CN108179245A - 一种复合供气转炉提钒方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合供气转炉提钒方法，属于钢铁冶炼领域。本发明要解决的技术问题是炼钢厂提钒车间生产过程中冷却剂用量大、成本高，碳氧化率高以及钒氧化率低。一种复合供气转炉提钒方法，包括：含钒铁水入转炉后，通过氧枪喷吹氧气和氮气的混合气体，氧枪供气时枪位采用“高‑低‑高”模式控制，供气强度为2.5～3.5m3/(min·t含钒铁水)；并控制底吹气体的非吹炼和吹炼期间流量，提钒冷却剂加入时间。本发明方法通过顶吹“O2+N2”混合气体进行复吹提钒，控制气体流量和枪位，能够显著减少提钒冷却剂用量、提高钒的氧化率、减少碳的氧化率，有利于资源的利用及提钒生产成本降低。

Description

一种复合供气转炉提钒方法
技术领域
本发明属于钢铁冶炼领域，具体涉及一种复合供气转炉提钒方法。
背景技术
我国是钒钛磁铁矿大国，攀钢、成钢、昆钢、威钢等企业都是采用钒钛磁铁矿进行冶炼，钒钛磁铁矿高炉冶炼出的铁水与普通铁水相比钒含量高，而钒是一种重要的资源，因此铁水炼钢前必须提钒，制取钒渣。目前，国内外制取钒渣的生产方法较多，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，其它提钒工艺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，技术经济指标最好。
国内外转炉提钒的生产工艺制度均为加入冷却剂+过程温度+吹炼时间的不断改进。铁水提钒是一项选择性氧化技术。转炉供气提钒是一个放热过程，[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，提钒不可能抑制其反应，而[C]、[V]转化温度大约在1385℃左右，因此要获得[V]的高氧化率和[V]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，将[V]降至0.05％以下。提钒的终点半钢温度不宜过高，提钒过程前期以钒氧化为主，后期以钒还原为主，但吹钒过程是钒还原为主。所以在降温时采用的是加入冷却剂使铁水温度降到合适的范围，转炉冶炼中通过吹炼时间和过程温度的控制，将半钢中的钒氧化，提高收得率。
CN1789435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，但其加入量为60～90kg/钢水；CN101338351公开了一种提钒冷却剂及其制备方法和使用方法，该冷却剂以氧化铁皮或提钒污泥、含钒铁精矿、结合剂为原料生产，含有80％-95％的铁氧化物，3-6％的SiO2、0.1-0.6％的V2O5、1-3％MgCl2，该冷却剂的加入量为22～30kg/铁水。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为解决炼钢厂提钒车间生产过程中冷却剂用量大、成本高，碳氧化率高以及钒氧化率低的问题，提供一种新型转炉提钒方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术手段是提供了一种复合供气转炉提钒方法，该方法包括以下步骤：
a、含钒铁水入转炉后，通过氧枪喷吹氧气和氮气的混合气体进行吹炼，从吹炼开始到吹炼开始后0.5～1.0min时间段内采用高枪位，从吹炼开始后0.5～1.0min到吹炼结束前1～1.5min时间段内采用低抢位，从吹炼结束前1～1.5min到吹炼结束采用高枪位，混合气体供气强度控制在2.5～3.5m3/(min·t含钒铁水)；
b、非吹炼期间底吹气体流量控制在不超过0.0015m3/(min·t含钒铁水)，吹炼期间底吹气体流量控制在0.1～0.5m3/(min·t含钒铁水)；
c、提钒冷却剂在吹炼开始后的2min内加完；
d、吹炼结束，得钒渣和半钢。
其中，上述所述的复合供气转炉提钒方法中，步骤a中，所述氧气和氮气的混合气体中氧气和氮气的体积比为3～5：1。
其中，上述所述的复合供气转炉提钒方法中，步骤a中，所述高枪位为氧枪喷头与含钒铁水液面的高度距离1.6m～2.2m。
其中，上述所述的复合供气转炉提钒方法中，步骤a中，所述低枪位为氧枪喷头与含钒铁水液面的高度距离1.5m～1.6m，且当高枪位为1.6m时，低枪位低于1.6m。
其中，上述所述的复合供气转炉提钒方法中，步骤b中，所述底吹气体为氮气。
其中，上述所述的复合供气转炉提钒方法中，步骤c中，所述提钒冷却剂中TFe质量含量不小于50％。
其中，上述所述的复合供气转炉提钒方法中，步骤c中，所述提钒冷却剂为生铁块、氧化铁皮或矿石中的至少一种。
其中，上述所述的复合供气转炉提钒方法中，步骤c中，所述提钒冷却剂的加入量为不超过20g/t含钒铁水。
其中，上述所述的复合供气转炉提钒方法中，所述吹炼的时间为5～6min。
其中，上述所述的复合供气转炉提钒方法中，所述转炉为顶底复吹提钒转炉。
本发明的有益效果是：
本发明方法通过顶吹“O2+N2”混合气体进行复吹提钒，控制气体流量和枪位，能够显著减少提钒冷却剂用量、提高钒的氧化率、减少碳的氧化率，有利于资源的利用及提钒生产成本降低。
具体实施方式
具体的，一种复合供气转炉提钒方法，包括以下步骤：
a、含钒铁水入转炉后，通过氧枪喷吹氧气和氮气的混合气体进行吹炼，从吹炼开始到吹炼开始后0.5～1.0min时间段内采用高枪位，从吹炼开始后0.5～1.0min到吹炼结束前1～1.5min时间段内采用低抢位，从吹炼结束前1～1.5min到吹炼结束采用高枪位，混合气体供气强度控制在2.5～3.5m3/(min·t含钒铁水)；
b、非吹炼期间底吹气体流量控制在不超过0.0015m3/(min·t含钒铁水)，吹炼期间底吹气体流量控制在0.1～0.5m3/(min·t含钒铁水)；
c、提钒冷却剂在吹炼开始后的2min内加完；
d、吹炼结束，得钒渣和半钢。
本发明“O2+N2”复合供气进行转炉提钒，利用O2进行元素氧化，氮气能够降低炉气中的氧分压，减缓元素氧化放热，发明人经过大量试验和实践，将混合气体中氧气和氮气的体积比控制为3～5：1，并且控制混合气体供气强度控制在2.5～3.5m3/(min·t含钒铁水)，保证氧气流量和压力，从而可以极大的减少冷却剂消耗。
在铁水兑入转炉后，氧枪供气时枪位采用“高-低-高”模式控制，前期高枪位是主要氧化铁元素，生成大量FeO，有利于钒元素的进一步氧化，中期低枪位是加强搅拌，促进反应的进行，后期高枪位是为了在钒基本达到氧化极限时减少碳的氧化；步骤a中，所述高枪位为氧枪喷头与含钒铁水液面的高度距离1.6m～2.2m；所述低枪位为氧枪喷头与含钒铁水液面的高度距离1.5m～1.6m，且当高枪位为1.6m时，低枪位低于1.6m。
本发明步骤b中，非吹炼期间为出完半钢到下次吹炼之间的空闲时间。非吹炼期间和吹炼期间的底吹气体为氮气，非吹炼阶段减少底吹，将底吹气体流量控制在不超过0.0015m3/(min·t含钒铁水)，是为了减少炉内温降过大；吹炼期间大流量底吹，将底吹气体流量控制在0.1～0.5m3/(min·t含钒铁水)，是为了提高底吹搅拌能力。
本发明中所述提钒冷却剂可采用本领域内常用的冷却剂，提钒冷却剂中TFe质量含量不小于50％，例如生铁块、氧化铁皮、矿石等中的至少一种皆可；本发明极大的减少了提钒冷却剂的用量，所述提钒冷却剂的加入量为不超过20g/t含钒铁水。
本发明方法的吹炼的时间一般为5～6min；本发明方法适用于顶底复吹提钒转炉。
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，但并不因此将本发明保护范围限制在所述的实施例范围之中。
实施例和对比例中，氧化率表示吹炼前后的成分差除以吹炼前的元素成分。
实施例1
在含钒铁水入200t转炉后，采用氧枪喷吹“O2+N2”混合气体进行吹炼，O2和N2的体积比为3：1；氧枪供气时枪位采用“高-低-高”模式进行控制，即从吹炼开始到吹炼开始后0.5min时间段内采用1.8m高枪位(氧枪喷头与含钒铁水液面的高度)，从吹炼开始后0.5min到吹炼结束前1.5min时间段内采用1.6m低枪位，从吹炼结束前1.5min到吹炼结束采用1.8m高枪位，供气强度控制在3.5m3/(min·t含钒铁水)；非吹炼阶段底吹气体氮气流量控制在0.001m3/(min·t含钒铁水)，吹炼期间控制在0.5m3/(min·t含钒铁水)；提钒冷却剂在吹炼开始后的2min内加完，加入量为19g/t含钒铁水；
总吹炼时间为5.5min，吹炼结束后，将半钢倒入半钢罐内，钒渣倒入渣罐内。
经检测，含钒铁水的钒氧化率达到了92.01％，碳氧化率为10.3％。
实施例2
在含钒铁水入200t转炉后，采用氧枪喷吹“O2+N2”混合气体进行吹炼，O2和N2的体积比为5：1；氧枪供气时枪位采用“高-低-高”模式进行控制，即从吹炼开始到吹炼开始后0.5min时间段内采用1.9m高枪位(氧枪喷头与含钒铁水液面的高度)，从吹炼开始后0.5min到吹炼结束前1.0min时间段内采用1.6m低枪位，从吹炼结束前1.0min到吹炼结束采用1.9m高枪位，供气强度控制在2.5m3/(min·t含钒铁水)；非吹炼阶段底吹气体氮气流量控制在0.0015m3/(min·t含钒铁水)，吹炼期间控制在0.4m3/(min·t含钒铁水)；提钒冷却剂在吹炼开始后的2min内加完，加入量为20g/t含钒铁水；
总吹炼时间为5min，吹炼结束后，将半钢倒入半钢罐内，钒渣倒入渣罐内。
经检测，含钒铁水的钒氧化率达到了91.18％，碳氧化率为11.23％。
实施例3
在含钒铁水入120t转炉后，采用氧枪喷吹“O2+N2”混合气体进行吹炼，O2和N2的体积比为4：1；氧枪供气时枪位采用“高-低-高”模式进行控制，即从吹炼开始到吹炼开始后0.5min时间段内采用1.7m高枪位(氧枪喷头与含钒铁水液面的高度)，从吹炼开始后0.5min到吹炼结束前1.0min时间段内采用1.5m低枪位，从吹炼结束前1.0min到吹炼结束采用1.7m高枪位，供气强度控制在3.0m3/(min·t含钒铁水)；非吹炼阶段底吹气体氮气流量控制在0.001m3/(min·t含钒铁水)，吹炼期间控制在0.3m3/(min·t含钒铁水)；提钒冷却剂在吹炼开始后的2min内加完，加入量为18g/t含钒铁水；
总吹炼时间为5.2min，吹炼结束后，将半钢倒入半钢罐内，钒渣倒入渣罐内。
经检测，含钒铁水的钒氧化率达到了90.56％，碳氧化率为11.29％。
对比例1
在含钒铁水入200t转炉后，采用氧枪喷吹氧气进行吹炼；氧枪供气时枪位采用“高-低-高”模式进行控制，即从吹炼开始到吹炼开始后1.0min时间段内采用1.9m高枪位(氧枪喷头与含钒铁水液面的高度)，从吹炼开始后1.0min到吹炼结束前1.5min时间段内采用1.6m低枪位，从吹炼结束前1.5min到吹炼结束采用1.9m高枪位，供气强度控制在2.0m3/(min·t含钒铁水)；吹炼期间采用0.2m3/(min·t含钒铁水)的供气强度进行底吹氮气控制；提钒冷却剂在吹炼开始后的2.5min内加完，加入量为32g/t含钒铁水；
总吹炼时间为5.6min，吹炼结束后，将半钢倒入半钢罐内，钒渣倒入渣罐内。
经检测，含钒铁水的钒氧化率为84.36％，碳氧化率为15.71％。
对比例2
在含钒铁水入120t转炉后，采用氧枪喷吹氧气进行吹炼；氧枪供气时枪位采用“高-低-高”模式进行控制，即从吹炼开始到吹炼开始后1.5min时间段内采用1.8m高枪位(氧枪喷头与含钒铁水液面的高度)，从吹炼开始后1.5min到吹炼结束前1.0min时间段内采用1.5m低枪位，从吹炼结束前1.0min到吹炼结束采用1.8m高枪位，供气强度控制在1.8m3/(min·t含钒铁水)；吹炼期间采用0.25m3/(min·t含钒铁水)的供气强度进行底吹氮气控制；提钒冷却剂在吹炼开始后的3min内加完，加入量为28g/t含钒铁水；
总吹炼时间为5.5min，吹炼结束后，将半钢倒入半钢罐内，钒渣倒入渣罐内。
经检测，含钒铁水的钒氧化率为83.47％，碳氧化率为16.18％。

Claims (10)

1.复合供气转炉提钒方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、含钒铁水入转炉后，通过氧枪喷吹氧气和氮气的混合气体进行吹炼，从吹炼开始到吹炼开始后0.5～1.0min时间段内采用高枪位，从吹炼开始后0.5～1.0min到吹炼结束前1～1.5min时间段内采用低抢位，从吹炼结束前1～1.5min到吹炼结束采用高枪位，混合气体供气强度控制在2.5～3.5m3/(min·t含钒铁水)；
b、非吹炼期间底吹气体流量控制在不超过0.0015m3/(min·t含钒铁水)，吹炼期间底吹气体流量控制在0.1～0.5m3/(min·t含钒铁水)；
c、提钒冷却剂在吹炼开始后的2min内加完；
d、吹炼结束，得钒渣和半钢。
2.根据权利要求1所述的复合供气转炉提钒方法，其特征在于：步骤a中，所述氧气和氮气的混合气体中氧气和氮气的体积比为3～5：1。
3.根据权利要求1所述的复合供气转炉提钒方法，其特征在于：步骤a中，所述高枪位为氧枪喷头与含钒铁水液面的高度距离1.6～2.2m。
4.根据权利要求1～3任一项所述的复合供气转炉提钒方法，其特征在于：步骤a中，所述低枪位为氧枪喷头与含钒铁水液面的高度距离1.5m～1.6m，且当高枪位为1.6m时，低枪位低于1.6m。
5.根据权利要求1所述的复合供气转炉提钒方法，其特征在于：步骤b中，所述底吹气体为氮气。
6.根据权利要求1所述的复合供气转炉提钒方法，其特征在于：步骤c中，所述提钒冷却剂中TFe质量含量不小于50％。
7.根据权利要求6所述的复合供气转炉提钒方法，其特征在于：步骤c中，所述提钒冷却剂为生铁块、氧化铁皮或矿石中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的复合供气转炉提钒方法，其特征在于：步骤c中，所述提钒冷却剂的加入量为不超过20g/t含钒铁水。
9.根据权利要求1所述的复合供气转炉提钒方法，其特征在于：所述吹炼的时间为5～6min。
10.根据权利要求1～9任一项所述的复合供气转炉提钒方法，其特征在于：步骤a中，所述转炉为顶底复吹提钒转炉。
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