§ 9. Передел пригодно легированных чугунов

В связи с наличием в ряде стран залежей комплексных руд, где помимо железа содержатся другие ценные элементы (ванадий, хром, никель и др.), актуальной является разработка технологии передела природно-легированных чугунов, которая позволяла бы получать сталь и одновременно сохранить и использовать сопутствующие железу элементы.

Примером такой технологии может служить применяемая на Нижнетагильском металлургическом заводе технология переработки в кислородных конвертерах ванадиевого чугуна, выплавляемого из руд Качканарского месторождения. Этот ванадиевый чугун имеет следующий состав, %: 4,4–4,8 С; 0,15-0,40 Si; 0,20-0,55 Мп; 0,40-0,55 V, 0,10-0,35 Ti; <0,04S; < 0,01 P.

Продувку ведут в два периода. Задачей первого периода является окисление ванадия и его перевод в шлак в виде V₂O₅; из этого шлака впоследствии извлекают ванадий. Задача второго периода продувки – получение стали из оставшегося полупродукта. Продувку на НТМК ведут в 160-т конвертерах, футерованных периклазохромитовым кирпичом, который не содержит СаО. Благодаря этому в шлак из футеровки не поступает оксид кальция, содержание которого в ванадиевом шлаке должно быть минимальным (менее 3 %).

В конвертер заливают ~160т ванадиевого чугуна с температурой <1350°С и ведут продувку через трехсопловую фурму с интенсивностью 1,6–2 м³/(т • мин). Более полному окислению ванадия способствует низкая температура и высокое содержание оксидов железа в шлаке, поэтому для охлаждения плавки в конвертер присаживают до 0,6 % окалины. Других шлакообразуюших не вводят, чтобы уменьшить количество шлака и получить в шлаке максимальное содержание V₂O₅.

Ванадий в шлаке находится в виде V₂O₃, но при химическом анализе его пере-с читывают на V₂O₅ 328

Длительность продувки составляет 9–12 мин, расход кислорода 13–17 м³ на 1т чугуна. За время продувки окисляется кремний, часть марганца и углерода и 92–96 % ванадия, содержавшегося в чугуне. В конвертере получают жидкий металл (полупродукт, содержащий 2,7–3,6 % С, < 0,06 % V, < 0,05 % Мп, следы Si) и шлак в количестве 4–6 % от массы залитого чугуна. Шлак имеет следующий состав^: 18-22 V₂O₅; 26-32 Fe^; 17-22 SiO₂; 2-5 Cr₂O₃; 0,9-1,6 CaO.

Окончив продувку, из конвертера через летку выпускают полупродукт, а затем через горловину сливают шлак, который впоследствии используют для получения ванадия. Температура полупродукта в ковше должна быть в пределах 1310-1350 °С. Далее полупродукт заливают во второй конвертер, где ведут продувку до получения стали с заданным содержанием углерода.

Для сформирования шлака принимают специальные меры, поскольку полупродукт содержит мало марганца и кремния и при продувке будет образовываться мало шлакообразующих окислов – МпО и SiO₂. Поэтому в начале продувки в конвертер вводят известь (2–3 %), плавиковый шпат (0,4–0,7 %) и 2–2,5 % рудных материалов – железной или марганцевой руды, агломерата и др. Продувку для ускорения формирования шлака начинают при повышенном положении фурмы (2–2,5 м от уровня спокойной ванны) и низкой интенсивности подачи кислорода – 1,5–2 м³/(т • мин). После сформирования шлака фурму опускают до отметки 0,8–1 м и интенсивность продувки увеличивают до 2,5 м³/(т • мин). Продувка длится 15–17 мин, расход кислорода составляет около 40 м³/т стали, выход жидкой стали 87–89 % от массы металлической шихты, температура металла 1600–1650 °С.