半钢中残余钒的高效利用方法
【专利摘要】本发明公开了一种半钢中残余钒的高效利用方法，其采用三脱后半钢炼钢，其在转炉冶炼终点向转炉内半钢的渣液面加入低价还原剂，然后利用氧枪向转炉内喷吹氮气，氮气喷吹结束，待炉内反应平静后即可出钢。本方法通过采用三脱后半钢炼钢，实现转炉少渣炼钢，在转炉冶炼终点时从高位料仓向转炉内渣液面加入低价还原剂，并利用氧枪向转炉内喷吹氮气作为动力源，加强搅拌转炉冶炼终点钢渣与还原剂，以满足还原反应的动力学条件，促进钒还原反应的进行，使炉渣中钒重新进入钢中，转炉冶炼终点钢中钒含量明显增高，平均增高0.020%左右，达到钢水增钒的目的，从而可以减少钒合金的使用量，实现半钢余钒的高效利用，降低冶炼含钒钢时的合金成本。
【专利说明】半钢中残余钒的高效利用方法
【技术领域】
[0001]本发明属于冶金炼钢【技术领域】，尤其是一种半钢中残余钒的高效利用方法。
【背景技术】
[0002]钒钛元素为微合金化钢的重要元素，对微合金化钢的性能具有显著的影响。铁水中钒含量为0.20~0.35% (平均值0.28%)，钛含量为0.20~0.60% (平均值0.35%)。转炉提钒过程钒的氧化率大概为85%，提钒后半钢中残余钒含量平均约0.040%左右，经过炼钢工序后半钢中的钒绝大部分被氧化进入了钢渣中，钢液中残余钒仅为0.003~0.010%，致使半钢中V元素不能得到充分高效利用，造成了钒钛资源的浪费。
[0003]在现有炼钢工艺下，炼钢过程始终是氧化性气氛，在吹炼过程中半钢余钒大部分被氧化进入到钢渣中，根据钒氧化热力学分析，吹炼终点钢渣中钒在炉内氧化性气氛中无法进行逆向还原进入钢液，想要从渣中的V2O5中还原出钒必须向钢渣中加入足够量的还原剂，而且还需要满足还原反应的动力学条件。如果能在出钢前把钢渣中的钒还原回钢水中，冶炼含钒钢时就可以减少钒合金的使用量，能大大降低生产含钒钢的成本。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是提供一种半钢中残余钒的高效利用方法，以将半钢中的钒保留在钢水中。
[0005]为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是:采用三脱后半钢炼钢，其在转炉冶炼终点向转炉渣液面加入低价还原剂，然后利用氧枪向转炉内喷吹氮气，氮气喷吹结束，待炉内反应平静后即可`出钢。
[0006]本发明所述低价还原剂为焦炭粉末或炼钢用增碳剂。所述低价还原剂加入量为I ~4kg/1 钢 ο
[0007]本发明所述氮气压力为1.0~1.6MPa，氮气流量为20000~40000m3/h，供气时间20~60秒。所述氧枪枪位(氧枪喷头至转炉内钢水液面的垂直距离)控制在2.0~8.0米。
[0008]本发明所述半钢或冶炼半钢的含钒铁水在加入低价还原剂前进行三脱处理，将半钢中磷含量控制在0.050%内，减少还原V2O5过程造成的回磷，实现少渣炼钢。
[0009]本发明主要是通过采用三脱后半钢炼钢，实现转炉少渣炼钢，在转炉冶炼终点时从高位料仓向转炉内渣液面加入低价还原剂，并利用氧枪向转炉内喷吹氮气，该工艺通过氧枪向转炉内喷吹氮气作为动力源，加强搅拌转炉冶炼终点钢渣与还原剂，以满足还原反应的动力学条件，促进反应:(V2O5)+5 [Cl =2 [V] +5C0 (g)的进行，使炉渣中钒重新进入钢中，达到钢水增钒的目的。研究发现在1450°C~1600°C温度范围内均可发生V2O5的还原反应，温度对V2O5还原反应影响比较明显，高温有利于还原反应的进行。钒的还原过程是一个复杂的多相反应过程，(V2O5) +5[C]=2[V]+5C0(g)为钒还原反应的代表反应式，转炉冶炼终点钢水温度一般在1650°C左右，在该温度下还原反应的趋势更加明显。
[0010]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本发明在出钢前向转炉内添加低价还原剂，能在出钢前使渣中钒元素从钒氧化物中被还原进入钢水，达到钢水增钒的目的，从而可以减少钒合金的使用量，实现半钢残余钒的高效利用，降低冶炼含钒钢时的合金成本。所述的低价还原剂可选用焦炭粉末或满足YB/T 192-2001标准的炼钢用增碳剂，具有原料便宜、易得的特点。
[0011]本发明在铁水“三脱”，即脱硫、脱硅、脱磷，从而将有害元素，特别是磷去除掉大半的情况下，配合半钢少渣炼钢，确定还原剂种类、加入量、加入时机以及还原时间，摸索最佳工艺，在减少还原剂加入量的同时，将大大提高V2O5的还原比例，并可降低回磷对钢水造成的危害。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0013]图1是本发明的工艺流程示意图；
图2是本发明工艺实施前后钢中钒含量的对比图。
【具体实施方式】 [0014]实施例1:图1所示，本半钢中残余钒的高效利用方法采用下述工艺步骤。
[0015]含钒铁水经三脱后半钢中磷含量为0.046%，炼钢转炉冶炼终点钢水成分为C0.06%, Si 0.01%, Mn 0.04%, P 0.012%, S 0.021%, V 0.004%，钢水中氮含量为 9ppm，钢渣中FeO含量为18.2%，吹炼终点由高位料仓向转炉内加入焦炭粉末3.7kg/t钢(即每吨钢中加入3.7kg焦炭粉末)，加入焦炭粉末后利用氧枪进行吹氮操作，氧枪枪位控制在5.5m，氮气压力为1.5Mpa，氮气流量38000m3/h，吹氮时间40秒，吹氮结束后转炉静置30秒出钢。采用本方法后，钢水成分为 C 0.06%, Si 0.01%, Mn 0.04%, P 0.013%, S 0.021%, V 0.025%，钢水中氮含量为9ppm，钢渣中FeO含量为10.5%。
[0016]实施例2:本半钢中残余钒的高效利用方法采用下述工艺步骤。
[0017]含钒铁水经三脱后半钢中磷含量为0.042%，炼钢转炉冶炼终点钢水成分为C0.08%, Si 0.01%, Mn 0.05%, P 0.009%, S 0.018%, V 0.006%,钢水中氮含量为 8ppm，钢渣中FeO含量为15.6%，吹炼终点由高位料仓向转炉内加入天然石墨增碳剂3.5kg/t钢，加入天然石墨增碳剂后利用氧枪进行吹氮操作，氧枪枪位控制在6.3m,氮气压力为1.5Mpa,氮气流量20000m3/h，吹氮时间20秒，吹氮结束后转炉静置30秒出钢。采用本方法后，钢水成分为 C 0.08%, Si 0.01%, Mn 0.05%, P 0.011%, S 0.018%, V 0.028%,钢水中氮含量为 9ppm,钢渣中FeO含量为9.8%。
[0018]实施例3:本半钢中残余钒的高效利用方法采用下述工艺步骤。
[0019]含钒铁水经三脱后半钢中磷含量为0.037%，炼钢转炉冶炼终点钢水成分为C
0.08%, Si 0.01%, Mn 0.04%, P 0.009%, S 0.020%, V 0.006%，钢水中氮含量为 8ppm，钢渣中FeO含量为14.2%，吹炼终点由高位料仓向转炉内加入煅煤增碳剂2.7kg/t钢，加入煅煤增碳剂后利用氧枪进行吹氮操作，氧枪枪位控制在4.5m，氮气压力为1.4Mpa，氮气流量36000m3/h,吹氮时间50秒，吹氮结束后转炉静置45秒出钢。采用本方法后，钢水成分为C
0.08%, Si 0.01%, Mn 0.05%, P 0.009%, S 0.021%, V 0.026%，钢水中氮含量为 9ppm，钢渣中FeO含量为10.3%ο[0020]实施例4:本半钢中残余钒的高效利用方法采用下述工艺步骤。
[0021]含钒铁水经三脱后半钢中磷含量为0.048%,炼钢转炉冶炼终点钢水成分为C0.06%, Si 0.01%, Mn 0.05%, P 0.010%, S 0.019%, V 0.005%，钢水中氮含量为 9ppm，钢渣中FeO含量为16.8%，吹炼终点由高位料仓向转炉内加入石墨化增碳剂1.0kg/t钢，加入石墨化增碳剂后利用氧枪进行吹氮操作，氧枪枪位控制在2.0m，氮气压力为1.0OMpa，氮气流量28000m3/h,吹氮时间60秒，吹氮结束后转炉静置60秒出钢。采用本方法后，钢水成分为C0.06%, Si 0.01%, Mn 0.05%, P 0.010%, S 0.020%, V 0.021%，钢水中氮含量为 lOppm，钢渣中FeO含量为10.5%ο
[0022]实施例5:本半钢中残余钒的高效利用方法采用下述工艺步骤。
[0023]含钒铁水经三脱后半钢中磷含量为0.040%，炼钢转炉冶炼终点钢水成分为C
0.07%, Si 0.01%, Mn 0.04%, P 0.011%，S 0.020%, V 0.004%，钢水中氮含量为 8ppm，钢渣中FeO含量为15.6%，吹炼终点由高位料仓向转炉内加入冶金焦增碳剂4.0kg/t钢，加入冶金焦增碳剂后利用氧枪进行吹氮操作，氧枪枪位控制在8.0m，氮气压力为1.60Mpa，氮气流量40000m3/h,吹氮时间30秒，吹氮结束后转炉静置20秒出钢。采用本方法后，钢水成分为C
0.07%, Si 0.01%, Mn 0.04%, P 0.013%, S 0.020%, V 0.023%，钢水中氮含量为 9ppm，钢渣中FeO含量为10.0%。
[0024]图2是本方法工艺(实施后)与原半钢炼钢方法(实施前)所得钢水中钒含量的对比示意图。通过上述实施例和图2可见，采用本方法后，钢水中钒含量能够达到0.023%~
0.030%，在冶炼含钒钢时可以不加或少加钒铁就可以达到含钒钢中钒含量的要求，本方法实施后转炉冶炼终点钢中钒含量明显增高，平均增高0.020%左右，根据计算钢中增加V 0.020%，需要50钒铁0.45Kg/t钢，本方法可以使半钢中残余钒得到高效利用，有效降低冶炼含钒钢时的合金成本。
【权利要求】
1.一种半钢中残余钒的高效利用方法，采用三脱后半钢炼钢，其特征在于:其在转炉冶炼终点向转炉渣液面加入低价还原剂，然后利用氧枪向转炉内喷吹氮气，氮气喷吹结束，待炉内反应平静后即可出钢。
2.根据权利要求1所述的半钢中残余钒的高效利用方法，其特征在于:所述低价还原剂为焦炭粉末或炼钢用增碳剂。
3.根据权利要求1所述的半钢中残余钒的高效利用方法，其特征在于:所述低价还原剂加入量为I~4kg/t钢。
4.根据权利要求1所述的半钢中残余钒的高效利用方法，其特征在于:所述氮气压力为1.0~1.6MPa，氮气流量为20000~40000m3/h，供气时间20~60秒。
5.根据权利要求1所述的半钢中残余钒的高效利用方法，其特征在于:所述氧枪枪位控制在2.0~8.0米。
6.根据权利要求1一 5任意一项所述的半钢中残余钒的高效利用方法，其特征在于:所述半钢中磷含量控制在0.050%`内。
【文档编号】C21C5/28GK103820597SQ201410057754
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年2月20日 优先权日:2014年2月20日
【发明者】白瑞国, 张兴利, 高海, 陈超, 田鹏, 魏跃军 申请人:河北钢铁股份有限公司承德分公司