专利名称：一种电铝热法冶炼钒铁合金的生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于铁合金冶炼技术领域，具体涉及一种电铝热法冶炼钒铁合金的生产工 艺，重点改进在其调渣步骤。
背景技术：
钒铁合金(以下简称为钒铁)是重要的炼钢合金添加剂，常见的有电硅热法、电铝 热法等。采用V2O5电硅热法冶炼工艺，该法生产工艺成熟，装备水平先进，产品质量稳定。 国外采用电硅热法的钒回收率为95%以上，但国内采用V2O5电硅热法工艺生产的钒铁产品 质量和钒回收率与国外先进水平尚有一定差距。国内通常企业常采用电铝热法制备钒铁，与电硅热法相比其冶炼时间短，炉况容 易控制，工人劳动强度低，产品质量稳定，环境污染小，综合成本低。电铝热法一般是将V2O3 或V2O5及铁粒、铝粉等材料装入电炉内，通电加热，促进反应进行。用电铝热法冶炼高钒铁 能使钒的回收率也能 到95%以上，为了达到更高的技术经济指标，各钒铁生产商又作了进 一步的技术改进。如卢森堡的CASA厂和攀钢北海特种铁合金有限公司就在电铝热法的基 础上，增加了一套喷吹设备，通过该设备使熔渣中的残钒从2%降低到1.2%以下，从而使 钒回收率提高到97%以上。电铝热法冶炼钒铁的经典工艺路线如图1所示。在实际生产中为了将钒氧化物充分还原，一般都加入过量的铝粉，这就会造成合 金中铝含量较高，炉渣熔点高、冶炼温度较高不利于冶炼顺利进行，以及渣中夹铁等问题。 通常为了将钒铁合金液中的铝脱除，一般采用V2O5作为氧化剂将铝氧化；同时，为了降低渣 的熔点和流动性，常采用CaF2为调渣剂；这种方法不仅增加了成本，造成渣中钒含量较高， 需要将富钒渣返回炉中使用，增加了冶炼操作难度，并且加入CaF2后炉渣会对炉衬造成侵 蚀。目前，针对钒铁冶炼的调渣工艺不多，已见的报道均为电硅热法，主要调渣工艺有 2种，即采用大剂量的石灰和镁砂作熔剂调渣和采用铝、硅、铁为炉渣还原贫化剂主要元 素，钒回收收率在91% 95%之间。而钒铁冶炼的调渣工艺专利文献也较少，如CN1197846 公开了用高钒铁炉渣冶炼高硅低钒铁及其工艺，该工艺采用大剂量的石灰和镁砂作熔剂调 渣，用硅铁作还原剂，经备料、引弧调渣、还原贫渣等步聚还原提取高钒铁炉渣中的钒元素， 制得高硅低钒铁产品，可用作生产冶炼钒铁的一期炉料，是利用高钒铁炉渣为生产钒铁提 供重要的钒资源。在此应用背景下，发明人欲提供一种廉价的、易控制的、无侵蚀的调渣剂对现有电 铝热法冶炼钒铁的生产工艺进行改进。
发明内容
本发明所解决的技术问题是针对电铝热法冶炼钒铁合金的生产工艺，尤其是提供 一种廉价的、易控制的、无侵蚀的调渣步骤。本发明调渣步骤的关键点在于将铁氧化物作为 调渣剂应用于电铝热法冶炼钒铁的生产工艺。在现有电铝热法冶炼钒铁合金的生产工艺的基础上，加入铁氧化物利于脱除残余铝，降低钒铁合金中的铝含量，同时可调整渣态，降低 炉渣的熔点，使冶炼顺利进行、渣中金属沉降到合金溶液里。具体的，本发明生产工艺可由如下步骤完成A、配料；
B、还原冶炼；C、调渣；D、按常规方法浇铸、破碎成型即可；其特征在于步骤C所述的调渣是加入铁氧化物调渣，铁氧化物的添加量为铝重 量的15 20%;铁氧化物熔化后，当冶炼至炉温达1600 1900°C，钒铁合金液中铝含量低 于0. 5%时，钒铁合金液和炉渣一并出炉。加入铁氧化物不仅利于降低钒铁中的铝含量，因 其可调整渣态，降低炉渣的熔点，调渣后的炉温(1600 1900°C )可比现有工艺低200 500 "C。其中，铁氧化物可采用Fe203、FeO或Fe3O4之一或其混合，如氧化铁皮、铁黑、铁红 等含铁氧化物的材料。进一步的，本发明冶炼工艺中步骤A中配料的原料为石灰、铝、铁、V2O3，或采用石 灰、铝、铁、v205。通常钒铁型号为FeV50 (50钒铁)或FeV8tl (80钒铁)，将各原料按照钒铁合 金成分要求配制各原料用量，以制成炉料。为了便于添加，本领域通常分别以铝粉和铁粒的 形式添加铝和铁。进一步的，步骤B所述还原冶炼为送电快速熔化炉料；炉料熔化后，在炉内 通过铝将V2O3或V2O5还原，还原至炉温达1800 2100°C，且炉渣中全钒(TV)含量为 0. -0. 2%。还原时间通常为30 70min。进一步的，步骤C所述调渣中铁氧化物熔化至炉温达1600 1900°C时，通常冶 炼时间为30 60min。当符合炉温达1600 1900°C，钒铁合金液中铝含量低于0. 5%时， 再将钒铁合金液和炉渣一并倒入铁水包内进行后续的、常规的浇铸、破碎成型步骤即得钒 铁。进一步的，步骤D中浇铸是指钒铁合金液出完到铁水包后，吊出铁水包，并将铁 水包的钒铁合金液浇铸到锭模内。步骤D中破碎成型是指待钒铁合金液冷却至室温后，脱 模并将钒铁锭破碎至要求，得到钒铁成品。本发明生产工艺的有益效果本发明应用氧化铁皮、铁黑等铁氧化作为调渣剂，在 电铝热法冶炼钒铁的过程中进行调渣处理。通过上述改进本发明生产工艺可将钒铁中的铝 含量降到0. 2% 0. 5%之间，比现行铝热法生产的合金铝含量低0. 3 0. 6个百分点，同 时使V2O3或V2O5的有价元素-钒得到充分的提取和回收，钒收率高达97% 99%，比于现 行钒铁生产方法的钒收率(91% 95%)提高2 8个百分点，从而降低钒铁冶炼成本，提 高产品质量，增加企业效益和资源利用率。
图1为现有V2O3电铝热法冶炼钒铁的生产工艺。图2为本发明电铝热法冶炼钒铁的生产工艺。
具体实施方式
以下通过对本发明具体实施方式
的描述说明但不限制本发明。本发明电铝热法冶炼钒铁的生产工艺流程可见图2，其步骤如下A、配料；B、还原冶炼；C、调渣；加入铁氧化物调渣，铁氧化物的添加量为铝重量的15 20% ；铁氧化物 熔化后，当冶炼至炉温达1600 1900°C，钒铁合金液中铝含量低于0. 5%时，钒铁合金液和 炉渣一并出炉；D、按常规方法浇铸、破碎成型即可。步骤C为关键改进点，加入铁氧化物调渣利于残余铝脱除，降低合金中的铝含量， 同时可调整渣态，降低炉渣的熔点，使冶炼顺利进行、渣中金属沉降到合金溶液里。同时，本发明生产工艺除了采用铁氧化物作为调渣剂外，在对炉渣的处理也有相 应变化。现有铝热法制备钒铁合金时采用双渣操作，即在步骤B时将炉渣先倒出一部分(称 为贫渣)，然后加入V2O3或V2O5氧化合金液中的铝，冶炼完成倒出炉渣后(称为富渣)再倒 出合金液，由于富渣含钒较高，一般返回下一次冶炼过程中使用。本发明不仅能将原生产中 途倒渣步骤省略了，而且最后的炉渣含钒低则无需返回使用，就不再需要中途倒渣，简化了 冶炼的操作，节约了成本。以下为本发明实施例以说明本发明生产工艺的有益效果。实施例1实践中，将石灰、铝粉，V2O5按重量比3 5 10配料18t，经混合均勻后，装入公 称容量50t的电炉内，同时加入It铁粒。加料毕后，送电快速熔化炉料。炉料熔化后，在炉 内通过铝将V2O5还原，还原时间30min，待炉温达2000°C，且炉渣中TV含量为0. 时，力口 入氧化铁皮It调渣，继续冶炼时间40min。待炉温达1900°C，且钒铁合金液中铝含量低于 0. 5%时，将钒铁合金液和炉渣一并出入铁水包内。得到钒铁合金5. 5t，产品为FeV8tl，合金 中铝含量为0. 42%，钒收率99%，成份符合80钒铁成品的国家标准，炉衬无侵蚀。实施例2实践中，将石灰、铝粉，V2O3按重量比3 4 8配料15t，经混合均勻后，装入公 称容量30t的电炉内，同时加入0.5t铁粒。加料毕后，送电快速熔化炉料。炉料熔化后，在 炉内通过铝将V2O3还原，还原时间45min，待炉温达1800°C，且炉渣中TV含量为0. 时， 加入氧化铁皮0. 8t调渣，继续冶炼50min。待炉温达1600°C，且钒铁合金液中铝含量低于 0. 5%时，将钒铁合金液和炉渣一并出入铁水包内。得到钒铁合金2. 8t，产品为FeV8tl，合金 中铝含量为0. 41%，钒收率98. 5%，成份符合80钒铁成品的国家标准，炉衬无侵蚀。实施例3实践中，将石灰、铝粉，V2O3按重量比3 4 8配料3t，经混合均勻后，装入公称 容量IOt的电炉内，同时加入0.2t铁粒。加料毕后，送电快速熔化炉料。炉料熔化后，在炉 内通过铝将V2O3还原，冶炼时间50min，待炉温达1900°C，且炉渣中TV含量为0. 12%时，力口 入铁红0. 12t进行调渣，继续冶炼时间35min。待炉温达1850°C，且钒铁合金液中铝含量低 于0. 5%时，将钒铁合金液和炉渣一并出入铁水包内得到钒铁合金0. 5t，产品为FeV5tl，合金 中铝含量为0. 35%，钒收率99%，成份符合50钒铁成品的国家标准，炉衬无侵蚀。
实施例4实践中，将石灰、铝粉，V2O5按重量比3 5 10配料9t，经混合均勻后，装入公称 容量20t的电炉内，同时加入1.25t铁粒。加料毕后，送电快速熔化炉料。炉料熔化后，在 炉内通过铝将V2O5还原，冶炼时间30min，待炉温达1850°C，且炉渣中TV含量为0. 15%时， 加入铁黑0. 4t进行调渣，继续冶炼时间32min。待炉温达1800°C，且钒铁合金液中铝含量 低于0. 5%时，将钒铁合金液和炉渣一并出入铁水包内。得到钒铁合金2. 8t，产品为FeV5tl， 合金中铝含量为0. 33%，钒收率98%，成份符合50钒铁成品的国家标准，炉衬无侵蚀。由上述实例可见，每炉冶炼可得到完全符合国家标准的钒铁合金0. 5 5. 5t，钒 铁合金为FeV5tl(50钒铁)或FeV8tl(80钒铁)。采用本发明生产工艺后，熔清还原的炉温 1800 2100°C，调渣后的炉温1600 1900°C，调渣后的炉温比现有工艺低200 500°C。 钒铁合金中铝含量在0. 2% 0. 5%之间，比现行铝热法生产的合金铝含量低0. 3 0. 6个 百分点；钒回收率达97% 99%，比现行工艺高2 8个百分点，同时钒铁合金完全符合国 家标准。综上，本发明工艺简单易行，可行性强，调渣处理后，合金中的铝含量少，提高了合 金品质；炉渣中含钒量低，提高了有价钒元素的利用率；降低了炉渣熔点，进而降低了冶炼 温度；应用前景广。
权利要求
1.电铝热法冶炼钒铁合金的生产工艺，其特征在于它是由如下步骤完成A、配料；B、还原冶炼；C、调渣；D、按常规方法浇铸、破碎成型即可；其特征在于步骤C所述的调渣是加入铁氧化物调渣，铁氧化物的添加量为铝重量的 15 20% ；铁氧化物熔化后，当冶炼至炉温达1600 1900°C，钒铁合金液中铝含量低于 0. 5%时，钒铁合金液和炉渣一并出炉。
2.根据权利要求1所述的电铝热法冶炼钒铁合金的生产工艺，其特征在于所述的铁 氧化物为17 , FeO或!^e3O4之一或其混合。
3.根据权利要求1所述的电铝热法冶炼钒铁合金的生产工艺，其特征在于步骤A所 述的配料为取石灰、铝、铁、V2O3或石灰、铝、铁、V2O5按钒铁合金成分要求配成炉料。
4.根据权利要求3所述的电铝热法冶炼钒铁合金的生产工艺，其特征在于所述铝采 用铝粉；所述铁采用铁粒。
5.根据权利要求1-4任一项所述的电铝热法冶炼钒铁合金的生产工艺，其特征在于 步骤B所述的还原冶炼为送电快速熔化炉料；炉料熔化后，在炉内通过铝将V2O3或V2O5还 原，还原至炉温达1800 2100°C，且炉渣中全钒含量在0. 1 0.2%间。
6.根据权利要求1-4任一项所述的电铝热法冶炼钒铁合金的生产工艺，其特征在于 步骤D所述的浇铸为钒铁合金液出完到铁水包后，吊出铁水包，并将铁水包的钒铁合金液 浇铸到锭模内。
7.根据权利要求1-4任一项所述的电铝热法冶炼钒铁合金的生产工艺，其特征在于 步骤D所述的破碎成型为待钒铁合金液冷却至室温后，脱模并将钒铁锭破碎至要求，得到 钒铁合金成品。
8.铁氧化物在电铝热法冶炼钒铁合金的生产工艺中作为调渣剂的应用。
9.根据权利要求所述的应用，其特征在于所述的铁氧化物为狗203、FeO或!^e3O4之一 或其混合。
全文摘要
本发明属于铁合金冶炼技术领域，具体涉及一种电铝热法冶炼钒铁合金的生产工艺，重点改进是提供一种廉价的、易控制的、对炉衬无侵蚀的调渣步骤，生产工艺为A、配料；B、还原冶炼；C、调渣；D、按常规方法浇铸、破碎成型即可；改进之处是步骤C中加入铁氧化物调渣，铁氧化物的添加量为铝重量的15～20％；铁氧化物熔化后，当冶炼至炉温达1600～1900℃，钒铁合金液中铝含量低于0.5％时，钒铁合金液和炉渣一并出炉。加入铁氧化物利于残余铝脱除，降低合金中的铝含量至0.2％～0.5％之间，同时可调整渣态，降低炉渣的熔点，使冶炼顺利进行、渣中金属沉降到合金溶液里，且钒收率高达97％～99％，从而降低钒铁冶炼成本，提高产品质量，增加企业效益和资源利用率。
文档编号C21B15/02GK102094097SQ20111005245
公开日2011年6月15日 申请日期2011年3月4日 优先权日2011年3月4日
发明者孙朝晖, 戈文荪, 王永刚, 蒋龙奎, 陈永, 陈炼 申请人:攀钢集团攀枝花钢钒有限公司, 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司, 攀钢集团研究院有限公司, 攀钢集团钢铁钒钛股份有限公司