CN103045929B

CN103045929B - 电铝热法生产钒铁的方法

Info

Publication number: CN103045929B
Application number: CN201210590563.1A
Authority: CN
Inventors: 刘鑫; 刘武汉; 马琼; 赖梅祥
Original assignee: Pangang Group Xichang Steel and Vanadium Co Ltd
Current assignee: Panzhihua Iron and Steel Group Xichang vanadium products Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2012-12-31
Filing date: 2012-12-31
Publication date: 2015-12-23
Anticipated expiration: 2032-12-31
Also published as: CN103045929A

Abstract

本发明提供了一种电铝热法生产钒铁的方法，该方法包括：a)配混包括钒氧化物、铝粒、铁屑和石灰的冶金原料；b)在冶炼炉中进行还原冶炼并在还原冶炼结束时出渣；c)向钒铁合金液中加入铁基氧化物以将钒铁合金液中的Al含量降低至不大于0.5％。根据本发明的电铝热法生产钒铁的方法在精炼阶段使用铁基氧化物可以有效地降低钒铁合金液中的铝含量，使所生产的钒铁合金中的铝含量降低至预期水平。此外，使用铁基氧化物精炼钒铁合金液不会产生大量的含钒富渣，从而可以提高钒回收率并省去了处理含钒渣的工序，因此可以降低生产成本。

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，通常使用过量的铝来还原钒氧化物从而形成钒铁合金液，这会导致钒铁合金液中铝含量超标。公开号为CN102146527的名称为“低铝高钒铁的冶炼方法”的中国专利申请公开了在精炼阶段使用五氧化二钒来除去钒铁合金液中的铝，从而将钒铁合金中的铝降低至预期水平。然而，该方法会产生大量的含钒富渣，必须回炉精炼以提高钒回收率，因此，该方法会增大能耗并使冶炼成本提高。

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铁基氧化物来除去钒铁合金液中的铝含量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)在冶炼炉中进行还原冶炼并在还原冶炼结束时出渣；c)向钒铁合金液中加入铁基氧化物以将钒铁合金液中的Al含量降低至不大于0.5％。

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。

根据本发明的示例性实施例，冶炼炉可以为电弧炉。

根据本发明的示例性实施例，在步骤b)中可以将钒铁合金液中的Al含量控制在1.5％-6.0％。

根据本发明的示例性实施例，在步骤b)中，可以在冶炼渣中的V含量不大于1％时出渣。

根据本发明的示例性实施例，铁基氧化物可以包括三氧化二铁。

根据本发明的示例性实施例，可以在冶炼炉中将铁基氧化物加入钒铁合金液中。

根据本发明的示例性实施例，电铝热法生产钒铁的方法还可以包括出钒铁合金液至铁水包中。根据本发明的示例性实施例，可以在出钒铁合金液至铁水包的过程中将铁基氧化物加入铁水包中以将钒铁合金液中的Al含量降低至不大于0.5％。

根据本发明的电铝热法生产钒铁的方法在精炼阶段使用铁基氧化物可以有效地降低钒铁合金液中的铝含量，使所生产的钒铁合金中的铝含量达到预期水平。此外，使用铁基氧化物精炼钒铁合金液不会产生大量的含钒富渣，从而可以提高钒回收率并省去了处理含钒渣的工序，因此可以降低生产成本。

具体实施方式

根据本发明的电铝热法生产钒铁的方法包括还原阶段和精炼阶段。在还原阶段，利用过量的铝来还原钒氧化物以产生钒铁合金液，之后，冶炼进入精炼阶段。在精炼阶段，使用例如三氧化二铁的铁基氧化物将钒铁合金液中的过量的铝氧化除去，以将钒铁合金液中的铝降低到预期水平。

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。钒氧化物的粒度可以为5mm-30mm。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。

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，将配好的冶金原料加入冶炼炉中进行还原冶炼并在还原冶炼结束时出渣。根据本发明的示例性实施例，在钒氧化物的还原阶段可以将钒铁合金液中的Al含量控制在1.5％-6.0％的范围内，并可以在冶炼渣中的V含量不大于1％时出渣。根据本发明的示例性实施例，通过在钒氧化物的还原阶段将钒铁合金液中的Al含量控制在1.5％-6.0％的范围内可以有利于在后续的精炼钒铁合金液过程中的钒铁合金液中的Al的氧化除去。此外，根据本发明的示例性实施例，通过在钒氧化物的还原阶段将钒铁合金液中的Al含量控制在1.5％-6.0％的范围内可以有效地控制还原阶段冶炼渣中的钒含量。另外，在钒氧化物的还原阶段，通过将冶炼渣中的V含量控制为不大于1％可以有效地提高钒回收率，从而减少钒损失。根据本发明的示例性实施例，这里使用的冶炼炉可以是电弧炉。

接下来，在完成对上述对钒氧化物的还原之后，将铁基氧化物加入钒铁合金液中以将钒铁合金液中的铝含量降低至不大于0.5％。这里，将铁基氧化物加入钒铁合金液中可以有效地降低钒铁合金液中的铝含量，也就是说，加入钒铁合金液中的铁基氧化物可以与其中的铝发生反应产生铁和氧化铝，氧化铝进入上层冶金渣中并且产生的铁进入钒铁合金液中，从而将钒铁合金液中的铝含量有效地降低。由于通过铁基氧化物氧化铝产生的铁是钒铁合金液中的组分之一，所以使用铁基氧化物作为精炼阶段的氧化剂不会将新的污染物带入钒铁合金液中。根据本发明的示例性实施例，这里使用的铁基氧化物可以是三氧化二铁，然而，本发明不限于此。这里，加入钒铁合金液中的铁基氧化物的粒度不受具体的限制，根据本发明的示例性实施例，优选地，铁基氧化物的粒度可以为0.85mm至1.45mm。根据本发明的示例性实施例，加入钒铁合金液中的铁基氧化物的量不受具体的限制，本领域技术人员可以根据钒铁合金液中的铝含量以及通过冶炼得到的钒铁合金的预期铝含量来合理地确定在精炼阶段加入钒铁合金液中的铁基氧化物的量。根据本发明的示例性实施例，加入钒铁合金液中的铁基氧化物可以为钒铁合金液中的铝量的200％-300％。

此外，根据本发明的示例性实施例，可以在冶炼炉中将铁基氧化物加入钒铁合金液中进行精炼。然而，本发明不限于此，例如，根据本发明示例性实施例的电铝热法生产钒铁的方法还可以包括出钒铁合金液至铁水包中，以便于在后面工序中进行浇注。在这种情况下，可以在出钒铁合金液至铁水包的过程中将铁基氧化物加入铁水包中以将钒铁合金液中的Al含量降低至不大于0.5％。

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。

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

将6000kg的三氧化二钒、2795kg的铝粒、2593kg的铁屑、1800kg的氧化钙配混到一起，从而形成冶金原料。将配混好的冶金原料先加入公称容量为8t的电弧炉中进行冶炼，其中，冶炼电压为150V，电流为16000A，时间为120分钟，当钒铁合金液中的铝含量为5.6％并且冶炼渣中的钒含量为1％时出渣，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，在电弧炉中向钒铁合金液中加入800kg的粒度为0.9mm三氧化二铁，其中，冶炼电压为135V，电流为16000A，时间为20分钟，经精炼后钒铁合金液中的铝含量为0.22％。接下来，将钒铁合金液和渣浇注至锭模中，自然冷却后脱模水淬，从而得到钒铁。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52.3％的钒，钒回收率达到95.3％。

示例2

将5000kg的五氧化二钒、2700kg的铝粒、1850kg的铁屑、1500kg的氧化钙配混到一起，从而形成冶金原料。将配混好的冶金原料先加入公称容量为5t的电弧炉中进行冶炼，其中，冶炼电压为150V，电流为16000A，时间为120分钟，当钒铁合金液中的铝含量为4.9％并且冶炼渣中的钒含量为1％时出渣，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，在电弧炉中向钒铁合金液中加入575kg的粒度为0.9mm三氧化二铁，其中，冶炼电压为135V，电流为16000A，时间为20分钟，经精炼后钒铁水中的铝含量为0.09％。接下来，将钒铁合金液和渣浇注至锭模中，自然冷却后脱模水淬，从而得到钒铁。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51.8％的钒，钒回收率达到95.6％。

示例3

将2000kg的三氧化二钒、5000kg的五氧化二钒、3630kg的铝粒、2720kg的铁屑、2100kg的氧化钙配混到一起，从而形成冶金原料。将配混好的冶金原料先加入公称容量为8t的电弧炉中进行冶炼，其中，冶炼电压为150V，电流为16000A，时间为120分钟，当钒铁合金液中的铝含量为5％并且冶炼渣中的钒含量为1％时出渣，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，将850kg的粒度为0.95mm三氧化二铁放入铁水包中，然后将电弧炉中的钒铁合金液注入钢水包中。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52.4％的钒，钒回收率达到95.4％，钒铁中铝含量为0.17％。

Claims

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)在冶炼炉中进行还原冶炼并在还原冶炼结束时出渣；

c)精炼阶段，包括出钒铁合金液至铁水包，在出钒铁合金液至铁水包的过程中将铁基氧化物加入铁水包中以将钒铁合金液中的Al含量降低至不大于0.5％；

在步骤b)中，将钒铁合金液中的Al含量控制在1.5％-6.0％，在冶炼渣中的V含量不大于1％时出渣。

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，钒氧化物包括五氧化二钒和/或三氧化二钒。

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，冶炼炉为电弧炉。

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，铁基氧化物包括三氧化二铁。