Спосіб виробництва ванадійвмісної сталі

Изобретение относится к производству черных металлов, в частности, к выплавке качественных сталей в электропечах. Известен способ выплавки ванадийсодержащей стали, который включает завалку ши хты, плавление, окисление расплава, легирование путем присадки ванадиевого шлака после скачивания окислительного шлака с последующим восстановлением ванадия из окислов с помощью восстановителя [1]. Применяется ванадиевый шлак по ТУ 14-11-178-79, который содержит до 25% V2 O5 и 0,06% серы. Однако этот способ не может быть применен для легирования стали ванадием при использовании высокосернистых зольных отходов ГРЭС следующего состава, мае: Fe 15//20; V2O5 25-35: ΝiΟ 5-9; SiO2 3-5; CaO 1-2; MgO 2-6; MnO 0,1-0.3; K2 O 0,2-0,6; Na 2О 8-12; серы 5-9, из-за насыщения металла серой. В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать способ производства ванадийсодержащей стали путем изменения последовательности операций легирования стали, позволяющих, несмотря на использование в качестве материала, содержащего окислы ванадия, высокосернистые зольные отходы ГРЭС, уменьшить содержание серы и неметаллических включений в стали, и таким образом улучшить ее качество. Поставленная задача состоит в способе производства ванадийсодержащей стали, включающем завалку шихты, плавление, окисление расплава, скачивание окислительного шлака, присадку материала, содержащего окислы ванадия и восстановителя, после скачивания окислительного шлака на зеркало металла присаживают шлакообразующие: шамотный бой, известь и плавиковый шпат в соотношении 6:3:1 и в количестве 5-15 кг/т стали, после расплавления шлакообразующи х вводят зольные отходы ГРЭС в количестве 10-50 кг/т с соотношением шлакообразующих и зольных отходов 0,3-0,5, а восстановитель дают после выдержки расплава 3-5 минут. Сущность предлагаемого способа заключается в следующем: после проведения окислительного периода плавки производят скачивание окислительного печного шлака, металл раскисляют ферросилицием из условия получения в металле 0,15% Si и присаживают шамотный бой, известь и плавиковый шпат в соотношении.6:3:1 для наводки шлака с низкой основностью, который будет существенно препятствовать переходу серы в металл в момент присадки и выдержки в печи высокосернистых зольных отходов ГРЭС. Так как в зольных отхода х ГРЭС сера находится в суль фатном состоянии (в соединениях с ванадием, железом и никелем) при нагреве зольных отходов до температуры свыше 900°С и последующим ее плавлении сера удаляется в газовую фазу. Улучшению условий удаления серы в газовую фазу и восстановлению ванадия способствует также рассредоточенная присадка в лечь зольных отходов. Присадка 6 печь шамотного боя, извести и плавикового шпата в количестве 6:3:1 совместно с кремнеземом, образующегося при раскислений ферросилицием, позволяет получить шлак с основностью 0>5-0,8, который препятствуе т переходу серы из зольных отходов ГРЭС в металл при их загрузке в печь. Увеличение или уменьшение соотношений шамотного боя, извести и плавикового шпата ухудшает физико-химические свойства получаемого шлака, который должен препятствовать переходу серы из зольных отходов ГРЭС. Количество зольных отходов ГРЭС (10-50) кг/т выбирается из условия введения в сталь ванадия в количестве 0,15-0,85%. Расход зольных отходов ГРЭС 10 кг/т при 80% усвоения обеспечивает введение в сталь 12X1Μ Φ (ТУ 1421-1529-84) не менее 0,15% ванадия, а расход зольных отходов 50 кг/т позволяет ввести в сталь ЭИ-415ПВ (ТУ 129-14-86)0,85% ванадия. Уменьшение зольных отходов (менее 10 кг/т) или их увеличение (более 50 кг/т) приводит к браку по химсоставу (в первом случае ванадий ниже 0,15%, а во втором - выше 0,85%). Количество восстановителя (алюминиевый порошок, ферросилиций, силикокальций, отсев алюминиевой стружки) выбирается из условия полного восстановления ванадия из его окислов, которое на 10% должно превышать стехиометрическое соотношение в реакции восстановления окислов ванадия указанными восстановителями. Соотношение 1,5:1 Соответствует составу 60% зольных отходов ГРЭС и 40% отсевов алюминиевой стружки, а соотношение 3:1 соответствует 80% зольных отходов ГРЭС и 20% алюминиевого порошка. При использовании в качестве восстановителя ферросилиция или силикокальция соотношение будет иметь промежуточное между 1,5 и 3,0 значение. При изменении соотношений, например, уменьшении алюминиевого порошка менее 20% и отсевов алюминиевой стружки менее 40% снижается степень восстановления ванадия из его окислов, а увеличение расходов алюминиевого порошка более 20% и отсевов алюминиевой стружки более 40% нецелесообразно, т.к. это не приводит к дальнейшему увеличению степени восстановления ванадия. Отношение масс наводимого шлака (из шамотного боя, извести и плавикового шпата) и зольных отходов ГРЭС 0,3-0,5 определено из условия эффективной защиты-металла от перехода в него серы из зольных отходов. При расходе зольных отходов ГРЭС 10 кг/т масса наводимого шлака должна быть 5 кг/т (отношение 0,5), а при расходе зольных отходов ГРЭС 50 кг/т наводимого шлака должна составлять 15 кг/т (отношение;0,3). При отношении меньшим 0,3 не обеспечивается необходимая защита, металла от перехода в него серы из зольных отходов (часть серы переходит в металл), а увеличение отношения более 0,5 ухудшает условие шлакообразования. Время выдержки зольных отходов в печи до ввода восстановителя 3-5 мин определено из условия эффективного удаления серы из зольных отходов. При выдержке меньше 3 мин не обеспечиваются условия для полного удаления серы из зольных отходов (часть серы остается в золе), а увеличение времени выдержки более 5 минут ухудшает условия шлакообразования из-за спекания. В других известных те хнических решениях не обнаружены отличительные признаки, характеризующие данное изобретение. Экспериментальные данные по выбору параметров технологии легирования стали ванадием зольным приведены в таблице. Применение заявляемого способа иллюстрируется следующим примером. Выплавку стали 12 Х1МФ (ТУ 14-1529-84) производят в 100 τ электросталеплавильной печи. После проведения окислительного периода из печи скачивают окислительный печной шлак. На зеркало металла присаживают 3 кг/т 65% ферросилиция (на 0,15% кремния), 3 кг/т шамотного боя, 1,5 кг/т извести и 0,5 кг/т плавикового шпата. После расплавления присадок шлакообразующи х материалов основность шлака которого составила 0,5, в печь рассредоточено присаживают зольные отходы ГРЭС в количестве 10 кг/т, выдерживают 3 минуты, а затем вводят отсевы алюминиевой стружки 6 кг/т (соотношение 1,5:1). Отношение масс наведенного шлака и зольных отходов ГРЭС составляет 5,0 = 0,5 . 10 После выдержки 5-7 мин в печь присаживают ферросплавы из расчета получения средне-заданного содержания элементов. Одновременно в печь присаживают (20-25) кг/т и плавиковый шпат (3-5) кг/т. После расплавления шлакообразующих в ванну присаживают раскислительные шлаки. Отбирают пробу металла, при необходимости доводят по химсоставу и плавку выпускают в ковш. С таль 12X1МФ имела следующий химический состав, мас.%: С - 0.17; Si - 0,32; Мn - 0,6; С - 1,0; Мо - 0.28, V - 0,18; Ni - 0,15; S - 0,016. Степень усвоения ванадия - 99,9%. Исследование заготовок (круг 160 мм), полученных при прокатке слитков опытных плавок, показало, что массовой доле химических элементов, по виду, расположенного по количеству неметаллических включений, по макроструктуре, по прочностным показателям при нормальной и повышенной температурах, состоянию поверхности соответствует требованиям ТУ 14-11529-84.