ванадиевый шлак свойства

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способу переработки ванадийсодержащих чугунов с получением стали и ванадийсодержащих шлаков, пригодных для дальнейшего использования.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату в настоящее время является типовой способ переработки ванадиевого чугуна дуплекс-процессом, предусматривающий заливку ванадиевого чугуна в конвертер, продувку его кислородом с присадкой расчетного количества охладителей, передел полупродукта в сталь путем заливки полупродукта, зажигания и продувки плавки кислородом, порционной присадки шлакообразующих и последующего выпуска металла в ковш, его науглероживания, раскисления, легирования и доводки (Технологическая инструкция ТИ 102-СТ.К-66-2004. Производство ванадиевого шлака и стали в конвертерах, ОАО «Нижнетегильский металлургический комбинат», стр.3, 4, 5, 6, 13, 14, 24, 29).Известный способ позволяет получить товарный ванадиевый шлак, содержащий V2O5 более 14,0% и металл-полупродукт, который перерабатывается на сталь.При существующей технологии переработки ванадиевого шлака дуплекс-процесса на ОАО "Тулачермет" регламентируют в шлаке массовую долю оксида марганца до 12,0% и до 5,0% оксида кальция.Для обеспечения выплавки такого ванадиевого шлака на ОАО «НТМК» в доменном переделе ограничивают массовую долю марганца в чугуне до 0,35%, а в конвертерном переделе при деванадации чугуна для снижения оксида марганца вводят в шлак ОКД (обожженную кремнийсодержащую добавку).В технологической инструкции ОАО «НТМК» по производству ванадиевого шлака и стали в конвертерах ТИ 102-СТ.К-66-2004 в пункте 1.11.8 указывается следующее.При содержании кремния в чугуне менее 0,25%, для получения кондиционного ванадиевого шлака, необходимо присаживать на плавку из расчета замены каждой 0,01% недостающей до 0,25% кремния в чугуне:55-70 кг кремнеземсодержащей добавки (ОКД) при содержании марганца в чугуне 0,25-0,30%;70-85 кг ОКД при содержании марганца в чугуне 0,31-0,35%.При содержании марганца в чугуне более 0,35% ОКД не использовать.Обожженная кремнеземсодержащая добавка (ОКД) содержит более 55,0% оксидов кремния, более 25,0% оксидов алюминия и более 5,0% оксидов кальция и магния.Использование ОКД ухудшает качество ванадиевого шлака и при существующем химическом составе чугуна снижает в нем массовую долю пентаоксида ванадия с 23,7% до 17,4%.Химический состав шлака, %FeобщV2O5CaOSiO2MnOTiO2MgOAl2O3При использовании окалины30,023,72,011,814,78,20,80,1При использовании окалины + ОКД30,017,42,418,710,86,01,54,6Товарный ванадиевый шлак имеет температуру плавления более 1250°С (табл.1), выкантовывается из конвертера в шлаковую чашу в твердофазном состоянии, что приводит к большой неоднородности его химического состава в объеме шлакового слитка.На стадии стального передела полупродукта образуется шлак, содержащий 2,0-4,0% V2O5, который не может быть использован в металлургическом переделе и вывозится на отвалы, загрязняя окружающую среду.Переработка ванадиевых чугунов в конвертерах ОАО «НТМК» дуплекс-процессом сдерживает рост производства объема стали из-за потерь агрегатного времени, что не соответствует требованиям экономики. Поэтому в отдельные периоды для обеспечения максимального производства ванадиевый чугун перерабатывают монопроцессом.Суммарный доход от производства ванадиевого шлака дуплекс-процессом существенно ниже, чем от производства стали монопроцессом.Однако ванадийсодержащие шлаки монопроцесса в настоящее время не могут быть эффективно переработаны в химическом переделе с извлечением ванадия.Использование моношлаков в доменном переделе ограниченно из-за накопления и увеличения фосфора в чугуне.В доменных печах большого объема использование моношлаков не целесообразно.Проблема эффективного использования моношлаков на ОАО «НТМК» является очень актуальной.Задача изобретения - разработка экономически целесообразной технологии переработки ванадиевого чугуна в кислородных конвертерах дуплекс-процессом с использованием ванадийсодержащих шлаков монопроцесса и/или стальных шлаков дуплекс-процесса.Технический результат, достигаемый при решении данной задачи, - увеличение выхода годного, повышение извлечения ванадия в товарные ванадийсодержащие шлаки и исключение экологически опасных отвальных шлаков.Техническое решение данной задачи сводится к оптимизации производительности конвертеров (с учетом их капитальных ремонтов) и машин непрерывного литья заготовок без ухудшения извлечения ванадия в товарный шлак и увеличения экологически опасных техногенных образований.Технический результат достигается тем, что в известном способе, включающем переработку ванадиевого чугуна в кислородных конвертерах на ванадиевый шлак, полупродукт или сталь, предусматривающем заливку ванадиевого чугуна в конвертер, продувку его кислородом, подачу охладителей и шлакообразующих материалов, выпуск металла в ковш, накопление шлака в конвертере и выкантовывание шлака в шлаковую чашу, по изобретению при переработке ванадиевого чугуна на полупродукт вместо обожженной кремнеземсодержащей добавки на завершающей плавке цикла накопления ванадиевого шлака в качестве окислителей-охладителей в конвертер присаживают ванадийсодержащие шлаки монопроцесса и/или стальные шлаки дуплекс-процесса.Изобретение основано на том, что для увеличения выхода годного в конвертерном переделе при деванадации чугуна целесообразно работать с накоплением в конвертере шлака двух-четырех плавок. Для уменьшения окисленности ванадиевых шлаков последнюю плавку цикла накопления завершают при температуре выше 1400°С, максимально снижая массовую долю железа в шлаке. Для повышения температуры на завершающей плавке цикла накопления ванадиевого шлака в конвертер присаживают дробленые до 200 мм ванадийсодержащие шлаки монопроцесса и/или стальные шлаки дуплекс-процесса в количестве 1,5-20,0 кг/т чугуна с обеспечением температуры металла в конце продувки на 100-200°С выше температуры ликвидуса.Ванадиевые шлаки выливаются из конвертера в жидком состоянии, практически не реагируют с попадающим в чаши полупродуктом и после кристаллизации содержат меньше дисперсного железа и металловключений.Использование при деванадации чугуна моно- и стальных шлаков с массовой долей пентаоксида ванадия более 2,0% увеличивает извлечение ванадия в товарные ванадийсодержащие шлаки на 1,5-2,0%.Сущность изобретения заключается в том, что использование ванадийсодержащих шлаков монопроцесса и стальных шлаков, полученных при продувке полупродукта от последней плавки цикла накопления, позволяет сохранить максимальное количество железа в жидком полупродукте и увеличить извлечение ванадия в товарные ванадиевые шлаки.Использование предлагаемой технологии по сравнению с известной позволяет при сохранении всех преимуществ переработки ванадиевых чугунов в кислородных конвертерах дуплекс- и монопроцессом получать товарные ванадийсодержащие шлаки с заданными физико-химическими свойствами для переработки по различным технологиям, повысить выход годного, увеличить сквозное извлечение ванадия и исключить попадание экологически опасных соединений в окружающую среду.Опыты проводили на металлургическом комплексе, оснащенном кислородными конвертерами емкостью 160 т. Провели 4 серии плавок с продувкой ванадиевого чугуна на сталь дуплекс-процессом. Параметры плавки были следующими.I серия плавок. В конвертер заливали 167 т ванадиевого чугуна следующего химического состава, мас.%: V 0,44; Si 0,08-0,11; Mn 0,32-0,34; Ti 0,15-0,17; S 0,023-0,025 и Р 0,055-0,058 (табл.2).Продувку плавки проводили кислородом через четырехсопловую фурму с интенсивностью 370-390 куб.м/мин в течение 6-8 минут. В начале продувки фурму устанавливали на высоте 2,0 м над уровнем спокойного металла, затем в течение 2 минут фурму опускали до 1,0 м. На первых минутах продувки плавки по тракту сыпучих материалов присаживали по 7500-7600 кг окалины следующего химического состава, мас.%: 3,9 - FeO; 90,4 - Fe2O3; 0,8 - СаО; 3,6 - SiO2; 0,8 - MnO; 0,3 - MgO; 0,2 - Al2O3; 0,02 - S.По ходу продувки третьей плавки завершающего цикла накопления шлака в конвертер по тракту сыпучих материалов загрузили 900 кг моношлака, содержащего, мас.%: FeO 18-25, CaO 38-44, SiO2 8-12, V2O5 4-5, TiO2 2-3, MnO 3-5, MgO 5-10, Al2O3 1-2, Р 0,4-0,6, мет.вкл. 6-12. На последнюю плавку цикла накопления шлака окалину в конвертер не присаживали.В результате продувки последней плавки цикла накопления получили полупродукт с температурой 1460°С следующего химического состава, мас.%: С 2,8; V 0,10; Si 0,001; Mn 0,03; Ti 0,001; S 0,024 и Р 0,053.Полупродукт передавали на другой конвертер для переработки на сталь.Ванадийсодержащий шлак в конвертере получили в жидком состоянии, его слили в шлаковую чашу и после охлаждения выкантовали на шлаковый двор, раздробили до фракции менее 200 мм и отобрали усредненную пробу.Шлак имел следующий химический состав, мас.%: Feобщ 25,4; V2O5 22,2; CaO 4,9; SiO2 13,9; MnO 14,5; TiO2 9,9; MgO 1,6; Р 0,10 и мет.вкл. 5,8.II серия плавок. В конвертер заливали 167 т ванадиевого чугуна следующего химического состава, мас.%: V 0,43-0,44; Si 0,09-0,11; Mn 0,33-0,34; Ti 0,16-0,18; S 0,025-0,027 и Р 0,056-0,058.Продувку плавок проводили кислородом через четырехсопловую фурму с интенсивностью 370-390 куб.м/мин в течение 6 минут. В начале продувки фурму устанавливали на высоте 2,0 м над уровнем спокойного металла, затем в течение 2 минут фурму опускали до 1,0 м. На первых минутах продувки плавки по тракту сыпучих материалов присаживали по 7500-7600 кг окалины следующего химического состава, мас.%: 3,9 - FeO; 90,4 - Fe2O3; 0,8 - СаО; 3,6 - SiO2; 0,8 - MnO; 0,3 - MgO; 0,2 - Al2O3; 0,02 - S.По ходу продувки четвертой плавки завершающего цикла накопления шлака в конвертер по тракту сыпучих материалов загрузили 1400 кг моношлака, содержащего, мас.%: FeO 18-25, CaO 38-44, SiO2 8-12, V2O5 4-5, TiO2 2-3, MnO 3-5, MgO 5-10, Al2O3 1-2, Р 0,4-0,6, мет.вкл. 6-12. На последнюю плавку цикла накопления шлака в конвертер окалину не присаживали.В результате продувки последней плавки цикла накопления получили полупродукт с температурой 1470°С следующего химического состава, мас.%: С 2,7; V 0,09; Si 0,001; Mn 0,02; Ti 0,001; S 0,023 и Р 0,054. Полученный ванадийсодержащий шлак имел следующий химический с

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способу переработки ванадийсодержащих чугунов. Способ включает заливку чугуна в конвертер, присадку окислителей-охладителей и шлакообразующих материалов, продувку металла кислородом, выпуск его в ковш, накопление в конвертере ванадиевого шлака от цикла двух-четырех предыдущих плавок и его кантовку в шлаковую чашу. На завершающей плавке цикла накопления ванадиевого шлака в качестве окислителей-охладителей в конвертер присаживают дробленые до 200 мм ванадийсодержащие шлаки монопроцесса и/или стальные шлаки дуплекс-процесса в количестве 1,5-20,0 кг/т чугуна и обеспечивают температуру металла в конце продувки на 100-200°С выше температуры ликвидуса. Использование изобретение позволит получать товарные ванадийсодержащие шлаки, повысить выход годного. 3 табл.

(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ВАНАДИЙСОДЕРЖАЩИХ ЧУГУНОВ

Открытое акционерное общество "Нижнетагильский металлургический комбинат" (ОАО "НТМК") (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Киричков Анатолий Александрович (RU),Козлов Владиллен Александрович (KZ),Кушнарев Алексей Владиславович (RU),Кулик Вадим Михайлович (RU),Петренев Владимир Вениаминович (RU),Юрьев Алексей Борисович (RU)

622025, Свердловская обл., г. Нижний Тагил, ул. Металлургов, 1, ОАО "НТМК", ОРИП, Ю.Д. Исупову

Адрес для переписки:

ТИ 102- СТ. К-66-2004. Производство ванадиевого шлака и стали в конвертерах. ОАО Нижнетагильский металлургический комбинат. RU 2148088 C1, 27.04.2000. RU 2118380 C1, 27.08.1998. SU 1425213 A1, 23.09.1988. RU 2105818 C1, 27.02.1998.

(56) Список документов, цитированных в отчете опоиске:

(46) Опубликовано: 27.10.2009

(43) Дата публикации заявки: 10.10.2008

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

(21), (22) Заявка: 2007111811/02, 30.03.2007

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУСтатус: по данным на 18.08.2010 - действует

C21C5/28   (2006.01)

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБАПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

Патент на изобретение 2371483