ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения технологической разработки.

Способ раскисления и микролегирования стали ванадием, включает присадку в сталеплавильную печь перед выпуском ме­талла отходов производства графитизации электродов (ОПГЭ) и отходов производства вторичного алюминия (ОПВА), выпуск ме­талла в ковш, ввод в ковш в процессе выпуска металла ванадийсодержащего материала, силикомарганца и ферросилиция. В печь перед выпуском металла вводят смесь в количестве 7,5-19,8кг/т стали, состоящую из микросерного шлака от хранения доменного ванадийсодержащего чугуна (МШ), ОПГЭ и ОПВА, а также извести (известняка) в соотношении соответственно 1: (0,2-0,5): (0,3-0,6): (0,2-0,6). В процессе выпуска металла при на­полнении им 1/7-1/3 объема ковша в него вводят смесь в количе­стве 5,0-7,8 кг/т стали, состоящую из конвертерного шлака вана­диевого передела (КШВП), ОПВА, извести (известняка) и плави­кового шпата (ПШ) в соотношении соответственно 1: (0,03-0,08):(0,03-0,06): (0,02-0,07). Отношение количества смеси, вводимой в печь и в ковш, составляет 1,50-2,54, а отношение суммарного ко­личества пятиокиси ванадия и алюминия, вводимых со смесями, составляет соответственно 0,63-1,27.

Сущность способа раскисления и микролегирования стали ванадием заключается в том, что присадка в печь перед выпуском стали, а в процессе выпуска плавки при наполнении от 1/7 до 1/3 объема ковша металлом в ковш вышеуказанных материалов в за­явленных количествах и пропорциях обеспечивает образование шлака в печи и ковше, способствующего более глубокому пред­варительному и окончательному раскислению металла, обладаю­щего повышенной адгезией к НВ, способствующему активному прямому восстановлению ванадия из шлака в металл, изменению природы включений и образованию упрочняющей фазы в метал­ле.

Совместная присадка в печь в указанных количестве и со­отношении смеси из МШ, ОПГЭ, ОПВА и извести (известняка) способствует более глубокому предварительному раскислению металла в печи, наведению жидкоподвижного, с более высоким содержанием А1 ₂0 ₃ и пониженным содержанием закиси железа, с повышенной основностью и адгезией к НВ печного шлака при температуре металла ближе к верхнему предельному значению его выпуска. Образующиеся физико-химические условия способ­ствуют снижению содержания кислорода в металле, ассимиляции НВ шлаком, более благоприятному переходу ванадия из шлака в металл, образованию в стали упрочняющих карбидов и нитридов ванадия.

При введении в печь смеси происходит следующее взаимо­действие печного шлака с металлом. ОПГЭ и ОПВА диффузион­но раскисляют металл, способствуют быстрейшему расплавлению смеси, поддерживают высокую температуру и жидкоподвижность печного шлака, образуя в нем повышенное количество окиси алюминия. Известь (известняк) повышает основность печ­ного шлака. Все эти компоненты способствуют снижению закиси железа в МШ и печном шлаке, лучшему переходу ванадия из шлака в металл и очищению последнего от НВ. Вводимый в ме­талл ванадий образует карбиды и нитриды ванадия, упрочняя и повышая износостойкость стали. Вводимый в металл с ОПВА алюминий повышает глубину раскисления и ударную вязкость стали, что также способствует повышению ее износостойкости.

Совместная присадка в ковш в указанный период, количе­стве и соотношении смеси из КШВП, ОПВА, извести (известняка) и ПШ способствует более глубокому окончательному раскислению металла, быстрому расплавлению смеси, более медленному охлаждению металла в ковше, поддержанию высокой основностишлака в ковше, снижению закиси железа в КШВП, повышению содержания А2О3 в ковшовом шлаке и переходу НВ из металла в шлак. Образующиеся при этом физико-химические и термодина­мические условия благоприятно сказываются на более глубоком окончательном раскислении металла в ковше.

При введении смеси в ковш происходит следующее взаи­модействие ее компонентов и шлака с металлом. ПШ способству­ет быстрейшему растворению остальных компонентов и поддер­живает жидкоподвижность расплавленной смеси. Известь (из­вестняк) повышает основность шлака, способствует удалению та­ких элементов, как фосфор и сера, и снижению закиси железа в шлаке. ОПВА вследствие экзотермической реакции окисления корольков алюминия снижает скорость охлаждение в ковше ме­талла и расплавленной смеси, способствует более глубокому раскислению стали, что благоприятно сказывается на восстановле­нии ванадия из шлака в металл.

Образующийся в шлаке в процессе реакции глинозем спо­собствует адгезии НВ и активной ассимиляции последних рас­плавленной смесью, а растворившийся в металле алюминий спо­собствует измельчению зерна металла, повышению его ударной вязкости и износостойкости. КШВП при наличии ОПВА и ПШ быстро растворяется в ковше, обедняется закисью железа, что способствует более эффективному переходу ванадия в металл при более длительном сохранении высокой температуры металла и расплавленной смеси. Общее смещение расплавленной смеси в ковше с печным шлаком, также содержащим пятиокись ванадия и повышенное содержание глинозема, исключает активное пере­распределение ванадия в объем шлака, способствует лучшему ус­воению ванадия металлом и образованию дополнительно к карбидам нитридов ванадия, повышает ударную вязкость стали.

Положительный эффект от использования способа раскисления и микролегирования стали ванадием достигается за счет более глубокого диффузионного раскисления металла, формиро­вания шлака с повышенной адгезией к НВ, более эффективного, целенаправленного на изменение природы НВ микролегирования стали ванадием, а также повышения ударной вязкости стали. Сумма этих свойств обеспечивает повышение качества стали за счет снижения в ней общего количества НВ и повышения ее из­носостойкости, а также снижения себестоимости стали за счет снижения удельного расхода ферросплавов на раскисление и микролегирование ее ванадием. Данный способ приемлем для всех ванадийсодержащих марок сталей, к которым предъявляют­ся повышенные требования по НВ и износостойкости, например рельсовой, осевой, колесной бандажной и др.

Использование способа раскисления и микролегирования стали ванадием обеспечивает снижение общего содержания НВ в металле на 0,0021-0,0029% расхода силикомарганца на 0,73-1,33 кг/т, 45%-ного ферросилиция на 0,4 кг/т стали, полностью ис­ключает использование. дефицитного феррованадия, а также по­зволяет снизить износ стали на 0,020-0,054 г/100 г, то есть повы­сить по отношению к базовому варианту ее износостойкость на 12-28,2%.