Микролегирование углеродистой стали ванадием из оксидного расплава ванадиевого концентрата
Выполнены исследования особенностей микролегирования углеродистой стали ванадием из оксидного расплава концентрата при плавке в кислой дуговой печи постоянного тока. Показано, что при загрузке в печь ванадиевого концентрата, восстановителя и извести вместе с металлической составляющей шихты в начале...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Процессы литья |
|---|---|
| Дата: | 2010 |
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2010
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49761 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Микролегирование углеродистой стали ванадием из оксидного расплава ванадиевого концентрата / В.Н. Костяков, В.Б. Сидак, С.И. Клименко, А.И. Мацкул, Н.В. Кирьякова // Процессы литья. — 2010. — № 2. — С. 9-12. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860255568990568448 |
|---|---|
| author | Костяков, В.Н. Сидак, В.Б. Клименко, С.И. Мацкул, А.И. Кирьякова, Н.В. |
| author_facet | Костяков, В.Н. Сидак, В.Б. Клименко, С.И. Мацкул, А.И. Кирьякова, Н.В. |
| citation_txt | Микролегирование углеродистой стали ванадием из оксидного расплава ванадиевого концентрата / В.Н. Костяков, В.Б. Сидак, С.И. Клименко, А.И. Мацкул, Н.В. Кирьякова // Процессы литья. — 2010. — № 2. — С. 9-12. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Процессы литья |
| description | Выполнены исследования особенностей микролегирования углеродистой стали ванадием из оксидного расплава концентрата при плавке в кислой дуговой печи постоянного тока. Показано, что при загрузке в печь ванадиевого концентрата, восстановителя и извести вместе с металлической составляющей шихты в начале плавки достигается высокая степень восстановления ванадия, равная 0,89-0,93 %.
Виконано дослідження особливостей мікролегування вуглецевої сталі ванадієм з оксидного розплаву концентрату при плавці у кислій дуговій печі постійного струму. Показано, що при загрузці у піч ванадієвого концентрату, відновлювача і вапна разом з металевою складовою шихти на початку плавки досягається висока ступінь відновлення ванадію, що дорівнює 0,89-0,93 %.
Researches of features of mikro alloying of carbon steel are executed by vanadium from oxide fusion of concentrate at melting in the sour arc stove of direct current. It is shown, that at the load in the stove of vanadium concentrate, repairer and lime together with metallic making charge at the beginning of melting the high degree of renewal of vanadium is achieved equal 0,89-0,93 %.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:48:39Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 2 (80) 9
Получение и обработка расплавов
8. Frohberg M. G., Gerlach F., Handschuh G // St.Res. –1990. – № 4. – P. 151-156.
9. Seon-Hyo Kim, Fruehan R. G.// Met.Trans. – 1987. – v. 18B, № 2. – P. 381-390.
10. Koria S. C., George A. // Ironmaking & Steelmaking. – 1988. – v. 15, № 3. – P. 127-133.
11. Gerlach F., Frohberg M. G.// St. Res. – 1933. – № 1. – P. 7 -14.
12. Михайлец Н. С. // Физико-химические процессы производства стали. – М.: АН СССР,
1957. – С. 74-81
13. Рыбаков Л. С. // Производство стали. – Свердловск: Изд-во УПИ, 1955. – № 52. – С. 52-72.
14. Михайлец Н. С. // Новое в теории и практике производства мартеновской стали. – М.:
Металлургиздат, 1961. – С. 44-52.
15. Строганов А. И. // Там же. – С. 61-68.
16. Колпаков С. В., Шалимов А. Г., Поживанов А. М. и др. // Сталь. –1979. – № 3. – С. 177-179.
17. Рыжонков А. Н. // Там же. – 2003. – № 11. – С. 91-92.
18. Joo S., Guthrie R. I. L. // Met. Trans. –1992. – v. 23B, № 6. – P. 765-778.
19. Шевцов Е. К., Кочо В. С., Ерошенко В. А. // Изв. вузов. Чер. металлургия. – 1974. – № 1.
– С. 42-46.
Поступила 06.05.2009
уДк 669.187.28:669.162.275
в. н. костяков, в. б. сидак, с.и. клименко, а. и. мацкул,
н. в. кирьякова
Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев
микролегирование углероДистой стали
ванаДием из оксиДного расПлава ванаДиевого
концентрата
Выполнены исследования особенностей микролегирования углеродистой стали ванадием
из оксидного расплава концентрата при плавке в кислой дуговой печи постоянного тока. По-
казано, что при загрузке в печь ванадиевого концентрата, восстановителя и извести вместе
с металлической составляющей шихты в начале плавки достигается высокая степень вос-
становления ванадия, равная 0,89-0,93 %.
Ключевые слова: ванадиевый шлак, концетрат, ванадий, сталь, чугун, прямое легирование,
окислительный период, восстановление, микродобавки.
Виконано дослідження особливостей мікролегування вуглецевої сталі ванадієм з оксид-
ного розплаву концентрату при плавці у кислій дуговій печі постійного струму. Показано,
що при загрузці у піч ванадієвого концентрату, відновлювача і вапна разом з металевою
складовою шихти на початку плавки досягається висока ступінь відновлення ванадію, що
дорівнює 0,89-0,93 %.
Ключові слова: ванадієвий шлак, концентрат, ванадій, сталь, чавун, пряме легування, окис-
лювальний період, відбудування, мікродобавки.
Researches of features of mikro alloying of carbon steel are executed by vanadium from oxide fu-
sion of concentrate at melting in the sour arc stove of direct current. It is shown, that at the load in
the stove of vanadium concentrate, repairer and lime together with metallic making charge at the
beginning of melting the high degree of renewal of vanadium is achieved equal 0,89-0,93 %.
10 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 2 (80)
Получение и обработка расплавов
Keywords: vanadium of slag, concentrate, vanadium, steel, pig iron, straight of alloying, oxidations
of period, reduction, microadditives.
Одним из важнейших условий повышения качества и эффективности машино-
строения и металлургии является создание и внедрение экономно легированных
сталей и сплавов, в том числе ванадийсодержащих, обладающих более высокими
эксплуатационными характеристиками. Ванадий является незаменимым леги-
рующим элементом с практически неограниченной сферой применения в сталях
и сплавах самых разнообразных классов и назначений. Данные исследований [1]
показывают, что уровень механических и других свойств, соответствующий вана-
диевым сталям, при отсутствии ванадия может быть сохранен только при таких
комбинированных добавках, как ниобий, титан, марганец, молибден и вольфрам. В
литературе [1, 2-5] приведены достаточно убедительные данные о влиянии микро-
добавок ванадия на свойства сталей и сплавов. В частности, отмечается, что более
80 % всей применяемой в СНГ ванадиевой стали легируется с использованием
конверторного шлака. Это объясняется его невысокой стоимостью по сравнению с
феррованадием и наличием ресурсов [3]. При легировании стали ванадием из рас-
плава ванадиевого шлака необходимо предварительное восстановление оксидов
железа и разрушение тугоплавких шпинелидов при плавке, содержащих ванадий,
что формирует процесс восстановления оксидов ванадия.
Выплавка стали с микролегированием ванадием из расплава ванадийсодержа-
щего шлака имеет свои особенности и может осуществляться в печах с основной
и кислой футеровкой.
Так, при выплавке стали в электродуговых печах с основной футеровкой можно
вводить в восстановительный период плавки легирующую восстановительную смесь
ванадиевый шлак–дробленый ферросилиций и коксик. Недостатки этой технологии
заключаются в следующем: введение шлака и его восстановление кремнистым вос-
становителем приводит к повышению окисленности восстановительного шлака и
снижению его основности, в связи с этим снижается качество металла.
Для образования окислительного шлака более рационально использовать ва-
надиевый шлак. Для этого его вводят в печь в ранние периоды (завалки, плавления,
окислительный). При этом оксиды железа используются для окисления углерода и
других примесей. Одновременно происходят распад и растворение в печном шлаке
ванадиевого шпинелида. Конечное раскисление шлака обеспечивает более полное и
быстрое восстановление ванадия и требует меньшего расхода восстановителя [6].
При выплавке ванадиевых сталей методом переплава отходов ванадиевый шлак
совместно с известью присаживают в завалку или во время плавления. Затем шлак
плавления раскисляют порошками коксика и ферросилиция, при этом ванадий и
другие легирующие элементы восстанавливаются. Технология с ранней присадкой
ванадиевого шлака позволяет при неизменных продолжительности плавки и рас-
ходе электроэнергии получать металл высокого качества при усвоении ванадия
металлом (90-95 %) и почти вдвое меньших затратах на легирование ванадием по
сравнению с применением феррованадия [7, 8].
Особенно эффективно осуществлять легирование стали ванадием из рас-
плава ванадиевого шлака при плавке металла в печах с кислой футеровкой. Это
упрощает технологию выплавки стали по двум причинам: во-первых, отсутствует
необходимость в удалении печного шлака в процессе плавки и, во-вторых, замет-
ное восстановление ванадия происходит в процессе плавления и окислительного
периода. Это позволяет вводить ванадиевый шлак в завалку и плавление, а также
в окислительный период.
Следует отметить, что малая активность оксидов железа в кислом шлаке по-
зволяет выполнять прямое легирование стали ванадием даже при выплавке ее в
кислых мартеновских печах.
Анализ данных исследований показал, что по химическому составу, механиче-
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 2 (80) 11
Получение и обработка расплавов
ским свойствам и содержанию неметаллических включений выплавленные стали
с использованием ванадиевого шлака и феррованадия не различаются. Усвоение
ванадия металлом составляет 80-90 %.
Из анализа имеющихся данных следует, что метод прямого легирования спла-
вов ванадием с использованием оксидов ванадия является технологичным и дает
возможность уменьшить безвозвратные потери ванадия, расширить ресурсы ма-
териалов для легирования ванадием, что позволяет увеличить объем производства
ванадиевых сталей и чугунов, существенно снизив при этом их себестоимость.
Анализ имеющихся данных показывает, что выполненные исследования охва-
тывают широкий круг вопросов, относящихся к легированию сталей ванадием из
оксидных расплавов ванадиевых концентратов. Рассмотрены особенности техно-
логических процессов легирования сталей микродобавками ванадия и влияние его
на свойства стали.
Вместе с тем, в вышеуказанных работах отсутствуют данные о поведении вана-
дия в процессе плавки и влиянии технологических факторов на этот процесс при
легировании стали добавками ванадия из расплава ванадиевого концентрата.
В данной работе выполнены исследования особенностей микролегирования угле-
родистой стали добавками ванадия из оксидного расплава и его поведение в про-
цессе плавки, а также влияние технологических факторов на указанные процессы.
При проведении плавок исходной шихтой служила углеродистая сталь следую-
щего состава, %: 0,28 С; 0,32 Si; 0,35 Mn; 0,16 Ni; 0,23 Cr и ванадиевый концентрат,
содержащий, %: 18-22 v
2
O
5
; 14-18 SiO
2
; 8-11 MnO; 7-10 TiO
2
; 2-4 Cr
2
O
3
; 1-4 CaO;
2-4 MgO; 1-3 Al
2
O
3
; 35,5 Fe
2
O
3
.
В качестве восстановителя и флюсообразующей присадки использовали фер-
росилиций марки ФС65 и известь.
Ванадиевый концентрат вводили в ванну печи вместе с ферросилицием, изве-
стью и металлической шихтой в начале плавки из расчета получения в выплавленной
стали содержания ванадия 0,20; 0,27; 0,40 % соответственно.
Плавки проводили в дуговой печи постоянного тока с кислой футеровкой.
В табл. 1 приведены расчетное содержание ванадия в стали и химический состав
выплавленной стали.
Анализ приведенных данных показывает, что увеличение количества ванадие-
вого концентрата повышает содержание ванадия в стали. Из этих данных также
следует, что фактическое содержание ванадия выше расчетного от 1,7 до 2,0 раз.
Это объясняется тем, что при расчете количества вводимого концентрата степень
восстановления ванадия и его угар принимались равными 50 %.
Однако оказалось, что степень восстановления ванадия из концентрата в реаль-
ных условиях значительно выше. Так, согласно полученным данным, его величина
составила 0,89-0,93 %.
Химический состав конечного шлака для различных режимов плавки представлен
в табл. 2.
Из этих данных видно, что содержание оксида ванадия в шлаке не превышает
1,62 %. В ранее проведенных исследованиях при вводе смеси ванадиевого концен-
трата, восстановителя и извести в металл после расплавления шихты концентрация
Номер
плавки
Расчетное содер-
жание ванадия
в стали, %
Химический состав
выплавленной стали, %мас.
Si Mn V Cr
1
2
3
0,20
0,27
0,40
0,23
0,25
0,26
0,31
0,24
0,16
0,35
0,50
0,83
0,33
0,26
0,33
таблица 1. химический состав выплавленной стали
с ванадием
12 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 2 (80)
Получение и обработка расплавов
оксида ванадия в шлаке была выше
в 2,8 раза. Это свидетельствует о
более полном восстановлении ва-
надия при вводе легирующей смеси
в ванну печи в начале плавки вместе
с металлической шихтой.
Изучено также поведение вана-
дия в процессе плавки стали. Ис-
следование проведено методом
отбора металла по ходу плавки с
момента полного расплавления
шихты. Данные исследований
представлены в табл. 3.
Анализ данных таблицы показывает, что концентрация ванадия в стали изменяет-
ся по ходу плавки. Наиболее высокая его концентрация наблюдается в выплавленной
стали. Следует отметить, что уже после полного расплавления шихты содержание
ванадия в стали превышает расчетную его концентрацию.
Таким образом, выполненные исследования показали, что ввод ванадиевого
концентрата вместе с восстановителем и флюсообразующей присадкой в ванну
печи вместе с металлической шихтой в начале плавки обеспечивает достаточно
высокую степень восстановления ванадия. Это согласуется с данными других ис-
следователей.
Достаточно высокая степень восстановления ванадия делает процесс микро-
легирования стали эффективным и экономически обоснованным.
1. Irving R. // Iron Age. –1979. – V. 222, № 5. – Р. 39-42.
2. Ванадий в черной металлургии / Н. П. Лякишев, Н. П. Слотвинский-Сидак, Ю. Л. Плинер
и др. – М.: Металлургия, 1983. – 192 с.
3. Влияние добавок ванадия на свойства стали / М. С. Михалев, П. С. Соколов, Е. И. Чен-
цов и др. // Литейн. пр-во. – 1971. − № 12. – С. 20.
4. Филиппенков А. А. Отливки из ванадийсодержащих сталей. − М.: Машиностроение, 1982.
– 126 с.
5. Гольштейн М. И., Фарбер В. М. Дисперсное упрочнение стали. – М.: Металлургия, 1979.
– 208с.
6. Голиков И. Н., Гольштейн М. И., Мурзин И. И. Ванадий в стали. – Там же, 1968. – 290 с.
7. Способы легирования стали ванадием / В. И. Довгопол, Ф. С. Раковский, А. Н. Глазов и др.
// Чер. металлургия: Обзорная информация. – М.: Черметинформация, 1980. – 16 с.
8. Ванадиевые стали в машиностроении / А. И. Веселовский, Г. Н. Кожевников, В. Д. По-
пов и др. // Литейн. пр-во. – 1975. – № 3. – С. 37.
9. Повышение эффективности предела ванадийсодержащих чугунов / В. И. Довгопол,
Л. А. Смирнов, Г. П. Овчинников и др. // Сталь. – 1976. – № 7. – С. 21.
Поступила 27.10.2009
Номер
пробы
Время
отбора
пробы,
мин
Номер плавки
1 2 3
Содержание ванадия, %
1
2
3
4
5
12
19
26
0,24
0,32
0,35
-
0,40
0,46
0,47
0,50
0,55
0,65
0,83
-
Таблица 3. Изменение концентрации вана-
дия в стали в процессе плавки
Примечание: нумерация плавок соответствует табл. 1, 2
Номер
плавки
Расчетное
содержание
ванадия, %
Компоненты шихты, %
SiO2 MnO Al2O3
CaO V2O5 Cr2O3 Fe2O3
1
2
3
0,20
0,27
0,40
33,48
35,67
44,98
11,03
10,51
7,12
3,98
3,93
2,63
38,72
37,82
32,03
1,62
1,50
1,28
0,61
0,55
0,57
6,81
7,74
7,28
Таблица 2. Химический состав конечного шлака
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-49761 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0235-5884 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:48:39Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Костяков, В.Н. Сидак, В.Б. Клименко, С.И. Мацкул, А.И. Кирьякова, Н.В. 2013-09-27T20:04:24Z 2013-09-27T20:04:24Z 2010 Микролегирование углеродистой стали ванадием из оксидного расплава ванадиевого концентрата / В.Н. Костяков, В.Б. Сидак, С.И. Клименко, А.И. Мацкул, Н.В. Кирьякова // Процессы литья. — 2010. — № 2. — С. 9-12. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 0235-5884 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49761 669.187.28:669.162.275 Выполнены исследования особенностей микролегирования углеродистой стали ванадием из оксидного расплава концентрата при плавке в кислой дуговой печи постоянного тока. Показано, что при загрузке в печь ванадиевого концентрата, восстановителя и извести вместе с металлической составляющей шихты в начале плавки достигается высокая степень восстановления ванадия, равная 0,89-0,93 %. Виконано дослідження особливостей мікролегування вуглецевої сталі ванадієм з оксидного розплаву концентрату при плавці у кислій дуговій печі постійного струму. Показано, що при загрузці у піч ванадієвого концентрату, відновлювача і вапна разом з металевою складовою шихти на початку плавки досягається висока ступінь відновлення ванадію, що дорівнює 0,89-0,93 %. Researches of features of mikro alloying of carbon steel are executed by vanadium from oxide fusion of concentrate at melting in the sour arc stove of direct current. It is shown, that at the load in the stove of vanadium concentrate, repairer and lime together with metallic making charge at the beginning of melting the high degree of renewal of vanadium is achieved equal 0,89-0,93 %. ru Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України Процессы литья Получение и обработка расплавов Микролегирование углеродистой стали ванадием из оксидного расплава ванадиевого концентрата Article published earlier |
| spellingShingle | Микролегирование углеродистой стали ванадием из оксидного расплава ванадиевого концентрата Костяков, В.Н. Сидак, В.Б. Клименко, С.И. Мацкул, А.И. Кирьякова, Н.В. Получение и обработка расплавов |
| title | Микролегирование углеродистой стали ванадием из оксидного расплава ванадиевого концентрата |
| title_full | Микролегирование углеродистой стали ванадием из оксидного расплава ванадиевого концентрата |
| title_fullStr | Микролегирование углеродистой стали ванадием из оксидного расплава ванадиевого концентрата |
| title_full_unstemmed | Микролегирование углеродистой стали ванадием из оксидного расплава ванадиевого концентрата |
| title_short | Микролегирование углеродистой стали ванадием из оксидного расплава ванадиевого концентрата |
| title_sort | микролегирование углеродистой стали ванадием из оксидного расплава ванадиевого концентрата |
| topic | Получение и обработка расплавов |
| topic_facet | Получение и обработка расплавов |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49761 |
| work_keys_str_mv | AT kostâkovvn mikrolegirovanieuglerodistoistalivanadiemizoksidnogorasplavavanadievogokoncentrata AT sidakvb mikrolegirovanieuglerodistoistalivanadiemizoksidnogorasplavavanadievogokoncentrata AT klimenkosi mikrolegirovanieuglerodistoistalivanadiemizoksidnogorasplavavanadievogokoncentrata AT mackulai mikrolegirovanieuglerodistoistalivanadiemizoksidnogorasplavavanadievogokoncentrata AT kirʹâkovanv mikrolegirovanieuglerodistoistalivanadiemizoksidnogorasplavavanadievogokoncentrata |