CN104178594A - 一种转炉单联提钒炼钢的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转炉单联提钒炼钢的方法，通过对含钒铁水进行KR搅拌脱硫使硫含量降低至0.001～0.060％，然后捞出含钒铁水中97％以上的脱硫渣，将捞渣后的含钒铁水兑入装有液态含钒炉渣的转炉内，加入含钒固体废弃物进行纯氧吹炼提钒炼钢，吹炼过程中，加入适量的石灰、轻烧白云石、复合造渣剂造渣，然后调整转炉倾动角度，从炉口倒出含钒炉渣，含钒炉渣用于提钒而留在转炉内的半钢继续吹炼制备初炼钢水。本发明充分利用液态含钒炉渣和含钒固体废弃物中的有益元素钒，实现钒资源的富集循环利用，为含钒铁水炼钢后产生的炉渣、固体废弃物再利用形成了高效途径；无需额外加入特定的冷却剂，充分利用废弃物资源，经济效益好。

Description

一种转炉单联提钒炼钢的方法

技术领域

本发明的实施方式涉及冶金及固废综合利用技术领域，更具体地，本发明的实施方式涉及一种利用含钒铁水和含钒固体废弃物转炉单联提钒炼钢的方法。

背景技术

我国存有大量的钒钛磁铁矿资源，在我国，部分钢铁企业都是采用钒钛磁铁矿进行冶炼，经高炉冶炼后产出的铁水中含有有价元素钒，为避免造成钒资源的流失，铁水炼钢前进行提钒。目前国内外从铁水中提钒的报道较多，主要工艺有转炉提钒、摇包提钒和铁水罐提钒，摇包提钒和铁水罐提钒都只有一家，转炉提钒工艺的厂家最多，其中主要为双联法提钒工艺，需要一台单独的转炉来进行提钒。在无提钒转炉的情况下，为实现钒资源的综合利用，如何采用同一个转炉提钒炼钢的相关报道少。

中国专利申请CN102559986公开了一种转炉同炉单联提钒的方法，该方法采用含钒铁水提钒将经过铁水预处理脱硫、扒渣的含钒铁水装入转炉，吹氧进行提钒，钒氧化结束后，将钒渣扒出，再加石灰和其他造渣剂造渣炼钢，然后生产出合格钢水。

中国专利申请CN103773917公开了一种含钒铁水提钒炼钢的冶炼方法，该方法将含钒铁水在转炉内采用氮氧复合喷吹进行吹炼提钒，提钒过程中加入含钒球团和/或废钢作为冷却剂控制温度；提钒结束后通过捞渣或扒渣方式回收转炉内的钒渣，回收钒渣后的半钢在转炉内采用氮氧复合喷吹；吹炼过程根据钢种要求加入造渣剂、控制吹炼终点。

上述方法中，提钒炼钢在同一个转炉中进行，减少了专用的提钒转炉，有利于降低半钢转运过程的温度损失；但以上方法存在以下几点不足：

1)用铁水提钒特定加入含钒球团和/或废钢作为冷却剂进行降温，不经济。

2)由于含钒炉渣粘稠且不活跃，采用捞渣或扒渣回收含钒炉渣，在炉前进行操作容易发生喷溅存在安全隐患；实践表明采用该方法进行捞渣或扒渣工作效率低，影响生产节奏还存在含钒炉渣不宜捞或扒出，含钒炉渣回收量低等问题。

3)没有充分利用含钒铁水炼钢后产生的废弃物中有益元素钒。

4)提钒过程不进行造渣操作，含钒炉渣不活跃，不利于含钒炉渣的回收和后续半钢冶炼。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种转炉单联提钒炼钢的方法的实施方式，目的是解决含钒铁水和含钒固体废弃物的综合利用率低和钒资源回收效率低，回收过程存在安全隐患等问题。

为解决上述的技术问题，本发明的一种实施方式采用以下技术方案：

一种转炉单联提钒炼钢的方法，它包含如下步骤：

A、将钒钛磁铁矿经高炉冶炼得到含钒铁水；

B、对步骤A得到的含钒铁水进行KR搅拌脱硫处理至硫含量以质量计为0.001～0.060％，然后捞出含钒铁水中以质量计97％以上的脱硫渣，得到脱硫后的含钒铁水；

C、接着将步骤B得到的脱硫后的含钒铁水兑入装有液态含钒炉渣的转炉内，向含钒铁水中添加其总质量10～15％的含钒固体废弃物，然后用纯氧进行吹炼5～7min获得半钢，直到所得半钢的碳含量为以质量计3.20～4.00％，钒含量为以质量计≤0.04％时停止吹炼，吹炼过程中加入含钒铁水总质量0.63～0.88％的石灰、0.63～0.88％的轻烧白云石和0～0.6％的复合造渣剂，吹炼停止后调整转炉的倾动角度，倒出含钒炉渣并用渣锅回收，所述含钒炉渣经过磁选后用于提钒，以制作片钒或钒铁，留在转炉内的半钢继续纯氧吹炼获得初炼钢水。

本发明根据冶炼品种对S含量的要求，对含钒铁水进行不同程度的脱硫，将硫脱至0.001～0.060％，且捞渣率高；在进行转炉倾动角度调整时，角度要求高，倒渣时间控制精准，采用单独的渣锅对含钒炉渣进行回收，实现炼钢钢渣的分离。回收的含钒炉渣可用于提钒，以制作片钒或钒铁，去除含钒炉渣后的半钢在转炉内吹氧炼钢，根据冶炼品种对终点控制要求的不同，执行不同的吹炼终点控制，生产出合格的初炼钢水。本发明充分利用液态含钒炉渣和含钒固体废弃物中的有益元素钒，实现钒资源的富集循环利用，为含钒铁水炼钢后产生的炉渣、固体废弃物再利用形成了高效途径。无需额外加入特定的冷却剂，充分利用废弃物资源，经济效益好。利用液态含钒炉渣快速成渣，加入活性石灰、轻烧白云石和复合造渣剂进行造渣控制，能够在提钒的同时脱磷，含钒炉渣活跃利于回收、脱磷半钢利于炼钢。含钒炉渣采用从炉口倒出的方式单独回收，与现有捞渣或扒渣工艺相比，安全便捷；对现有转炉生产节奏无影响，含钒炉渣回收量多。

进一步的技术方案是：步骤C所述含钒固体废弃物的粒度为13～500mm，其中粒度为13～50mm的含钒固体废弃物是所述含钒固体废弃物总重量的10～30％；所述含钒固体废弃物含有以质量计的65～95％TFe、2.0～5.0％V₂O₅、0～0.04％P、0～0.04％S，余量为杂质。

所述含钒固体废弃物是由含钒铁水炼钢后所产生的废弃物，主要作用是提钒过程中降温、回收其中的钒。

所述石灰和轻烧白云石在吹炼开始3min内全部加入含钒铁水中。在钒氧化初期加入合理的活性石灰、轻烧白云石加入量能够降低熔池温度，作用是在吹炼过程中脱除铁水中的钒，还可以除去铁水中的磷。

所述复合造渣剂含有以质量计的52～60％SiO₂、5.0～10.0％Al₂O₃、5.0～8.0％CaO、5～10％MnO，余量为杂质。

所述复合造渣剂在吹炼开始2min～停止吹炼前1min内全部加入含钒铁水中，加入合理的复合造渣剂加入量，作用是降低含钒炉渣粘稠程度，保证渣况活跃，利于含钒炉渣的倒出。

所述转炉的倾动角度为85°～88°，所述倒出含钒炉渣的倒渣时间为0.8～2min。由于渣况活跃可倒出总渣量的40～60％重量的含钒炉渣。

所述半钢继续纯氧吹炼8～10min至初炼钢水以质量计含0.04～0.15％C、0.005～0.030％P、0.005～0.055％S且温度达到1600～1680℃时停止吹炼。

步骤C所述液态含钒炉渣是转炉经过溅渣护炉后留在转炉内的炉渣，转炉的留渣量为0.5～1.0t/炉，其V₂O₅含量2.0～5.0％，FeO含量24～34％，同时含有SiO₂、Al₂O₃、CaO和MgO等成渣元素，利于快速造渣，还可以回收渣中的钒资源。

所述经过磁选的含钒炉渣以质量计含20～30％CaO、10～20％SiO₂、0.8～1.2％P、9.0～11.0％V₂O₅。

与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：本发明方法提供了一种在同一转炉中实现安全便捷且钒资源富集循环利用的转炉单联提钒炼钢的方法；该方法有如下优点：

其一，充分利用液态含钒炉渣和含钒固体废弃物中的有益元素钒，实现钒资源的富集循环利用，为含钒铁水炼钢后产生的炉渣、固体废弃物再利用形成了高效途径；

其二，含钒固体废弃物能起到提钒降温的作用，无需额外加入特定的冷却剂，充分利用废弃物资源，经济效益好；

其三，利用液态含钒炉渣快速成渣，加入活性石灰、轻烧白云石和复合造渣剂进行造渣控制，能够在提钒的同时脱磷，钒渣活跃利于回收、脱磷半钢利于炼钢；

其四，含钒炉渣采用从炉口倒出的方式单独回收，与现有捞渣或扒渣工艺相比，安全便捷；对现有转炉生产节奏无影响，含钒炉渣回收量多。

附图说明

图1为本发明工艺流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为本发明工艺流程图，本发明以钒钛磁铁矿为原材料，将其经过高炉冶炼得到含钒铁水，此冶炼技术采用现有技术，然后将得到的含钒铁水进行KR搅拌脱硫，KR搅拌脱硫的原理和方法是：硫对绝大部分钢种都是非常有害的，降低钢中的硫含量，有利于提高钢的机械、工艺等性能，以满足市场需要，在铁水中进行脱硫已经成为现代钢铁工业优化工艺流程的重要手段，KR搅拌脱硫法是采用一个浇注有耐火材料外衬的十字搅拌器，插入到铁水罐中进行旋转搅拌，使铁水产生漩涡，将投入到铁水液面的脱硫剂卷入并与铁水充分混合发生脱硫反应，常用的脱硫剂有电石粉(CaC₂)、石灰粉(CaO)、石灰石粉(CaCO₃)、苏打粉(Na₂CO₃)、金属镁等。本发明并不限制KR搅拌脱硫的工艺手段，也不限制采用的脱硫剂的种类，但是，在KR搅拌脱硫工序中，无论采用什么控制条件和脱硫剂，都应当将硫含量脱至0.001％～0.060％，因为硫含量对后期提钒炼钢有很大的影响，必须在这一步预先处理到符合要求。脱硫后要将含钒铁水中的渣捞出，当然，捞渣率必须足够高，达到97％以上，捞出的脱硫渣不作为提钒炼钢的后续流程中的原料使用，因为它的含钒量非常低，硫含量很高，而去除了脱硫渣的含钒铁水即是脱硫后的含钒铁水将作为后面工序中的主要对象。脱硫后的含钒铁水要兑入经过溅渣护炉的转炉内，转炉溅渣护炉采用的是液态含钒炉渣，其来源是炼钢后所得的炉渣，这里要和脱硫渣区分开来。在含钒铁水兑入转炉后，向转炉内加入含钒固体废弃物，然后进行吹炼，使用的气体是纯氧，在吹炼过程中，先后加入石灰、轻烧白云石、复合造渣剂，吹炼完成后倒渣，将含钒炉渣倒出用于提钒，以制作片钒或钒铁，而留在转炉内的是含钒铁水吹炼后得到的半钢，继续吹炼并控制吹炼终点获得初炼钢水，初炼钢水可以经过后续处理如LF精炼、VD真空处理及浇注等工艺获得钢水。

本发明用到的石灰、轻烧白云石均是炼钢时的常规原料，轻烧白云石即是白云石原料在约1000℃煅烧而成。

本发明获得的可用于提钒的含钒炉渣要经过磁选加工，磁选是利用磁力清除物料中磁性金属杂质的方法，磁选的应用则是利用各种矿石或物料的磁性差异，在磁力及其它作用力下进行选别的过程。本发明中的磁选方法采用的是炼钢中的常规磁选方法，因此在这里不进行赘述。

实施例1

采用本发明方法生产产品C≤0.12％、P≤0.015％、S≤0.008％的抗腐蚀管线钢，这种钢产品对脱硫工艺要求严格，其步骤如下：

1)将钒钛磁铁矿经高炉冶炼得到C含量为4.35％、Si含量0.13％、Mn含量为0.22％、P含量为0.093％、S含量为0.075％、V含量为0.32％的含钒铁水。

2)将步骤1)得到的含钒铁水经过KR搅拌脱硫后将硫脱至0.004％(以质量计)；捞出含钒铁水中的脱硫渣，捞渣率99％，所得除渣后的含钒铁水将兑入转炉内提钒炼钢，转炉事先需经过溅渣护炉。

3)将83t脱硫后的含钒铁水加入留有0.5t液态含钒炉渣的转炉内，加入9t含钒固体废弃物，其中粒度13～50mm的含钒固体废弃物1.5t，其余含钒固体废弃物的粒度通常也不超过500mm，含钒固体废弃物含有以质量计的68.9％TFe、3.45％V₂O₅、0.01％P、0.005％S，余量为杂质，其来源是含钒铁水炼钢后所产生的废弃物。

4)下枪吹氧进行吹炼，在纯吹氧时间3min内分批次加完石灰0.7t、轻烧白云石0.7t；纯吹氧时间5min时加入复合造渣剂0.4t；纯吹氧时间6.5min提枪倒炉。复合造渣剂含有以质量计的52.63％SiO₂、6.55％Al₂O₃、7.68％CaO、6.3％MnO，余量为杂质。

5)停止吹炼时，半钢的C含量3.57％、P含量0.045％、S含量0.008％、V含量0.04％。

6)倒炉控制转炉倾动角88°，倒渣时间1.0min，采用单独的渣锅回收含钒炉渣，安全便捷对生产节奏无影响，通过实测回收总渣量60％的的含钒炉渣。

7)含钒炉渣经过磁选加工后取样为CaO钙含量27.2％、SiO₂含量14.83％、P含量1.1％、V₂O₅含量为10.9％。

8)倒含钒炉渣后的半钢在转炉内继续吹氧炼钢，纯吹氧时间10min，得到终点C含量0.05％、P含量0.007％、S含量0.006％，温度为1651℃的合格初炼钢水。然后通过后续的LF精炼、VD真空处理及浇注等工序使钢水C≤0.12％、P≤0.015％、S≤0.008％，最终达到抗腐蚀管线钢的要求。

实施例2

采用本发明方法生产产品C≤0.25％、P≤0.045％、S≤0.045％的钢筋混凝土用热轧带肋钢筋，其步骤如下：

1)将钒钛磁铁矿经高炉冶炼得到C含量为4.40％、Si含量0.15％、Mn含量为0.19％、P含量为0.095％、S含量为0.073％、V含量为0.33％的含钒铁水。

2)将步骤1)得到的含钒铁水经过KR搅拌脱硫后将硫脱至0.058％(以质量计)；捞出含钒铁水中的脱硫渣，捞渣率97％，所得除渣后的含钒铁水将兑入转炉内提钒炼钢，转炉事先需经过溅渣护炉。

3)将80t脱硫后的含钒铁水加入留有0.5t液态含钒炉渣的转炉内，加入12t含钒固体废弃物，其中粒度13～50mm的含钒固体废弃物1.2t，其余含钒固体废弃物的粒度通常也不超过500mm，含钒固体废弃物含有以质量计的93.7％TFe、4.75％V₂O₅、0.04％P、0.03％S，余量为杂质，其来源是含钒铁水炼钢后所产生的废弃物。

4)下枪吹氧进行吹炼，在纯吹氧时间2min内分批次加完石灰0.58t、轻烧白云石0.58t；纯吹氧时间4min时加入复合造渣剂0.48t；纯吹氧时间5min提枪倒炉。复合造渣剂含有以质量计的59.38％SiO₂、5.05％Al₂O₃、5.13％CaO、5.1％MnO，余量为杂质。

5)停止吹炼时，半钢的C含量3.46％、P含量0.050％、S含量0.046％、V含量0.03％。

6)倒炉控制转炉倾动角87°，倒渣时间1.0min，采用单独的渣锅回收含钒炉渣，安全便捷对生产节奏无影响，通过实测回收总渣量62％的含钒炉渣。

7)含钒炉渣经过磁选加工后取样为CaO钙含量20.5％、SiO₂含量19.37％、P含量0.8％、V₂O₅含量为9.1％。

8)倒含钒炉渣后的半钢在转炉内继续吹氧炼钢，纯吹氧时间9min，得到终点C含量0.011％、P含量0.026％、S含量0.040％，温度为1620℃的合格初炼钢水。然后通过后续的LF精炼、浇注等工序使钢水C≤0.25％、P≤0.045％、S≤0.045％，最终达到钢筋混凝土用热轧带肋钢筋的要求。

实施例3

采用本发明方法生产产品C≥0.58％、P≤0.030％、S≤0.030％的硬线钢，其步骤如下：

1)将钒钛磁铁矿经高炉冶炼得到C含量为4.29％、Si含量0.18％、Mn含量为0.16％、P含量为0.085％、S含量为0.095％、V含量为0.26％的含钒铁水。

2)将步骤1)得到的含钒铁水经过KR搅拌脱硫后将硫脱至0.035％(以质量计)；捞出含钒铁水中的脱硫渣，捞渣率98％，所得除渣后的含钒铁水将兑入转炉内提钒炼钢，转炉事先需经过溅渣护炉。

3)将83t(吨)脱硫后的含钒铁水加入留有1t液态含钒炉渣的转炉内，加入12t含钒固体废弃物，其中粒度13～50mm的含钒固体废弃物3t，其余含钒固体废弃物的粒度通常也不超过500mm，含钒固体废弃物含有以质量计的68.9％TFe、3.45％V₂O₅、0.01％P、0.02％S，余量为杂质，其来源是含钒铁水炼钢后所产生的废弃物。

4)下枪吹氧进行吹炼，在纯吹氧时间3min内分批次加完活性石灰0.55t、轻烧白云石0.55t；加入复合造渣剂0.0t；纯吹氧时间7min提枪倒炉。

5)停止吹炼时，半钢的C含量3.76％、P含量0.038％、S含量0.038％、V含量0.03％。

6)倒炉控制转炉倾动角85°，倒渣时间2.0min，采用单独的渣锅回收含钒炉渣，安全便捷对生产节奏无影响，通过实测回收总渣量55％的含钒炉渣。

7)含钒炉渣经过磁选加工后取样为CaO钙含量23.2％、SiO₂含量13.8％、P含量0.99％、V₂O₅含量为9.75％。

8)倒含钒炉渣后的半钢在转炉内继续吹氧炼钢，纯吹氧时间8min，得到终点C含量0.15％、P含量0.018％、S含量0.035％，温度为1615℃的合格初炼钢水。然后通过后续的LF精炼、浇注等工序使钢水C≥0.58％、P≤0.030％、S≤0.030％最终达到硬线钢的要求。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (10)

1.一种转炉单联提钒炼钢的方法，其特征在于它包含如下步骤：

A、将钒钛磁铁矿经高炉冶炼得到含钒铁水；

B、对步骤A得到的含钒铁水进行KR搅拌脱硫处理至硫含量以质量计为0.001～0.060％，然后捞出含钒铁水中以质量计97％以上的脱硫渣，得到脱硫后的含钒铁水；

C、接着将步骤B得到的脱硫后的含钒铁水兑入装有液态含钒炉渣的转炉内，向含钒铁水中添加其总质量10～15％的含钒固体废弃物，然后用纯氧进行吹炼5～7min获得半钢，直到所得半钢的碳含量为以质量计3.20～4.00％，钒含量为以质量计≤0.04％时停止吹炼，吹炼过程中加入含钒铁水总质量0.63～0.88％的石灰、0.63～0.88％的轻烧白云石和0～0.6％的复合造渣剂，吹炼停止后调整转炉的倾动角度，倒出含钒炉渣并用渣锅回收，所述含钒炉渣经过磁选后用于提钒，以制作片钒或钒铁，留在转炉内的半钢继续纯氧吹炼获得初炼钢水。

2.根据权利要求1所述的转炉单联提钒炼钢的方法，其特征在于步骤C所述含钒固体废弃物的粒度为13～500mm，其中粒度为13～50mm的含钒固体废弃物是所述含钒固体废弃物总重量的10～30％；所述含钒固体废弃物含有以质量计的65～95％TFe、2.0～5.0％V₂O₅、0～0.04％P、0～0.04％S，余量为杂质。

3.根据权利要求2所述的转炉单联提钒炼钢的方法，其特征在于所述含钒固体废弃物是由含钒铁水炼钢后所产生的废弃物。

4.根据权利要求1所述的转炉单联提钒炼钢的方法，其特征在于所述石灰和轻烧白云石在吹炼开始3min内全部加入含钒铁水中。

5.根据权利要求1所述的转炉单联提钒炼钢的方法，其特征在于所述复合造渣剂含有以质量计的52～60％SiO₂、5.0～10.0％Al₂O₃、5.0～8.0％CaO、5～10％MnO，余量为杂质。

6.根据权利要求1所述的转炉单联提钒炼钢的方法，其特征在于所述复合造渣剂在吹炼开始2min～停止吹炼前1min内全部加入含钒铁水中。

7.根据权利要求1所述的转炉单联提钒炼钢的方法，其特征在于所述转炉的倾动角度为85°～88°，所述倒出含钒炉渣的倒渣时间为0.8～2min。

8.根据权利要求1所述的转炉单联提钒炼钢的方法，其特征在于所述半钢继续纯氧吹炼8～10min至初炼钢水以质量计含0.04～0.15％C、0.005～0.030％P、0.005～0.055％S且温度达到1600～1680℃时停止吹炼。

9.根据权利要求1所述的转炉单联提钒炼钢的方法，其特征在于步骤C所述液态含钒炉渣是转炉经过溅渣护炉后留在转炉内的炉渣，转炉的留渣量为0.5～1.0t/炉。

10.根据权利要求1所述的转炉单联提钒炼钢的方法，其特征在于所述经过磁选的含钒炉渣以质量计含20～30％CaO、10～20％SiO₂、0.8～1.2％P、9.0～11.0％V₂O₅。