ЛЕГИРОВАНИЕ СТАЛЕЙ ФЕРРОВАНАДИЕВОЙЙ ЛИГАТУРОЙ

АННОТАЦИЯ

В работе проанализированы технологии получения ванадиевых лигатур и процессов легирования сталей и чугунов.

ABSTRACT

The paper analyzes the technologies for obtaining vanadium master alloys and alloying processes for steels and cast irons.

Ключевые слова: сталь, ванадий, шлак, пентаоксид, шихта.

Keywords: steel, vanadium, slag, pentoxide, charge.

В настоящее время при производстве стали применяют следующие ос­новные способы легирования ванадием:

• получение природнолегированной стали из ванадиевого чугуна;
• использование ванадийсодержащих сплавов;
• легирование с применением ванадиевого чугуна;
• легирование ванадием за счет восстановления его из оксидных мате­риалов.

Исследование процессов легирования и микролегирования сталей вана­дием по различным технологиям ванадийсодержащие материалы вводят в ших-ту, во время плавки, выпуска или внепечной обработки стали в условиях, ограничивающих окисление ванадия шлаком или газовой фазой, или, в случае использования ванадийсодержащих оксидных материалов, обеспечивающих эффективное восстановление ванадия из его оксидов. Дополнительными тре­бованиями к материалам, использующимся при внепечной обработке стали, яв­ляются низкая температура и высокая скорость плавления, низкая окисляемость, не приводящие к значительному снижению температуры стали в ковше тепловые эффекты растворения.

В качестве ванадийсодержащих материалов используют феррованадий, комплексные ванадийсодержащие ферросплавы, ванадиевый чугун, ванадиевый шлак, металлизованные ванадийсодержащие окатыши, ванадийсодержащий ме­таллопродукт, полученный при дроблении и магнитной сепарации ванадиевого шлака, технический пентаоксид ванадия. Характеристики некоторых ванадий­содержащих продуктов приведены в таблицах 1.1 и 1.2.

Технология получения природнолегированной ванадием стали исследо­валась при разработке вариантов пирометаллургической перера­ботки ванадий-содержащих титаномагнетитов. Проведенные опыты показали, что при бесфлю-совом конвертировании чугуна, полученного из титаномагнети­тов, возможна выплавка стали с содержанием ванадия до 0,1% при низком со­держании в металле фосфора, серы и цветных металлов.

Таблица 1.

 Основные характеристики некоторых ванадийсодержащих материалов

Таблица 2.

 Химический состав ванадийсодержащих оксидных материалов

При использовании для легирования феррованадия последний вводят в печь в виде кусков, в ковш-печь в виде порошковой проволоки с наполнителя­ми или в виде кусков. Однако более целесообразно использовать его для леги­рования в печи, так как высокая температура плавления, большая плотность (таблица 1.2) затрудняют быстрое растворение и равномерное распределение ванадия по объему металла при легировании в ковше. Угар ванадия при введе­нии его в ковш достигает 20%. Кроме того, феррована­дий в связи с много-ступенчатой технологией производства имеет высокую стоимость, до 950000 руб/т. Использование феррована­дия эффективно при введении его на установке печь-ковш с проведением про­дувки инертным газом и последующим вакуумированием стали. При внепечной обработке стали проволокой наблюдается высокое качество металла, в состав которой входит феррованадий.

Таблица 3.

 Сравнительная эффективность применения различных ванадий содержащих материалов для легирования литейных сталей

Лигатуры, содержащие наряду с ванадием другие раскисляющие и ле­гирующие элементы (кремний, кальций, марганец), имеют пониженные по сравнению с феррованадием температуру плавления и плотность, что способст­вует их быстрому растворению в металле, а присутствие кремния уменьшает окисление ванадия и повышает усвоение его металлом, что позволяет успешно применять их для легирования в ковше. Однако мно­гокомпонентные комп-лексные ванадийсодержащие ферросплавы (лигатуры) из-за наличия этих раскисляющих и легирующих элементов имеют пониженное содержание вана-дия, то есть увеличивается расход лигатур и, соответственно, себе-стоимость стали.

Ниже приведена сравнительная оценка эффективности применения различных ванадийсодержащих материалов для легирования литейных ста­лей. Данные оценки, приведенные в таблице 1.3, близки к данным для сталей других марок (согласно результатам работ, приведенных ранее).

Из приведенных данных следует, что перспективным направлением в развитии технологии легирования стали ванадием является применение проме­жуточных продуктов ванадиевого передела (ванадиевый чугун, пентаоксид ва­надия, ванадиевый шлак, металлизованные ванадийсодержащие окатыши, ва­надийсодержащий металлопродукт).

Ванадиевый чугун используется, в первую очередь, как составляющая шихты для выплавки стали. По данным установлена возможность применения чугуна в количестве от 10 до 15% от массы шихты. Кроме того, чугун вводят в сталеплавильный агрегат по окончании окислитель­ных операций или в ковш, как в твердом, так и жидком виде. Не­обходимо отметить, что, хотя применение чугуна позволяет снизить загрязнен­ность стали примесями цветных металлов и повысить степень сквозного извле­чения ванадия, в металле повышается содер-жание фосфора. Использование для легирования ванадиевого чугуна рентабельно только на предприятиях, перерабатывающих титаномагнетитовое сырье с получением природнолегированного ванадием чугуна.

В настоящее время более широко применяется легирование ванадием из оксидных ванадийсодержащих материалов, которое заключается во введении материалов в состав шихты, во время плавки, в ковш или во время внепечной обработки стали с последующим восстановлением. В качестве восстановителей используют сплавы кремния, алюминия, кальция.

Технический пентаоксид ванадия, несмотря на его высокую стоимость, предлагалось использовать для легирования стали в составе порошковой про­волоки, а также совместно с марганецсодержащим оксидным материалом. В качестве восстановителя в обоих случаях использовали алюминий.

Список литературы:

1. Пирматов Э.А., Хасанов А.С., Шодиев А.Н., Туробов Ш.Н., Хамидов С.Б. Современное оборудование, применяемое в гидрометаллургической переработке редких металлов. // UNIVERSUM: Технические науки - Москва, 2019. - №11   C. 33-39. (02.00.00; №1).
2. Шодиев А.Н., Саидахмедов А.А., Туробов Ш.Н., Хакимов К.Ж., Эшонкулов У.Х. Исследование технологии извлечения редких и благородных металлов из сбросных растворов шламового поля. // UNIVERSUM: Технические науки - Москва, 2020. - №5   C. 37-40. (02.00.00; №1).
3. Хасанов А.С., Шодиев А.Н., Туробов Ш.Н., Каршибоев Ш.Б., Рахимов К.Х., Ахматов А.А. Способы извлечения редких металлов из техногенных отходов металлургического производства. XIII International correspondence scientific specialized conference «International scientific review of the technical sciences, mathematics and computer science» BOSTON. (USA). December 29-30, 2019 г. стр. 17-23.
4. Мирзанова З. А., Муносибов Ш. М., Рахимжонов З. Б., Каримова Ш. К., Ташалиев Ф. У., Каршибоев Ш. Б., Технология переработки техногенных от-ходов содержащие цветные металлы. «Universum: технические науки» № 6-1 (87), 2021 год, стр. 59-65.