一种低硅低温含钒铁水转炉提钒工艺的制作方法
【专利摘要】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。
【专利说明】一种低硅低温含钒铁水转炉提钒工艺
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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 地壳质量的〇. 02% ;但其分布极为分散，常与其它金属矿共生，所以在开米与加工这些矿石 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。
[0003] 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。
[0004] CN102251070A介绍了一种利用C02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co 2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1350-140(TC，加强熔池搅拌，提高炉内C0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C0 2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。
[0005] CN102127614A介绍了采用炉气分析法，并将C0和02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C0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。
[0006] 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】
[0007] 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。
[0008] 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°C ;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：
[0009] 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 ;
[0010] 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. lm ; toon] 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 L 6-1. 8m〇
[0012] 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。
[0013] 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】
[0014] 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。
[0015] 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。
[0016] 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°C，优选为1360-1370°C ;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：
[0017] 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 ;
[0018] 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. lm ;
[0019] 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 L 6_L 8m〇
[0020] 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l_3min内加入。优选情 况下，所述冷却剂含有30-45重量％的Fe 203、30-45重量％的Fe0、5-10重量％的Si02、2-5 重量％的A1 203和2-5重量％的Ti02。
[0021] 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：
[0022] 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 ;
[0023] 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. lm ;
[0024] 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 L 6_L 8m〇
[0025] 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。
[0026] 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l〇-15m 3/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_17000m 3/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。
[0027] 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。
[0028] 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Μη、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％。
[0029] 根据本发明，吹炼前，所述低硅低温含钒铁水的温度优选彡1250 °C (如 1200-1250°〇〇
[0030] 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。
[0031] 实施例1
[0032] 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Μη、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°C。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°C(吹炼的时间为5min)。在吹炼lmin时加入冷却剂(含有 30重量％的Fe203、45重量％的FeO、5重量％的Si02、2重量％的A1 203和5重量％的Ti02)， 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 V2〇5含量和TFe含量等见表1。
[0033] 实施例2
[0034] 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Μη、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°C。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. lm ;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°C(吹炼的时间为4. 5min)。在吹炼lmin时加入冷却剂(含 有40重量％的Fe203、35重量％的FeO、10重量％的Si0 2、5重量％的A1203和4重量％的 Ti02)，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V205含量和TFe含量等见表1。
[0035] 实施例3
[0036] 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Μη、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°C。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°C (吹炼的时间为4. 8min)。在吹炼lmin时加入冷却 齐U (含有45重量％的Fe203、30重量％的Fe0、7重量％的Si02、3重量％的A1 203和2重量％ 的Ti02)，加入量为7. lkg/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V205含量和TFe含量等见表1。
[0037] 实施例4
[0038] 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V205含量和TFe含量等见表1。
[0039] 对比例1
[0040] 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Μη、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°C。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. lm3/t低硅低温含钒铁水， 控制吹炼终点的温度为1350°C (吹炼的时间为6min)。在吹炼lmin时加入冷却剂(含有30 重量％的Fe203、45重量％的Fe0、5重量％的Si0 2、2重量％的A1203和5重量％的Ti02)，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V 205 含量和TFe含量等见表1。
[0041] 对比例2
[0042] 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°C。吹 炼后得到的半钢中的C含量和V含量、钒渣中的V 205含量和TFe含量等见表1。
[0043] 对比例3
[0044] 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V205含量和TFe含量等见 表1。
[0045] 对比例4
[0046] 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V205含量和TFe含量等见表1。
[0047] 表 1
[0048]
【权利要求】
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°C ;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. lm ; 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。
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°C。
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或3所述的工艺，其中，所述冷却剂含有30-45重量％的Fe203、30-45 重量％的Fe0、5-10重量％的Si0 2、2-5重量％的A1203和2-5重量％的Ti02。
5. 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. lm ; 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。
6. 根据权利要求1-5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。
7. 根据权利要求6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fL铁水。
8. 根据权利要求1所述的工艺，其中，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 Μη、0. 2-0. 35 重量 ％ 的 Ti 和 0. 25-0. 35 重量 ％ 的V。
9. 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 彡 1250°C。
【文档编号】C21C5/32GK104060021SQ201310431942
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年9月22日 优先权日:2013年9月22日
【发明者】曾建华, 梁新腾, 陈永, 李扬洲, 杨森祥, 陈均, 陈路, 龚洪君, 喻林 申请人:攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司