CN107354367A - 缩短钒铁冶炼时间的冶炼工艺 - Google Patents

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陈炼
梁彬
张巍
戈文荪
曾建华
孙朝晖
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Abstract

本发明公开了一种冶炼工艺，尤其是涉及一种缩短钒铁冶炼时间的冶炼工艺，属于炼铁施工工艺技术领域。工艺路线短、能明显缩短钒铁冶炼时间的冶炼工艺。所述的冶炼工艺采用V2O5起弧，然后分批次向冶炼炉内添加冶炼原料冶炼，并在冶炼结束前3～5min开始喷气搅拌冶炼熔池直到完成所述钒铁的冶炼工作。

Description

缩短钒铁冶炼时间的冶炼工艺
技术领域
本发明涉及一种冶炼工艺，尤其是涉及一种缩短钒铁冶炼时间的冶炼工艺，属于炼铁施 工工艺技术领域。
背景技术
钒铁合金是重要的炼钢合金添加剂，通常采用V2O5电硅热法冶炼工艺冶炼，该冶炼法的 生产工艺成熟，装备水平先进，产品质量稳定，国外采用电硅热法的钒回收率为95％以上， 国内采用V2O5电硅热法工艺生产的钒铁产品质量和钒回收率与国外先进水平尚有一定差距。 除此之外，国内外还有许多企业采用电铝热法制备钒铁合金，与电硅热法相比其冶炼时间短， 炉况容易控制，工人劳动强度低，产品质量稳定，环境污染小，综合成本低。一般是将V2O3或V2O5及铁粒、铝粉等材料装入电炉内，通电加热，促进反应进行。用电铝热法冶炼高钒铁 能使钒的回收率也能到95％以上，为了达到更高的技术经济指标，各钒铁生产商又作了进一 步的技术改进，比如卢森堡的CASA厂和攀钢北海特种铁合金有限公司就在电铝热法的基础 上，增加了一套喷吹设备。通过该设备使熔渣中的残钒从2％降低到1.2％以下，从而使钒回收 率提高到97％以上。电铝热法冶炼钒铁的工艺流程如附图1所示。
在实际生产中为了将钒氧化物充分还原，一般都加入过量的铝粉，这就会造成合金中铝 含量较高；炉渣熔点高、冶炼温度较高，不利于冶炼顺利进行；渣中夹铁等问题。现在为了 将合金冶中的铝脱除，一般采用V2O5作为氧化剂将铝氧化；同时，为了降低渣的熔点和流动 性，常采用CaF2为调渣剂。这种方法不仅增加了成本，造成渣中钒含量较高，需要将富钒渣 返回炉中使用，增加了冶炼操作难度，并且加入CaF2后炉渣会对炉衬造成侵蚀。因此，需要 一种廉价的、易控制、无侵蚀的调渣剂对现有工艺进行改进。
专利“冶炼钒铁的方法CN102115821B”公开的方法：将10wt％～35wt％的石灰、15wt ％～35wt％的铝以及余量的V2O3和/或V2O5配成混合料；将混合料加入电炉，同时按照要求 加入预定量的铁；通电熔化电炉内的物料，以通过铝来还原V2O3和/或V2O5，待炉渣中全钒 含量低于0.2wt％时，出80wt％～95wt％的炉渣；再将由石灰15wt％～35wt％、铁氧化物0wt ％～30wt％和余量为V2O5组成的精炼料按照10～80kg/t钒铁加入电炉中，进行精炼，待钒 铁合金液中的铝含量和钒含量符合所要生产的钒铁合金产品对铝含量和钒含量的要求时，出 合金液和精炼渣；浇铸，得到钒铁合金产品。
专利“生产钒铁的方法CN102206754A”其特征在于包括如下步骤：a、配料：将含钒原 料、铁红粉、铝粉、CaO混匀得到混合物料；其中，所述的含钒原料为多钒酸铵、偏钒酸铵中至少一种；含钒原料以钒计、铁红粉以铁计的重量配比为1∶0.16～0.26；配铝系数为1.05～1.15，所述的配铝系数为实际加入的纯铝重量与理论计算需要加入的纯铝重量之比； 配CaO系数为0.35～0.47，所述的配CaO系数为实际加入的CaO重量与理论计算需加入的纯 铝重量之比；b、造球：所得混合物料造球，球团干燥；c、入炉冶炼：干燥后的球团入炉冶 炼至混合物料反应完全；d、出炉，得到钒铁。
专利“生产钒铁的方法CN102206754B”其特征在于包括如下步骤：a、配料：将含钒原 料、铁红粉、铝粉、CaO混匀得到混合物料；其中，所述的含钒原料为多钒酸铵、偏钒酸铵中至少一种；含钒原料以钒计、铁红粉以铁计的重量配比为1:0.16～0.26；配铝系数为1.05～ 1.15，所述的配铝系数为实际加入的纯铝重量与理论计算需要加入的纯铝重量之比；配CaO 系数为0.35～0.47，所述的配CaO系数为实际加入的CaO重量与理论计算需加入的纯铝重量 之比；其中，所述含钒原料的粒度为0.040～0.300mm，所述铁红粉的粒度为0.090～0.250mm， 所述铝粉的粒度为0.063～0.250mm，所述CaO的粒度为0.09～10.00mm；所述的多钒酸铵的 V2O5含量为80.00～91.00wt％，铁红粉以Fe2O3计其Fe2O3含量≥97.0wt％，铝粉Al含量 ≥99.0wt％；所述的CaO为CaO含量为66.45～90.00wt％的生石灰或熟石灰；b、造球：所 得混合物料造球，球团干燥；c、入炉冶炼：干燥后的球团入炉冶炼至混合物料反应完全；d、 出炉，得到钒铁。
专利“中钒铁的冶炼方法CN 101724752B”步骤如下：A、配制底料和主料；B、冶炼初期，首先加入底料进行冶炼；C、当底料反应平稳后，再加入主料；D、精炼。其中，底料为 铝、V2O5、铁、石灰；主料为V2O3、铝、V2O5、铁、石灰、莹石。本发明方法既充分利用了反 应热，又简化了工艺过程，降低了炉渣的粘度，钒铁冶炼回收率稳步提高达96％以上。
专利“一种电铝热法生产钒铁的方法CN103045929A”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)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％。
专利“一种电铝热法生产钒铁的方法CN103045929B”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。
专利“一种高钒铁的冶炼方法CN103757171B”其特征在于，所述方法包括以下步骤：a、 将冷态含钒富渣和石灰加入电弧炉垫底，再加入由五氧化二钒、铝粒、石灰、钢屑组成的一 期混合料进行冶炼，随即将上一炉的热态含钒富渣返回电弧炉中，在冶炼渣中的钒含量小于 0.5％时出渣，其中，所述返回至电弧炉中的热态含钒富渣实现了引弧点火的目的；b、加入 由三氧化二钒、铝粒、石灰、钢屑组成的二期混合料进行冶炼，在冶炼渣中的钒含量小于0.5 ％时出渣，并且在出渣前加入铝或铝镁合金进行还原处理；c、加入由五氧化二钒与石灰或由 铁鳞与石灰组成的精炼混合料进行冶炼，控制炉内钒铁合金液的温度为1900℃以上，并在钒 铁合金液中的钒含量为78～82％且铝含量低于1.5％时出钒铁合金液和含钒富渣，将钒铁合 金液浇注至预热达500℃以上的锭模中，冷却、脱模、破碎后得到钒含量在80％以上的高钒 铁。
以上现有的专利技术并没有解决现有技术中存在的上述技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种工艺路线短、能明显缩短钒铁冶炼时间的冶炼 工艺。
为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种缩短钒铁冶炼时间的冶炼工艺，所述的 冶炼工艺采用V2O5起弧，然后分批次向冶炼炉内添加冶炼原料冶炼，并在冶炼结束前3～5min 开始喷气搅拌冶炼熔池直到完成所述钒铁的冶炼工作。
本发明的有益效果是：本申请的工艺方法通过V2O5起弧后，再分批次向冶炼炉内添加冶 炼原料冶炼，并在冶炼结束前3～5min开始喷气搅拌冶炼熔池直到完成所述钒铁的冶炼工作。 这样，由于所述的冶炼过程既将结束时，再在喷气搅拌的条件下使冶炼原料在冶炼熔池中快 速、充分混合均匀，达到最大限度充分接触的目的，实现以最快的速度发生反应生成需要的 钒铁合金成分并析出熔渣的目的。由于在冶炼的分批次添加冶原料的过程中，没有输入温度 很低，几乎为温室状态的搅拌气体，从而可以保证冶炼炉内的熔池始终保持较高冶炼温度条 件，提高反应的效率，而在后期再喷气搅拌气体，对熔池内的冶炼原料进行搅拌，又可以使 冶炼原料在冶炼熔池中接触充分并快速发生反应，从而可以实现明显缩短钒钛冶炼时间，提 高冶炼效率以及提高钒铁收率的目的。同时，由于整个冶炼过程中仅包括配料、起弧、熔池 反应以及反应末期喷气搅拌条件下的最后熔池冶炼几个程序，所以还可以保证冶炼程序简短， 进而进一步的提高冶炼效率。
进一步的是，在V2O5起弧形成熔池后，冶炼原料分四个批次加入冶炼炉内的冶炼熔池中， 并在每一个批次完全的冶炼熔池熔清后再添加下一个批次的冶炼原料。
进一步的是，喷气搅拌时喷入的搅拌气体为氩气和/或氮气。
进一步的是，喷气搅拌时，喷出口的气压在0.3～0.7MPa之间，喷出强度在0.1～0.3Nm3/ (t.min)之间。
进一步的是，所述的冶炼原料为石灰、铝粉、V2O3以及铁粒的均匀混合物。【
进一步的是，在将所述的均匀混合物分成四个批次时，该四个批次均匀混合物的重量相 等。
附图说明
图1为本发明背景技术中涉及到的电铝热法冶炼钒铁的工艺流程图。
具体实施方式
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供的一种工艺路线短、能明显缩短 钒铁冶炼时间的冶炼工艺。所述的冶炼工艺采用V2O5起弧，然后分批次向冶炼炉内添加冶炼 原料冶炼，并在冶炼结束前3～5min开始喷气搅拌冶炼熔池直到完成所述钒铁的冶炼工作。本 申请的工艺方法通过V2O5起弧后，再分批次向冶炼炉内添加冶炼原料冶炼，并在冶炼结束前 3～5min开始喷气搅拌冶炼熔池直到完成所述钒铁的冶炼工作。这样，由于所述的冶炼过程 既将结束时，再在喷气搅拌的条件下使冶炼原料在冶炼熔池中快速、充分混合均匀，达到最 大限度充分接触的目的，实现以最快的速度发生反应生成需要的钒铁合金成分并析出熔渣的 目的。由于在冶炼的分批次添加冶原料的过程中，没有输入温度很低，几乎为温室状态的搅 拌气体，从而可以保证冶炼炉内的熔池始终保持较高冶炼温度条件，提高反应的效率，而在 后期再喷气搅拌气体，对熔池内的冶炼原料进行搅拌，又可以使冶炼原料在冶炼熔池中接触 充分并快速发生反应，从而可以实现明显缩短钒钛冶炼时间，提高冶炼效率以及提高钒铁收 率的目的。同时，由于整个冶炼过程中仅包括配料、起弧、熔池反应以及反应末期喷气搅拌 条件下的最后熔池冶炼几个程序，所以还可以保证冶炼程序简短，进而进一步的提高冶炼效 率。
上述实施方式中，为了使喷气搅拌前的冶炼熔池的温度始终保持一个较高的温度范围， 并使熔池内的冶炼原料能充分接触以及反应，在V2O5起弧形成熔池后，冶炼原料分四个批次 加入冶炼炉内的冶炼熔池中，并在每一个批次完全的冶炼熔池熔清后再添加下一个批次的冶 炼原料。同时，为了使添加完全部冶炼原料的冶炼熔池的反应更充分，速度更快，同时又避 免喷入的气体在高温条件下与熔池内的物质发生反应，本申请在喷气搅拌时喷入的搅拌气体 为氩气和/或氮气。喷气搅拌时，喷出口的气压在0.3～0.7MPa之间，喷出强度在0.1～0.3Nm3/ (t.min)之间。
实施例
为了更好地理解本发明、下面结合实施例进一步的对本发明进行说明。
实施例1
实践中，将石灰、铝粉，V2O3、铁粒按一定比例配料，经混合均匀后装入四个罐中，在公称容量10t的电炉内，加入片钒(V2O5)引弧点火。点火成功后加如头批料，冶炼形成熔 池后加入剩余批次的原料，每加一批原料必须等其完全熔清后再加入下一批原料。冶炼结束前5min，通过喷枪喷吹惰性气体的方式搅拌熔池，喷气强度为0.1Nm3/(t.min)、气体压力为0.7MPa。钒铁合金冶炼完毕后随炉冷却，将渣饼与合金饼分离后得到钒铁合金。钒收率99％， 成份符合80钒铁成品的国家标准，炉衬无侵蚀。
实施例2
实践中，将石灰、铝粉，V2O3、铁粒按一定比例配料，经混合均匀后装入四个罐中，在公称容量2t的电炉内，加入片钒(V2O5)引弧点火。点火成功后加如头批料，冶炼形成熔池 后加入剩余批次的原料，每加一批原料必须等其完全熔清后再加入下一批原料。冶炼结束前3min，通过喷枪喷吹惰性气体的方式搅拌熔池，喷气强度为0.3Nm3/(t.min)、气体压力为0.3MPa。钒铁合金冶炼完毕后随炉冷却，将渣饼与合金饼分离后得到钒铁合金。钒收率98.5％， 成份符合50钒铁成品的国家标准，炉衬无侵蚀。
实施例3
实践中，将石灰、铝粉，V2O3、铁粒按一定比例配料，经混合均匀后装入四个罐中，在公称容量20t的电炉内，加入片钒(V2O5)引弧点火。点火成功后加如头批料，冶炼形成熔 池后加入剩余批次的原料，每加一批原料必须等其完全熔清后再加入下一批原料。冶炼结束前4min，通过喷枪喷吹惰性气体的方式搅拌熔池，喷气强度为0.4Nm3/(t.min)、气体压力为0.6MPa。钒铁合金冶炼完毕后随炉冷却，将渣饼与合金饼分离后得到钒铁合金。钒收率98.2％， 成份符合80钒铁成品的国家标准，炉衬无侵蚀。

Claims (6)

1.一种缩短钒铁冶炼时间的冶炼工艺，其特征在于：所述的冶炼工艺采用V2O5起弧，然后分批次向冶炼炉内添加冶炼原料冶炼，并在冶炼结束前3～5min开始喷气搅拌冶炼熔池直到完成所述钒铁的冶炼工作。
2.根据权利要求1所述的缩短钒铁冶炼时间的冶炼工艺，其特征在于：在V2O5起弧形成熔池后，冶炼原料分四个批次加入冶炼炉内的冶炼熔池中，并在每一个批次完全的冶炼熔池熔清后再添加下一个批次的冶炼原料。
3.根据权利要求2所述的缩短钒铁冶炼时间的冶炼工艺，其特征在于：喷气搅拌时喷入的搅拌气体为氩气和/或氮气。
4.根据权利要求1、2或3所述的缩短钒铁冶炼时间的冶炼工艺，其特征在于：喷气搅拌时，喷出口的气压在0.3～0.7MPa之间，喷出强度在0.1～0.3Nm3/(t.min)之间。
5.根据权利要求4所述的缩短钒铁冶炼时间的冶炼工艺，其特征在于：所述的冶炼原料为石灰、铝粉、V2O3以及铁粒的均匀混合物。
6.根据权利要求5所述的缩短钒铁冶炼时间的冶炼工艺，其特征在于：在将所述的均匀混合物分成四个批次时，该四个批次均匀混合物的重量相等。
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