CN108330303A - 一种制备中、高钒铁的新方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制备中、高钒铁的新方法，该方法是将五氧化二钒与三氧化二钒、铝粉、铝线段、铁屑、氧化钙、回炉料混合均匀，投入到冶炼炉中进行铝热还原反应，之后电弧加热精炼，停止后随即向熔渣内喷吹铝粉，再次电弧加热精炼，冷却，翻炉分离即可得到钒铁合金产品。本发明可将钒的回收率提高到98%以上。比现行电铝热法生产的钒铁合金，降低了电能消耗，降低冶炼反应时发生的喷溅，同时节省了五氧化二钒冶炼钒铁消耗的铝材，从而达到降低钒铁冶炼成本，增加了企业的效益。具有冶炼周期较短，生产效率高、生产组织方便的特点。
Description
技术领域
本发明涉及铁合金冶炼技术领域，特别是涉及一种制备中、高钒铁的新方法。
背景技术
钒铁是一种重要的铁合金添加剂，目前世界上生产的钒产品绝大部分以钒铁形式应用于钢铁工业，钒在钢中所起的作用主要是细化钢的组织和晶粒，提高晶粒粗化温度，从而降低钢的过热敏感性，提高钢的强度和韧性，改善钢的切削性能。随着市场导向和用户要求的不断提高，品位高、杂质含量低的高钒铁应用日趋广泛。
现有技术中，对于钒铁的生产方法主要有四种：碳热还原法、炉外法、电硅热还原法和电铝热还原法，其中碳热还原法，用碳作还原剂，只能得到高碳（4%～6%）钒铁；电硅热还原法冶炼钒铁是在经改进的炼钢电弧炉内进行的，难于冶炼V>80%的钒铁，产品含碳量一般难于降到0.2%～0.3%以下，只能冶炼中、低钒铁；炉外法又叫铝热还原法，由于具有流程短、产品质量高、杂质含量低、可生产高品位钒铁的优点，是当前生产高钒铁的主要方法。但是，由于铝热还原是一个多相的反应过程，温度高、速度快、时间短，还原过程一旦开始进行就难以控制，因此，对于配料工序的要求相当高，要求配料务必准确、混料均匀、以避免造成炉料偏析，同时生产钒铁的各类原料都要彻底干燥，以避免冶炼时发生喷溅，导致回收率低。电铝热还原法是在铝热还原法上的拓展，通过通电的方式来补充反应所需的能量，但同样具有铝热还原法上的缺陷。
发明内容
本发明的目的就在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种有效提高钒的回收率，同时生产组织方便，工艺控制相对容易，冶炼周期较短，生产效率高，冶炼成本低的制备中、高钒铁的新方法。
为实现上述发明目的所采取的技术方案为：
一种制备中、高钒铁的新方法，其特征在于其工艺步骤为：将五氧化二钒与三氧化二钒、铝粉、铝线段、铁屑、氧化钙、回炉料混合均匀，投入到冶炼炉中进行铝热还原反应，之后电弧加热精炼，停止后随即向熔渣内喷吹铝粉，再次电弧加热精炼，冷却，翻炉分离即可得到钒铁合金产品。
所述五氧化二钒与三氧化二钒、铝粉、铝线段、铁屑、氧化钙、回炉料按照重量比100：50～100：15～51：54～35：30～16：10～14：10～1配料。
所述铝热反应过程为：取同规格的钒铁碎料平铺在冶炼炉炉底，之后平铺上铁屑，一次性将反应物料投入冶炼炉内，扒平，撒上镁铝粉，用酒精引燃，进行铝热还原反应，生成钒铁和钒渣。
所述电弧加热时间10～30分钟。
在喷吹铝粉时，旋转喷枪。
本发明以五氧化二钒与三氧化二钒共同为原料进行炉外法冶炼中、高钒铁，在冶炼反应后，进行电弧加热，喷铝贫渣，再次电弧加热精炼的过程，将钒的回收率提高到98%以上。比现行电铝热法生产的钒铁合金，降低了电能消耗，利用五氧化二钒与铝反应放热量大的特点，为三氧化二钒生产钒铁补充了热量，降低冶炼反应时发生的喷溅，同时节省了五氧化二钒冶炼钒铁消耗的铝材，从而达到降低钒铁冶炼成本，增加了企业的效益。具有冶炼周期较短，生产效率高、生产组织方便的特点。
附图说明
图1是本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面用实例予以说明本发明，应该理解的是，实例是用于说明本发明而不是对本发明的限制。本发明的范围与核心内容依据权利要求书加以确定。
实施例1：
先是炉外法冶炼操作：将五氧化二钒2000kg、三氧化二钒1000kg，铝粉300kg，铝线段1080kg，铁屑450kg，氧化钙210kg，回炉料150kg在混料机内混合均匀。
取400kg 50钒铁碎料平铺在制作好的冶炼炉底部，之后平铺上1080kg铁屑，一次性将混合好的物料投入冶炼炉内，将冶炼炉内的物料扒平，撒上镁铝粉，用酒精引燃，进行铝热还原反应，生成钒铁和钒渣。
将反应刚结束的冶炼炉送到精炼平台下，下降电极加热熔渣，加热15分钟后取渣样观察渣的颜色，向喷吹罐内加入50～80kg铝粉。
停止电极加热，随即向熔渣层插入喷枪并喷吹铝粉，同时旋转喷枪，3～6分钟将铝粉喷吹完毕，提升喷枪。
再次插入电极继续加热精炼，让熔渣中残留的钒进一步下沉进入合金，20分钟后抬升电极脱离炉体，将炉体送出精炼区进行冷却。
冷却24～48小时后，进行翻炉作业，将渣饼和钒铁合金并饼分离，得到钒铁合金产品。
实施例2
先是炉外法冶炼操作，将五氧化二钒1500kg、三氧化二钒1500kg，铝粉765kg，铝线段535kg，铁屑450kg，氧化钙210kg，回炉料15kg在混料机内混合均匀。
取200kg 50钒铁碎料平铺在制作好的冶炼炉底部，之后平铺上1120kg铁屑，一次性将混合好的物料投入冶炼炉内，将冶炼炉内的物料扒平，撒上镁铝粉，用酒精引燃，进行铝热还原反应，生成钒铁和钒渣。
将反应刚结束的冶炼炉送到精炼平台下，下降电极加热熔渣，加热15分钟后取渣样观察渣的颜色，向喷吹罐内加入50～80kg铝粉。
停止电极加热，随即向熔渣层插入喷枪并喷吹铝粉，同时旋转喷枪，3～6分钟将铝粉喷吹完毕，提升喷枪。
再次插入电极继续加热精炼，让熔渣中残留的钒进一步下沉进入合金，20分钟后抬升电极脱离炉体，将炉体送出精炼区进行冷却。
冷却24～48小时后，进行翻炉作业，将将渣饼和钒铁合金并饼分离，得到钒铁合金产品。
实施例3
先是炉外法冶炼操作，将五氧化二钒2000kg、三氧化二钒1000kg，铝粉300kg，铝线段1050kg，铁屑320kg，氧化钙210kg，回炉料100kg在混料机内混合均匀。
取400kg 80钒铁碎料平铺在制作好的冶炼炉底部，一次性将混合好的物料投入冶炼炉内，将冶炼炉内的物料扒平，撒上镁铝粉，用酒精引燃，进行铝热还原反应，生成钒铁和钒渣。
将反应刚结束的冶炼炉送到精炼平台下，下降电极加热熔渣，加热15分钟后取渣样观察渣的颜色，向喷吹罐内加入50～80kg铝粉。
停止电极加热，随即向熔渣层插入喷枪并喷吹铝粉，同时旋转喷枪，3～6分钟将铝粉喷吹完毕，提升喷枪。
再次插入电极继续加热精炼，让熔渣中残留的钒进一步下沉进入合金，20分钟后抬升电极脱离炉体，将炉体送出精炼区进行冷却。
冷却24～48小时后，进行翻炉作业，将将渣饼和钒铁合金并饼分离，得到钒铁合金产品。
实施例4
先是炉外法冶炼操作，将五氧化二钒1500kg、三氧化二钒1500kg，铝粉750kg，铝线段530kg，铁屑320kg，氧化钙210kg，回炉料110kg在混料机内混合均匀。
取200kg 80钒铁碎料平铺在制作好的冶炼炉底部，一次性将混合好的物料投入冶炼炉内，将冶炼炉内的物料扒平，撒上镁铝粉，用酒精引燃，进行铝热还原反应，生成钒铁和钒渣。
将反应刚结束的冶炼炉送到精炼平台下，下降电极加热熔渣，加热15分钟后取渣样观察渣的颜色，向喷吹罐内加入50～80kg铝粉。
停止电极加热，随即向熔渣层插入喷枪并喷吹铝粉，同时旋转喷枪，3～6分钟将铝粉喷吹完毕，提升喷枪。
再次插入电极继续加热精炼，让熔渣中残留的钒进一步下沉进入合金，20分钟后抬升电极脱离炉体，将炉体送出精炼区进行冷却。
冷却24～48小时后，进行翻炉作业，将将渣饼和钒铁合金并饼分离，得到钒铁合金产品。
产出合金重量（kg）和化学成分（%）的统计数据如下：
| 合金重量 | V | C | S | P | Si | Al | Mn | |
| 实施例1 | 3792 | 49.96 | 0.24 | 0.032 | 0.025 | 0.99 | 1.61 | ～ |
| 实施例2 | 3658 | 50.12 | 0.33 | 0.034 | 0.024 | 0.94 | 1.48 | ～ |
| 实施例3 | 2545 | 79.62 | 0.14 | 0.017 | 0.036 | 1.23 | 0.85 | 0.18 |
| 实施例4 | 2364 | 80.53 | 0.16 | 0.016 | 0.041 | 1.27 | 0.76 | 0.19 |
通过实际生产中、高钒铁成分与国家标准（GB/T4139～2004）对比可以看出，本发明的中、高钒铁化学成分都符合国家标准，冶炼回收率在98%以上。
Claims (5)
1.一种制备中、高钒铁的新方法，其特征在于其工艺步骤为：将五氧化二钒与三氧化二钒、铝粉、铝线段、铁屑、氧化钙、回炉料混合均匀，投入到冶炼炉中进行铝热还原反应，之后电弧加热精炼，停止后随即向熔渣内喷吹铝粉，再次电弧加热精炼，冷却，翻炉分离即可得到钒铁合金产品。
2.按照权利要求1所述的制备中、高钒铁的新方法，其特征在于所述五氧化二钒与三氧化二钒、铝粉、铝线段、铁屑、氧化钙、回炉料按照重量比100：50～100：15～51：54～35：30～16：10～14：10～1配料。
3.按照权利要求1所述的制备中、高钒铁的新方法，其特征在于所述铝热反应过程为：取同规格的钒铁碎料平铺在冶炼炉炉底，之后平铺上铁屑，一次性将反应物料投入冶炼炉内，扒平，撒上镁铝粉，用酒精引燃，进行铝热还原反应，生成钒铁和钒渣。
4.按照权利要求1所述的制备中、高钒铁的新方法，其特征在于，所述电弧加热时间10～30分钟。
5.按照权利要求1所述的制备中、高钒铁的新方法，其特征在于，在喷吹铝粉时，旋转喷枪。
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