6.4.2. Передел специальных (природно-легированных) чугунов

Развитие данного направления связано с необходимостью переработки комплексных железных руд, содержащих кроме железа, ванадий, никель, хром, марганец. Переработка природно-легированных чугунов является сложной задачей. Как правило, хорошие технико-экономические показатели переработки таких чугунов достигаются в случае, если удается осуществить комплексное использование основных ценных компонентов.

6.4.2.1. Переработка ванадиевых чугунов

Производится на НТМК дуплекс-процессом в кислородных конвертерах, а также на Чусовском металлургическом заводе дуплекс-процессом конвертер-мартеновская печь.

Рассмотрим первый процесс (НТМК).

На первой стадии основной задачей является более полный перевод в шлак ванадия с получением кондиционного малоизвесткового шлака, который служит исходным сырьем для получения феррованадия, а также полупродукта, пригодного для переработки в сталь на второй стадии дуплекс-процесса. Состав полупродукта, %:  3 С; 0,03 V; 0,03 Mn.

С кислородом ванадий образует несколько оксидов: V₂О₂, V₂О₃, V₂О₄ и V₂О₅, причем, тип образующегося оксида зависит от концентрации ванадия в металле.

Реакции окисления ванадия имеют большой положительный тепловой эффект, поэтому благоприятные термодинамические условия для перевода ванадия в шлак создаются при пониженной температуре и повышенной активности кислорода в металле.

Процесс осуществляют следующим образом: в конвертер с периклазошпинелидной футеровкой заливают 130-140 т чугуна, охлаждение производят твердым ванадиевым чугуном, окалиной или неофлюсованным ванадийсодержащим агломератом. Продувку ведут в течение 6-10 мин. Выход жидкого полупродукта 93-95% и шлака 4-6% от массы чугуна. Коэффициент извлечения ванадия в шлак составляет 0.92-0.94. Шлак имеет следующий хим.состав: 18-26% V₂О₅, 32-40% Fe_общ, 12-18% SiO₂, 3-5% Cr₂О₃. Шлаки получаются гетерогенными и отделяются от металла при выпуске его через сталевыпускное отверстие. Шлак сливают в шлаковую чашу. Полученный полупродукт передают во второй конвертер. т.к. в расплаве малое количество шлакообразующих компонентов, то добавляют известь для ускорения процесса шлакообразования. Продолжительность продувки во втором конвертере составляет 15-17 мин, выход жидкой стали 87-89% от исходной металлошихты. Быстрое наведение шлака способствует активной дефосфорации и десульфурации. Температура металла в конце плавки достигает 1620-1650 ^оС.

6.4.2.2. Передел хромоникелевого чугуна

Осуществлен на Орско-Халиловском металлургическом комбинате, с получением непосредственно в кислородном конвертере природно-легированной стали типа 10ХСНД следующего состава, %: 0.06-0.12 С; 0.07-0.15 Р; 0.3- 0.8 Ni; 0.5-1.5 Cr. Шихта состоит из 50% обычного передельного и 50% хромоникелевого чугуна.

Сначала заливают передельный чугун и продувают до 0.5-0.6% С и 0.03-0.04% Р, скачивают шлак и доливают хромоникелевый чугун и продувают до заданного содержания углерода. Затем раскисляют шлак для восстановления в металл Cr и Ni, однако при этом в металл восстанавливается и фосфор.

6.4.2.3. Передел высокомарганцовистых чугунов

При данном переделе необходимо уделять внимание проблеме рационального использования марганца. При этом имеются два основных направления:

1. максимальный переход марганца в шлак, предназначенный для последующей переработки в ферросплавы;

2. сохранение значительной доли марганца в металле для получения природно-легированных марганцовистых сталей.

В настоящее время исследована возможность получения из высокомарганцовистых чугунов, природно-легированных марганцем, сталей (15Г - 65Г, 15ГС - 25ГС и др.) по трем технологическим схемам:

1. Дуплекс-процесс с получением полупродукта с высоким содержанием марганца (1.5-2.0%) и последующей переработкой его в сталь с 1.0-1.2% марганца. Проверка в промышленных условиях показала возможность получения по указанной технологии природно-легированных марганцем сталей, а также высокомарганцовистого шлака для получения ферромарганца.

2. Монопроцесс без отделения высокомарганцовистого шлака с последующим восстановлением марганца из шлака в период интенсивного обезуглероживания до 1.8-2.0%; содержание марганца в конце продувки достигало 1.5-1.8%.

3. Монопроцесс без отделения высокомарганцовистого шлака, образующегося в первый период продувки, с последующим восстановлением марганца из шлака в металл при введении в конвертер твердых углеродосодержащих восстановителей. В этом случае конечное содержание марганца в металле может достигать более 2%.