CN101177757B - 一种制备冶炼含钒、锰合金钢的合金化材料的方法以及冶炼含钒、锰合金钢的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于冶炼含钒、锰合金钢的合金化材料其制备方法，属于冶金领域。本发明钒锰铁合金含有8％～12％的V、40～65％的锰，是由以下方法制备的：a、将V2O5含量15％～25％、TFe含量22％～30％的精钒渣与含TMn含量为25％～35％的锰矿或富锰渣和还原剂混合并造球团；b、将步骤a制备的球团与调渣剂通过矿热电炉熔融还原获得8～12％V、40～65％Mn的钒锰铁合金，即得。本发明合金化材料可用于钢铁领域中含钒、锰合金钢的合金化，代替钒铁、锰铁，降低在含钒、锰合金钢的生产成本、优化含钒、锰合金钢的工艺。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种用于冶炼含钒、锰合金钢的合金化材料及其制备方法和用途。
背景技术
含钒、锰合金钢由于其具有良好的抗压和伸缩性能，其应用范围越来越广，如：生产重轨钢(主要组成0.04％～0.12％V、0.75％～1.05％Mn、)、运输管线钢(主要组成0.06％～0.12％V、1.3％～1.6％Mn)、汽车大梁板(主要组成0.04％～0.12％V、1.3％～1.8％Mn)等多种领域。含钒、锰合金钢目前的生产工艺主要包括以下步骤：高炉铁水→铁水预处理→转炉炼钢→脱氧合金化→精炼→连铸→轧制，其中脱氧合金化步骤中主要是将钒铁、锰铁用于冶炼含钒含锰合金钢。
在已有技术中，钒系合金和锰系合金的研制与生产有大量的文献报道和专有技术，而制备钒锰铁合金，并将钒锰铁合金在钢铁生产工业中作为钒铁、锰铁替代品用于含钒、锰合金钢的合金化均未见报导。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种在炼钢生产含钒、锰合金钢的合金化材料。
该合金化材料是含有8％～12％的V、40％～65％的Mn的钒锰铁合金。该合金化材料除含有8％～12％的V、40％～65％的Mn的锰外，余量大部分为Fe，还有少量C、Si、S、P等合金常见成分。
进一步的，上述该该合金化材料是由以下方法制备的：
a、将V2O5含量15％～25％、TFe含量22％～30％的精钒渣与含TMn含量为25％～35％的锰矿或富锰渣和还原剂混合并造球团，
b、将步骤a制备的球团与调渣剂通过矿热电炉熔融还原获得8％～12％V、40％～65％Mn的钒锰合金，即得。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供了一种制备上述该合金化材料的方法。该方法包括以下步骤：
a、将V2O5含量15％～25％、TFe含量22％～30％的精钒渣与含TMn含量为25％～35％的锰矿或富锰渣和还原剂混合并造球团，
b、将步骤a制备的球团与调渣剂通过矿热电炉熔融还原，获得8％～12％V、40％～65％Mn的钒锰合金，即得。
其中，上述方法步骤a中的还原剂用量为占球团总质量的20％～30％。
其中，上述的还原剂为焦碳或煤粉。
其中，上述方法中的锰矿或富锰渣的用量为占球团总质量的40％～65％。
其中，上述的球团粒度为8～12mm，落下强度为1M橡胶板上8～12次/球。
其中，上述方法步骤b所述的熔融还原时需配加占球团总质量的8％～15％的石灰和3％～5％的硅石作辅助料进行调渣，还原时间120～140min，终点温度在1630～1680℃。
本发明所要解决的第三个技术问题是提供上述合金化材料在制备含钒、锰合金钢中的用途。
本发明所要解决的第四个技术问题是提了一种制备含钒、锰合金钢的方法。该方法是将上述的合金化材料作为原料对钢水进行合金化。
根据本发明的上述各方面，在实际生产中，将常见的初钒渣破碎磁选并除铁得到获得V2O5含量15％～25％、TFe含量22％～30％的精钒渣，精钒渣与含TMn含量为25％～35％的锰矿或富锰渣以及还原剂按如下质量比例混合：精钒渣25％～30％，还原剂10％～20％，锰矿或富锰渣45％～65％；然后加工成球团；球团通过矿热电炉熔融还原，还原过程采用二次电压70～90V，电流4000～5000A的低电压大电流操作，熔融还原的同时向炉内补加8～15％的石灰以及3％～5％的硅石进行调渣，还原时间100～140min以及终点温度达到1630～1680℃时出炉，出炉后获得含8％～12％的V、40％～65％的Mn的钒锰铁合金产品，其余量大部分为Fe，还有少量C、Si、S、P等合金常见成分，以作为合金化材料。该工艺流程短，能耗低、成本低、金属损失小，同时也能将钒渣中的Fe、Mn有价元素进一步回收利用。所制得的钒锰铁合金产品可用于炼钢生产中含钒含锰合金钢的合金化材料，替代的钒铁、锰铁合金化。
本发明合金化材料可用于钢铁领域中含钒、锰合金钢的合金化，代替钒铁、锰铁，降低含钒、锰合金钢的生产成本、优化含钒、锰合金钢的合金化工艺。本发明方法能保障V、Mn、Fe元素有效提取和回收，而且具有能耗低、成本低、工艺流程短、金属损失小等特点，特别是钒和锰损失小，钒、锰的收率均可以达到80％以上，形成了多金属综合利用与合金化的成套技术，从而为此类原料大规模电炉生产及综合利用提供了一条新的思路。
附图说明
图1为本发明合金化材料的简要生产流程图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明、下面结合实施例进一步但不限定说明本发明。
实施例一
将转炉含V2O5为16.2％的初钒渣通过磨碎磁选机进行细磨和磁选除铁，得到含V2O516.8％、TFe27.3％、MnO9.40％、P0.043％的精钒渣，然后将精钒渣与焦粉以及TMn含量为30％的锰矿按质量比3∶2∶5混合造球，得到含量为V2O55.04％、TFe8.15％、MnO22.3％的球团矿，球团粒度8～12mm，落下强度：8～12次/球(1M橡胶板)。
将球团通过3200kVA半封闭式矿热电炉熔融还原，变压器一次电压380V；采用低电压大电流操作(二次电压70～90V，电流4000～5000A)，熔融还原同时，向炉内配加10％的石灰和3％的硅石；炉料熔清后向炉内补加5kg粒度为3～7mm的焦炭，还原时间控制在120min，终点温度在1658℃，出炉后即获得钒锰铁合金和还原渣。
经检测，所得的钒锰铁合金成分重量百分比为：4.4％C、8.6％V、56.8％Mn、0.85％Si、0.015％S、0.083％P，余量为Fe，百分数之和为100％；再将该钒锰铁合金作为合金化材料，代替钒铁合金与锰铁合金进行攀钢集团现工艺条件下U75V重轨钢水的合金化，其它合金加入类别和加入量按原操作制度执行；钒锰合金的加入量按与钢水质量比为0.8％加入，合金化后的钢水成分为：0.66％C、0.063％V、0.78％Mn、0.011％S、0.016％P，达到了满足此钢种的成分要求。
实施例2
实践中，将攀钢转炉提钒后得到含V2O5为23.5％的初钒渣通过磨碎磁选机进行细磨和磁选除铁，得到含V2O524.3％、TFe23.8％、MnO9.70％的精钒渣，然后将精钒渣与焦粉和TMn含量为33.6％的富锰矿按质量比2∶1∶4混合造球，得到含V2O56.92％、TFe6.83％、MnO28.85％的球团矿，球团粒度8～12mm，抗压强度0.85～1.1kg/球；然后将球团矿通过3200kVA半封闭式矿热电炉熔融还原，采用二次电压70～90V，电流4000～5000A，熔融还原同时，配加10％的石灰作辅助料；炉料熔清后向炉内补加10kg粒度为3～7mm的焦炭，将还原时间控制在135min、终点温度在1673℃时出炉，出炉后即获得钒锰铁合金和还原渣。
经检测，所得的钒锰铁合金成分为：5.2％C、11.6％V、62.5％Mn、1.08％Si、0.013％S、0.11％P，余量为Fe，以上均为重量百分比，百分数之和为100％；再将该钒锰铁合金作为合金化材料，代替钒铁合金与锰铁合金进行攀钢集团现工艺条件下冶炼J55运输管线钢水的合金化，其它合金加入类别和加入量按原操作制度执行；钒锰铁合金和硅锰合金的加入量按与钢水质量比为0.9％和1.2％加入，合金化后的钢水成分为：0.093％C、0.09％V、1.4％Mn、0.25％Si、0.008％S、0.014％P，达到了满足此钢种的成分要求。
Claims (5)
1.一种制备冶炼含钒、锰合金钢的合金化材料的方法，其特征在于包括以下步骤：
a、将V2O5含量15％～25％、TFe含量22％～30％的精钒渣与含TMn含量为25％～35％的锰矿或富锰渣和还原剂混合并造球团；
b、将步骤a制备的球团与调渣剂通过矿热电炉熔融还原，获得8％～12％V、40％～65％Mn的钒锰合金，即得冶炼含钒、锰合金钢的合金化材料；
其中，步骤a中所述精钒渣与锰矿或富锰渣以及还原剂按如下质量比例混合：精钒渣25％～30％，还原剂10％～20％，锰矿或富锰渣45％～65％，其中锰矿或富锰、精钒渣和还原剂含量之和为100％。
2.根据权利要求1所述的制备冶炼含钒、锰合金钢的合金化材料的方法，其特征在于：所述的还原剂为焦碳或煤粉。
3.根据权利要求1所述的制备冶炼含钒、锰合金钢的合金化材料的方法，其特征在于：所述的球团粒度为8～12mm，落下强度为1M橡胶板上8～12次/球。
4.根据权利要求1所述的制备冶炼含钒、锰合金钢的合金化材料的方法，其特征在于：步骤b所述的熔融还原时配加占球团总质量的8％～15％的石灰和3％～5％的硅石作辅助料进行调渣，还原时间120～140min，终点温度在1630～1680℃。
5.一种冶炼含钒、锰合金钢的方法，其特征在于包括以下步骤：用权利要求1～4任一项所述方法所制备得到的制备冶炼含钒、锰合金钢的合金化材料作为原料对钢水进行合金化，即得。
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