CN103045928A - 电铝热法生产钒铁的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电铝热法生产钒铁的方法。该电铝热法生产钒铁的方法包括：a)配混包括钒氧化物、铝粒、铁屑和石灰的冶金原料；b)将一部分冶金原料加入电弧炉中进行冶炼，并在冶炼渣中的V含量不大于0.5％时出渣；c)将另一部分冶金原料加入电弧炉中进行冶炼，并在冶炼渣中的V含量不大于0.5％时出渣；d)将五氧化二钒和石灰加入电弧炉进行精炼，并在钒铁合金液中的铝含量不大于1.5％时出钒铁合金液和含钒富渣。根据本发明的电铝热法生产钒铁的方法可以提高钒的收得率并可以有效地控制钒铁中的铝残余量，此外，可以提高钒铁的单炉产能。

Description

电铝热法生产钒铁的方法

技术领域

本发明涉及一种采用电铝热法来生产钒铁的方法。

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。

冶炼钒铁的方法一般包括碳热法、硅热法、铝热法和电铝热法。由于电铝热法具有生产工艺相对成熟、装备水平比较先进、产品质量相对稳定等优点，所以目前一般采用电铝热法来生产钒铁。

在采用电铝热法生产钒铁的过程中，利用铝来还原钒氧化物从而形成钒铁合金。然而，由于全部的冶金原料一次性加入冶炼炉中进行还原反应，所以配入的铝不宜过量，否则钒铁中的铝超标而影响钒铁的质量，这导致冶金渣中的钒含量高而影响电铝热法冶金过程中钒的收得率。此外，传统的电铝热法生产钒铁存在单炉产能低的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足而提供一种采用可倾翻电弧炉两次出贫渣的电铝热法生产钒铁的方法。

根据本发明的一方面，电铝热法生产钒铁的方法包括：a)配混包括钒氧化物、铝粒、铁屑和石灰的冶金原料；b)将一部分冶金原料加入电弧炉中进行冶炼，并在冶炼渣中的V含量不大于0.5%时出渣；c)将另一部分冶金原料加入电弧炉中进行冶炼，并在冶炼渣中的V含量不大于0.5%时出渣；d)将五氧化二钒和石灰加入电弧炉进行精炼，并在钒铁合金液中的铝含量不大于1.5%时出钒铁合金液和含钒富渣。

根据本发明的示例性实施例，冶金原料还可以包括含钒富渣。根据本发明的示例性实施例，优选地，冶炼原料还可以包括步骤d)中的含钒富渣。

根据本发明的示例性实施例，所述一部分冶金原料按重量百分比可以为冶金原料总量的55%-65%。根据本发明的示例性实施例，优选地，所述一部分冶金原料按重量百分比可以为冶金原料总量的60%。

根据本发明的示例性实施例，钒氧化物可以为五氧化二钒和/或三氧化二钒。

根据本发明的示例性实施例，冶金原料中的铝可以按理论配入量的102%-120%配入。

根据本发明的电铝热法生产钒铁的方法可以有效地控制贫渣中的钒含量，从而提高钒的收得率。此外，根据本发明的电铝热法生产钒铁的方法通过两次出贫渣可以提单炉的产能。

具体实施方式

根据本发明的电铝热法生产钒铁的方法在电弧炉中进行，其包括还原阶段和精炼阶段。在还原阶段，先将一部分冶金原料加入电弧炉中，当冶炼到冶炼渣中钒含量不大于0.5%时倾翻电弧炉进行出渣；然后将剩余的冶金原料加入电弧炉中，当冶炼到冶炼渣中钒含量不大于0.5%时倾翻电弧炉进行出渣，之后，冶炼进入精炼阶段。在精炼阶段，将氧化剂加入电弧炉中，通过氧化剂将钒铁合金液中的过量的铝除去，从而使钒铁中的铝含量达到钒铁的要求。

下面将参照示例性实施例来详细地描述本发明的电铝热法生产钒铁的方法。

首先，进行配混冶金原料，这里，冶金原料可以包括钒氧化物、铝粒、铁屑和石灰等。根据本发明的示例性实施例，钒氧化物可以包括五氧化二钒和/或三氧化二钒。例如，五氧化二钒的纯度可以不小于95.0%，五氧化二钒可以是不大于55×55mm的片状，其厚度可以不大于5mm。再例如，三氧化二钒可以是粉末状，其钒含量可以不小于64.0%。

例如，铝粒按重量百分比可以包含大于99.2%的Al、小于0.13%的Fe、小于0.005%的C、小于0.1%的Si、小于0.05%的P和小于0.0016%的S等，铝粒的粒度可以为10mm-15mm。再例如，铁屑可以包含小于0.4%的C以及余量的Fe和不可避免的杂质，铁屑的粒度可以为不大于15mm。又例如，石灰按重量百分比可以包含不小于85%的CaO、小于5%的MgO、不大于3.5%的S和不大于0.03%的P，酌减不大于7%。然而，如本领域技术人员所将认识到，本发明不限于以上例举的铝粒、铁屑和氧化钙，以上例举的关于铝粒、铁屑和氧化钙的具体参数仅是示例性的。

根据本发明的示例性实施例，可以按照所需理论配入量的102%-120%配入铝粒，以该量配入铝粒可以有效地降低钒氧化物被还原产生的贫渣中的钒含量，从而可以减少冶炼过程中的钒损失。这里，铝粒的理论配入量是指按化学计量计算还原钒氧化物所需的铝粒的量。

此外，根据本发明的示例性实施例，可以根据预期得到的钒铁合金成分来确定冶炼原料中的钒氧化物、铁屑和氧化钙的量。因此，本发明的冶金原料的各组分的量不受具体的限制。

接下来，将配好的一部分冶金原料加入电弧炉中进行冶炼，在冶炼渣的V含量不大于0.5%时倾翻电弧炉进行出渣操作，从而将贫渣从电弧炉内倾倒出来，该过程可以称作还原一期。根据本发明的示例性实施例，在还原一期加入的冶金原料可以为配好的冶金原料的总量的55%-65%，优选地，可以为60%。在实际操作中，可以先将还原一期中待加入的冶金原料的一部分加入电弧炉的底部进行引弧，待原料熔化后，将还原一期中待加入的冶金原料的剩余部分加入电弧炉中进行冶炼出渣。根据本发明的示例性实施例，由于无五氧化二钒的引弧效果好，所以可以使用配混好的五氧化二钒来引弧，即，使用包括五氧化二钒、铝粒、铁屑和石灰的冶金原料来引弧。然而，本发明不限于此，例如，可以使用配混好的三氧化二钒来引弧（即，使用包括三氧化钒、铝粒、铁屑和石灰的冶金原料来引弧），或者可以使用配混在一起的三氧化二钒和五氧化二钒来引弧（即，使用包括五氧化二钒、三氧化二钒、铝粒、铁屑和石灰的冶金原料来引弧）。

然后，将配好的另一部分冶金原料（即，配混好的冶金原料中的除还原一期加入的冶金原料之外的剩余的冶金原料）加入电弧炉中进行冶炼，在冶炼渣到冶金渣中V含量不大于0.5%时倾翻电弧炉进行出渣操作，从而将贫渣从电弧炉内倾倒出来，该过程可以称为还原二期。根据本发明的示例性实施例，还原二期加入的冶金原料可以为配好的冶金原料的总量的35%-45%，优选地，可以为40%。通过将一部分冶炼原料加入电弧炉中先进行冶炼，倒出贫渣后加入剩余部分的冶炼原料进行冶炼，可以节省电弧炉内的空间，因此，可以提高单炉的产能（单炉出钢量）。即，先将一部分贫渣倒出电弧炉，可以节省电弧炉内的空间，从而可以提高加入电弧炉中的冶金原料的总量，因此，可以提高单炉的出钢量。

接下来，在完成对上述对钒氧化物的还原之后，在电弧炉内对得到的钒铁合金液进行除铝精炼。根据本发明的电铝热法生产钒铁的方法，在该步骤中，将五氧化二钒和石灰加入电弧炉中进行精炼，并在钒铁合金液中的铝含量不大于1.5%时出钒铁合金液和含钒富渣。这里，五氧化二钒可以将钒铁合金液中的过量的铝氧化成氧化铝，从而可以降低钒铁合金液中的铝含量，使钒铁质量达到要求。这里加入的五氧化二钒和石灰的量可以根据预期得到的钒铁中的铝含量而确定，因此，不受具体的限制。

根据本发明的示例性实施例，接下来，可以将得到的钒铁合金液浇注到组合式锭模中，待钒铁合金液冷却后脱模得到合金饼（锭），最后将合金饼破碎后可以得到成品钒铁。

根据本发明的电铝热法生产钒铁的方法，在可倾翻的电弧炉中先用铝还原钒氧化物，然后用五氧化二钒氧化得到的钒铁合金液中的铝，因此，可以配入过量的铝来保证钒的收得率，同时可以确保得到的钢铁中的铝含量的要求。

根据本发明的示例性实施例，在冶炼过程中，引弧二次电压可以为190V、冶炼二次电压可以为135V，电流可以为12000A-15000A，冶炼温度可以为1900℃-2000℃，然而，本发明不限于此，本领域技术人员可以根据实际的冶炼情况来调整这些参数。

此外，根据本发明的示例性实施例，在还原钒氧化物过程中加入的冶金原料还可以包括含钒富渣，优选地，可以包括在精炼钒铁合金液后得到的含钒富渣，从而可以进一步回收加入的钒而提高钒的收得率。然而，本发明不限于此，例如，冶金原料还可以包括含钒细粉、含钒残合金等的含钒物料。

下面将参照具体实例来详细地说明本发明的电铝热法生产钒铁的方法。

示例1

配混7罐包括三氧化二钒、铝粒、铁屑和石灰的冶金原料以及1罐包括五氧化二钒、铝粒、铁屑和石灰的冶金原料，其中，每罐包括三氧化二钒的冶金原料包括1000kg的三氧化二钒、488kg的铝粒、530kg的铁屑、300kg的氧化钙，每罐包括五氧化二钒的冶金原料包括1000kg的五氧化二钒、583kg的铝粒、530kg的铁屑、300kg的氧化钙。将配混好的五氧化二钒罐料（2413kg）加入公称容量为10t的电弧炉中进行冶炼，采用190V的二次电压以及8000A的电流进行引弧，待物料全部熔化形成熔池后，加入4罐配混好的三氧化二钒（9272kg），调整二次电压为135V，电流为13000A，通电20min后待渣中钒含量不大于0.5%时，将电弧炉中的贫渣出渣至渣盘，从而完成还原一期的冶炼。加入剩余3罐配混好的三氧化二钒（6954kg），采用135V的二次电压以及13000A的电流，通电20分钟后待渣中钒含量不大于0.5%时，将电弧炉中的贫渣出渣至渣盘，从而完成钒氧化物的还原。然后进入钒铁合金液的氧化精炼阶段，向钒铁合金液中加入800kg的五氧化二钒和200kg的氧化钙，采用135V的二次电压以及13000A的电流，通电10min精炼后钒铁合金液中的铝含量大于1.5%。渣铁同出至铁水包内，接下来，将钒铁合金液浇注至锭模中，自然冷却后脱模水淬，从而得到含钒富渣和钒铁。最后，将得到的钒铁破碎包装，从而得到成品钒铁，其中，得到的钒铁包含48.5%的钒，钒综合回收率达到95.5%。此外，通过两次加入冶炼原料和两次出渣，将单炉出钢量提高了40%。

示例2

配混9罐包括三氧化二钒、铝粒、铁屑和石灰的冶金原料以及1罐包括五氧化二钒、铝粒、铁屑和石灰的冶金原料，其中，每罐包括三氧化二钒的冶金原料包括1000kg的三氧化二钒、458kg的铝粒、530kg的铁屑、300kg的氧化钙，每罐包括五氧化二钒的冶金原料包括1000kg的五氧化二钒、548kg的铝粒、530kg的铁屑、300kg的氧化钙。将配混好的五氧化二钒罐料（2378kg）加入公称容量为10t的电弧炉中进行冶炼，采用190V的二次电压和8000A的电流进行引弧，待物料全部熔化形成熔池后，加入5罐配好的三氧化二钒（11440kg），调整二次电压为135V，电流为13500A，通电20min后待渣中钒含量不大于0.5%时，从而完成还原一期的冶炼。加入剩余4罐配好的三氧化二钒（9152kg），采用135V的二次电压以及13500A的电流，通电20分钟后待渣中钒含量不大于0.5%时，将电弧炉中的贫渣出渣至渣盘，从而完成钒氧化物的还原。然后进入钒铁合金液的氧化精炼阶段，向钒铁合金液中加入500kg的五氧化二钒和200kg的氧化钙，采用135V的二次电压以及13500A的电流，通电10min精炼后钒铁合金液中的铝含量不大于1.5%。渣铁同出至铁水包内，接下来，将钒铁合金液浇注至锭模中，自然冷却后脱模水淬，从而得到含钒富渣和钒铁。最后，将得到的钒铁破碎包装，从而得到成品钒铁，其中，得到的钒铁包含51%的钒，钒综合回收率达到95.3%。此外，通过两次加入冶炼原料和两次出渣，将单炉出钢量提高了40%。

示例3

配混5罐包括三氧化二钒、铝粒、铁屑和石灰的冶金原料以及1罐包括五氧化二钒、铝粒、铁屑和石灰的冶金原料，其中，每罐包括三氧化二钒的冶金原料包括1000kg的三氧化二钒、417kg的铝粒、530kg的铁屑、300kg的氧化钙，每罐包括五氧化二钒的冶金原料包括1000kg的五氧化二钒、499kg的铝粒、530kg的铁屑、300kg的氧化钙。将配混好的五氧化二钒罐料（2329kg）加入公称容量为10t的电弧炉中进行冶炼，采用190V的二次电压以及8000A的电流进行引弧，待物料全部熔化形成熔池后，加入配好的三氧化二钒3罐（6741kg），调整二次电压为135V，电流为14000A，通电20min后待渣中钒含量不大于0.5%时，将电弧炉中的贫渣出渣至渣盘，从而完成还原一期的冶炼；加入剩余3罐配好的三氧化二钒（6741kg），采用135V的二次电压以及14000A的电流，通电20分钟后待渣中钒含量不大于0.5%时，将电弧炉中的贫渣出渣至渣盘，从而完成钒氧化物的还原。然后进入钒铁合金液的氧化精炼阶段，向钒铁合金液中加入500kg的五氧化二钒和200kg的氧化钙，采用135V的二次电压以及14000A的电流，通电10min精炼后钒铁合金液中的铝含量不大于1.5%。渣铁同出至铁水包内，接下来，将钒铁合金液浇注至锭模中，自然冷却后脱模水淬，从而得到含钒富渣和钒铁。最后，将得到的钒铁破碎包装，从而得到成品钒铁，其中，得到的钒铁包含53%的钒，钒综合回收率达到95.0%。此外，通过两次加入冶炼原料和两次出渣，将单炉出钢量提高了40%。

Claims (7)

1.一种电铝热法生产钒铁的方法，其特征在于，所述方法包括：

a)配混包括钒氧化物、铝粒、铁屑和石灰的冶金原料；

b)将一部分冶金原料加入电弧炉中进行冶炼，并在冶炼渣中的V含量不大于0.5％时出渣；

c)将另一部分冶金原料加入电弧炉中进行冶炼，并在冶炼渣中的V含量不大于0.5％时出渣；

d)将五氧化二钒和石灰加入电弧炉进行精炼，并在钒铁合金液中的铝含量不大于1.5％时出钒铁合金液和含钒富渣。

2.根据权利要求1所述的电铝热法生产钒铁的方法，其特征在于，冶金原料还包括含钒富渣。

3.根据权利要求1所述的电铝热法生产钒铁的方法，其特征在于，冶炼原料还包括步骤d)中的含钒富渣。

4.根据权利要求1所述的电铝热法生产钒铁的方法，其特征在于，所述一部分冶金原料按重量百分比为冶金原料总量的55％-65％。

5.根据权利要求5所述的电铝热法生产钒铁的方法，其特征在于，所述一部分冶金原料按重量百分比为冶金原料总量的60％。

6.根据权利要求1所述的电铝热法生产钒铁的方法，其特征在于，钒氧化物为五氧化二钒和/或三氧化二钒。

7.根据权利要求1所述的电铝热法生产钒铁的方法，其特征在于，冶金原料中的铝按理论配入量的102％-120％配入。