本发明涉及冶金领域，尤其是一种利用倾翻炉电铝热法制备低铝中钒铁的制备方法。
背景技术：
钒在钢中起脱氧和细化晶粒的作用，少量的钒就可以改善钢的性能并提高钢的耐磨性、韧性和强度。钒铁(钒铁合金)因具有合金化程度高、钒收率高、杂质含量低等优点而成为冶炼含钒钢种的主要合金添加剂。
目前国内大多数钒铁厂家采用的是一步法电铝热冶炼工艺，将配制好的炉料在电炉内通电引弧发生反应生成金属钒和氧化铝并放出热量，氧化铝与炉料中加入的造渣剂结合形成低熔点、低密度的炉渣，炉料中配入的铁粒熔化后与钒形成无限固熔体；配入的造渣剂可以降低熔渣熔点和提高熔体碱度，有利于合金沉降。因合金与炉渣密度差异较大，炉渣与钒铁合金在熔融状态下自动分层，经充分冷凝后渣铁分离而获得钒铁合金。为了更彻底地将钒还原到合金中，传统电炉冶炼过程中，配铝量一般是理论计算值的1.04～1.05倍，渣中钒含量为2％，钒收率在95％左右。如果进一步提高配铝量，过量的铝将进入合金造成产品质量不达标；合金中的铝含量不易控制，客户需要低铝钒铁时，只能以牺牲钒的收率来满足，钒铁中铝的成分和收率之间存在难以解决的矛盾。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种操作方便，降低渣中钒含量，经济效益明显，同时提高了钒铁的冶炼收率，得到的中钒铁产品铝含量较低的利用倾翻炉电铝热法制备低铝中钒铁的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：利用倾翻炉电铝热法制备低铝中钒铁的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将原料氧化钒、铝、铁、石灰混匀后加入到可倾翻式电弧炉中，采用多期冶炼法，即：当每期的渣中钒含量降低后，除去大部分渣，之后再进行下一期的加料和出渣的反复操作，最后一期冶炼时渣铁同出得到最终产品。
进一步的是，所述氧化钒包括V2O5和V2O3，其中V2O5为引弧料和脱铝料，V2O3为反应主料。
进一步的是，所述多期冶炼法共分为3期，其中V2O3与V2O5的重量比例为3:1，每期氧化钒的加料重量比例依次为4：3：1；前两期氧化钒配铝系数高于理论计算值，第3期则使用不同重量的不配铝的片钒对合金进行脱铝，即前两期的配铝量为该期单位重量氧化钒理论计算值的1.10～1.20倍，第3期片钒的量为300kg～900kg。
进一步的是，所述当每期的渣中钒含量降低后除去大部分渣是指：当第1期渣中钒含量降低至0.1％～0.4％时，通过倾翻的方式除去80％以上的贫渣；当第2期渣中钒含量降低至0.5％～0.8％时，通过倾翻的方式除去80％以上的贫渣；当第3期渣中钒含量降低至1.5％～2.2％时，渣铁同出。
进一步的是，制备方法为：a、将满足生产要求的原料V2O5、V2O3、铝、铁、石灰混匀后加入到可倾翻式电弧炉中，第1期冶炼时加入V2O5 1份、V2O3 3份，配铝量为氧化钒理论计算值的1.10～1.20倍；当第1期冶炼至渣中钒含量降低至0.1％～0.4％时，通过倾翻的方式除去80％以上的贫渣；
b、第2期冶炼时加入V2O3 3份，配铝量为氧化钒理论计算值的1.10～1.20倍；第2期冶炼至渣中钒含量降低至0.5％～0.8％时，通过倾翻的方式除去80％以上的贫渣；
c、第3期冶炼时加入V2O5 1份，V2O5的量为300kg～900kg；第3期冶炼至渣中钒含量降低至1.5％～2％时，渣铁同出，浇铸到锭模中，冷却后即可得到钒铁合金。
进一步的是，所述可倾翻式电弧炉的容纳钒铁合金液重量为8～10t，出渣时的倾翻角度≤20°，渣铁同出时的倾翻角度≤45°。
本发明的有益效果是：本发明对制备工艺进行了优化，让钒铁的冶炼收率大幅度的提高。由于在传统工艺中，配铝量一般是理论计算值的1.04～1.05倍，渣中钒含量为2％，钒收率在95％左右。如果进一步提高配铝量，过量的铝将进入合金造成产品质量不达标；合金中的铝含量不易控制，客户需要低铝钒铁时，只能以牺牲钒的收率来满足，因此存在钒铁中铝的成分和收率之间难以解决的矛盾。本发明很好的调整了工艺中各个参数比例，从而降低渣中钒含量，提高经济效益的同时，得到的中钒铁产品铝含量也较低。本发明尤其适用于制备低铝中钒铁的制备工艺中。
具体实施方式
本发明为利用倾翻炉电铝热法制备低铝中钒铁的制备方法，包括以下步骤：将原料氧化钒、铝、铁、石灰混匀后加入到可倾翻式电弧炉中，采用多期冶炼法，即：当每期的渣中钒含量降低后，除去大部分渣，之后再进行下一期的加料和出渣的反复操作，最后一期冶炼时渣铁同出得到最终产品。一般的，所述氧化钒包括V2O5和V2O3，其中V2O5为引弧料和脱铝料，V2O3为反应主料。
结合企业效益和成本，优选所述多期冶炼法共分为3期，其中V2O3与V2O5的重量比例为3:1，每期氧化钒的加料重量比例依次为4：3：1；前两期氧化钒配铝系数高于理论计算值，第3期则使用不同重量的不配铝的片钒对合金进行脱铝，即前两期的配铝量为该期单位重量氧化钒理论计算值的1.10～1.20倍，第3期片钒的量为300kg～900kg。这样的设计不仅可以保证产品质量，也可以缩减不必要的工序，有效提高企业的效益。进一步的，所述当每期的渣中钒含量降低后除去大部分渣是指：当第1期渣中钒含量降低至0.1％～0.4％时，通过倾翻的方式除去80％以上的贫渣；当第2期渣中钒含量降低至0.5％～0.8％时，通过倾翻的方式除去80％以上的贫渣；当第3期渣中钒含量降低至1.5％～2.2％时，渣铁同出。
在实际操作中，可以优选下述方法进行制备：a、将满足生产要求的原料V2O5、V2O3、铝、铁、石灰混匀后加入到可倾翻式电弧炉中，第1期冶炼时加入V2O5 1份、V2O3 3份，配铝量为氧化钒理论计算值的1.10～1.20倍；当第1期冶炼至渣中钒含量降低至0.1％～0.4％时，通过倾翻的方式除去80％以上的贫渣；b、第2期冶炼时加入V2O3 3份，配铝量为氧化钒理论计算值的1.10～1.20倍；第2期冶炼至渣中钒含量降低至0.5％～0.8％时，通过倾翻的方式除去80％以上的贫渣；c、第3期冶炼时加入V2O5 1份，V2O5的量为300kg～900kg；第3期冶炼至渣中钒含量降低至1.5％～2％时，渣铁同出，浇铸到锭模中，冷却后即可得到钒铁合金。
上述倾翻炉电铝热法制备低铝中钒铁的方法中，所述倾翻炉的容纳钒铁合金液重量为8～10t，出渣时的倾翻角度≤20°，渣铁同出时的倾翻角度≤45°。一般的，每次出渣量在80％以上是为了尽量将渣倒出，减薄炉内渣层厚度，方便后续炉料的添加以及反应。锭模冷却后得到的钒铁产品铝含量较低，一般在0.5％以下。
实施例
实施例1
将原料氧化钒、铝、铁、石灰混匀后加入到可倾翻式电弧炉中分3期进行冶炼，前两期配铝系数为：1.10，第1期原料：片钒(V2O5质量含量98.0％)1000kg，V2O33000kg(含钒64.0％)，配铝1922kg，铁2276kg，石灰600kg。将料混合均匀后加入炉内，二次电压190V通电引弧，炉料化清后二次电压选用150V。冶炼通电90min后，快速分析渣中残钒为0.36％，炉内理论渣量4400kg，出渣3550kg；之后加入第2期原料：V2O3 3000kg(含钒64.0％)，配铝1375kg，铁1707kg，石灰450kg；炉料化清后二次电压选用150V，冶炼通电40min后，快速分析渣中残钒为0.75％，炉内理论渣量3900kg，出渣3100kg；之后加入第3期原料：片钒(V2O5质量含量98.3％)302kg，铁569kg，石灰150kg；炉料化清后二次电压选用150V，冶炼通电40min后，快速分析渣中残钒为2.06％，出炉浇铸，之后随锭模冷却至室温，取合金样分析，铝含量为0.3％，钒收率为97.0％。
实施例2
将原料氧化钒、铝、铁、石灰混匀后加入到可倾翻式电弧炉中分3期进行冶炼，前两期配铝系数为：1.15，第1期原料：片钒(V2O5质量含量98.2％)1000kg，V 2O33000kg(含钒64.2％)，配铝2009kg，铁2282kg，石灰600kg。将料混合均匀后加入炉内，二次电压190V通电引弧，炉料化清后二次电压选用150V。冶炼通电90min后，快速分析渣中残钒为0.25％，炉内理论渣量4400kg，出渣3620kg；之后加入第2期原料：V2O33000kg(含钒64.4％)，配铝1437kg，铁1711kg，石灰450kg；炉料化清后二次电压选用150V，冶炼通电40min后，快速分析渣中残钒为0.69％，炉内理论渣量3880kg，出渣3080kg；之后加入第3期原料：片钒(V2O5质量含量98.5％)605kg，铁570kg，石灰150kg；炉料化清后二次电压选用150V，冶炼通电45min后，快速分析渣中残钒为2.10％，出炉浇铸，之后随锭模冷却至室温，取合金样分析，铝含量为0.4％，钒收率为97.3％。
实施例3
将原料氧化钒、铝、铁、石灰混匀后加入到可倾翻式电弧炉中分3期进行冶炼，前两期配铝系数为：1.15，第1期原料：片钒(V2O5质量含量98.2％)1000kg，V2O33000kg(含钒64.8％)，配铝2096kg，铁2272kg，石灰600kg。将料混合均匀后加入炉内，二次电压190V通电引弧，炉料化清后二次电压选用150V。冶炼通电90min后，快速分析渣中残钒为0.15％，炉内理论渣量4400kg，出渣3650kg；之后加入第2期原料：V2O33000kg(含钒64.6％)，配铝1500kg，铁1702kg，石灰450kg；炉料化清后二次电压选用150V，冶炼通电40min后，快速分析渣中残钒为0.54％，炉内理论渣量3950kg，出渣3150kg；之后加入第3期原料：片钒(V2O5质量含量97.9％)900kg，铁569kg，石灰150kg；炉料化清后二次电压选用150V，冶炼通电50min后，快速分析渣中残钒为1.83％，出炉浇铸，之后随锭模冷却至室温，取合金样分析，铝含量为0.40％，钒收率为97.8％。