本发明属于冶金工艺领域，尤其涉及一种利用co促进提钒保碳的方法。
背景技术：
转炉提钒是铁水中fe、si、ti、mn、v、c、等元素的选择性氧化反应过程。目前我国主要采用氧气转炉提钒工艺，氧气转炉提钒工艺主要通过供氧，形成钒的氧化物进入渣中。
从热力学角度分析，由于si、ti、mn氧化反应均产生大量的热，因此转炉提钒过程熔池温度很快上升至1400℃以上，导致碳过早的氧化，抑制了钒的氧化，导致残钒较高。目前主要通过加入一些优质纯净而又含钒的冷却剂，如普通炼钢生铁块、含钒生铁块、氧化铁皮等冷却剂来实现提钒过程的控温，取得一定的效果，但是由于块状冷却剂无法持续控温，使熔池局部出现温差过大现象，同时由于提钒节奏快、温度低使块状冷却剂不易完全熔化，未能充分发挥其有效冷却作用，不利于提钒反应的顺利进行。
从动力学角度分析，钒氧化反应主要取决于反应物[v]和(feo)向反应界面扩散的扩散传质速度。在吹炼过程中，氧气直接同铁水接触，由于铁浓度很大，铁元素的氧化受动力学条件及扩散因素的影响较小，而铁水中的钒元素在提钒过程中浓度逐渐减小，从而导致扩散速度变慢，随着冶炼过程的进行，反应界面处的钒越来越不能满足反应的需要，钒的氧化速度逐渐变慢，在吹炼末期尤其明显。因此，铁水中钒向反应界面处的扩散传质速度是钒发生氧化反应的限制性环节，钒的氧化速度主要取决于钒的扩散速度。提钒工艺特点决定熔池反应不激烈，炉内温度较低，碳氧反应被抑制，同时由于铁水中钒元素含量仅为0.3％左右，因此在提钒过程中钒元素的反应速度和程度受传质速度限制。钒在反应界面间的传质成为限制性环节，既影响了吹炼时间，又影响了钒的回收率。熔池反应动力学条件差，导致半钢余钒和渣中tfe含量高。
技术实现要素：
为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种利用co促进提钒保碳的方法，本发明利用co在转炉中提高钒的氧化转化率，以降低半钢余钒，提高钒渣品位，从而实现提钒保碳的方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种利用co促进提钒保碳的方法，包括如下过程：
在30-400吨提钒转炉的冶炼阶段，利用炉气分析仪实时监测炉气中co含量变化，根据co含量变化将冶炼过程划分为冶炼前期、冶炼中期和冶炼后期三个阶段；
冶炼前期、冶炼中期和冶炼后期三个阶段划分方式为：
冶炼前期为：炉气中co体积分数由0％逐渐增加至0.5％；
冶炼中期为：炉气中co体积分数在0.5％-5％，波动范围为±1％；
冶炼后期为：炉气中co体积分数由5％逐渐升高，直至吹炼终点；
针对不同冶炼时期的co含量变化，动态调节co气体供入量，增加炉内co气体分压，抑制碳的氧化，同时利用co气泡搅拌熔池，具体包括如下过程：
在所述的冶炼前期，喷吹惰性气体，对熔池搅拌；
在所述的冶炼中期，喷吹气体中混入co，逐步增加co供入量，通过提升炉内co分压，抑制c的氧化，延长提钒反应温度区间，具体方法包括：基于实时炉内co含量变化率与喷吹混合气体中co的喷吹强度建立函数关系，使转炉冶炼中期的co喷吹强度从冶炼中期的起始喷吹强度开始持续增加，在冶炼中期终点时达到最大喷吹强度，以抑制碳的氧化；
在所述的冶炼后期，提升co喷吹强度，以提升钒的氧化转化率并且保证钒渣和铁的有效分离。
优选的，在所述的冶炼中期，实时炉内co含量变化率ζ为：
ζ＝(x-x0-x喷吹)/x0
式中：x0为转炉冶炼中期起始的炉气中co含量，x为实时炉气中co含量，x喷吹为转炉冶炼过程中喷吹带入的co含量；
喷吹混合气体中co的喷吹强度y为：
y＝y0+ζ·(ymax-y0)
式中：y0为转炉冶炼中期co起始喷吹强度，ymax为中期冶炼终点时co的最大喷吹强度，ζ为实时炉气中co含量的变化率。
优选的，所述co采用气体的形式加入，利用侧枪从侧部吹入或利用底吹元件从底部吹入。
优选的，当co利用底吹元件从底部吹入时，冶炼过程包括：
在冶炼前期：惰性气体底吹强度为0.08-0.4nm3/(min·t)；
在冶炼中期：喷吹气体底吹强度为0.04-0.4nm3/(min·t)，其中co起始底吹强度为0.02-0.2nm3/(min·t)；
在冶炼后期：纯吹co气体并提升co喷吹强度，co底吹强度为0.05-0.3nm3/(min·t)。
优选的，当co利用侧枪从侧部吹入时，冶炼过程包括：
在冶炼前期：惰性气体侧吹强度为0.03-0.15nm3/(min·t)；
在冶炼中期：喷吹气体侧吹强度为0.01-0.15nm3/(min·t)，其中co起始侧吹强度为0.005-0.08nm3/(min·t)；
在冶炼后期：纯吹co气体并提升co喷吹强度，co侧吹强度为0.02-0.13nm3/(min·t)。
优选的，所述惰性气体采用氮气。
本发明具有如下有益效果：
本发明的利用co促进提钒保碳的方法适用于50-400吨提钒转炉，利用co强搅拌作用，加强熔池搅拌；提高炉内co分压，抑制脱碳反应，延长提钒反应时间，促进提钒保碳，提高钒的氧化转化率和钒渣品位。根据co含量变化将冶炼过程划分为冶炼前期、冶炼中期和冶炼后期三个阶段，针对不同冶炼时期的co含量变化，动态调节co气体供入量，增加炉内co气体分压，抑制碳的氧化，同时利用co气泡强烈搅拌熔池，为提钒保碳创造良好的热力学及动力学条件；在冶炼前期，以si、ti、mn的氧化为主，c氧化反应较弱，熔池搅拌能力较差不利于反应进行，因此采用高强度喷吹惰性气体，加强熔池搅拌，促进反应进行；在冶炼中期，si、ti、mn已基本氧化完全，以v的氧化反应为主，为防止熔池中c过早氧化而降低v的氧化转化率，因此喷吹气体中混入co，逐步增加co供入量，通过提升炉内co分压，从而抑制c的氧化延长提钒反应温度区间，具体方法为基于实时炉内co含量变化率，与喷吹混合气体中co的喷吹强度建立函数关系，使转炉冶炼中期的co喷吹强度从初始强度开始持续增加，在冶炼中期终点时达到最大喷吹强度，抑制碳的氧化，弥补由于钒含量降低导致的钒氧化速率减慢碳过早氧化的问题；在冶炼后期，随着熔池温度的升高，c的氧化占据主导地位，熔池搅拌能力强，为了进一步提钒且保持合适渣铁分离温度，提升co喷吹强度，促进提钒保碳，提升钒的氧化转化率并且保证钒渣和铁的有效分离。本发明属于绿色提钒工艺，采用本发明可提高转炉提钒率2％-10％。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细描述。
本发明利用co促进提钒保碳的方法在50-400吨提钒转炉的冶炼阶段，利用炉气分析仪实时监测炉气中co含量变化，根据co含量变化将冶炼过程划分为冶炼前期、冶炼中期和冶炼后期三个阶段，在提钒转炉的不同冶炼阶段，采用分时段控制co的供入量，实现转炉提钒保碳，co以气体形式吹入转炉；
冶炼前期、冶炼中期和冶炼后期三个阶段划分方式为：
冶炼前期为：炉气中co体积分数由0％逐渐增加至0.5％；
冶炼中期为：炉气中co体积分数在0.5％-5％，波动范围为±1％；
冶炼后期为：炉气中co体积分数由5％逐渐升高，直至吹炼终点；
在所述的冶炼前期，以si、ti、mn的氧化为主，c氧化反应较弱，熔池搅拌能力较差不利于反应进行，因此采用高强度喷吹n2，加强熔池搅拌，促进反应进行；
在所述的冶炼中期，si、ti、mn已基本氧化完全，以v的氧化反应为主，为防止熔池中c过早氧化而降低v的氧化转化率，因此喷吹气体中混入co，逐步增加co供入量，通过提升炉内co分压，从而抑制c的氧化延长提钒反应温度区间，具体方法为基于实时炉内co含量变化率ζ，与喷吹混合气体中co的喷吹强度y建立函数关系，使转炉冶炼中期的co喷吹强度从y0开始持续增加，在冶炼中期终点时达到最大喷吹强度ymax，抑制碳的氧化，弥补由于钒含量降低导致的钒氧化速率减慢碳过早氧化的问题；
冶炼中期的动态调节co喷吹强度的工艺为：
首先，根据公式(1)求出实时炉气中co含量的变化率，公式如下：
ζ＝(x-x0-x喷吹)/x0(1)；
式中：ζ为实时炉气中co含量的变化率，x0为转炉冶炼中期起始的炉气中co含量，x为实时炉气中co含量，x喷吹为转炉冶炼过程中喷吹带入的co含量；
根据求出的实时炉气中co含量的变化率ζ代入公式(2)求出喷吹co的喷吹强度y，公式如下：
y＝y0+ζ·(ymax-y0)(2)；
式中：y0为转炉冶炼中期co起始喷吹强度，ymax为中期冶炼终点时co的最大喷吹强度，ζ为实时炉气中co含量的变化率。
在所述的冶炼后期，随着熔池温度的升高，c的氧化占据主导地位，熔池搅拌能力强，为了进一步提钒且保持合适渣铁分离温度，提升co喷吹强度，促进提钒保碳，提升钒的氧化转化率并且保证钒渣和铁的有效分离。
co采用气体的形式加入，利用侧枪从侧部吹入或利用底吹元件从底部吹入。
当co利用底吹元件从底部吹入时，冶炼过程具体包括以下步骤：
在冶炼前期：以si、ti、mn的氧化为主，c氧化反应较弱，熔池搅拌能力较差不利于反应进行，因此采用高强度喷吹n2，加强熔池搅拌，促进反应进行；n2底吹强度为0.08-0.4nm3/(min·t)；
在冶炼中期：si、ti、mn已基本氧化完全，以v的氧化反应为主，为防止熔池中c过早氧化而降低v的氧化转化率，因此底吹气体中混入co，逐步增加co供入量，通过提升炉内co分压，抑制c的氧化延长提钒反应温度区间，底吹混合气体中co实时喷吹强度由炉气中实时co含量以及冶炼中期co起始底吹强度y0决定，混合气体底吹强度0.04-0.4nm3/(min·t)，其中co起始底吹强度y0为0.02-0.2nm3/(min·t)；
在冶炼后期：随着熔池温度的升高，c的氧化占据主导地位，熔池搅拌能力强，为了进一步提钒且保持合适渣铁分离温度，纯吹co气体并提升co喷吹强度，促进提钒保碳，co底吹强度0.05-0.3nm3/(min·t)。
当co利用侧枪从侧部吹入时，冶炼过程具体包括以下步骤：
在冶炼前期：以si、ti、mn的氧化为主，c氧化反应较弱，熔池搅拌能力较差不利于反应进行，因此采用高强度喷吹n2，加强熔池搅拌，促进反应进行；n2侧吹强度为0.03-0.15nm3/(min·t)；
在冶炼中期：si、ti、mn已基本氧化完全，以v的氧化反应为主，为防止熔池中c过早氧化而降低v的氧化转化率，因此侧吹气体中混入co，逐步增加co供入量，通过提升炉内co分压，抑制c的氧化延长提钒反应温度区间，侧吹混合气体中co实时喷吹强度由炉气中实时co含量以及冶炼中期co起始侧吹强度y0决定，混合气体侧吹强度0.01-0.15nm3/(min·t)，其中co起始侧吹强度y0为0.005-0.08nm3/(min·t)；
在冶炼后期：随着熔池温度的升高，c的氧化占据主导地位，熔池搅拌能力强，为了进一步提钒且保持合适渣铁分离温度，纯吹co气体并提升co喷吹强度，促进提钒保碳，co侧吹强度0.02-0.13nm3/(min·t)。
本发明的原理是：在转炉提钒冶炼过程中，由于si、ti、mn氧化而使熔池快速升温使提钒热力学条件变差，同时由于提钒工艺特点决定熔池反应不激烈，碳氧反应被抑制，使熔池搅拌不足，动力学条件变差，从而导致钒的氧化转化率较低。本发明是在转炉提钒过程中供入co，提升炉内co分压，抑制碳的氧化，延缓碳氧化反应发生的时间，提高钒氧化反应温度区间，同时加强熔池搅拌，改善钒氧化反应热力学和动力学条件，实现提钒保碳。
本发明在提钒过程中，co以气体的形式吹入含钒铁水中，利用侧枪从侧部吹入或利用底吹元件从底部吹入。
吹入的co在上浮过程中有利于清除钢中夹杂物，并且从熔池排出co产生沸腾现象，使熔池受到强烈搅拌，为提钒反应创造良好的动力学条件，另外，大量的co通过渣层，形成气-渣-金属三相乳化，极大增加接触界面，有利于促进钒的氧化，最后，在转炉提钒过程中供入co，提升炉内co分压，抑制碳的氧化，促进提钒保碳，提高转炉提钒率。
实施例1
50吨提钒转炉冶炼工艺
在转炉提钒冶炼过程中，co以气体形式吹入转炉。底吹总强度为0.04-0.1nm3/(min·t)，侧吹总强度为0.01-0.05nm3/(min·t)。
当co利用底吹元件从底部吹入时，具体包括以下步骤：
在冶炼前期：以si、ti、mn的氧化为主，c氧化反应较弱，熔池搅拌能力较差不利于反应进行，因此采用高强度喷吹n2，加强熔池搅拌，促进反应进行；n2底吹强度为0.08-0.1nm3/(min·t)；
在冶炼中期：si、ti、mn已基本氧化完全，以v的氧化反应为主，为防止熔池中c过早氧化而降低v的氧化转化率，因此底吹气体中混入co，逐步增加co供入量，通过提升炉内co分压，抑制c的氧化延长提钒反应温度区间，底吹混合气体中co实时喷吹强度由炉气中实时co含量以及冶炼中期co起始底吹强度y0决定，混合气体底吹强度0.04-0.1nm3/(min·t)，其中co起始底吹强度y0为0.02-0.05nm3/(min·t)；
在冶炼后期：随着熔池温度的升高，c的氧化占据主导地位，熔池搅拌能力强，为了进一步提钒且保持合适渣铁分离温度，纯吹co气体并提升co喷吹强度，促进提钒保碳，co底吹强度0.05-0.08nm3/(min·t)。
当co利用侧枪从侧部吹入时，具体包括以下步骤：
在冶炼前期：以si、ti、mn的氧化为主，c氧化反应较弱，熔池搅拌能力较差不利于反应进行，因此采用高强度喷吹n2，加强熔池搅拌，促进反应进行；n2侧吹强度为0.03-0.05nm3/(min·t)；
在冶炼中期：si、ti、mn已基本氧化完全，以v的氧化反应为主，为防止熔池中c过早氧化而降低v的氧化转化率，因此侧吹气体中混入co，逐步增加co供入量，通过提升炉内co分压，抑制c的氧化延长提钒反应温度区间，侧吹混合气体中co实时喷吹强度由炉气中实时co含量以及冶炼中期co起始侧吹强度y0决定，混合气体侧吹强度0.01-0.05nm3/(min·t)，其中co起始侧吹强度y0为0.005-0.02nm3/(min·t)；
在冶炼后期：随着熔池温度的升高，c的氧化占据主导地位，熔池搅拌能力强，为了进一步提钒且保持合适渣铁分离温度，纯吹co气体并提升co喷吹强度，促进提钒保碳，co侧吹强度0.02-0.04nm3/(min·t)。
50吨提钒转炉冶炼采用本发明，利用底吹元件从底部吹入co，可提高转炉提钒率5％，冶炼终点熔池c质量分数增加0.3％；利用侧枪从侧部吹入co，可提高转炉提钒率2％，冶炼终点熔池c质量分数增加0.1％。
实施例2
200吨提钒转炉冶炼工艺
在转炉提钒冶炼过程中，co以气体形式吹入转炉。底吹总强度为0.1-0.25nm3/(min·t)，侧吹总强度为0.05-0.1nm3/(min·t)。
当co利用底吹元件从底部吹入时，具体包括以下步骤：
在冶炼前期：以si、ti、mn的氧化为主，c氧化反应较弱，熔池搅拌能力较差不利于反应进行，因此采用高强度喷吹n2，加强熔池搅拌，促进反应进行；n2底吹强度为0.15-0.25nm3/(min·t)；
在冶炼中期：si、ti、mn已基本氧化完全，以v的氧化反应为主，为防止熔池中c过早氧化而降低v的氧化转化率，因此底吹气体中混入co，逐步增加co供入量，通过提升炉内co分压，抑制c的氧化延长提钒反应温度区间，底吹混合气体中co实时喷吹强度由炉气中实时co含量以及冶炼中期co起始底吹强度y0决定，混合气体底吹强度0.1-0.25nm3/(min·t)，其中co起始底吹强度y0为0.05-0.12nm3/(min·t)；
在冶炼后期：随着熔池温度的升高，c的氧化占据主导地位，熔池搅拌能力强，为了进一步提钒且保持合适渣铁分离温度，纯吹co气体并提升co喷吹强度，促进提钒保碳，co底吹强度0.12-0.2nm3/(min·t)。
当co利用侧枪从侧部吹入时，具体包括以下步骤：
在冶炼前期：以si、ti、mn的氧化为主，c氧化反应较弱，熔池搅拌能力较差不利于反应进行，因此采用高强度喷吹n2，加强熔池搅拌，促进反应进行；n2侧吹强度为0.08-0.1nm3/(min·t)；
在冶炼中期：si、ti、mn已基本氧化完全，以v的氧化反应为主，为防止熔池中c过早氧化而降低v的氧化转化率，因此侧吹气体中混入co，逐步增加co供入量，通过提升炉内co分压，抑制c的氧化延长提钒反应温度区间，侧吹混合气体中co实时喷吹强度由炉气中实时co含量以及冶炼中期co起始侧吹强度y0决定，混合气体侧吹强度0.05-0.1nm3/(min·t)，其中co起始侧吹强度y0为0.02-0.05nm3/(min·t)；
在冶炼后期：随着熔池温度的升高，c的氧化占据主导地位，熔池搅拌能力强，为了进一步提钒且保持合适渣铁分离温度，纯吹co气体并提升co喷吹强度，促进提钒保碳，co侧吹强度0.05-0.08nm3/(min·t)。
200吨提钒转炉冶炼采用本发明，利用底吹元件从底部吹入co，可提高转炉提钒率6％-8％，冶炼终点熔池c质量分数增加0.4％-0.6％；利用侧枪从侧部吹入co，可提高转炉提钒率3％-4％，冶炼终点熔池c质量分数增加0.2-0.3％。
实施例3
400吨提钒转炉冶炼工艺
在转炉提钒冶炼过程中，co以气体形式吹入转炉。底吹总强度为0.25-0.4nm3/(min·t)，侧吹总强度为0.1-0.15nm3/(min·t)。
当co利用底吹元件从底部吹入时，具体包括以下步骤：
在冶炼前期：以si、ti、mn的氧化为主，c氧化反应较弱，熔池搅拌能力较差不利于反应进行，因此采用高强度喷吹n2，加强熔池搅拌，促进反应进行；n2底吹强度为0.3-0.4nm3/(min·t)；
在冶炼中期：si、ti、mn已基本氧化完全，以v的氧化反应为主，为防止熔池中c过早氧化而降低v的氧化转化率，因此底吹气体中混入co，逐步增加co供入量，通过提升炉内co分压，抑制c的氧化延长提钒反应温度区间，底吹混合气体中co实时喷吹强度由炉气中实时co含量以及冶炼中期co起始底吹强度y0决定，混合气体底吹强度0.25-0.4nm3/(min·t)，其中co起始底吹强度y0为0.12-0.2nm3/(min·t)；
在冶炼后期：随着熔池温度的升高，c的氧化占据主导地位，熔池搅拌能力强，为了进一步提钒且保持合适渣铁分离温度，纯吹co气体并提升co喷吹强度，促进提钒保碳，co底吹强度0.2-0.3nm3/(min·t)。
当co利用侧枪从侧部吹入时，具体包括以下步骤：
在冶炼前期：以si、ti、mn的氧化为主，c氧化反应较弱，熔池搅拌能力较差不利于反应进行，因此采用高强度喷吹n2，加强熔池搅拌，促进反应进行；n2侧吹强度为0.13-0.15nm3/(min·t)；
在冶炼中期：si、ti、mn已基本氧化完全，以v的氧化反应为主，为防止熔池中c过早氧化而降低v的氧化转化率，因此侧吹气体中混入co，逐步增加co供入量，通过提升炉内co分压，抑制c的氧化延长提钒反应温度区间，侧吹混合气体中co实时喷吹强度由炉气中实时co含量以及冶炼中期co起始侧吹强度y0决定，混合气体侧吹强度0.1-0.15nm3/(min·t)，其中co起始侧吹强度y0为0.05-0.08nm3/(min·t)；
在冶炼后期：随着熔池温度的升高，c的氧化占据主导地位，熔池搅拌能力强，为了进一步提钒且保持合适渣铁分离温度，纯吹co气体并提升co喷吹强度，促进提钒保碳，co侧吹强度0.08-0.13nm3/(min·t)。
400吨提钒转炉冶炼采用本发明，利用底吹元件从底部吹入co，可提高转炉提钒率8％-10％，冶炼终点熔池c质量分数增加0.6-0.8％；利用侧枪从侧部吹入co，可提高转炉提钒率5％-6％，冶炼终点熔池c质量分数增加0.4％-0.5％。
本发明利用co解决提钒转炉冶炼过程中控温难碳过早氧化、搅拌能力弱导致的钒的氧化转化率低等技术问题，从而实现提钒保碳的方法。通过在提钒过程中实时监测炉气中co含量，根据炉气中co含量将冶炼过程划分为冶炼前期、冶炼中期和冶炼后期三个阶段，针对不同时期co含量变化动态调节喷吹混合气体中co供入量，通过改变炉内co分压抑制碳的氧化反应，延缓碳氧化反应的发生，延长提钒反应时间，同时利用co气泡的强搅拌作用，为提钒保碳创造良好的热力学及动力学条件，本发明适用于50-400吨提钒转炉，采用本发明可提高转炉提钒率2-10％。