероживание, раскисление, легирование и доводку, по изобретению в качестве охладителей используют металлический лом и/или металлоотходы, а шлакообразующие материалы присаживают по ходу продувки после зажигания плавки порциями, обеспечивающими оптимальную скорость шлакообразования и нагрева металла, при этом металл продувают до содержания углерода менее 0,07%, науглероживание, раскисление и легирование металла осуществляют жидким ванадиевым чугуном, количество которого определяют по содержанию углерода в готовой стали и рассчитывают по формуле
Q = V·(Cстчуг)
где V - масса жидкой стали, т;
Сст - содержание углерода в заданной марке стали, мас.%;
Счуг - содержание углерода в чугуне, мас.%.
Для оптимизации теплового баланса плавки металлом и/или металлоотходы подогревают. Подогрев можно осуществлять подачей углеродсодержащего топлива на металлолом и/или металлоотходы при сжигании его кислородом. В качестве углеродсодержащего топлива можно использовать кокс, каменные угли, бой угольных футеровок и электродов, нефть, мазут и природный газ. По изобретению часть металлоотходов можно присаживать по ходу продувки плавки.
После выпуска металла часть шлака оставляют в конвертере.
В ванадиевый чугун, предназначенный для науглероживания, раскисления и легирования металла, можно вводить 20-50% требуемых на плавку сильных раскислителей.
По изобретению предполагается при науглероживании, раскислении и легировании металла жидким ванадиевым чугуном получают массовую долю ванадия в готовой стали в интервале 0,05-0,15%.
Доводку металла можно производить на установке "печь-ковш".
При переделе ванадиевого чугуна в кислородных конвертерах моно-процессом с использованием металлолома и/или металлоотходов до 30% из-за низкого содержания кремния (не более 0,35%) характеризуется низкотемпературным началом плавки.
Изобретение основано на оптимизации теплового баланса конвертерной плавки при переработке ванадиевых чугунов монопроцессом, получении стабильного по химическому составу металла, его науглероживании, раскислении и легировании с получением ванадия в готовой стали в интервале 0,05-0,15 мас.%.
По изобретению в качестве охладителей используют металлический лом и/или металлоотходы (отмагниченная часть отходов металлургического производства) и предусмотрен их подогрев, в случае, если охлаждающий эффект превышает наличие химического и/или физического тепла заливаемого чугуна, необходимого для нормального режима плавки. Подогрев осуществляют подачей углеродсодержащего топлива на металлолом и/или металлоотходы и сжигают его кислородом. В качестве углеродсодержащего топлива можно использовать кокс, каменные угли, бой угольных футеровок и электродов, нефть, мазут, природный газ. Металлоотходы можно присаживать по тракту сыпучих материалов по ходу продувки плавки.
Шлакообразующие материалы присаживают по ходу продувки после зажигания плавки порциями, обеспечивающими оптимальную скорость шлакообразования и нагрев металла, при этом металл продувают до содержания углерода менее 0,07 мас.%.
Выпуск металла из конвертера производится без отбора проб и замера температуры для сокращения потерь агрегатного времени. При этом часть шлака оставляют в конвертере для сокращения расхода шлакообразующих материалов и облегчения зажигания следующей плавки.
Такой ход ведения плавки позволяет за счет оптимизации теплового баланса ванны, исключения додувок и промежуточных повалок получать необходимую температуру при содержании углерода в металле менее 0,07 мас.%. Содержание углерода менее 0,07 мас.% характеризует состояние металла в кислородно-конвертерной ванне как близкое к термодинамическому равновесию. Кроме того, при решении вопросов эффективного науглероживания такой металл позволяет получать широкий сортамент сталей.
В отличие от известного способа, где науглероживание осуществляется подачей в металл коксовой мелочи по ходу выпуска плавки, позволяющей повысить содержание углерода в металле на 0,1 мас.%, по изобретению предусмотрено науглероживать металл путем смешения его с ванадиевым чугуном, при этом количество ванадиевого чугуна определяют по содержанию углерода в готовой стали и рассчитывают по формуле:
Q = V·(Cстчуг)
где V - масса жидкой стали, т;
С - содержание углерода в заданной марке стали, мас.%;
Счуг - содержание углерода в чугуне, мас.%.
Это позволяет получать требуемое содержание углерода в металле согласно заказанным маркам сталей, в том числе средне и высокоуглеродистых, с получением ванадия в готовой стали в интервале 0,05-0,15 мас.%.
В ванадиевый чугун, предназначенный для науглероживания, раскисления и легирования металла, можно дополнительно ввести 20-50% требуемых на плавку сильных раскислителей (алюминий, силикокальций, ферросиликоалюминий и др.). При введении в ванадиевый чугун менее 20% раскислителей возможно вспенивание и выброс металла из ковша, при введении более 50% раскислителей возможно переохлаждение чугуна и неполное растворение ферросплавов.
Доводку металла до заданных параметров по температуре, химсоставу и структуре осуществляют на установке "печь-ковш".
Предложенный способ позволяет перерабатывать ванадиевые чугуны в кислородных конвертерах моно-процессом с использованием металлолома и/или металлоотходов до 30%, сократить продолжительность плавки, расширить сортамент выплавляемых сталей, снизить расход ферросплавов, получать природно-легированную ванадием сталь с гарантированным уровнем механических свойств при снижении затрат на ее производство, более гибко увязывать технологические процессы и осуществлять работу машин непрерывного литья заготовок в режиме "плавка на плавку" и увеличить производительность комплекса в целом.
Опыты проводились на металлургическом комплексе, оснащенном кислородными конвертерами емкостью 160 т и установками для внепечной обработки металла типа "печь-ковш".
Пример. В кислородных конвертерах провели 21 плавку с продувкой ванадиевого чугуна на сталь моно-процессом. Параметры плавок были следующими. В конвертер загружали 35-40 т металлолома и заливали 145-150 т ванадиевого чугуна следующего химсостава, мас.%: С 4,0-4,3; Si 0,30-0,35; Ti 0,20-0,25; V 0,40-0,45; Мn 0,30-0,35, Р и S 0,05.
Продувку плавок производили кислородом через четырехсопловую фурму с интенсивностью 370-390 куб.м/мин в течение 25-27 мин. В начале продувки фурму устанавливали на высоте 2,0-2,5 м над уровнем спокойного металла и после продувки в течение 3-4 мин фурму опускали до 1,0-1,3 м. По ходу продувки по тракту сыпучих материалов присаживали известь, доломит, плавиковый шпат в количествах 35-37, 2,0-2,5, 0,3-0,6 кг/т чугуна соответственно. Присадку сыпучих материалов осуществляли порциями на 3, 5 и 8 мин. После окончания продувки производили выпуск металла из конвертера без отбора проб и замера температуры, при этом 30-50% шлака оставляли в конвертере.
В сталеразливочном ковше получали металл-полупродукт с температурой 1610-1630oС, следующего химсостава, мас. %: С 0,05-0,07; Si - следы; Ti 0,005; V 0,005; Мn 0,03; Р и S 0,025.
В разливочном пролете в ковш с металлом-полупродуктом доливали предназначенный для науглероживания, раскисления и легирования ванадиевый чугун следующего среднего химсостава, мас.%: С 4,3; Si 0,35; Тi 0,25; V 0,45; Мn 0,3; Р и S 0,05 в количестве 10-20 т, в который дополнительно вводили 30-50% требуемых на плавку раскислителей (ферросилиция 250-300 кг, силикомарганца 500-700 кг).
После доводки металла на установке "печь-ковш" получали рельсовую, колесную и бандажную сталь с содержанием ванадия 0,06-0,09 мас.%. Выход жидкой стали составил 90-92%.
Получаемый шлак имел следующий состав, мас.%: FeO 20-24; СаО 44-46; SiO2 слоями по 0,6 м, 12-15; V2O5 7-9; TiO2 3-5; МnО 3-5; Аl2O3 1-2; Р 0,5-0,6.
В этот же период проведены плавки по технологии прототипа. Сравнительные усредненные показатели плавок приведены в таблице.
Использование предлагаемой технологии по сравнению с известной позволяет перерабатывать ванадиевые чугуны в кислородных конвертерах моно-процессом с использованием металлолома и/или металлоотходов до 30%. При этом достигается сокращение продолжительности плавки, расширение сортамента выплавляемых сталей, снижение расхода флюсов и ферросплавов, получение природно-легированной стали, содержащей ванадий 0,05-0,15 мас.%, с гарантированным уровнем механических свойств и увеличение производительности комплекса в целом.
Формула изобретения: 1. Способ производства природно-легированной ванадием стали при переделе ванадиевого чугуна в кислородных конвертерах монопроцессом с расходом металлолома до 30% включающий завалку охладителей, заливку ванадийсодержащего чугуна, зажигание и продувку плавки кислородом, порционную присадку шлакообразующих, выпуск металла в ковш, его науглероживание, раскисление, легирование и доводку, отличающийся тем, что в качестве охладителей используют металлический лом и/или металлоотходы, а шлакообразующие материалы присаживают по ходу продувки после зажигания плавки порциями, обеспечивающими оптимальную скорость шлакообразования и нагрева металла, при этом металл продувают до содержания углерода менее 0,7 мас. науглероживание, раскисление и легирование металла осуществляют жидким ванадиевым чугуном, количество которого определяют по содержанию углерода в готовой стали и расcчитывают по формуле
Q V x (Cст>/Счуг),
где V масса жидкой стали, т;
Сст содержание углерода в заданной марке стали, мас.
Счуг содержание углерода в чугуне, мас.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для оптимизации теплового баланса плавки металлолом и/или металлоотходы подогревают.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что подогрев осуществляют подачей углеродсодержащего топлива на металлолом и/или металлоотходы и сжиганием его кислородом.
4. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве углеродсодержащего топлива используют кокс, каменные угли, бой угольных футеровок и электродов, нефть, мазут и природный газ.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что часть металлоотходов присаживают по ходу продувки плавки.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что после выпуска металла часть шлака оставляют в конвертере.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что в ванадиевый чугун, предназначенный для науглероживания, раскисления и легирования металла, дополнительно вводят 20 50% требуемых на плавку сильных раскислителей.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что при науглероживании, раскислении и легировании металла жидким ванадиевым чугуном получают массовую долю ванадия в готовой стадии в интервале 0,05 0,15%
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что доводку металла осуществляют на установке печь ковш.