CN100577822C - 从含钒铁水中提钒脱磷的方法及利用该方法的炼钢工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种从含钒铁水中提钒脱磷的方法以及利用该方法的炼钢工艺。所述从含钒铁水中提钒脱磷的方法包括：在对含钒铁水进行供氧吹炼的过程中，向所述铁水内添加提钒脱磷剂和冷却剂，吹炼后获得钒渣和低磷半钢。该方法能够在提取钒的同时脱磷，从而不仅能保证钒的有效提取，而且能够有效去除铁水中的磷。

Description

从含钒铁水中提钒脱磷的方法及利用该方法的炼钢工艺

技术领域

本发明涉及一种铁水的预处理方法及利用该方法的炼钢工艺，更具体地讲，本发明涉及一种从含钒铁水中提钒脱磷的方法以及利用该方法的炼钢工艺。

背景技术

传统的炼钢工艺包括的步骤有：高炉铁水-→脱硫→提钒(得半钢)→炼钢→得成品钢。具体地说，高炉炼铁得到含钒铁水，经混铁炉均匀成分和温度并存储所述铁水，然后将含钒铁水兑入转炉吹氧使钒氧化进入钒渣，随后将提钒后的铁水装入转炉炼钢得到成品钢。

然而，随着技术的进步，工业中对钢材的质量提出了越来越高的要求，对钢中所含的有害元素如磷、硫等含量要求越来越低。因此，降低磷、硫等有害元素的含量成了钢铁企业所要解决的重要课题。

第00113001.3号中国发明专利申请公开了一种半钢脱磷脱硫炼钢新工艺。如图1所示，该工艺的流程为：对高炉铁水进行脱硫处理，然后对脱硫后的铁水进行提钒，提钒处理之后得到半钢，再将半钢进行脱磷脱硫处理，最后进入转炉炼钢，得到低磷的成品钢。该方法完善了从高炉铁水到炼钢的过程，在炼钢前增加了预脱磷处理，减轻了转炉炼钢脱磷的负担，为炼钢制造了良好的条件。

第200510021749.5号中国发明专利申请公开了一种利用钒钛铁精矿制取钛铁、钢及钒铁的方法，其步骤是：1)加碱金属还原钒钛铁精矿；2)还原铁熔化分离；3)对含钒铁水进行脱磷处理；4)进入转炉吹钒炼钢，钢水铸锭；5)用炼钢渣冶炼含钒铁水，对含钒铁水用氧气吹炼富钒渣；6)富钒渣冶炼钒铁；7)熔分渣冶炼钛铁。从上述方法中可以看出，该方法为了降低炼钢用铁水的磷含量，也对含钒铁水在吹钒之前进行了预脱磷处理。

因此，目前所采用的降低成品钢中磷的含量的方法为：在提钒得到半钢之后对半钢进行脱磷处理，或者在对铁水提钒得半钢之前对铁水进行预脱磷处理。这样为了降低成品钢中的磷含量，在原有炼钢工艺的基础上增加了一步脱磷的工序，使工艺复杂化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种从含钒铁水中提钒脱磷的方法，该方法能够在提取钒的同时脱磷，从而不仅能保证钒的有效提取，而且能够有效去除铁水中的磷。

本发明的另一目的在于提供一种从含钒铁水中提钒脱磷的炼钢工艺，在该工艺中，可以在提取钒的同时脱磷，这样会缩短工艺流程、降低能耗，从而降低生产成本。

本发明提供了一种从含钒铁水中提钒脱磷的方法，所述方法包括：在对含钒铁水进行供氧吹炼的过程中，向所述铁水内添加提钒脱磷剂和冷却剂，吹炼后获得钒渣和低磷半钢。

在上述提钒脱磷方法中，可在所述供氧吹炼开始之前，向所述铁水中添加提钒脱磷剂，并在所述供氧吹炼1～5分钟内加入冷却剂；或者，在所述供氧吹炼1～5分钟内，向所述铁水中添加提钒脱磷剂和冷却剂。供氧吹炼时间为3.0～20.0分钟，供氧吹炼的终点温度为1300～1500℃。在该方法中加入的脱磷剂为Na₂CO₃且加入量为5～50kg/t·Fe，加入的冷却剂为氧化铁皮并且加入量为0～30kg/t·Fe。此外，还可以在加入脱磷剂和冷却剂供氧吹炼5分钟后，加入镁砂进行调渣。在调渣后供氧吹炼大约0.5～1分钟后，出低磷半钢和钒渣。

通过上述的供氧吹炼过程，吹炼后的产渣率≥3.0％，得到的钒渣的品位达5％以上，钒的回收率在80％以上；在得到的低磷低硫半钢中，C含量在3.0％以上、P含量在0.050％以下且S含量在0.020％以下，半钢的脱磷率达75％以上。

本发明还提供了从含钒铁水中提钒脱磷的炼钢工艺，该工艺包括：将含钒的铁矿装入高炉或电炉进行冶炼，得含钒铁水；对含钒铁水进行脱硫处理；对脱硫后的含钒铁水进行供氧吹炼的同时提钒脱磷，得到钒渣和低磷低硫半钢；从钒渣中提取钒，并将低磷低硫半钢用于冶炼低磷低硫钢，其中，所述对脱硫后的含钒铁水进行供氧吹炼的同时提钒脱磷的步骤包括：在对含钒铁水进行供氧吹炼的过程中，向所述铁水内添加提钒脱磷剂和冷却剂，吹炼后获得钒渣和低磷半钢。

根据本发明的从含钒铁水中提钒脱磷的方法以及利用该方法的炼钢工艺，不仅能够保证钒的提取，而且能够有效地去除铁水中的磷含量，大大减轻了炼钢工序的脱磷压力。

附图说明

下面，结合附图对本发明进行详细的描述，其中：

图1是传统炼钢技术的流程图；

图2是根据本发明实施例的从含钒铁水中同时提钒脱磷的炼钢过程的流程图。

具体实施方式

下面，将参照图2来描述根据本发明实施例的从含钒铁水中同时提钒脱磷的炼钢过程。

如图2所示，在炼钢工艺过程中，首先利用由高炉或电炉生产出的含钒铁水并对其进行脱硫处理，得到V≥0.20％、P≥0.06％且S≤0.020％的含钒低硫的铁水；然后将含钒低硫铁水兑入转炉或铁水包内，通过拟定冷却制度、供氧制度和终点控制技术进行供氧吹炼；在供氧吹炼开始之前或供氧吹炼的前期向炉内或包内外加5～50kg/t·Fe的提钒脱磷剂，并在吹钒前期向炉内或包内外加0～30kg/t·Fe的冷却剂，提钒脱磷剂主要为钠盐，冷却剂为酸性材料；吹炼时间为3.0～20.0分钟，吹炼的终点温度为1300～1500℃；提钒脱磷后获得钒渣和低磷低硫半钢。在得到的半钢中，C含量在3.0％以上、P含量在0.050％以下且S含量在0.020％以下，半钢的脱磷率达75％以上。得到的半钢炼钢后得成品钢。另外，供氧吹炼后的钒的产渣率≥3.0％，得到的钒渣的品位可达5％以上，钒的回收率在80％以上。从得到的钒渣中可进一步提取钒。

在上述方法中，所谓供氧吹炼前期为供氧吹炼总时间的前半段时间。例如，根据本发明的实施例，供氧吹炼的前期可以为供氧吹炼1～5分钟内。

针对上述的从含钒铁水中同时提钒脱磷的方法，下面具体示出了不同工艺条件下的四个具体实施例。

实施例1

1)含钒铁水脱硫：高炉冶炼出的含钒铁水，经脱硫扒渣后得到含钒低硫铁水，其成分为：4.23％C、0.16％Si、0.15％Mn、0.28％V、0.010％S、0.060％P、0.18％Ti，余量为Fe，以上均为重量百分比，百分数之和为100％；

2)提钒的同时脱磷：向120t转炉内先后装入Na₂CO₃和含钒低硫铁水，铁水装入量为135t，Na₂CO₃加入量为2.5t，然后对转炉进行供氧吹炼；在供氧吹炼1～3分钟内，向炉内加入600kg氧化铁皮作为冷却剂；

3)调渣：供氧吹炼5分钟后，向炉内加入500kg镁砂进行调渣；

4)得半钢和钒渣：再供氧吹炼0.5～1.0分钟进行挡渣出半钢和钒渣，供氧吹炼终点温度为1380℃。

吹炼后获得的半钢成分为：3.56％C、Si和Ti含量为痕迹、0.03％Mn、0.014％P、0.008％S、0.037％V，此半钢适用于转炉少渣炼钢和纯净钢的生产。获得钒渣的产渣率为4.78％，其主要成分为：1.85％CaO、16.34％Na₂O、8.93％V₂O₅、8.75％SiO₂、3.22％MnO、8.01％MgO、25.81％TFe、27.9％FeO、6.08％TiO₂、1.39％P、0.167％S。

实施例2

1)含钒铁水脱硫：高炉冶炼出的含钒铁水，经脱硫扒渣后得到含钒低硫铁水，其成分为：4.42％C、0.18％Si、0.14％Mn、0.24％V、0.020％S、0.077％P、0.22％Ti，余量为Fe，以上均为重量百分比，百分数之和为100％；

2)提钒的同时脱磷：向120t转炉炉内兑入含钒低硫铁水140t，然后对转炉进行供氧吹炼；在供氧吹炼1～3分钟内，向炉内加入600kg氧化铁皮和Na₂CO₃2.5t；

3)调渣：供氧吹炼5分钟后，向炉内加入350kg镁砂进行调渣；

4)得半钢和钒渣：再供氧吹炼0.5～1.0分钟进行挡渣出半钢和钒渣，供氧吹炼终点温度为1450℃。

供氧吹炼后获得的半钢成分为：3.45％C、Si和Ti含量为痕迹、0.04％Mn、0.018％P、0.015％S、0.029％V，此半钢适用于转炉少渣炼钢的生产。获得钒渣的产渣率为4.4％，其主要成分为：15.51％CaO、10.52％V₂O₅、12.93％SiO₂、4.14％MnO、6.03％MgO、26.94％TFe、29.27％FeO、7.24％TiO₂、1.27％P、0.258％S。

实施例3

1)将低硫铁水装炉供氧吹炼：采用电炉冶炼出的低硫高钒铁块(水)进行提钒脱磷，该铁水成分为：4.08％C、0.38％Si、0.43％Mn、1.24％V、0.018％S、0.118％P、0.46％Ti，余量为Fe，以上均为重量百分比，百分数之和为100％；将500kg该铁水加入中频感应炉内熔清，或将500kg铁水兑入中频感应炉内，进行供氧吹炼；

2)提钒的同时脱磷：在供氧吹炼的3～5分钟内，向炉内加入13kg提钒脱磷剂Na₂CO₃(Na₂CO₃既具有提钒脱磷的作用，又具有冷却剂的作用，可以不再另外添加冷却剂)；

3)得半钢和钒渣：供氧吹炼总时间12分钟，吹炼温度1380℃。

供氧吹炼后获得的半钢成分为：3.23％C、Si和Ti含量为痕迹、0.06％Mn、0.027％P、0.013％S、0.046％V，此半钢适用于转炉或电炉采用少渣炼钢工艺冶炼低磷低硫钢。获得钒渣的产渣率为8.7％，其主要成分为：8.35％CaO、8.48％Na₂O、14.46％V₂O₅、9.34％SiO₂、3.22％MnO、1.40％MgO、26.38％Tfe、8.65％TiO₂、1.08％P、0.077％S。

实施例4

1)将低硫铁水装炉供氧吹炼：采用电炉冶炼出的低硫高钒铁块(水)进行提钒脱磷，该铁水成分为：4.68％C、0.30％Si、0.40％Mn、2.14％V、0.018％S、0.108％P、0.36％Ti，余量为Fe，以上均为重量百分比，百分数之和为100％；将500kg该铁水加入中频感应炉内熔清，或500kg铁水兑入中频感应炉内，进行吹炼，吹炼采用镁砂炉衬，水冷单孔喷枪；

2)提钒的同时脱磷：在供氧吹炼的3～5分钟内，向炉内加入15kg Na₂CO₃和20kg镁砂；

3)得半钢和钒渣：供氧吹炼总时间15分钟，吹炼温度1350℃。

供氧吹炼后获得的半钢成分为：3.45％C、Si和Ti含量为痕迹、0.1％Mn、0.020％P、0.020％S、0.035％V，此半钢适用于转炉或电炉采用少渣炼钢工艺冶炼低磷低硫钢。获得钒渣的产渣率为10.5％，其主要成分为：10.15％CaO、0.50％Na₂O、24.32％V₂O₅、11.53％SiO₂、3.20％MnO、7.48％MgO、28.85％Tfe、11.05％TiO₂、1.38％P、0.050％S。

从上述四个实施例可以看出，含钒铁水的提钒脱磷可以在转炉(实施例1和实施例2)或电炉(实施例3和实施例4)内进行。

脱磷剂可以在向转炉内兑入铁水之前装入转炉，也可以在将铁水兑入之后开始供氧吹炼的前期，将脱磷剂加入铁水中。实施例1示出了在向转炉内兑入铁水之前将脱磷剂装入转炉的情况，实施例2至实施例4示出了在供氧吹炼前期将脱磷剂加入铁水中的情况。在实施例1至实施例4中，脱磷剂为Na₂CO₃，并且加入量为5～50kg/t·Fe。

在提钒脱磷的过程中，加入镁砂的目的在于保护炉衬。然而，由于在提钒脱磷过程中，镁砂会少量参与提钒反应，形成钒镁尖晶石，加入量过多对提钒脱磷不利，所以镁砂的加入量应该控制为0～40kg/t·Fe。

根据本发明实施例的从含钒铁水中同时提钒脱磷的方法不仅能够保证钒的提取，而且能够有效地去除铁水中的磷含量，大大减轻了炼钢工序的脱磷压力。

因此，利用从含钒铁水中同时提钒脱磷的方法的炼钢工艺具有流程短、能耗低、脱磷率高的特点，能够保证铁水中的有价元素钒的有效提取和回收，同时改善了半钢质量，为洁净钢、纯净钢和低磷低硫钢的生产提供了良好的原料。

虽然已经示出了本发明的具体实施例，但是在不脱离本发明的精神和原理的情况下，可以对实施例做出修改和变形。本发明的范围由权利要求限定。

Claims (2)

1、一种从含钒铁水中提钒脱磷的方法，所述方法包括：向所述铁水内添加提钒脱磷剂和冷却剂，供氧吹炼后获得钒渣和低磷半钢，其中，供氧吹炼时间为3.0～20.0分钟，供氧吹炼的终点温度为1300～1500℃，

向所述铁水内添加提钒脱磷剂和冷却剂包括：在供氧吹炼1～5分钟内，向所述铁水中同时添加提钒脱磷剂和冷却剂；或者在供氧吹炼开始之前，向所述铁水中添加提钒脱磷剂，并在供氧吹炼1～5分钟内加入冷却剂，

所述提钒脱磷剂为Na₂CO₃且加入量为5～50kg/t·Fe，所述冷却剂为氧化铁皮并且加入量为0～30kg/t·Fe。

2、一种从含钒铁水中提钒脱磷的炼钢工艺，该工艺包括：

将含钒的铁矿装入高炉或电炉进行冶炼，得含钒铁水；

对含钒铁水进行脱硫处理；

对脱硫后的含钒铁水进行供氧吹炼的同时提钒脱磷，得到钒渣和低磷低硫半钢；

从钒渣中提取钒，并将低磷低硫半钢用于冶炼低磷低硫钢，

其中，所述对脱硫后的含钒铁水进行供氧吹炼的同时提钒脱磷的步骤包括：向所述铁水内添加提钒脱磷剂和冷却剂，供氧吹炼后获得钒渣和低磷半钢，供氧吹炼时间为3.0～20.0分钟，供氧吹炼的终点温度为1300～1500℃，

向所述铁水内添加提钒脱磷剂和冷却剂包括：在供氧吹炼1～5分钟内，向所述铁水中同时添加提钒脱磷剂和冷却剂；或者在供氧吹炼开始之前，向所述铁水中添加提钒脱磷剂，并在供氧吹炼1～5分钟内加入冷却剂，

所述提钒脱磷剂为Na₂CO₃且加入量为5～50kg/t·Fe，所述冷却剂为氧化铁皮并且加入量为0～30kg/t·Fe。

Images