CN103966390A - 一种顶底复吹转炉提钒的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种顶底复吹转炉提钒的方法，该方法包括：将含钒铁水和冷却剂加入到转炉中，并进行供氧吹炼和底吹，所述供氧吹炼采用的是氧气，其中，所述底吹包括：在供氧吹炼前采用氮气进行第一底吹，在供氧吹炼开始时切换为二氧化碳气体进行第二底吹，在供氧吹炼结束前1-1.5min切换为氮气进行第三底吹。采用本发明的转炉提钒的方法，在不加入大量冷却剂的条件下，所得钒氧化率高于90％且碳氧化率低于14％。

Description

一种顶底复吹转炉提钒的方法

技术领域

本发明涉及一种顶底复吹转炉提钒的方法。

背景技术

我国是钒钛磁铁矿大国，而由高炉冶炼钒钛磁铁矿所得的铁水与普通铁水相比其钒含量高，因此铁水炼钢前必须提钒以制取钒渣，是获得钒资源的一般途径。目前，国内外制取钒渣的方法较多，主要有新西兰铁水包吹钒工艺、南非摇包提钒工艺、俄罗斯和中国的转炉提钒工艺等，另外还包括含钒钢渣提钒、石煤提钒工艺等。其中以转炉提钒工艺最优，最为经济。

通常通过调控冷却剂、过程温度和吹炼时间来不断对转炉提钒工艺进行改进。其中，由于铁水提钒是一项选择性氧化技术。在供氧吹炼过程中，[Si]、[Mn]、[V]、[C]等元素氧化使熔池快速升温，而[Si]、[Mn]氧化发生在[V]氧化之前，其氧化难以抑制，而[C]、[V]的氧化的转化温度在1385℃左右，低于此温度，钒优先于碳氧化，高于此温度，碳优先于钒氧化，因此要获得[V]的高氧化率和高收率，必须加入提钒冷却剂，控制熔池温度使之逼近[C]、[V]转化温度，达到提钒保碳的目的。

CN1789435A公开了一种铁水提钒控钙冷却剂及铁水提钒控钙工艺，其提钒冷却剂的化学成分(Wt％)为：氧化铁皮56-60％、铁精矿粉30-40％、结合剂5-10％，该冷却剂可增高钒的提取率和钒渣品位，稳定钒渣氧化钙含量，但其冷却剂的用量在60-90kg/t_钢水，可见其仍然需要较高的冷却剂用量来控制温度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的转炉提钒中冷却剂用量高的缺陷，提供一种冷却剂用量少且钒的氧化率高的顶底复吹转炉提钒的方法。

本发明的发明人深入研究发现，当在供氧吹炼过程中采用二氧化碳气体进行底部吹炼，可以大大降低铁水的碳氧化率，提高钒的氧化率，且无需加入大量的冷却剂进行降温。

由此，本发明提供一种顶底复吹转炉提钒的方法，该方法包括：将含钒铁水和冷却剂加入到转炉中，并进行供氧吹炼和底吹，所述供氧吹炼采用的是氧气，其中，所述底吹包括：在供氧吹炼前采用氮气进行第一底吹，在供氧吹炼开始时切换为二氧化碳气体进行第二底吹，在供氧吹炼结束前1-1.5min切换为氮气进行第三底吹。

采用本发明的转炉提钒的方法，可以在不加入大量冷却剂的条件下，在供氧吹炼结束后，所述含钒铁水的钒氧化率高于90％且碳氧化率低于14％。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明中，钒氧化率是指提钒前的含钒铁水中的钒含量与提钒后的半钢中钒含量相减所得的差值与提钒前的含钒铁水中的钒含量的重量百分比。

本发明中，碳氧化率是指提钒前的含钒铁水中的碳含量与提钒后的半钢中碳含量相减所得的差值与提钒前的含钒铁水中的碳含量的重量百分比。

这里的“半钢”可以是指含钒铁水经过本发明的转炉提钒的方法提钒后得到的产物，其碳含量介于铁水和钢水之间。

本发明提供一种顶底复吹转炉提钒的方法，该方法包括：将含钒铁水和冷却剂加入到转炉中，并进行供氧吹炼和底吹，所述供氧吹炼采用的是氧气，其中，所述底吹包括：在供氧吹炼前采用氮气进行第一底吹，在供氧吹炼开始时切换为二氧化碳气体进行第二底吹，在供氧吹炼结束前1-1.5min切换为氮气进行第三底吹。

根据本发明，所述含钒铁水可以为本领域常规的含钒铁矿熔融的铁水，例如由钒钛磁铁矿经高炉冶炼后得到的铁水。由于本发明的转炉提钒的方法可以获得较高的钒氧化率和较低的碳氧化率，因此，可以用于钒含量更低的含钒铁水的提钒处理，例如所述含钒铁水的钒的含量为0.25-0.35重量％，优选为0.28-0.32重量％；碳的含量为4-4.9重量％，优选4.3-4.8重量％；硅的含量为0.1-0.3重量％，优选为0.15-0.25重量％；锰的含量为0.15-0.7重量％，优选为0.18-0.62重量％；铁的含量为93重量％以上，优选为94-97重量％。在上述范围的含钒铁水的处理还可以降低提钒过程的热损失。所述含钒铁水中还可能含有少量的硫、磷、钛等，例如硫的含量为0.055-0.1重量％，磷的含量为0.06-0.08重量％，钛的含量为0.1-0.35重量％，这些杂质元素对提钒的影响不大。所述含钒铁水的温度可以为本领域常规的转炉提钒所处理的含钒铁水的温度，优选地，所述含钒铁水的温度控制在碳-钒氧化转化点的温度以下，例如1250-1300℃。

根据本发明，将所述含钒铁水加入到转炉中进行供氧吹炼，为了更好地控制吹炼过程中的炉内铁水的温度，需要向转炉内加入冷却剂。所述冷却剂可以在供氧吹炼前和/或供氧吹炼过程中任何时间段内加入。虽然本发明中对所述冷却剂的加入时机并未有任何限制，但是由于采用本发明的方法可以更好地控制在供氧吹炼过程中的碳的氧化以及避免因其氧化造成的高温的问题，因此，为了简化操作，本发明优选待所述含钒铁水加入到转炉中后在开始进行供氧吹炼后0.5-1.5min加入所述冷却剂。并且，虽然所述冷却剂的用量可以为本领域常规的用量，但是本发明中采用更少量的冷却剂就可以在供氧吹炼结束后获得碳氧化率低且钒氧化率高的铁水，因此，出于降低成本的原因，优选地，所述冷却剂的用量为20-35kg/t_铁水，更优选为22-28kg/t_铁水。

所述冷却剂可以为本领域常规的冷却剂，例如生铁块、废钢、废钒渣、铁皮球、污泥球、铁矿石、烧结矿、球团矿等中的一种或多种，优选为生铁块、铁皮球、污泥球、球团矿中的一种或多种。

所述生铁块、废钢、废钒渣、铁皮球、污泥球、铁矿石、烧结矿、球团矿各自可以为本领域常规的选择，例如所述生铁块是指含钒铁水铸造的铁块，其成分与含钒铁水一致；所述废钒渣是指钒渣经过破碎筛选后的固体颗粒，其含有40-50重量％的铁；所述污泥球是指将提钒转炉除去的尘灰经过造球得到，其含有60-65重量％的TFe，5-10重量％的SiO₂，5-10重量％的MnO，小于5重量％的CaO；所述铁矿石是指含钒钛原矿；所述烧结矿是指高炉用含钒铁精矿生产的烧结矿；所述球团矿是指含钒铁精矿生产的球团。

根据本发明的一种优选的实施方式，所述冷却剂为铁皮球。

根据本发明的另一种优选的实施方式，所述冷却剂的组成为10-20重量％的生铁块和80-90重量％的球团矿。

根据本发明的另一种优选的实施方式，所述冷却剂的组成为10-20重量％的生铁块和80-90重量％的铁皮球。

根据本发明的另一种优选的实施方式，所述冷却剂的组成为10-20重量％的生铁块，20-30重量％的污泥球，50-70重量％的球团矿。

根据本发明的顶底复吹转炉提钒的方法，其中，顶底复吹的顶吹是指在转炉的上方采用氧枪进行供氧吹炼。

本发明中对供氧吹炼的条件并无特别的限定，可以根据所要处理的具体的含钒铁水的组成进行调整。优选地，所述供氧吹炼的供氧强度为2-4m³/(min·t_铁水)，更优选为2.5-3m³/(min·t_铁水)。优选地，所述供氧吹炼的时间为4-7min，更优选为5-6min。

所述供氧吹炼所采用的氧枪的枪位可以采用本领域常规在转炉提钒过程中的氧枪枪位的变换方式，例如所述供氧吹炼的过程中，供氧的氧枪在供氧吹炼开始采用高枪位，在供氧吹炼中期采用低枪位，在供氧吹炼结束前采用高枪位。本发明中的高枪位指的是同一过程中比供氧吹炼中期采用低枪位高一些的枪位，此处的高枪位并不具有其他限定意义。优选情况下，所述供氧吹炼的过程中，供氧的氧枪在供氧吹炼开始0.5-3min时采用1.8-1.9m的枪位，在供氧吹炼中期采用1.5-1.7m的枪位，在供氧吹炼结束前1-3min采用1.8-2m的枪位。更优选地，所述供氧吹炼的过程中，供氧的氧枪在供氧吹炼开始0.5-1.5min时采用1.8-1.85m的枪位，在供氧吹炼中期采用1.55-1.65m的枪位，在供氧吹炼结束前1-1.5min采用1.85-1.9m的枪位。氧枪枪位采用这样的“高-低-高”模式，可以达到降低钒渣铁含量、提高钒氧化率等效果。其中，氧枪的喷嘴距离熔池面(铁水的最低液面)的高度被称为枪位。

根据本发明的顶底复吹转炉提钒的方法，其中，顶底复吹的底吹包括：在供氧吹炼前采用氮气进行第一底吹，在供氧吹炼开始时切换为二氧化碳气体进行第二底吹，在供氧吹炼结束前1-1.5min切换为氮气进行第三底吹。

根据本发明，所述第一底吹是指在未进行供氧吹炼前采用氮气通过转炉炉底透气砖至下而上对转炉内的含钒铁水等物料进行喷吹，以此可以实现保证透气砖通畅的目的。本发明中，对在供氧吹炼前采用氮气进行第一底吹的氮气的喷吹强度并没有特别的限定，可以在较宽的范围内变动。优选地，所述第一底吹中氮气的喷吹强度为0.002m³/(min·t_铁水)以下，优选为0.001-0.0015m³/(min·t_铁水)。

根据本发明，所述第二底吹是指在供氧吹炼开始时将第一底吹中的氮气切换为二氧化碳气体进行喷吹。通过第二底吹，可以使得转炉内的物料间充盈着二氧化碳的气氛，从而可以达到降低铁水中的碳的氧化反应的目的。因此，本发明中对第二底吹中的二氧化碳气体的喷吹强度并没有特别的限定，只要能够实现上述目的即可，优选地，所述第二底吹中二氧化碳气体的喷吹强度为0.1-0.5m³/(min·t_铁水)，更优选为0.2-0.4m³/(min·t_铁水)。

根据本发明，所述第三底吹是指在供氧吹炼结束前1-1.5min，将底吹中的二氧化碳气体再次切换回氮气进行底吹，以此可以实现降低钒渣全铁含量的目的。因此，本发明中对第三底吹中的氮气的喷吹强度并没有特别的限定，只要能够实现上述目的即可，优选地，所述第三底吹中氮气的喷吹强度为0.1-0.5m³/(min·t_铁水)，更优选为0.3-0.5m³/(min·t_铁水)。

采用本发明的顶底复吹转炉提钒的方法，可以将温度较好地控制在碳-钒氧化转化点，优选地，所述供氧吹炼的终点铁水的温度控制在1350-1380℃。

通过上述方法，可以在供氧吹炼结束时，所述含钒铁水的钒氧化率在90％以上，且碳氧化率在14％以下。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

以下实施例和对比例中：

钒氧化率的测定方法为：分别取提钒前的含钒铁水样和提钒后的半钢样，并采用N-苯甲酰苯胲(N-BPHA)光度法来检测其中的钒含量，将提钒前的含钒铁水中的钒含量与提钒后的半钢中钒含量相减所得的差值与提钒前的含钒铁水中的钒含量的重量百分比；

碳氧化率的测定方法为：分别取提钒前的含钒铁水样和提钒后的半钢样，并采用《CSM07030602-2003合金钢—碳含量的测定—燃烧气体容量法》中记载的燃烧气体容量法来检测其中的碳含量，将提钒前的含钒铁水中的碳含量与提钒后的半钢中碳含量相减所得的差值与提钒前的含钒铁水中的碳含量的重量百分比。

实施例1

本实施例用于说明本发明的顶底复吹转炉提钒的方法。

将143t含钒铁水(其含有：钒的含量为0.301重量％，碳的含量为4.6重量％，硅的含量为0.16重量％，锰的含量为0.18重量％)加入到转炉后，开始供氧吹炼，吹炼0.5min后加入25kg/t_铁水的冷却剂(100重量％的铁皮球)。其中，供氧吹炼的时长为5.5min，供氧吹炼的强度为3.0m³/(min·t_铁水)，且在进行供氧吹炼开始后的0.5min内采用1.8m的枪位进行供氧吹炼，在供氧吹炼过程中采用1.6m的枪位进行供氧吹炼，在供氧吹炼结束前1.5min采用1.9m的枪位进行吹炼。同时，在供氧吹炼开始前，以0.0015m³/(min·t_铁水)的喷吹强度，通过炉底透气砖底吹氮气；从供氧吹炼开始至供氧吹炼结束前1.5min将底吹的气体切换为二氧化碳气体以0.5m³/(min·t_铁水)的喷吹强度进行底吹；供氧吹炼结束前1.5min将底吹的气体切换为氮气以0.4m³/(min·t_铁水)的喷吹强度进行底吹至供氧吹炼结束。吹炼终点铁水的温度为1375℃，该含钒铁水的钒氧化率为91.02％，碳氧化率为12.4％。

实施例2

本实施例用于说明本发明的顶底复吹转炉提钒的方法。

将220t含钒铁水(其含有：钒的含量为0.345重量％，碳的含量为4.38重量％，硅的含量为0.21重量％，锰的含量为0.31重量％)加入到转炉后进行供氧吹炼，吹炼1min后加入28kg/t_铁水的冷却剂(组成为：20重量％的生铁块，80重量％的球团矿)。其中，供氧吹炼的时长为6min，供氧吹炼的强度为2.5m³/(min·t_铁水)，且在进行供氧吹炼开始后的1.5min内采用1.85m的枪位进行供氧吹炼，在供氧吹炼过程中采用1.5m的枪位进行供氧吹炼，在供氧吹炼结束前1min采用1.8m的枪位进行供氧吹炼。同时，在未进行供氧吹炼的时候，以0.002m³/(min·t_铁水)的喷吹强度，通过炉底透气砖底吹氮气；从供氧吹炼开始至供氧吹炼结束前1min将底吹的气体切换为二氧化碳气体以0.4m³/(min·t_铁水)的喷吹强度进行底吹；供氧吹炼结束前1min将底吹的气体切换为氮气以0.4m³/(min·t_铁水)的喷吹强度进行底吹至供氧吹炼结束。吹炼终点铁水的温度为1381℃，该含钒铁水的钒氧化率为90.89％，碳氧化率为13.8％。

实施例3

本实施例用于说明本发明的顶底复吹转炉提钒的方法。

将145t含钒铁水(其含有：钒的含量为0.298重量％，碳的含量为4.71重量％，硅的含量为0.17重量％，锰的含量为0.22重量％)加入到转炉后开始供氧吹炼，吹炼1min后加入22kg/t_铁水的冷却剂(组成为：10重量％的生铁块，90重量％的铁皮球)。其中，供氧吹炼的时长为5.8min，供氧吹炼的强度为2.8m³/(min·t_铁水)，且在进行供氧吹炼开始后的1.5min内采用1.9m的枪位进行供氧吹炼，在供氧吹炼过程中采用1.5m的枪位进行供氧吹炼，在供氧吹炼结束前1.5min采用1.8m的枪位进行供氧吹炼。同时，在未进行供氧吹炼的时候，以0.0015m³/(min·t_铁水)的喷吹强度，通过炉底透气砖底吹氮气；从供氧吹炼开始至供氧吹炼结束前1.5min将底吹的气体切换为二氧化碳气体以0.45m³/(min·t_铁水)的喷吹强度进行底吹；供氧吹炼结束前1.5min将底吹的气体切换为氮气以0.5m³/(min·t_铁水)的喷吹强度进行底吹至供氧吹炼结束。吹炼终点铁水的温度为1378℃，该含钒铁水的钒氧化率为91.01％，碳氧化率为13.21％。

实施例4

本实施例用于说明本发明的顶底复吹转炉提钒的方法。

将221t含钒铁水(其含有：钒的含量为0.34重量％，碳的含量为4.51重量％，硅的含量为0.21重量％，锰的含量为0.62重量％)加入到转炉后开始供氧吹炼，吹炼0.5min后加入30kg/t_铁水的冷却剂(组成为：20重量％的生铁块，30重量％的污泥球，50重量％的球团矿)。其中，供氧吹炼的时长为5min，供氧吹炼的强度为3m³/(min·t_铁水)，且在进行供氧吹炼开始后的0.5min内采用1.9m的枪位进行供氧吹炼，在供氧吹炼过程中采用1.55m的枪位进行供氧吹炼，在供氧吹炼结束前1min采用2.0m的枪位进行供氧吹炼。同时，在未进行供氧吹炼的时候，以0.001m³/(min·t_铁水)的喷吹强度，通过炉底透气砖底吹氮气；从供氧吹炼开始至供氧吹炼结束前2min将底吹的气体切换为二氧化碳气体以0.5m³/(min·t_铁水)的喷吹强度进行底吹；供氧吹炼结束前2min将底吹的气体切换为氮气以0.5m³/(min·t_铁水)的喷吹强度进行底吹至供氧吹炼结束。吹炼终点铁水的温度为1388℃，该含钒铁水的钒氧化率为91.06％，碳氧化率为12.38％。

对比例1

根据实施例1的方法，所不同的是，并不在供氧吹炼过程中切换为二氧化碳进行底吹，而是直接将氮气的喷吹强度调至0.015m³/(min·t_铁水)的喷吹强度进行底吹，吹炼终点铁水的温度为1390℃，其含钒铁水的钒氧化率为88.62％，碳氧化率为16.32％。

通过实施例1和对比例1可以看出，在使用相同量的冷却剂的条件下，通过本发明的方法能够提高钒氧化率，且降低碳氧化率。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种顶底复吹转炉提钒的方法，该方法包括：将含钒铁水和冷却剂加入到转炉中，并进行供氧吹炼和底吹，所述供氧吹炼采用的是氧气，其特征在于，所述底吹包括：在供氧吹炼前采用氮气进行第一底吹，在供氧吹炼开始时切换为二氧化碳气体进行第二底吹，在供氧吹炼结束前1-1.5min切换为氮气进行第三底吹。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一底吹中氮气的喷吹强度为0.002m³/(min·t_铁水)以下，优选为0.001-0.0015m³/(min·t_铁水)。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二底吹中二氧化碳气体的喷吹强度为0.1-0.5m³/(min·t_铁水)，优选为0.2-0.4m³/(min·t_铁水)。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第三底吹中氮气的喷吹强度为0.1-0.5m³/(min·t_铁水)，优选为0.3-0.5m³/(min·t_铁水)。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述供氧吹炼的供氧强度为2-4m³/(min·t_铁水)，优选为2.5-3m³/(min·t_铁水)；所述供氧吹炼的时间为4-7min，优选为5-6min。

6.根据权利1或5所述的方法，其中，所述供氧吹炼的过程中，供氧的氧枪在吹炼开始0.5-3min时采用1.8-1.9m的枪位，在供氧吹炼中期采用1.5-1.7m的枪位，在供氧吹炼结束前1-3min采用1.8-2m的枪位。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述供氧吹炼的过程中，供氧的氧枪在供氧吹炼开始0.5-1.5min时采用1.8-1.85m的枪位，在供氧吹炼中期采用1.55-1.65m的枪位，在供氧吹炼结束前1-1.5min采用1.85-1.9m的枪位。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述冷却剂的用量为20-35kg/t_铁水。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述冷却剂的用量为22-28kg/t_铁水。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述含钒铁水的钒的含量为0.25-0.35重量％，碳的含量为4-4.9重量％，硅的含量为0.1-0.3重量％，锰的含量为0.15-0.7重量％。