ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБРАБОТКИ СТАЛИ КОНВЕРТЕРНЫМ ВАНАДИЕВЫМ ШЛАКОМ ПРИ ПРОДУВКЕ АЗОТОМ

Аннотация. Рассмотрены вопросы углеродосиликотермического восстановления ванадия из его пентаоксида, содержащегося в конвертерном ванадиевом шлаке, при обработке им стали на агрегате печь-ковш. Приведены физико-химическая модель процесса и результаты термодинамического моделирования, которые позволили определить оптимальные расходы шлака и восстановителей для практически полного восстановления ванадия из ванадиевого конвертерного шлака. Одновременная продувка стали газообразным азотом в процессе ее легирования ванадием приводит к более полному извлечению этого элемента и получению упрочняющих фаз – карбидов и карбонитридов ванадия. Азот, растворенный в металле, взаимодействует на наноуровне с восстановленным ванадием, его карбидом, образуя нитриды и карбонитриды ванадия.

1. Роль ванадия в микролегированных сталях / Р. Лангеборг, Т. Сивецки, С. Заяц, Б. Хатчинсон; под ред. Л.А. Смирнова. – Екатеринбург: изд. Государственного научного центра РФ «Уральский институт металлов», 2001. – 108 с. Langeborg R., Siwecki T., Zajac S., and Hutchinson B. The role of vanadium in microalloyed steels. Scand. J. Metallurg., 28(5), 1999, pp. 186–241.

2. Заяц С. Выделение упрочняющих фаз в микролегированных ванадием сталях: роль азота и углерода // Проблемы производства и применения стали с ванадием. Материалы Международного научно-технического семинара. – Екатеринбург: изд. УрО РАН, 2007. С. 80 – 95. Zajac S. Precipitation of strengthening phases in steels microalloyed with vanadium: role of nitrogen and carbon. In: Problemy proizvodstva i primeneniya stali s vanadiem. Materialy Mezhdunarodnogo nauchno-tekhnicheskogo seminara. (Ekaterinburg, 26-27 sentyabrya 2007g.) [Problems of production and use of steel with vanadium. Proceedings of the International Scientifi c and Technical Seminar (Ekaterinburg, September 26–27, 2007)]. Ekaterinburg: izd. UrO RAN, 2007, pp. 80–95. (In Russ.).

3. Дерябин А.А., Козырев Н.А., Могильный В.В. и др. Эффективность использования ванадийсодержащих конвертерных шлаков для прямого легирования рельсовой стали ванадием в ковше // Сталь. 1998. № 2. С. 19 – 21. Deryabin A.A., Kozyrev N.A., Mogil’nyi V.V. Obsharov M.V., Katunin A.I. Effi ciency of using V-containing converter slags for direct microalloying of rail steel in electric furnaces. Stal’. 1998, no. 2, pp. 19–21. (In Russ.).

4. Ровнушкин В.А., Смирнов Л.А. Легирование стали промежуточными продуктами ванадиевого передела // Проблемы производства и применения стали с ванадием. Материалы Международного семинара. – Екатеринбург: изд. УрО РАН, 2007. С. 95 – 121. Rovnushkin V.A., Smirnov L.A. Steel alloying with intermediate products of a vanadic processing. In: Problemy proizvodstva i primeneniya stali s vanadiem. Materialy Mezhdunarodnogo nauchno-tekhnicheskogo seminara. (Ekaterinburg, 26-27 sentyabrya 2007g.) [Problems of production and use of steel with vanadium. Proceedings of the International Scientifi c and Technical Seminar (Ekaterinburg, September 26-27, 2007)]. Ekaterinburg: izd. UrO RAN, 2007, pp. 95–121. (In Russ.).

5. Соловьев М.А., Толстогузов Н.В. Разработка брикетов для полупрямого легирования стали ванадием // Изв. вуз. Черная металлургия. 1996. № 2. С. 8 – 12. Solov’ev M.A., Tolstoguzov N.V. Development of briquettes for semi-direct steel alloying by vanadium. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 1996, no. 2, pp. 8–12. (In Russ.).

6. Дмитриенко В.И., Нохрина О.И., Рожихина И.Д., Рыбенко И.А. Термодинамическая оценка возможности легирования стали при обработке ее ванадийсодержащим шлаком // Изв. вуз. Черная металлургия. 2010. № 10. С. 17 – 20. Dmitrienko V.I., Nokhrina O.I., Rozhikhina I.D., Rybenko I.A. Thermodynamic assessment of steel alloying possibility at its processing with vanadium-containing slag. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2010, no. 10, pp. 17–20. (In Russ.).

7. Голодова М.А., Дмитриенко В.И., Рожихина И.Д. и др. Исследование условий процесса восстановления ванадия и железа из конвертерного ванадиевого шлака // Изв. вуз. Черная металлургия. 2011. № 4. С. 3 – 5. Golodova M.A., Dmitrienko V.I., Rozhikhina I.D., Nokhrina O.I., Rybenko I.A. Study of process conditions for vanadium and iron reduction from vanadium converter slag. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2011, no. 4, pp. 3–5. (In Russ.).

8. Ровнушкин В.А. Технологические особенности ковшевого легирования сталей с применением ванадиевого шлака. Труды второго конгресса сталеплавильщиков. – М.: изд. МИСиС, 1994. С. 250 – 251. Rovnushkin V.A. Technological peculiarities of ladle steel alloying using vanadic slag. In: Trudy vtorogo kongressa staleplavil’shchikov [Proceedings of the Second Congress of Steelmakers]. Moscow: izd. MISiS, 1994, pp. 250–251. (In Russ.).

9. Смирнов Л.А., Шантарин В.Д., Щекалев Ю.С. Исследование процессов восстановления конверторных ванадиевых шлаков углеродом расплавов Fe – Cнас // Изв. АН СССР. Металлы. 1970. № 3. С. 42 – 48. Smirnov L.A., Shantarin V.D., Shchekalev Yu.S. Research of the reduction conditions of converter vanadic slag with carbon of Fe – C melts. Izvestiya AN SSSR. Metally. 1970, no. 3, pp. 42–48. (In Russ.).

10. Гизатулин Р.А., Нохрина О.И., Козырев Н.А. Микролегирование стали азотом при продувке в ковше через донные и погружаемые фурмы // Изв. вуз. Черная металлургия. 2010. № 6. С. 30 – 33. Gizatulin R.A., Nokhrina O.I., Kozyrev N.A. Nitrogen microalloying of steel with injection in the ladle through bottom tuyeres and submersible tuyeres. Steel in Translation. 2010, vol. 40, no. 6, pp. 522–525. (In Russ.).