低品位铝粒冶炼钒铁的制作方法

本发明属于钢铁冶炼技术领域，涉及一种低品位铝粒冶炼钒铁。

背景技术：

钒铁作为钢铁冶炼过程中的合金添加剂，能与钢中的碳和氮发生反应，生成小而硬的难熔金属碳化物和氮化物，这些化合物能起到细化剂和沉淀强化剂的作用，细化钢的组织和晶粒，提高晶粒的粗化温度，从而降低过热敏感性，提高钢材综合性能。含钒钢因具有强度高，韧性、耐磨性、耐腐蚀性好的特点而广泛用于机器制造、建筑、航空航天、铁路、桥梁等行业。钒铁作为合金添加剂在钢铁中的应用途径主要有三个方面：碳素合金钢，工具钢和不锈钢，高强度低合金钢(hsla钢)。

目前世界范围内的钒铁冶炼电炉单炉产品规模一般为2～3t，均不大于5t，为了满足不断增长的钒铁产量需求以及有效提高生产效率，攀钢西昌钢钒于2012年1月首次采用了两座单炉规模8～10t的大型倾翻电炉冶炼钒铁，规模化效果非常明显，其中以品位99.5％铝粒为还原剂，其价格为14588元/t，年使用量为6000t左右，造成加工成本较高。

技术实现要素：

本发明针对目前钒铁合金生产成本偏高的技术问题，采用部分低品位铝粒冶炼钒铁，通过对配铝系数进行优化、调整低品位铝粒使用比例，并对工艺进行优化，在确保产品中质量的前提下，减少铝粒成本，达到降低成本目的。

低品位铝粒冶炼钒铁的工艺，包括以下步骤：a、将氧化钒、铝粒、铁粒和石灰混合，得混配料，将混配料分为三份，得混配料a、混配料b和混配料c；所述铝粒由品位99％铝粒和品位99.5％铝粒按质量比为1：0.5～2混合得到；

b、将混配料a加入倾翻炉内，进行电铝热反应，反应完毕，加入造渣剂，出渣，将少渣合金留在倾翻炉内；

c、继续将混配料b加入倾翻炉内，进行电铝热反应，反应完毕，加入造渣剂，出渣，将少渣合金留在倾翻炉内；

d、继续将混配料c加入倾翻炉内，进行电铝热反应，反应完毕，加入造渣剂，渣铁同出，渣金分离，得钒铁合金。

优选的，上述所述的低品位铝粒冶炼钒铁的工艺中，步骤a中，所述铝粒由品位99％铝粒和品位99.5％铝粒按质量比为1：1混合得到。

其中，上述所述的低品位铝粒冶炼钒铁的工艺中，步骤a中，所述氧化钒、铝粒、铁粒和石灰的质量比为12～20：2～4：3～5：0.75～1.25。

其中，上述所述的低品位铝粒冶炼钒铁的工艺中，步骤a中，所述混配料a、混配料b和混配料c的质量比为2～4：2～3：2。

其中，上述所述的低品位铝粒冶炼钒铁的工艺中，步骤b中，加入造渣剂后，当渣中v含量达到不超过1.2％时，出渣。

其中，上述所述的低品位铝粒冶炼钒铁的工艺中，步骤c中，加入造渣剂后，当渣中v含量达到不超过0.8％时，出渣。

其中，上述所述的低品位铝粒冶炼钒铁的工艺中，步骤d中，加入造渣剂后，当渣中v含量达到不超过0.4％时，渣铁同出。

其中，上述所述的低品位铝粒冶炼钒铁的工艺中，所述造渣剂为石灰。

其中，上述所述的低品位铝粒冶炼钒铁的工艺中，步骤b中，所述造渣剂的加入量为5～50kg/t氧化钒。

其中，上述所述的低品位铝粒冶炼钒铁的工艺中，步骤c中，所述造渣剂的加入量为5～50kg/t氧化钒。

其中，上述所述的低品位铝粒冶炼钒铁的工艺中，步骤d中，所述造渣剂的加入量为5～50kg/t氧化钒。

其中，上述所述的低品位铝粒冶炼钒铁的工艺中，步骤b中，电铝热反应时，控制电压为135v～190v，电流为6000～24000a，温度为2000～3000℃。

其中，上述所述的低品位铝粒冶炼钒铁的工艺中，步骤c中，电铝热反应时，控制电压为135v～190v，电流为6000～24000a，温度为2000～3000℃。

其中，上述所述的低品位铝粒冶炼钒铁的工艺中，步骤d中，电铝热反应时，控制电压为135v～190v，电流为6000～24000a，温度为2000～3000℃。

其中，上述所述的低品位铝粒冶炼钒铁的工艺中，步骤b中，电铝热反应的通电时间为30～50min。

其中，上述所述的低品位铝粒冶炼钒铁的工艺中，步骤c中，电铝热反应的通电时间为40～60min。

其中，上述所述的低品位铝粒冶炼钒铁的工艺中，步骤d中，电铝热反应的通电时间50～70min。

其中，上述所述的低品位铝粒冶炼钒铁的工艺中，所述钒铁合金的化学成分按质量百分比为：v：48～55％，c≤0.6％，si≤3％，p≤0.1％，s≤0.06％，al≤2.5％，其余为铁及不可避免的杂质。

本发明的有益效果是：

本发明使用低品位铝粒代替高品位铝粒作为还原剂，有效降低了钒铁生产成本，并通过对物料配比、配铝系数进行优化，辅以优化的工艺，保证了钒铁合金质量，创造了较大的经济效益，应用前景广泛。

附图说明

图1为本发明冶炼钒铁的工艺流程图。

具体实施方式

具体的，低品位铝粒冶炼钒铁，包括以下步骤：a、将氧化钒、铝粒、铁粒和石灰混合，得混配料，将混配料分为三份，得混配料a、混配料b和混配料c；所述铝粒由品位99％铝粒和品位99.5％铝粒按质量比为1：0.5～2混合得到；

b、将混配料a加入倾翻炉内，进行电铝热反应，反应完毕，加入造渣剂，出渣，将少渣合金留在倾翻炉内；

c、继续将混配料b加入倾翻炉内，进行电铝热反应，反应完毕，加入造渣剂，出渣，将少渣合金留在倾翻炉内；

d、继续将混配料c加入倾翻炉内，进行电铝热反应，反应完毕，加入造渣剂，渣铁同出，渣金分离，得钒铁合金。

为了更好的兼顾生产成本和钒铁合金质量，优选的，步骤a中，所述铝粒由品位99％铝粒和品位99.5％铝粒按质量比为1：1混合得到；品位99％铝粒是指纯度≧99％的铝粒，品位99.5％铝粒是指纯度≧99.5％的铝粒。

由于本发明中使用了大量低品位铝粒代替高品位铝粒，易引入杂质和降低钒收率，因此需要对原料配比进行优化，实践证明，步骤a中，控制氧化钒、铝粒、铁粒和石灰的质量比为12～20：2.5～4：3～5：0.75～1.25，配铝系数(指氧化钒中tv与铝粒中al的质量比)为0.3-1.8，可使氧化钒中的钒更多地被铝置换出来，使钒铁合金中钒铁比合格，并易于控制杂质含量。

本发明将混配料分为三份依次进行电铝热反应，其中混配料a、混配料b和混配料c的质量比为2～4：2～3：2；工业上，一般以罐为单位控制加料量，每一炉一般由6～9罐组成，第一次加入2～4罐料，第二次加入2～3罐料，第三次加入2罐料，每罐料的重量为0.9～1.2t。

本发明步骤b中，加入造渣剂后，当渣中v含量达到不超过1.2％时，出渣；步骤c中，加入造渣剂后，当渣中v含量达到不超过0.8％时，出渣；步骤d中，加入造渣剂后，当渣中v含量达到不超过0.4％时，渣铁同出，可尽量减少钒损失；所述造渣剂为石灰；步骤b、c和d中，造渣剂的加入量分别为5～50kg/t氧化钒。

本发明步骤b中，控制电压为135v～190v，电流为6000～24000a，温度为2000～3000℃，电铝热反应30～50min；步骤c中，控制电压为135v～190v，电流为6000～24000a，温度为2000～3000℃，电铝热反应40～60min；步骤d中，控制电压为135v～190v，电流为6000～24000a，温度为2000～3000℃，电铝热反应50～70min；步骤b、c和d总通电时间为120～180min；本发明方法通过对物料配比优化和电铝热反应参数控制，可得到高质量的钒铁合金。

本发明以部分低品位铝粒冶炼钒铁，通过对配铝系数进行优化、调整低品位铝粒使用比例，并对工艺进行优化，得到的钒铁合金的化学成分按质量百分比为：v：48～55％，c≤0.6％，si≤3％，p≤0.1％，s≤0.06％，al≤2.5％，其余为铁及不可避免的杂质，其质量满足bg/t4139-2012fev50-b标准等级。

本发明能达到的经济效益，以品位99％铝粒和品位99.5％铝粒按质量比1：1为例，年经济效益＝(y1－y0)×g＝(14588-13768)×3000＝286万元；其中，y1为al含量为99.5％的铝粒价格；y0为al含量为99％的铝粒价格；g为铝粒的年使用量。

下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，但并不因此将本发明保护范围限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

a、将6～9t氧化钒、1～1.8t铝粒、1.5～2.25t铁粒和0.37～0.56t石灰按质量比混合(配铝系数为0.3～1.8)，得混配料，将混配料按混配料a、混配料b和混配料c质量比为2：2：2分为三份；所述铝粒由品位99％铝粒和品位99.5％铝粒按质量比为1：1混合得到；

b、将混配料a加入倾翻炉内，控制电压为135v～190v、电流为6000～24000a，在2000～3000℃电铝热反应40min，反应完毕，加入造渣剂100kg，造渣贫渣，当贫渣中v含量达到不超过1.2％时，出渣，将少渣合金留在倾翻炉内；

c、继续将混配料b加入倾翻炉内，控制电压为135v～190v、电流为6000～24000a，在2000～3000℃电铝热反应50min，反应完毕，加入造渣剂150kg，造渣贫渣，当贫渣中v含量达到不超过0.8％时，出渣，将少渣合金留在倾翻炉内；

d、继续将混配料c加入倾翻炉内，控制电压为135v～190v、电流为6000～24000a，在2000～3000℃进行电炉精炼60min，反应完毕，加入造渣剂200kg，造渣贫渣，当贫渣中v含量达到不超过0.4％时，渣铁同出，冷却20～24小时后，渣金分离，得钒铁合金，其化学成分按质量百分比为：v：48～55％，c≤0.6％，si≤3％，p≤0.1％，s≤0.06％，al≤2.5％，其余为铁及不可避免的杂质，满足bg/t4139-2012fev50-b标准等级。

实施例2

a、将6～9t氧化钒、1.34～2t铝粒、1.5～2.25t铁粒和0.37～0.56t石灰按质量比混合(配铝系数为0.4～1.6)，得混配料，将混配料按混配料a、混配料b和混配料c质量比为4：3：2分为三份；所述铝粒由品位99％铝粒和品位99.5％铝粒按质量比为1：1混合得到；

b、将混配料a加入倾翻炉内，控制电压为135v～190v、电流为6000～24000a，在2000～3000℃电铝热反应50min，反应完毕，加入造渣剂150kg，造渣贫渣，当贫渣中v含量达到不超过1.2％时，出渣，将少渣合金留在倾翻炉内；

c、继续将混配料b加入倾翻炉内，控制电压为135v～190v、电流为6000～24000a，在2000～3000℃电铝热反应50min，反应完毕，加入造渣剂100kg，造渣贫渣，当贫渣中v含量达到不超过0.8％时，出渣，将少渣合金留在倾翻炉内；

d、继续将混配料c加入倾翻炉内，控制电压为135v～190v、电流为6000～24000a，在2000～3000℃进行电炉精炼50min，反应完毕，加入造渣剂100kg，造渣贫渣，当贫渣中v含量不超过0.4％时，渣铁同出，冷却20～24小时后，渣金分离，得钒铁合金，其化学成分按质量百分比为：v：48～55％，c≤0.6％，si≤3％，p≤0.1％，s≤0.06％，al≤2.5％，其余为铁及不可避免的杂质，满足bg/t4139-2012fev50-b标准等级。