CN104060021B

CN104060021B - 一种低硅低温含钒铁水转炉提钒工艺

Info

Publication number: CN104060021B
Application number: CN201310431942.0A
Authority: CN
Inventors: 曾建华; 梁新腾; 陈永; 李扬洲; 杨森祥; 陈均; 陈路; 龚洪君; 喻林
Original assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Priority date: 2013-09-22
Filing date: 2013-09-22
Publication date: 2015-11-18
Anticipated expiration: 2033-09-22
Also published as: CN104060021A

Abstract

本发明公开了一种低硅低温含钒铁水转炉提钒工艺，该工艺包括将低硅低温含钒铁水在转炉中进行吹炼，并在吹炼的过程中加入冷却剂，其中，控制吹炼终点的温度为1340-1370℃；所述冷却剂的用量为5-24kg/t低硅低温含钒铁水；吹炼的过程分为三个阶段：从开始吹氧到吹氧至吹氧总量的9-12%的第一阶段，控制吹炼过程中的枪位为1.6-1.8m；从第一阶段以后到吹氧至吹氧总量的85-90%的第二阶段，控制吹炼过程中的枪位为1.9-2.1m；从第二阶段以后到结束吹氧的阶段，控制吹炼过程中的枪位为1.6-1.8m。本发明获得的钒渣的品位高，获得的半钢的C含量较高，较好地实现了“去钒保碳”的目的。

Description

一种低硅低温含钒铁水转炉提钒工艺

技术领域

本发明属于转炉提钒技术领域，涉及一种低硅低温含钒铁水转炉提钒方法。

背景技术

钒属于贵重金属，应用范围广，经济价值高，是一种极为重要的工业原料，可广泛应用于钢铁、化工、航空航天、电子工业、生物和农业领域。钒在自然界中的分布很广，约占地壳质量的0.02%；但其分布极为分散，常与其它金属矿共生，所以在开采与加工这些矿石时，钒作为共生产品或副产品予以回收。钒钛磁铁矿是钒的主要矿物资源，钒、铁、钛共生，一般将其冶炼成铁水后，再氧化吹炼得到钒渣作为生产钒产品的主要原料。生产钒渣的过程称作提钒，目前我国生产钒渣的工厂主要有攀钢和承钢。生产钒渣的工艺都是采用氧气转炉提钒工艺，氧气转炉提钒工艺主要是通过供氧，形成钒的氧化物进入渣中。

转炉提钒与转炉炼钢工艺的主要区别在于转炉提钒的主要任务是“提钒保碳”，在整个提钒过程中必须将温度控制在一定的范围。钒是极易氧化的元素，与Si、Mn、V氧化物分解压相差不多。供氧后，铁水中的Mn、Si、Cr、Fe和少量的C同时被氧化进入钒渣中，除了V元素，其余元素中Si元素的氧化放热在各个元素氧化过程中对转炉热量影响最大。一般通过冷却剂加入量来控制熔池温度，抑制碳氧反应，让铁水中的钒快速且完全氧化进入渣中，而铁水中的碳尽量少氧化，以保证炼钢时碳氧化提供足够的热量来升温。

CN102251070A介绍了一种利用CO₂解决提钒转炉冶炼过程控温难、搅拌能力弱导致钒的氧化转化率低等技术问题，实现转炉高效提钒的方法，此发明在提钒过程中向转炉内采用分时段控制CO₂的供入量，CO₂参与熔池反应的控温作用和强搅拌作用，控制提钒反应过程熔池温度在1350-1400℃，加强熔池搅拌，提高炉内CO分压，抑制脱碳反应，促进提钒保碳，提高钒的氧化转化率和钒渣品位。介绍说此发明属于绿色提钒工艺，适用于30-300吨提钒转炉，吨钢CO₂消耗量为5-50kg/t。采用此发明可提高转炉提钒率3-15%，钒渣品位提高1%以上，实现转炉高效提钒的目的。但此方法尚处于实验室研究阶段，并未查到有工业应用。

CN102127614A介绍了采用炉气分析法，并将CO和O₂浓度曲线信号连接到计算机上，形成连续性曲线；根据炉气中CO含量的变化确定提钒吹炼过程冷却剂的加入时机，吹炼过程延长钒氧化的最佳温度区间，与提钒模型中氧耗量相结合判断提钒终点。在同等铁水条件下，介绍说此发明半钢碳可稳定控制在3.70-3.90%，平均值为3.86%，提高0.14个百分点，为下道炼钢工序提供稳定的半钢条件，有效杜绝因半钢炼钢热量不足造成的终点后吹现象，以及因严重后吹引起的钢水质量问题；余钒控制在0.030-0.050%之间，平均余钒达到0.039%，余钒降低0.004个百分点，钒氧化率达81-92%，平均值为85%，较背景技术提高2个百分点，钒的回收率也相应增加，进一步提高提钒的主要技术指标。但此方法采用的烟气分析方法间接对转炉冶炼过程进行预报，在现阶段炼钢技术的应用上还未见成功应用，实际应用效果还有待进一步考证和完善。

文章“150t转炉提钒加料模式研究”为提高转炉冶炼过程中钒的收得率，对铁矿粉的加入方式及供气模式进行了探索性研究。但此研究是在实验室条件下进行的研究，对工业生产有一定的指导意义，但实际应用效果还有待进一步考证和完善。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种针对低硅低温含钒铁水并能够保证获得的钒渣的品位且半钢C含量高的转炉提钒工艺。

为了实现上述目的，本发明的发明人进行了大量的实验，结果发现，控制吹炼终点的温度、冷却剂的用量和枪位在一定范围内能够很好地实现低硅低温含钒铁水的转炉提钒。因此，为了实现上述目的，本发明提供了一种低硅低温含钒铁水转炉提钒工艺，该工艺包括：将低硅低温含钒铁水在转炉中进行吹炼，并在吹炼的过程中加入冷却剂，其特征在于，控制吹炼终点的温度为1340-1370℃；所述冷却剂的用量为5-24kg/t低硅低温含钒铁水；吹炼的过程分为三个阶段，各个阶段的枪位与吹氧量如下：

第一阶段：从开始吹氧到吹氧至吹氧总量的9-12%的阶段，控制吹炼过程中的枪位为1.6-1.8m；

第二阶段：从第一阶段以后到吹氧至吹氧总量的85-90%的阶段，控制吹炼过程中的枪位为1.9-2.1m；

第三阶段：从第二阶段以后到结束吹氧的阶段，控制吹炼过程中的枪位为1.6-1.8m。

通过上述技术方案，本发明获得的钒渣的品位高（即钒含量高且TFe含量低），而且，经本发明方法转炉提钒后获得的半钢的C含量较高（在3.7-4.1重量%范围内），较好地实现了“去钒保碳”的目的，且半钢的温度能够满足后续炼钢需求。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，“TFe”和“TFe含量”均表示按铁元素重量计的总铁含量；吹炼过程是通过氧枪向转炉中吹入氧气的过程，氧枪的喷嘴距离熔池面（铁水的最低液面）的高度被称为枪位。

本发明提供的低硅低温含钒铁水转炉提钒工艺包括：将低硅低温含钒铁水在转炉中进行吹炼，并在吹炼的过程中加入冷却剂，其特征在于，控制吹炼终点的温度为1340-1370℃，优选为1360-1370℃；所述冷却剂的用量为5-24kg/t低硅低温含钒铁水，优选为7-22kg/t低硅低温含钒铁水；吹炼的过程分为三个阶段，各个阶段的枪位与吹氧量如下：

转炉提钒过程中，在吹炼过程中加入冷却剂来更好地控制温度，以使含钒铁水中的钒氧化进入到钒渣中。在本发明中，对所述冷却剂的种类及加入时机没有特别的要求，可以采用本领域常用的冷却剂并采用常规方式加入，只要所述冷却剂的用量在上述范围内即可，例如，可以使用氧化铁皮作为冷却剂。所述冷却剂可以在吹炼1-3min内加入。优选情况下，所述冷却剂含有30-45重量%的Fe₂O₃、30-45重量%的FeO、5-10重量%的SiO₂、2-5重量%的Al₂O₃和2-5重量%的TiO₂。

根据本发明的一种优选实施方式，各个阶段的枪位与吹氧量如下：

第一阶段：从开始吹氧到吹氧至吹氧总量的10%的阶段，控制吹炼过程中的枪位为1.6-1.8m；

第二阶段：从第一阶段以后到吹氧至吹氧总量的88%的阶段，控制吹炼过程中的枪位为1.9-2.1m；

本发明的发明人发现，按照以上方式控制吹炼过程中各个阶段的枪位与吹氧量能够更好地实现本发明的目的。

根据本发明，吹炼过程中的吹氧总量和吹炼时间无特殊要求，可以采用本领域常规的条件，为了更好地控制吹炼终点的温度在上述范围内，优选地，控制吹炼过程中的吹氧总量为10-15m³/t低硅低温含钒铁水（更优选为10.5-13m³/t低硅低温含钒铁水）。吹炼的时间可以为4-6min（更优选为4-5min）。在吹炼过程中，氧气的流量可以采用本领域技术人员公知的参数，优选为15000-17000m³/h。以所述优选的方式控制氧气的流量可以更加精确地控制半钢成分和温度。

本发明中，控制枪位满足上述优选条件能够更好地实现低硅低温含钒铁水转炉提钒，即，能够更好地实现提钒保碳的目的。此外，枪位的具体控制方法为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。

根据本发明，本发明的转炉提钒工艺特别适用于低硅低温含钒铁水的转炉提钒，因此，优选地，所述低硅低温含钒铁水含有4.1-4.6重量%的C、0.03-0.1重量%的Si、0.2-0.5重量%的Mn、0.2-0.35重量%的Ti和0.25-0.35重量%的V。其中，所述低硅低温含钒铁水的主要成分为Fe，含量通常为93-96重量%。

根据本发明，吹炼前，所述低硅低温含钒铁水的温度优选≤1250℃（如1200-1250℃）。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。“吹氧量”是指：在某时间点，往转炉中吹入了的氧气的量占整个吹炼过程中的吹氧总量的百分比。

实施例1

往提钒转炉中装入140t低硅低温含钒铁水，入炉低硅低温含钒铁水含有4.55重量%的C、0.05重量%的Si、0.29重量%的Mn、0.26重量%的Ti、0.25重量%的V、0.064重量%的P和0.005重量%的S，其余为Fe。入炉低硅低温含钒铁水的温度为1225℃。通过氧枪（吹氧量<10%时，控制枪位为1.7m；吹氧量=10-88%时，控制枪位为2m；吹氧量>88%时，控制枪位为1.7m）向转炉中吹入氧气进行吹炼，吹氧总量为11.8m³/t低硅低温含钒铁水，控制吹炼终点的温度为1365℃（吹炼的时间为5min）。在吹炼1min时加入冷却剂（含有30重量%的Fe₂O₃、45重量%的FeO、5重量%的SiO₂、2重量%的Al₂O₃和5重量%的TiO₂），加入量为14.3kg/t低硅低温含钒铁水。吹炼后得到的半钢中的C含量和V含量、钒渣中的V₂O₅含量和TFe含量等见表1。

实施例2

往提钒转炉中装入140t低硅低温含钒铁水，入炉低硅低温含钒铁水含有4.45重量%的C、0.1重量%的Si、0.26重量%的Mn、0.27重量%的Ti、0.28重量%的V、0.068重量%的P和0.006重量%的S，其余为Fe。入炉低硅低温含钒铁水的温度为1250℃。通过氧枪（吹氧量<10%时，控制枪位为1.8m；吹氧量=10-88%时，控制枪位为2.1m；吹氧量>88%时，控制枪位为1.6m）向转炉中吹入氧气进行吹炼，吹氧总量为12.8m³/t低硅低温含钒铁水，控制吹炼终点的温度为1360℃（吹炼的时间为4.5min）。在吹炼1min时加入冷却剂（含有40重量%的Fe₂O₃、35重量%的FeO、10重量%的SiO₂、5重量%的Al₂O₃和4重量%的TiO₂），加入量为21.4kg/t低硅低温含钒铁水。吹炼后得到的半钢中的C含量和V含量、钒渣中的V₂O₅含量和TFe含量等见表1。

实施例3

往提钒转炉中装入140t低硅低温含钒铁水，入炉低硅低温含钒铁水含有4.45重量%的C、0.035重量%的Si、0.30重量%的Mn、0.28重量%的Ti、0.29重量%的V、0.069重量%的P和0.005重量%的S，其余为Fe。入炉低硅低温含钒铁水的温度为1205℃。通过氧枪（吹氧量<10%时，控制枪位为1.7m；吹氧量=10-88%时，控制枪位为1.9m；吹氧量>88%时，控制枪位为1.7m）向转炉中吹入氧气进行吹炼，吹氧总量为10.9m³/t低硅低温含钒铁水，控制吹炼终点的温度为1370℃（吹炼的时间为4.8min）。在吹炼1min时加入冷却剂（含有45重量%的Fe₂O₃、30重量%的FeO、7重量%的SiO₂、3重量%的Al₂O₃和2重量%的TiO₂），加入量为7.1kg/t低硅低温含钒铁水。吹炼后得到的半钢中的C含量和V含量、钒渣中的V₂O₅含量和TFe含量等见表1。

实施例4

按照实施例1的方法进行转炉提钒，不同的是，吹氧量<10%时，控制枪位为1.7m；吹氧量=10-85%时，控制枪位为2m；吹氧量>85%时，控制枪位为1.7m。吹炼后得到的半钢中的C含量和V含量、钒渣中的V₂O₅含量和TFe含量等见表1。

对比例1

往提钒转炉中装入140t低硅低温含钒铁水，入炉低硅低温含钒铁水含有4.50重量%的C、0.08重量%的Si、0.30重量%的Mn、0.28重量%的Ti、0.29重量%的V、0.069重量%的P和0.005重量%的S，其余为Fe。入炉低硅低温含钒铁水的温度为1235℃。通过氧枪（吹氧量<10%时，控制枪位为1.7m；吹氧量=10-88%时，控制枪位为2m；吹氧量>88%时，控制枪位为1.7m）向转炉中吹入氧气进行吹炼，吹氧总量为12.1m³/t低硅低温含钒铁水，控制吹炼终点的温度为1350℃（吹炼的时间为6min）。在吹炼1min时加入冷却剂（含有30重量%的Fe₂O₃、45重量%的FeO、5重量%的SiO₂、2重量%的Al₂O₃和5重量%的TiO₂），加入量为25kg/t低硅低温含钒铁水。吹炼后得到的半钢中的C含量和V含量、钒渣中的V₂O₅含量和TFe含量等见表1。

对比例2

按照实施例1的方法进行转炉提钒，不同的是，控制吹炼终点的温度为1430℃。吹炼后得到的半钢中的C含量和V含量、钒渣中的V₂O₅含量和TFe含量等见表1。

对比例3

按照实施例1的方法进行转炉提钒，不同的是，冷却剂的加入量为28kg/t低硅低温含钒铁水。吹炼后得到的半钢中的C含量和V含量、钒渣中的V₂O₅含量和TFe含量等见表1。

对比例4

按照实施例1的方法进行转炉提钒，不同的是，吹氧量=10-88%时，控制枪位为2.2m。吹炼后得到的半钢中的C含量和V含量、钒渣中的V₂O₅含量和TFe含量等见表1。

表1

从表1所示的结果可以看出，采用本发明的方法能够有效降低半钢残钒含量并有效地提高半钢碳含量，经本发明工艺提钒后，半钢的温度更适于后续炼钢的需求。而且，本发明方法得到的钒渣的品位较高。

此外，比较实施例1与实施例4可以看出，按照本发明优选的方式控制吹氧量和枪位能够获得更为优异的提钒效果；比较实施例1和对比例1-4的结果可以看出，控制吹炼终点的温度、冷却剂用量和枪位在本发明的范围内才能够实现本发明低硅低温含钒铁水转炉提钒的目的。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims

1.一种低硅低温含钒铁水转炉提钒工艺，该工艺包括：将低硅低温含钒铁水在转炉中进行吹炼，并在吹炼的过程中加入冷却剂，其特征在于，控制吹炼终点的温度为1340-1370℃；所述冷却剂的用量为5-24kg/t低硅低温含钒铁水；吹炼的过程分为三个阶段，各个阶段的枪位与吹氧量如下：

第一阶段：从开始吹氧到吹氧至吹氧总量的9-12％的阶段，控制吹炼过程中的枪位为1.6-1.8m；

第二阶段：从第一阶段以后到吹氧至吹氧总量的85-90％的阶段，控制吹炼过程中的枪位为1.9-2.1m；

第三阶段：从第二阶段以后到结束吹氧的阶段，控制吹炼过程中的枪位为1.6-1.8m；

其中，所述冷却剂含有30-45重量％的Fe₂O₃、30-45重量％的FeO、5-10重量％的SiO₂、2-5重量％的Al₂O₃和2-5重量％的TiO₂；所述低硅低温含钒铁水含有4.1-4.6重量％的C、0.03-0.1重量％的Si、0.2-0.5重量％的Mn、0.2-0.35重量％的Ti和0.25-0.35重量％的V。

2.根据权利要求1所述的工艺，其中，控制吹炼终点的温度为1360-1370℃。

3.根据权利要求1所述的工艺，其中，所述冷却剂的用量为7-22kg/t低硅低温含钒铁水。

4.根据权利要求1所述的工艺，其中，各个阶段的枪位与吹氧量如下：

第一阶段：从开始吹氧到吹氧至吹氧总量的10％的阶段，控制吹炼过程中的枪位为1.6-1.8m；

第二阶段：从第一阶段以后到吹氧至吹氧总量的88％的阶段，控制吹炼过程中的枪位为1.9-2.1m；

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的工艺，其中，控制吹炼过程中的吹氧总量为10-15m³/t低硅低温含钒铁水。

6.根据权利要求5所述的工艺，其中，控制吹炼过程中的吹氧总量为10.5-13m³/t低硅低温含钒铁水。

7.根据权利要求1所述的工艺，其中，吹炼前，所述低硅低温含钒铁水的温度≤1250℃。