Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОДНОВРЕМЕННОЙ ДЕФОСФОРИЗАЦИИ И ИЗВЛЕЧЕНИЯ ВАНАДИЯ ИЗ ВАНАДИЙСОДЕРЖАЩЕГО РАСПЛАВЛЕННОГО ЧУГУНА

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области выплавки ванадийсодержащего расплавленного чугуна, и конкретно, относится к способу одновременной дефосфоризации и извлечения ванадия из ванадийсодержащего расплавленного чугуна с использованием конвертера для извлечения ванадия.

Предшествующий уровень техники

В общем случае фосфор является вредным элементом для большинства сталей. В последние годы в связи с быстрым развитием науки и технологии криогенные стали, кораблестроительные стали, стойкие к водородному растрескиванию стали и часть толстолистовых сталей не только должны иметь очень низкое содержание серы, но и также содержать фосфор в количестве менее 0,01% или 0,005%. Со времени восьмидесятых годов двадцатого века разработаны различные способы предварительной дефосфоризации расплавленного чугуна, в числе которых один из двух наиболее характерных способов представляет собой дефосфоризацию в ковше или ковше сигарообразной формы, заключающем в себе расплавленный чугун, другой заключается в осуществлении обработки для предварительной дефосфоризации расплавленного чугуна в конвертере; и оба из двух указанных способов нашли применение в промышленности. Дефосфоризация в ковше или ковше сигарообразной формы имеет недостатки, состоящие главным образом в большом перепаде температур, значительном выплескивании при компенсировании падения температуры вдуванием кислорода, длительном периоде обработки расплавленного чугуна, что отрицательно влияет на непрерывное производство, и тому подобное, и, таким образом, ее применение не является идеальным. В то же время предварительная дефосфоризация в конвертере реализована в крупномасштабном промышленном производстве в фирмах Японии и Кореи. Фирмы Baoshan iron and steel Co. Ltd., Wuhan Iron and steel (Group) Corp etc. в Китае применяют дуплекс-процесс дефосфоризации с использованием двух конвертеров при производстве низкофосфорной стали, и содержание Р в расплавленном чугуне можно понижать с 0,08% до 0,003%-0,008%, что составляет очень хороший результат.

Однако для фирм, использующих с целью выплавки ванадийсодержащие железные руды, такие как ванадий-титансодержащий магнетит и тому подобные, дефосфоризация при выплавке с использованием конвертера несет с собой значительные накладные расходы, поскольку, несмотря на то, что после обессеривания ванадийсодержащего расплавленного чугуна содержание серы можно снижать до 0,005% или меньше, не существует никакого эффективного варианта обработки в отношении фосфора.

В китайском патентном документе с номером публикации CN 102796840 A раскрыт охладитель для дефосфоризации и извлечения ванадия в конвертере, способ его получения, а также способ дефосфоризации и извлечения ванадия в конвертере. Способ получения охладителя для дефосфоризации и извлечения ванадия в конвертере включает в себя смешивание частиц натриевой соли, частиц окалины оксида железа, тонкодисперсного порошка боксита и воды с образованием смеси; прессование смеси в мелкие шарики при помощи машины для прессования шариков; и горячую сушку мелких шариков для удаления влаги, с тем чтобы можно было получать конечный продукт в виде безобжиговых окатышей. Данный способ обладает преимуществами, заключающимися в том, что дефосфоризацию и извлечение ванадия можно реализовать одновременно при извлечении ванадия в конвертере; режим работы, предлагаемый в способе, является простым; факторы влияния на существующие процессы извлечения ванадия и качество сталистого чугуна незначительны; эффективность дефосфоризации является высокой, так что можно гарантировать производственную эффективность конвертера для извлечения ванадия. Кроме того, согласно данному изобретению часть задачи дефосфоризации в конвертере для обработки стали можно преобразовать применительно к конвертеру для извлечения ванадия, с тем чтобы выплавку стали в конвертере с использованием сталистого чугуна можно было реализовывать с низкой стоимостью, а также легко получать расплавленный чугун с удовлетворяющими требованиям количествами ингредиентов и температурой.

В китайском патентном документе с номером публикации CN 101215619 раскрыт способ извлечения ванадия и дефосфоризации ванадийсодержащего расплавленного чугуна и способ получения стали с его использованием. Способ извлечения ванадия и дефосфоризации ванадийсодержащего расплавленного чугуна включает в себя добавление реагента для извлечения ванадия и для дефосфоризации, который представляет собой Na₂CO₃, и охлаждающего агента в расплавленный чугун в процессе выплавки при помощи вдувания кислорода в ванадийсодержащий расплавленный чугун, и таким образом получают ванадиевый шлак и низкофосфорный сталистый чугун. Данным способом можно удалять фосфор при извлечении ванадия, гарантируя посредством этого не только эффективное извлечение ванадия, но также и эффективное удаление фосфора из расплавленного чугуна.

Однако оба из указанных выше двух способов имеют недостаток, состоящий в значительной эрозии материалов футеровки печи.

Сущность изобретения

Цель настоящего изобретения заключается в преодолении по меньшей мере одного из указанных выше недостатков способов предшествующих уровней техники.

Например, одна из целей настоящего изобретения заключается в разработке способа одновременной дефосфоризации и извлечения ванадия из ванадийсодержащего расплавленного чугуна с использованием конвертера для извлечения ванадия без эрозии материалов футеровки печи.

Настоящее изобретение относится к способу одновременной дефосфоризации и извлечения ванадия из ванадийсодержащего расплавленного чугуна. В соответствии со способом ванадийсодержащий расплавленный чугун подают в конвертер для извлечения ванадия и регулируют температуру ванадийсодержащего расплавленного чугуна в диапазоне 1230-1250°C; выплавляют ванадийсодержащий расплавленный чугун при вдувании в него кислорода с помощью кислородной фурмы при постоянной скорости потока 17000-25000 нм³/мин; и выпускают сталистый чугун, а также выводят ванадийсодержащий шлак из конвертера. Выплавка заключает в себе первую стадию, длящуюся с момента начала вдувания до момента времени, к которому вдувание осуществили в течение 1-2 мин, в продолжение которой контролируют, чтобы кислородная фурма находилась на высоте 1,6-1,8 м, и добавляют известь, с помощью которой можно регулировать, чтобы основность шлака, имеющегося в конвертере для извлечения ванадия, составляла 2-4, добавляют также окалину оксида железа в количестве 15-20 кг/т Fe в конвертер для извлечения ванадия; вторую стадию, длящуюся с после наступления момента времени, к которому вдувание осуществили в течение 1-2 мин, в продолжение которой контролируют, чтобы кислородная фурма находилась на высоте 1,8-2,1 м, и в рамках которой окалину оксида железа в количестве 5-18 кг/т Fe добавляют в конвертер для извлечения ванадия в момент времени, к которому вдувание осуществили в течение 3 мин, или раньше; и третью стадию, длящуюся с момента времени, к которому вдувание должно продолжаться в течение периода времени, равного 2 мин или меньше, до момента окончания вдувания, в продолжение которой добавляют известь с большим содержанием магния в количестве 0,5-2 кг/т Fe в конвертер для извлечения ванадия и опускают кислородную фурму так, чтобы она находилась на высоте 1,6-1,8 м.

Согласно настоящему изобретению можно эффективно исключать коррозию материалов футеровки печи, одновременно осуществлять дефосфоризацию и извлечение ванадия из ванадийсодержащего расплавленного чугуна, а также снижать количество Fe в ванадийсодержащем шлаке. В дополнение к этому можно уменьшать количество сырья для получения стали.

Осуществление изобретения

Далее в настоящем документе способ одновременной дефосфоризации и извлечения ванадия из ванадийсодержащего расплавленного чугуна согласно настоящему изобретению будет описан в совокупности с типичными вариантами осуществления.

Согласно настоящему изобретению способ одновременной дефосфоризации и извлечения ванадия из ванадийсодержащего расплавленного чугуна включает в себя подачу ванадийсодержащего расплавленного чугуна, например, полученного плавлением ванадий-титансодержащего магнетита в доменной печи, в конвертер для извлечения ванадия и регулирование температуры ванадийсодержащего расплавленного чугуна в диапазоне 1230-1250°C; выплавку ванадийсодержащего расплавленного чугуна при вдувании в него кислорода с помощью кислородной фурмы при постоянной скорости потока 17000-25000 нм³/мин; а также выпуск сталистого чугуна и выведение ванадийсодержащего шлака из конвертера. Упомянутая выше выплавка заключает в себе первую стадию, длящуюся с момента начала вдувания до момента времени, к которому вдувание осуществили в течение 1-2 мин, в продолжение которой контролируют, чтобы кислородная фурма находилась на высоте 1,6-1,8 м, и добавляют известь, с помощью которой можно регулировать, чтобы основность шлака, имеющегося в конвертере для извлечения ванадия, составляла 2-4, и добавляют окалину оксида железа в количестве 15-20 кг/т Fe в конвертер для извлечения ванадия; вторую стадию, длящуюся после наступления момента времени, к которому вдувание осуществили в течение 1-2 мин, в продолжение которой контролируют, чтобы кислородная фурма находилась на высоте 1,8-2,1 м, и в рамках которой добавляют окалину оксида железа в количестве 5-18 кг/т Fe в конвертер для извлечения ванадия в момент времени, к которому вдувание осуществили в течение 3 мин, или раньше; и третью стадию, длящуюся с момента времени, к которому вдувание должно продолжаться в течение периода времени, равного 2 мин или меньше, до момента окончания вдувания, в продолжение которой добавляют известь с большим содержанием магния, например, в которой MgO содержится не менее 35%, а CaO не менее 50%, в количестве 0,5-2 кг/т Fe в конвертер для извлечения ванадия и опускают кислородную фурму так, чтобы она находилась на высоте 1,6-1,8 м. Согласно настоящему изобретению условия, подходящие для дефосфоризации и извлечения ванадия, обеспечивают при помощи регулирования интенсивностей подачи кислорода и содержания ингредиентов в шлаке на различных стадиях, а также температур реакции, создавая таким образом возможность осуществления одновременной дефосфоризации и извлечения ванадия и исключая коррозию в отношении материалов футеровки печи.

В одном из приведенных в качестве примера вариантов осуществления, предпочтительно, кислород вдувают при постоянной скорости потока 18000-24000 нм /мин.

В определенном типичном варианте осуществления, предпочтительно, на стадии, длящейся с момента начала вдувания, до момента времени, к которому вдувание осуществили в течение 1-2 мин, контролируют, чтобы кислородная фурма находилась на высоте 1,65-1,75 м, и в конвертер для извлечения ванадия добавляют известь, с помощью которой можно регулировать, чтобы основность шлака, имеющегося в конвертере для извлечения ванадия, составляла 2,5-3,5, а также окалину оксида железа в количестве 17-19 кг/т Fe.

В одном из приведенных в качестве примера вариантов осуществления, предпочтительно, на стадии, длящейся после момента времени, к которому вдувание осуществили в течение 1-2 мин, контролируют, чтобы кислородная фурма находилась на высоте 1,85-2,05 м, и добавляют окалину оксида железа в количестве 10-15 кг/т Fe в конвертер для извлечения ванадия в продолжение периода времени, в котором вдувание осуществили в течение 2,5-3 мин.

В определенном типичном варианте осуществления, предпочтительно, на стадии, длящейся с момента времени, к которому вдувание должно продолжаться в течение периода времени, равного 1,5 мин или меньше, до момента окончания вдувания, в конвертер для извлечения ванадия добавляют известь с большим содержанием магния в количестве 1-1,8 кг/т Fe и кислородную фурму опускают таким образом, чтобы она находилась на высоте 1,65-1,75 м.

Говоря обобщенно, в настоящем изобретении предлагается одновременная дефосфоризация и извлечение ванадия в конвертере для извлечения ванадия с целью упрощения задачи дефосфоризации в конвертере для обработки стали при использовании способа со сдвоенными конвертерами для извлечения ванадия и обработки стали, обеспечивая таким образом условия, подходящие для получения стали с низким содержанием фосфора и меньшего количества шлака. Согласно настоящему изобретению известь, окалину оксида железа и известь с большим содержанием магния используют для образования шлака в ходе дефосфоризации и извлечения ванадия, а по окончании выплавки, например, когда период времени вдувания кислорода продолжился в течение 4-7 мин и температура расплавленного чугуна составляет 1350-1400°C, вдувание кислорода прекращают и выпускают сталистый чугун. Согласно настоящему изобретению коррозию в отношении материалов футеровки печи под действием реагентов, обычно используемых для дефосфоризации и извлечения ванадия, можно эффективно исключать, можно осуществлять дефосфоризацию и извлечение ванадия из ванадийсодержащего расплавленного чугуна и снижать количество Fe в ванадийсодержащем шлаке. В дополнение к этому, можно уменьшать расход сырья при получении стали.

Согласно другому типичному варианту осуществления способ одновременной дефосфоризации и извлечения ванадия из ванадийсодержащего расплавленного чугуна можно осуществлять следующим образом:

измеряют температуру расплавленного чугуна после его подачи в конвертер для извлечения ванадия и помещают 0-15 т чушкового чугуна в конвертер для извлечения ванадия для регулирования температуры расплавленного чугуна в диапазоне 1230-1250°C в соответствии с температурой, измеренной перед вдуванием кислорода;

вдувают кислород с помощью кислородной фурмы при постоянной скорости потока 17000-25000 нм³/мин;

в течение периода времени, длящегося с момента, в который начинают вдувание, до момента, к которому вдувание осуществили в течение 1-2 мин, контролируют, чтобы кислородная фурма находилась на высоте 1,6-1,8 м, и в конвертер для извлечения ванадия добавляют известь, с помощью которой можно регулировать, чтобы основность бинарного шлака, содержащегося в конвертере для извлечения ванадия, составляла 2-4, добавляют также окалину оксида железа в количестве 15-20 кг/т Fe, при этом добавляемое количество извести рассчитывают по содержанию кремния в расплавленном чугуне;

по истечении периода времени, в котором вдувание осуществили в продолжение 1-2 мин, контролируют, чтобы кислородная фурма находилась на высоте 1,8-2,1 м, и добавляют окалину оксида железа в количестве 5-18 кг/т Fe в конвертер для извлечения ванадия в момент времени, к которому вдувание осуществили в течение 3 мин, или до указанного момента для регулирования температуры;

в течение периода времени, длящегося с момента, к которому вдувание должно продолжаться в течение промежутка времени, равного 2 мин или меньше, до момента окончания вдувания, в конвертер для извлечения ванадия добавляют известь с большим содержанием магния в количестве 0,5-2 кг/т Fe для регулирования количества шлака и опускают кислородную фурму до высоты 1,6-1,8 м; и

выпускают сталистый чугун и выводят ванадийсодержащий шлак из конвертера.

Типичные варианты осуществления настоящего изобретения будут дополнительно проиллюстрированы ниже в сочетании с конкретными примерами с целью лучшего изложения настоящего изобретения.

Пример 1

В результате измерения определяли, что ванадийсодержащий расплавленный чугун имел температуру 1310°C после его подачи в 200-тонный конвертер для извлечения ванадия и помещали 15 т чушкового чугуна в конвертер для извлечения ванадия с целью понижения температуры расплавленного чугуна перед вдуванием кислорода. Кислород вдували с помощью кислородной фурмы при постоянной скорости потока 25000 нм³/мин. В течение периода времени, длящегося с момента начала вдувания, до момента, к которому вдувание осуществили в течение 1-2 мин, контролировали, чтобы кислородная фурма находилась на высоте 1,8 м, и в конвертер для извлечения ванадия добавляли известь в количестве 10 кг/т Fe, а также окалину оксида железа в количестве 20 кг/т Fe. По истечении момента времени, к которому вдувание осуществили в течение 2 мин, контролировали, чтобы кислородная фурма находилась на высоте 2,1 м, и в конвертер для извлечения ванадия добавляли окалину оксида железа в количестве 18 кг/т Fe в момент времени, к которому вдувание осуществили в течение 3 мин, или раньше, с целью регулирования температуры. В течение периода времени, длящегося с момента, к которому вдувание должно было продолжаться в течение промежутка, равного 2 мин или меньше, до момента окончания вдувания, в конвертер для извлечения ванадия добавляли известь с большим содержанием магния в количестве 1 кг/т Fe с целью регулирования количества шлака и опускали кислородную фурму так, чтобы она находилась на высоте 1,7 м. Сталистый чугун выпускали, а ванадийсодержащий шлак выводили из конвертера. В настоящем примере общее время вдувания составляло 5,5 мин.

Содержание ванадия в расплавленном чугуне составляло 0,330%, а содержание фосфора составляло 0,070%. По окончании вышеуказанного вдувания содержание ванадия в статистом чугуне составляло 0,060%, содержание фосфора составляло 0,046%, температура сталистого чугуна составляла 1385°C, а количество Fe в ванадийсодержащем шлаке составляло 26,32%.

Пример 2

В результате измерения определяли, что ванадийсодержащий расплавленный чугун имел температуру 1280°C после его подачи в 120-тонный конвертер для извлечения ванадия и помещали 2 т чушкового чугуна в конвертер для извлечения ванадия с целью понижения температуры расплавленного чугуна перед вдуванием кислорода. Кислород вдували с помощью кислородной фурмы при постоянной скорости потока 17000 нм³/мин. В течение периода времени, длящегося с момента начала вдувания, до момента, к которому вдувание осуществили в течение 1-2 мин, контролировали, чтобы кислородная фурма находилась на высоте 1,6 м, и в конвертер для извлечения ванадия добавляли известь в количестве 8 кг/т Fe, а также окалину оксида железа в количестве 10 кг/т Fe. По истечении момента времени, к которому вдувание осуществили в течение 2 мин, контролировали, чтобы кислородная фурма находилась на высоте 1,8 м, и в конвертер для извлечения ванадия добавляли окалину оксида железа в количестве 17 кг/т Fe в момент времени, к которому вдувание осуществили в течение 3 мин, или раньше, с целью регулирования температуры. В течение периода времени, длящегося с момента, к которому вдувание должно было продолжаться в течение периода, равного 2 мин или меньше, до момента окончания вдувания, в конвертер для извлечения ванадия добавляли известь с большим содержанием магния в количестве 0,9 кг/т Fe с целью регулирования количества шлака и опускали кислородную фурму так, чтобы она находилась на высоте 1,7 м. Сталистый чугун выпускали и выводили ванадийсодержащий шлак из конвертера. В настоящем примере общее время вдувания составляло 6,0 мин.

Содержание ванадия в расплавленном чугуне составляло 0,302%, а содержание фосфора составляло 0,081%. По окончании вышеуказанного вдувания содержание ванадия в сталистом чугуне составляло 0,026%, а содержание фосфора составляло 0,052%, температура сталистого чугуна составляла 1375°C, а количество Fe в ванадийсодержащем шлаке составляло 23,59%.

Пример 3

В результате измерения определяли, что ванадийсодержащий расплавленный чугун имел температуру 1250°C после его подачи в 200-тонный конвертер для извлечения ванадия. После этого вдували кислород с помощью кислородной фурмы при постоянной скорости потока 23000 нм /мин. В течение периода времени, длящегося с момента начала вдувания до момента, к которому вдувание осуществили в течение 1-2 мин, контролировали, чтобы кислородная фурма находилась на высоте 1,7 м, и в конвертер для извлечения ванадия добавляли известь в количестве 12 кг/т Fe, а также окалину оксида железа в количестве 18 кг/т Fe. По истечении момента времени, к которому вдувание осуществили в течение 2 мин, контролировали, чтобы кислородная фурма находилась на высоте 2,0 м, и в конвертер для извлечения ванадия добавляли окалину оксида железа в количестве 18 кг/т Fe в момент времени, к которому вдувание осуществили в течение 3 мин, или раньше, с целью регулирования температуры. В течение периода времени, длящегося с момента, к которому вдувание должно было продолжаться в течение периода, равного 2 мин или меньше, до момента окончания вдувания, в конвертер для извлечения ванадия добавляли известь с большим содержанием магния в количестве 0,5 кг/т Fe с целью регулирования количества шлака и опускали кислородную фурму так, чтобы она находилась на высоте 1,6 м. Сталистый чугун выпускали и выводили ванадийсодержащий шлак из конвертера. В настоящем примере общее время вдувания составляло 6,5 мин.

Содержание ванадия в расплавленном чугуне составляло 0,336%, а содержание фосфора составляло 0,061%. По завершении вышеуказанного вдувания содержание ванадия в сталистом чугуне составляло 0,046%, содержание фосфора составляло 0,039%, температура сталистого чугуна составляла 1392°C, а количество Fe в ванадийсодержащем шлаке составляло 24,17%.

В заключение, согласно настоящему изобретению дефосфоризацию и извлечение ванадия из ванадийсодержащего расплавленного чугуна можно осуществлять в ванадийсодержащем конвертере одновременно; коррозии в отношении материалов футеровки печи можно избежать, поскольку отсутствует необходимость в добавлении соединений натрия, так что конвертер для извлечения ванадия может иметь увеличенный срок службы; количество Fe в ванадийсодержащем шлаке можно уменьшить, например количество Fe в ванадийсодержащем шлаке составляет не более 27,40%, так что потеря железа снижается; и можно получать низкофосфорный сталистый чугун для последующего процесса обработки стали, например процесса обработки стали в конвертере.

Хотя настоящее изобретение описано выше в сочетании с типичными примерами осуществления, специалистам в данной области техники следует понимать, что в пределах сущности и объема настоящего изобретения можно выполнять различные изменения в отношении приведенных выше вариантов осуществления.