转炉提钒的方法
【专利摘要】本发明公开了一种转炉提钒的方法，所述方法包括顶枪吹氧阶段和在顶枪吹氧阶段之后执行的顶枪吹不活泼气体阶段，其中，顶枪吹氧阶段包括：在提钒吹炼开始到提钒吹炼210s～270s的时间内，使用顶枪向转炉熔池吹氧；顶枪吹不活泼气体阶段包括：在顶枪吹氧阶段之后至提钒吹炼终点的时间内，使用顶枪向转炉熔池吹不活泼气体；所述方法还包括：在顶枪吹氧阶段开始时或之前将第一批冷却剂加入到转炉熔池，且在提钒吹炼100s～140s时将第二批冷却剂加入到转炉熔池。根据本发明的转炉提钒的方法，可以降低提钒吹炼过程中冷却剂的加入量。
【专利说明】转炉提钒的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于钢铁冶炼领域，具体地讲，本发明涉及一种转炉提钒的方法。
【背景技术】
[0002]转炉提钒是将含钒铁水兑入转炉内，利用高速纯氧射流对含钒铁水进行搅拌，将铁水中的硅、钒、锰、钛、铁的至少一部分氧化成稳定的氧化物，形成的钒氧化物结合体称为钒渣，提钒后的铁水称为半钢。由于形成的钒氧化物比重小于半钢，利用转炉将半钢从出钢口流入半钢罐内，钒渣留在炉内，半钢作为下工序转炉炼钢的原料，钒渣从炉口倒进渣罐内，作为下工序生产钒制品的原料。
[0003]提钒过程是铁水中铁、钒、碳、硅、锰、钛、磷、硫等元素的氧化反应过程，这些元素的氧化反应进行的速度取决于铁水本身的化学成分和吹钒时的热力学和动力学条件。在氧势图中，碳氧势线与钒氧势线有一个交点，此点对应的温度称为碳钒转化温度，低于此温度，钒优先于碳氧化，高于此温度，碳则优先于钒氧化。提钒就是利用选择氧化的原理，采用高速纯氧射流在顶吹转炉中对含钒铁水进行搅拌，将铁水中的钒氧化成高价稳定的钒氧化物的一种物理化学反应过程。
[0004]现有技术的转炉提钒操作主要通过将冷却剂加入熔池以控制熔池温度在碳钒转化温度以下，从而达到去钒保碳的目的。但冷却剂主要成分为FeO、S12等，当冷却剂加入量过大时会造成钒渣中杂质含量上升，稀释了钒渣中钒氧化物的含量；当冷却剂加入量过少时会造成熔池温度高于碳钒转化温度，不利于钒的氧化，造成钢液中钒含量较高，钒流失严重。
【发明内容】
[0005]本发明的一个目的在于克服上述技术的不足，提供一种可以降低冷却剂加入量以及提高钒渣中钒收得率的转炉提钒方法。
[0006]本发明的另一个目的在于克服上述技术的不足，提供一种可以提高半钢中碳的含量的转炉提钒方法。
[0007]根据本发明的转炉提钒方法包括顶枪吹氧阶段和在顶枪吹氧阶段之后执行的顶枪吹不活泼气体阶段，其中，顶枪吹氧阶段包括:在提钒吹炼开始到提钒吹炼210s~270s的时间内，使用顶枪向转炉熔池吹氧；顶枪吹不活泼气体阶段包括:在顶枪吹氧阶段之后至提钒吹炼终点的时间内，使用顶枪向转炉熔池吹不活泼气体；所述方法还包括:在顶枪吹氧阶段开始时或之前将第一批冷却剂加入到转炉熔池，且在提钒吹炼10s~140s时将第二批冷却剂加入到转炉熔池；其中，冷却剂包括冷压块、生铁块、氧化铁皮和球团矿中的至少一种，冷压块为转炉除尘灰和/或氧化铁皮通过粘结剂压制成型的球块。
[0008]根据本发明的示例性实施例，可以在提钒吹炼115s~125s时将第二批冷却剂加入到转炉熔池。
[0009]根据本发明的示例性实施例，第一批冷却剂加入量可以为QkgAellkg/twp第二批冷却剂加入量可以为IlkgAe^N 13kg/t铁水。
[0010]根据本发明的示例性实施例，在提钒吹炼开始到提钒吹炼10s~140s的顶枪吹氧阶段中，可以控制顶枪枪位在1.5m~1.8m ;然后在顶枪吹氧阶段中的剩余的时间里，可以控制顶枪枪位在1.Sm~2.2m ;在顶枪吹不活泼气体阶段中，可以控制顶枪枪位在1.5m ~1.8m。
[0011]根据本发明的示例性实施例，顶枪吹氧阶段中的氧气流量可以为22000m3/h~24000m3/h，顶枪吹不活泼气体阶段中的不活泼气体流量可以为22000m3/h~24000m3/h。
[0012]根据本发明的示例性实施例，冷压块、生铁块、氧化铁皮和球团矿中均包含FeO，冷却剂中FeO的含量可以不低于50wt%。
[0013]根据本发明的示例性实施例，冷却剂可以包含冷压块，并且冷压块的粒度可以为30mm ~70mm。
[0014]根据本发明的示例性实施例，可以使用顶吹转炉或顶底复吹转炉进行提钒吹炼。
[0015]根据本发明的示例性实施例，含钒铁水为含钒磁铁矿经高炉冶炼后得到的铁水，所述铁水可以包含:4.3wt %~4.8wt %的C、0.1wt %~0.8wt %的S1、0.18wt %~
0.28wt% 的 Mn、0.60wt% ~0.80wt% 的 Ρ、0.06wt% ~0.1Owt % 的 S、0.3wt% ~0.8wt% 的V、0.19wt%~0.25被％的Ti，其余为铁和不可避免的杂质。
[0016]根据本发明的示例性实施例，在提钒吹炼前的含钒铁水的温度为1280°C~1320 O。
[0017]根据本发明的转炉提钒的方法，通过合理地控制冷却剂加入时间和/或合理控制顶枪进行氧气与氮气的转换，可以显著降低提钒过程中冷却剂加入量以及提高吹炼产物的钒渣中的钒的收得率。此外，通过合理控制顶枪枪位、选择合适的冷却剂和/或确定冷却剂的加入量，还可以提高转炉吹炼提钒后的半钢中的碳含量。
【具体实施方式】
[0018]现有技术的提钒工艺主要通过将冷却剂加入熔池以将熔池温度控制在碳钒转化温度以下，从而达到去钒保碳的目的。但冷却剂主要成分为FeO、S12等，当冷却剂加入量过大时会造成钒渣中杂质含量上升，稀释了钒渣中钒氧化物的含量；当冷却剂加入量过少时会造成熔池温度高于碳钒转化温度，不利于钒的氧化，造成钢液中钒含量较高，钒流失严重。
[0019]本发明针对现有技术的不足，提供了一种转炉提钒的方法。根据本发明的方法包括顶枪吹氧阶段和在顶枪吹氧阶段之后执行的顶枪吹不活泼气体阶段。在开始提钒吹炼至210s~270s (例如，220s、240s或260s)的时间内为顶枪吹氧阶段，主要通过执行顶枪吹氧以促进熔池的钒的氧化反应。为降低顶枪吹氧阶段过程中熔池温度的升高，在提钒吹炼开始(即，氧枪下枪)时或之前以及在提钒过程中的10s~140s时(例如，110s、120s或130s时)，分别将冷却剂加入熔池，以确保顶枪吹氧阶段的熔池中的铁质初渣中含有充足的FeO，以利于铁水中的钒的氧化反应。在顶枪吹氧阶段之后至吹炼终点的顶枪吹不活泼气体阶段，主要依靠顶枪吹氧阶段产生的铁质初渣中的FeO与半钢中较低含量的钒进行反应，半钢温度逐渐从高于碳钒转化温度降低至低于碳钒转化温度。上述操作不仅可以显著降低提钒吹炼过程中冷却剂的加入量，而且还可以提高提钒终点的半钢中的C含量。
[0020]下面将结合示例性实施例来具体描述本发明的转炉提钒方法。
[0021]首先，在提钒吹炼开始至提钒吹炼210s~270s (例如，220s、240s或260s)的时间里，使用顶枪向熔池的含钒铁水内吹氧。其中，在提钒吹炼开始(即，氧枪下枪)时或之前向熔池添加第一批冷却剂。随着转炉熔池温度的升高以及熔池渣中(FeO)含量的降低，在提钒吹炼的10s~140s时(例如，110s、120s或130s时)将第二批冷却剂加入熔池。
[0022]具体地讲，转炉提钒过程是含钒铁水中的钒与渣中的(FeO)的氧化还原过程，钒的氧化反应速率取决于含钒铁水本身的化学成分以及提钒反应过程中的热力学和动力学条件。在氧势图中，碳氧势线与钒氧势线的交点温度(例如大约1361°C )为碳钒转化温度，然而实际转炉提钒过程中的碳钒转化温度会随着铁水中的钒的浓度的升高和氧分压的增大而升高，并且随着含钒铁水中的钒的浓度的降低而降低。当含钒铁水的温度低于碳钒转化温度时，钒能够优先于碳氧化，当含钒铁水温度高于碳钒转化温度时，碳则优先于钒氧化。转炉提钒的过程就是利用选择性氧化的原理，采用顶枪喷吹纯氧射流对含钒铁水进行搅拌以改变熔池内含钒铁水的热力学和动力学条件，从而促进含钒铁水中的低价态的钒氧化成高价态的稳定的钒的氧化物的过程。
[0023]在提钒吹炼开始到提钒吹炼210s~270s (例如，220s、240s或260s)的时间里，含钒铁水中的铁、硅、锰、铬等元素的至少一部分会与渣中的(FeO)发生氧化还原反应而释放热量，释放的热量能够升高熔池的温度，同时也降低了钒的氧化速率。因此，在提钒吹炼开始(即，氧枪下枪)时或之前将第一批冷却剂加入熔池以用来降低含钒铁水的初始温度，这样可以延长含钒铁水的提钒时间以及提高钒的氧化效率。此外，冷却剂还为熔池的渣中提供(FeO)以促进钒的氧化反应的进行。冷却剂包括冷压块、生铁块、氧化铁皮以及用于高炉炼铁的球团矿中的至少一种 ，其中，冷压块为转炉除尘灰和/或氧化铁皮通过粘结剂压制成型的球块。
[0024]随着提钒反应的进行，含钒铁水中的铁、硅、锰、铬等元素的氧化促使熔池温度升高。在提钒吹炼的10s~140s时(例如，110s、120s或130s时)，优选地，在提钒吹炼的115s~125s时(例如，120s时)，将第二批冷却剂加入熔池，这样可以降低含钒铁水在提钒过程中的温度的升高，避免熔池温度高于碳钒转化温度而引起的碳优先于钒氧化，这样还可以提高转炉提钒后的提钒产物的半钢中的碳的含量。此外，加入第二批冷却剂还可以提高熔池的渣中(FeO)的含量，促进提钒反应的进行。
[0025]根据本发明的作为转炉提钒的原料的含钒铁水可以为含钒磁铁矿经高炉冶炼后得到的铁水。所述铁水可包含4.3wt%~4.8wt%的C、0.1wt %~0.8wt%的S1、0.18wt%~
0.28wt% 的 Μη、0.60wt% ~0.80wt% 的 Ρ、0.06wt% ~0.1Owt % 的 S、0.3wt% ~0.8wt% 的V、0.19wt%~0.25被％的Ti，其余为铁和不可避免的杂质。根据本发明的示例性实施例，提钒吹炼前的含钒铁水的温度可以为1280°C~1320°C。
[0026]根据本发明的示例性实施例，可以在顶枪下枪前加入第一批冷却剂以降低含钒铁水的初始温度，提闻含I凡铁水的提I凡时间和提I凡效率以及提闻提I凡吹炼初期的禮:中(FeO)的含量。
[0027]根据本发明的示例性实施例,冷却剂的主要成分包括FeO和S12,冷却剂的添加量过大会提高渣中的杂质的含量，渣中增加的杂质的含量稀释了渣中的钒氧化物的含量；冷却剂加入量过小则不能达到冷却熔池温度的效果，不利于钒的氧化，同时也增大了提钒产物中半钢中的钒的含量，导致钒流失严重。由于吹炼初期的含钒铁水温度较低，此时第一批冷却剂的添加量可以为likg/t—;随着熔池温度的升高，第二批冷却剂的添加量可以为nkg/t^p这样可以避免熔池温度高于碳钒转化温度，促进钒的氧化反应的进行，这样还可以降低冷却剂的添加量，从而降低了渣中的杂质含量和提高了渣中的钒的含量。
[0028]根据本发明的示例性实施例，优选地，在提钒吹炼开始到提钒吹炼100~140s的时间里(例如，提钒吹炼开始到提钒吹炼120s的时间里)，顶枪枪位可以控制在1.5m~
1.8m，这样可以增大氧气射流对熔池的搅拌，促进含钒铁水中的钒与渣中的(FeO)的氧化还原反应的进行。随着钒的氧化反应的进行，渣中的(FeO)含量逐渐降低，此时可以提高顶枪枪位至1.Sm~2.2m并且可以保持该顶枪枪位至顶枪吹氧阶段结束，以促进熔池内的Fe的氧化，从而提高渣中(FeO)含量和促进提钒反应的进行。
[0029]根据本发明的示例性实施例，顶枪吹氧阶段中的氧气流量可以控制在22000m3/h~24000mVh,但本发明并不限于此。
[0030]根据本发明的示例性实施例，作为冷却剂的冷压块、生铁块、氧化铁皮和球团矿中均包含FeO，冷却剂中的FeO含量可以不低于50wt%。这样可以为渣中提供大量的(FeO)以促进提钒反应的进行，这样还可以降低冷却剂的加入量以降低渣中的杂质含量。
[0031]根据本发明的示例性实施例，冷却剂包括冷压块时，冷压块可以为30_~70_的球块状，但本发明并不限于此。
[0032]根据本发明的示例性实施例，可使用顶吹转炉或顶底复吹转炉对含钒铁水进行提钒吹炼操作。当使用顶底复吹转炉对含钒铁水进行提钒吹炼操作时，在使用顶吹氧枪向熔池内吹氧时，可以使用底枪向熔池内吹不活泼气体(例如，氮气或惰性气体)对熔池进行搅拌。
[0033]然后，随着提钒反应的进行以及熔池温度的升高，在提钒吹炼210s~270s时(例如，220s、240s或260s时)到提钒吹炼终点的时间里，用顶枪吹不活泼气体(例如，氮气或惰性气体)。
[0034]具体地讲，随着含钒铁水中的钒的浓度的降低，钒的转化温度降低，而熔池温度逐渐升高导致钒的氧化速率降低，碳的氧化速率升高。在提钒吹炼的210s~270s时(例如，220s、240s或260s时)，此时的熔池温度可能已略高于碳钒转化温度，在此温度下向熔池继续吹氧会大量脱掉含钒铁水中的碳，造成炼钢转炉不能加废钢或者造成转炉炼钢出现深吹，并且提钒效率显著降低。在这种情况下，将顶枪吹氧转换成顶枪吹不活泼气体(例如，氮气或惰性气体)来对熔池进行搅拌。在顶枪吹不活泼气体对含钒铁水进行提钒操作的过程中，主要通过顶枪吹氧阶段在渣中生成的丰富的(FeO)与钒的氧化还原反应来达到提钒的目的。在提钒吹炼的210s~270s时(例如，220s、240s或260s时)，转炉熔池渣中已生成了丰富的(FeO)，在这种情况下通过吹不活泼气体来对熔池进行搅拌降温，使熔池温度降低至碳钒转化温度以下，从而可以促进渣中的(FeO)与钒的氧化还原反应的进行。此外，在提钒吹炼210s~270s时(例如，220s、240s或260s时)到提钒吹炼终点的时间里使用顶枪吹氮气也代替了冷却剂以降低熔池温度和降低转炉提钒吹炼过程中冷却剂的加入量。在顶枪吹氮对熔池进行搅拌的过程中，随着熔池温度的逐渐降低，含钒铁水中碳的氧化速率也逐渐降低，这便可以提高提钒产物中的半钢中的碳的含量。此外，顶枪吹氮也降低了渣中的TFe含量，提高了半钢的Fe收得率。
[0035]根据本发明的示例性实施例，在提钒吹炼210s~270s时(例如，220s、240s或260s时)到提钒吹炼终点的时间里，顶枪枪位可以控制在1.5m~1.8m，这样可以增大氮气对熔池的搅拌以降低熔池温度，促进含钒铁水中的钒与渣中的(FeO)氧化还原反应，从而达到去钒保碳的目的。
[0036]根据本发明的示例性实施例，顶枪吹不活泼气体阶段的不活泼气体(例如，氮气或惰性气体)的流量可以为22000m3/h~24000m3/h，但本发明并不限于此。
[0037]如上所述，根据本发明的转炉提钒方法促进了钒的氧化速率，降低了冷却剂的加入量(冷却剂加入量可控制在25kg/ttt以下)，并且为半钢的转炉冶炼保证了充足的热源(提钒吹炼后的半钢中的C含量可控制在3.90%以上)，提高了半钢转炉冶炼的废钢消耗量。此外，在吹炼后期通过顶枪吹氧转换成顶枪吹不活泼气体(例如，氮气或惰性气体)对熔池进行搅拌降低了渣中的(FeO)含量，有利于渣铁分离，并且渣中的铁在吹炼结束后能够较快地从渣中沉降下来，使渣中的明铁和全铁的含量降低，有利于提高钒渣的品位。
[0038]虽然已参照具体实施例描述了本发明的转炉提钒的方法，但将理解的是，本发明并不限于以上实施例。
【权利要求】
1.一种转炉提钒的方法，其特征在于，所述方法包括顶枪吹氧阶段和在顶枪吹氧阶段之后执行的顶枪吹不活泼气体阶段， 其中，顶枪吹氧阶段包括:在提钒吹炼开始到提钒吹炼210s~270s的时间内，使用顶枪向转炉熔池吹氧； 顶枪吹不活泼气体阶段包括:在顶枪吹氧阶段之后至提钒吹炼终点的时间内，使用顶枪向转炉熔池吹不活泼气体； 所述方法还包括:在顶枪吹氧阶段开始时或之前将第一批冷却剂加入到转炉熔池，且在提钒吹炼10s~140s时将第二批冷却剂加入到转炉熔池； 其中，冷却剂包括冷压块、生铁块、氧化铁皮和球团矿中的至少一种，冷压块为转炉除尘灰和/或氧化铁皮通过粘结剂压制成型的球块。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在提钒吹炼115s~125s时将第二批冷却剂加入到转炉熔池。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第一批冷却剂加入量为gkg/t^jllkg/t铁水，第二批冷却剂加入量为llkg/t铁水~13kg/t铁水。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于， 在提钒吹炼开始到提钒吹炼10s~140s的顶枪吹氧阶段中，控制顶枪枪位在1.5m~1.8m ； 然后在顶枪吹氧阶段中的剩余的时间里，控制顶枪枪位在1.8m~2.2m ; 在顶枪吹不活泼气体阶段中，控制顶枪枪位在1.5m~1.Sm。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，顶枪吹氧阶段中的氧气流量为22000m3/h~24000m3/h，顶枪吹不活泼气体阶段中的不活泼气体流量为22000m3/h~24000m3/h。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，冷压块、生铁块、氧化铁皮和球团矿中均包含FeO，冷却剂中FeO的含量不低于50wt%。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，冷却剂包含冷压块，并且冷压块的粒度为30mm ~70mmo
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用顶吹转炉或顶底复吹转炉进行提钒吹炼。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，含钒铁水为含钒磁铁矿经高炉冶炼后得到的铁水，所述铁水包含:4.3wt %~4.8wt %的C、0.1wt %~0.8wt %的S1、0.18wt %~0.28wt% 的 Μη、0.60wt% ~0.80wt% 的 Ρ、0.06wt% ~0.1Owt % 的 S、0.3wt% ~0.8wt% 的V、0.19wt%~ 0.25被％的Ti，其余为铁和不可避免的杂质。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在提钒吹炼前的含钒铁水的温度为1280°C ~1320°C。
【文档编号】C21C5/32GK104073587SQ201410347138
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年7月18日 优先权日:2014年7月18日
【发明者】黄东平, 周海龙, 卓钧, 邱伟, 董克平, 龚洪君, 徐涛 申请人:攀钢集团西昌钢钒有限公司