Патент на изобретение №2334797

(54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ВАНАДИЙСОДЕРЖАЩЕЙ СТАЛИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к получению легированных сталей. Способ включает выпуск расплава из сталеплавильного агрегата в ковш, продувку металла инертным газом, введение в расплав микролегирующих элементов. Перед усреднительной продувкой вводят в ковш ванадий в виде феррованадия в количестве ванадия, равном 0,0010…0,0018 от массы расплава в ковше. После продувки и корректировки химсостава стали ее подвергают вакуумированию на циркуляционном вакууматоре с коэффициентом циркуляции в интервале 4,5…8,0 и с остаточным разряжением в нем не более 3 мм рт.ст. Использование изобретения позволяет получить качественную ванадийсодержащую сталь.

Изобретение относится к сталеплавильному производству и может быть использовано в технологии получения легированной стали, содержащей ванадий.

Для получения легированных сталей используют различные процессы (мартеновский, кислородно-конвертерный, электросталеплавильный), которые достаточно подробно рассмотрены, например, в книге В.Г.Воскобойникова и др. Общая металлургия, М., Металлургия, 1995, ч.II, гл.2, 3 и 4.

Легирующие элементы вводят в металл в виде ферросплавов. Ванадий, в частности, вводят присадкой в ковш феррованадия; обязательной частью технологии получения легированной стали является внепечная обработка и почти всегда – вакуумирование. Способы производства такой стали по одному и тому же процессу могут отличаться отдельными своими параметрами.

Известен способ производства легированной стали, содержащей молибден, включающий выплавку и выпуск расплава в ковш, при котором в качестве молибденосодержащих материалов используют молибденовый концентрат, вводимый в ковш в виде брикетов заданной плотности при заполнении расплавом определенного объема ковша (см. а.с. СССР №1601135, кл. С21С 7/06, 5/28, опубл. в БИ №39, 1990). Однако эта технология непригодна для получения ванадийсодержащей стали.

Аналогом к заявляемому объекту является способ производства ванадийсодержащей стали по а.с. СССР №1323579, кл. С21С 7/06, опубл. в БИ №26, 1987.

Этот способ включает выпуск расплава из сталеплавильного агрегата в ковш, в который предварительно введен феррованадий и в процессе выпуска 1/5…1/2 расплава в его поток вводят ферросилиций и силикомарганец, и характеризуется тем, что в расплав вводят дополнительно до присадки ферросилиция и силикомарганца 0,5…2,5 кг/т силикоциркония и 0,5…2,5 кг/т силикокальция, а алюминий вводят в два приема.

По этой технологии в кислородно-конвертерном процессе, как показали опыты (см. ниже), невозможно получение качественной ванадийсодержащей стали, отвечающей всем требованиям потребителей.

Наиболее близким аналогом по количеству совпадающих признаков является способ получения микролегированной ванадием и азотом полуспокойной стали, известный из RU 2069232 C1, C21C 7/06, 20.11.1996. Данный способ включает нагрев расплава металла в сталеплавильном агрегате, выпуск расплава в ковш, ввод в расплав по ходу выпуска раскислителей, легирующих ванадийсодержащей и азотсодержащей добавок, продувку расплава инертным газом. Ванадий вводится присадкой в ковш ванадиевого шлака.

Недостатком данного способа является использование ванадиевого шлака для легирования ванадием из-за низкого содержания в нем ванадия и использование азотсодержащих добавок, что не позволяет получать качественную легированную сталь с заданными требованиями к структуре и механическим свойствам. Так как содержание ванадия в этих сталях больше, а азот является вредной примесью.

Технической задачей настоящего изобретения является получение качественной ванадийсодержащей стали. Технический результат – получение ванадийсодержащей стали, соответствующей требованиям, предъявляемым к структуре и механическим свойствам.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе производства ванадийсодержащей стали, включающем выпуск расплава из сталеплавильного агрегата в ковш, введение в расплав легирующих элементов и продувку его инертным газом, согласно изобретению перед продувкой расплава в ковше инертным газом в него вводят ванадий в виде феррованадия в количестве ванадия 0,001-0,0018 от массы расплава в ковше, во время продувки инертным газом осуществляют корректировку химического состава, после продувки инертным газом его подвергают вакуумированию на циркуляционном вакууматоре с коэффициентом циркуляции 4,5…8,0 и с остаточным разряжением в нем не более 3 мм рт.ст.

Приведенные числовые параметры технологии получены опытным путем и являются эмпирическими.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в оптимизации количества вводимого в ковш ванадия, в определенном порядке отдельных операций, в степени вакуумирования стали, выраженной в конкретизации коэффициента циркуляции и остаточного давления в вакууматоре. Это позволяет получить кислородно-конвертерным процессом легированную ванадийсодержащую сталь, обладающую высокими качественными показателями.

Опытную проверку заявляемого способа осуществляли при выплавке стали в кислородно-конвертерном цехе ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат». С этой целью в опытах варьировали параметры процесса, оценивая результаты по качеству получаемой стали: по микроструктуре и мехсвойствам проката из нее.

Наилучшие результаты (99,3…99,7% металла полностью соответствовали всем предъявляемым требованиям) получены при реализации предлагаемой технологии. Отклонения от ее оптимальных параметров ухудшали достигнутые показатели.

Так, при общем качестве вводимого в ковш феррованадия менее 0,0010 от массы расплава в ковше не обеспечивается заданное содержание ванадия в стали по нижнему пределу. В то же время при величине указанного количества более 0,0018, не обеспечивается заданное содержание ванадия в стали по верхнему пределу.

Отсутствие вакуумирования расплава после продувки и корректировки химсостава стали, а также вакуумирование с коэффициентом циркуляции менее 4,5 снизили выход качественной стали соответственно на 35…40% и на 1,5…2,0%. Также снизился выход качественной стали при остаточном разряжении в вакууматоре более 3 мм рт. ст. Увеличение коэффициента циркуляции (более 8,0) не повысило существенно уровень качества получаемой стали, но привело к удлинению технологического процесса и увеличению производственных затрат.

Опытная проверка подтвердила возможность получения по заявляемому способу качественной ванадийсодержащей стали.

Контрольная выплавка стали с использованием технологии, взятой в качестве ближайшего аналога (см. выше), показала невозможность производства с ее помощью высококачественной ванадийсодержащей стали, получаемой в кислородном конвертере.

Таким образом, опытная проверка доказала приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом.

По данным технико-экономических исследований, проведенных в Центральной лаборатории ОАО «ММК», использование заявляемого способа позволит повысить выход ванадийсодержащей стали высокого качества, получаемой кислородно-конвертерным процессом с увеличением прибыли от ее реализации ориентировочно на 15%.

Пример конкретного выполнения

Ванадийсодержащая сталь выплавляется в кислородном конвертере. В начале внепечной обработки в сталеразливочный ковш вводят феррованадий в количестве 0,0015 от массы расплава в ковше, что обепечивает получение ванадия в готовой стали 0,093-0,096%

Во время продувки инертным газом осуществляют корректировку химического состава стали, после окончания продувки инертным газом ее подвергают вакуумированию на циркуляционном вакууматоре с коэффициентом циркуляции 6,0 и с остаточным разряжением в нем 2,5 мм рт. ст.

Механические свойства и структура металла, полученного по предлагаемому способу, соответствуют предъявляемым требованиям на 99,3…99,7%.

Формула изобретения

Способ производства ванадийсодержащей стали, включающий выпуск расплава из сталеплавильного агрегата в ковш, введение в расплав легирующих элементов и продувку его инертным газом, отличающийся тем, что перед продувкой расплава в ковше инертным газом в него вводят ванадий в виде феррованадия в количестве ванадия 0,001-0,0018 массы расплава в ковше, после продувки инертным газом осуществляют корректировку химического состава расплава в ковше и подвергают его вакуумированию на циркуляционном вакууматоре с коэффициентом циркуляции 4,5 – 8,0 и с остаточным разрежением в нем не более 3 мм рт.ст.