CN109234533A - 低品位铝粒冶炼钒铁 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低品位铝粒冶炼钒铁,属于钢铁冶炼技术领域。本发明为了解决目前钒铁合金生产成本偏高的技术问题,提供了一种低品位铝粒冶炼钒铁的工艺,包括以下步骤:将氧化钒、铝粒、铁粒和石灰混合,得混配料,将其分为混配料A、混配料B和混配料C;混配料A、混配料B和混配料C依次进行三个阶段的电铝热反应和渣金分离,得到钒铁合金。本发明使用部分低品位铝粒代替高品位铝粒作为还原剂,有效降低了钒铁生产成本,并通过对物料配比、配铝系数进行优化,辅以优化的工艺,保证了钒铁合金质量,应用前景广泛。

Description

低品位铝粒冶炼钒铁
技术领域
本发明属于钢铁冶炼技术领域,涉及一种低品位铝粒冶炼钒铁。
背景技术
钒铁作为钢铁冶炼过程中的合金添加剂,能与钢中的碳和氮发生反应,生成小而硬的难 熔金属碳化物和氮化物,这些化合物能起到细化剂和沉淀强化剂的作用,细化钢的组织和晶 粒,提高晶粒的粗化温度,从而降低过热敏感性,提高钢材综合性能。含钒钢因具有强度高, 韧性、耐磨性、耐腐蚀性好的特点而广泛用于机器制造、建筑、航空航天、铁路、桥梁等行 业。钒铁作为合金添加剂在钢铁中的应用途径主要有三个方面:碳素合金钢,工具钢和不锈 钢,高强度低合金钢(HSLA钢)。
目前世界范围内的钒铁冶炼电炉单炉产品规模一般为2~3t,均不大于5t,为了满足不断 增长的钒铁产量需求以及有效提高生产效率,攀钢西昌钢钒于2012年1月首次采用了两座单 炉规模8~10t的大型倾翻电炉冶炼钒铁,规模化效果非常明显,其中以品位99.5%铝粒为还 原剂,其价格为14588元/t,年使用量为6000t左右,造成加工成本较高。
发明内容
本发明针对目前钒铁合金生产成本偏高的技术问题,采用部分低品位铝粒冶炼钒铁,通 过对配铝系数进行优化、调整低品位铝粒使用比例,并对工艺进行优化,在确保产品中质量 的前提下,减少铝粒成本,达到降低成本目的。
低品位铝粒冶炼钒铁的工艺,包括以下步骤:A、将氧化钒、铝粒、铁粒和石灰混合,得混配料,将混配料分为三份,得混配料A、混配料B和混配料C;所述铝粒由品位99%铝 粒和品位99.5%铝粒按质量比为1:0.5~2混合得到;
B、将混配料A加入倾翻炉内,进行电铝热反应,反应完毕,加入造渣剂,出渣,将少渣合金留在倾翻炉内;
C、继续将混配料B加入倾翻炉内,进行电铝热反应,反应完毕,加入造渣剂,出渣,将少渣合金留在倾翻炉内;
D、继续将混配料C加入倾翻炉内,进行电铝热反应,反应完毕,加入造渣剂,渣铁同出,渣金分离,得钒铁合金。
优选的,上述所述的低品位铝粒冶炼钒铁的工艺中,步骤A中,所述铝粒由品位99%铝 粒和品位99.5%铝粒按质量比为1:1混合得到。
其中,上述所述的低品位铝粒冶炼钒铁的工艺中,步骤A中,所述氧化钒、铝粒、铁粒 和石灰的质量比为12~20:2~4:3~5:0.75~1.25。
其中,上述所述的低品位铝粒冶炼钒铁的工艺中,步骤A中,所述混配料A、混配料B和混配料C的质量比为2~4:2~3:2。
其中,上述所述的低品位铝粒冶炼钒铁的工艺中,步骤B中,加入造渣剂后,当渣中V 含量达到不超过1.2%时,出渣。
其中,上述所述的低品位铝粒冶炼钒铁的工艺中,步骤C中,加入造渣剂后,当渣中V 含量达到不超过0.8%时,出渣。
其中,上述所述的低品位铝粒冶炼钒铁的工艺中,步骤D中,加入造渣剂后,当渣中V 含量达到不超过0.4%时,渣铁同出。
其中,上述所述的低品位铝粒冶炼钒铁的工艺中,所述造渣剂为石灰。
其中,上述所述的低品位铝粒冶炼钒铁的工艺中,步骤B中,所述造渣剂的加入量为 5~50kg/t氧化钒。
其中,上述所述的低品位铝粒冶炼钒铁的工艺中,步骤C中,所述造渣剂的加入量为 5~50kg/t氧化钒。
其中,上述所述的低品位铝粒冶炼钒铁的工艺中,步骤D中,所述造渣剂的加入量为 5~50kg/t氧化钒。
其中,上述所述的低品位铝粒冶炼钒铁的工艺中,步骤B中,电铝热反应时,控制电压 为135V~190V,电流为6000~24000A,温度为2000~3000℃。
其中,上述所述的低品位铝粒冶炼钒铁的工艺中,步骤C中,电铝热反应时,控制电压 为135V~190V,电流为6000~24000A,温度为2000~3000℃。
其中,上述所述的低品位铝粒冶炼钒铁的工艺中,步骤D中,电铝热反应时,控制电压 为135V~190V,电流为6000~24000A,温度为2000~3000℃。
其中,上述所述的低品位铝粒冶炼钒铁的工艺中,步骤B中,电铝热反应的通电时间为 30~50min。
其中,上述所述的低品位铝粒冶炼钒铁的工艺中,步骤C中,电铝热反应的通电时间为 40~60min。
其中,上述所述的低品位铝粒冶炼钒铁的工艺中,步骤D中,电铝热反应的通电时间 50~70min。
其中,上述所述的低品位铝粒冶炼钒铁的工艺中,所述钒铁合金的化学成分按质量百分 比为:V:48~55%,C≤0.6%,Si≤3%,P≤0.1%,S≤0.06%,Al≤2.5%,其余为铁及不可 避免的杂质。
本发明的有益效果是:
本发明使用低品位铝粒代替高品位铝粒作为还原剂,有效降低了钒铁生产成本,并通过 对物料配比、配铝系数进行优化,辅以优化的工艺,保证了钒铁合金质量,创造了较大的经 济效益,应用前景广泛。
附图说明
图1为本发明冶炼钒铁的工艺流程图。
具体实施方式
具体的,低品位铝粒冶炼钒铁,包括以下步骤:A、将氧化钒、铝粒、铁粒和石灰混合, 得混配料,将混配料分为三份,得混配料A、混配料B和混配料C;所述铝粒由品位99%铝粒和品位99.5%铝粒按质量比为1:0.5~2混合得到;
B、将混配料A加入倾翻炉内,进行电铝热反应,反应完毕,加入造渣剂,出渣,将少渣合金留在倾翻炉内;
C、继续将混配料B加入倾翻炉内,进行电铝热反应,反应完毕,加入造渣剂,出渣,将少渣合金留在倾翻炉内;
D、继续将混配料C加入倾翻炉内,进行电铝热反应,反应完毕,加入造渣剂,渣铁同出,渣金分离,得钒铁合金。
为了更好的兼顾生产成本和钒铁合金质量,优选的,步骤A中,所述铝粒由品位99%铝 粒和品位99.5%铝粒按质量比为1:1混合得到;品位99%铝粒是指纯度≧99%的铝粒,品位 99.5%铝粒是指纯度≧99.5%的铝粒。
由于本发明中使用了大量低品位铝粒代替高品位铝粒,易引入杂质和降低钒收率,因此 需要对原料配比进行优化,实践证明,步骤A中,控制氧化钒、铝粒、铁粒和石灰的质量比 为12~20:2.5~4:3~5:0.75~1.25,配铝系数(指氧化钒中TV与铝粒中Al的质量比)为 0.3-1.8,可使氧化钒中的钒更多地被铝置换出来,使钒铁合金中钒铁比合格,并易于控制杂 质含量。
本发明将混配料分为三份依次进行电铝热反应,其中混配料A、混配料B和混配料C的 质量比为2~4:2~3:2;工业上,一般以罐为单位控制加料量,每一炉一般由6~9罐组成, 第一次加入2~4罐料,第二次加入2~3罐料,第三次加入2罐料,每罐料的重量为0.9~1.2t。
本发明步骤B中,加入造渣剂后,当渣中V含量达到不超过1.2%时,出渣;步骤C中,加入造渣剂后,当渣中V含量达到不超过0.8%时,出渣;步骤D中,加入造渣剂后,当渣 中V含量达到不超过0.4%时,渣铁同出,可尽量减少钒损失;所述造渣剂为石灰;步骤B、 C和D中,造渣剂的加入量分别为5~50kg/t氧化钒。
本发明步骤B中,控制电压为135V~190V,电流为6000~24000A,温度为2000~3000℃, 电铝热反应30~50min;步骤C中,控制电压为135V~190V,电流为6000~24000A,温度为 2000~3000℃,电铝热反应40~60min;步骤D中,控制电压为135V~190V,电流为6000~24000 A,温度为2000~3000℃,电铝热反应50~70min;步骤B、C和D总通电时间为120~180min; 本发明方法通过对物料配比优化和电铝热反应参数控制,可得到高质量的钒铁合金。
本发明以部分低品位铝粒冶炼钒铁,通过对配铝系数进行优化、调整低品位铝粒使用比 例,并对工艺进行优化,得到的钒铁合金的化学成分按质量百分比为:V:48~55%,C≤0.6%, Si≤3%,P≤0.1%,S≤0.06%,Al≤2.5%,其余为铁及不可避免的杂质,其质量满足 BG/T4139-2012FeV50-B标准等级。
本发明能达到的经济效益,以品位99%铝粒和品位99.5%铝粒按质量比1:1为例,年经 济效益=(Y1-Y0)×G=(14588-13768)×3000=286万元;其中,Y1为Al含量为99.5%的 铝粒价格;Y0为Al含量为99%的铝粒价格;G为铝粒的年使用量。
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1
A、将6~9t氧化钒、1~1.8t铝粒、1.5~2.25t铁粒和0.37~0.56t石灰按质量比混合(配铝 系数为0.3~1.8),得混配料,将混配料按混配料A、混配料B和混配料C质量比为2:2:2 分为三份;所述铝粒由品位99%铝粒和品位99.5%铝粒按质量比为1:1混合得到;
B、将混配料A加入倾翻炉内,控制电压为135V~190V、电流为6000~24000A,在2000~3000℃电铝热反应40min,反应完毕,加入造渣剂100kg,造渣贫渣,当贫渣中V含量达到不超过1.2%时,出渣,将少渣合金留在倾翻炉内;
C、继续将混配料B加入倾翻炉内,控制电压为135V~190V、电流为6000~24000A,在 2000~3000℃电铝热反应50min,反应完毕,加入造渣剂150kg,造渣贫渣,当贫渣中V含量 达到不超过0.8%时,出渣,将少渣合金留在倾翻炉内;
D、继续将混配料C加入倾翻炉内,控制电压为135V~190V、电流为6000~24000A,在 2000~3000℃进行电炉精炼60min,反应完毕,加入造渣剂200kg,造渣贫渣,当贫渣中V含 量达到不超过0.4%时,渣铁同出,冷却20~24小时后,渣金分离,得钒铁合金,其化学成分 按质量百分比为:V:48~55%,C≤0.6%,Si≤3%,P≤0.1%,S≤0.06%,Al≤2.5%,其余 为铁及不可避免的杂质,满足BG/T4139-2012FeV50-B标准等级。
实施例2
A、将6~9t氧化钒、1.34~2t铝粒、1.5~2.25t铁粒和0.37~0.56t石灰按质量比混合(配铝 系数为0.4~1.6),得混配料,将混配料按混配料A、混配料B和混配料C质量比为4:3:2 分为三份;所述铝粒由品位99%铝粒和品位99.5%铝粒按质量比为1:1混合得到;
B、将混配料A加入倾翻炉内,控制电压为135V~190V、电流为6000~24000A,在2000~3000℃电铝热反应50min,反应完毕,加入造渣剂150kg,造渣贫渣,当贫渣中V含量达到不超过1.2%时,出渣,将少渣合金留在倾翻炉内;
C、继续将混配料B加入倾翻炉内,控制电压为135V~190V、电流为6000~24000A,在 2000~3000℃电铝热反应50min,反应完毕,加入造渣剂100kg,造渣贫渣,当贫渣中V含量 达到不超过0.8%时,出渣,将少渣合金留在倾翻炉内;
D、继续将混配料C加入倾翻炉内,控制电压为135V~190V、电流为6000~24000A,在 2000~3000℃进行电炉精炼50min,反应完毕,加入造渣剂100kg,造渣贫渣,当贫渣中V含 量不超过0.4%时,渣铁同出,冷却20~24小时后,渣金分离,得钒铁合金,其化学成分按质 量百分比为:V:48~55%,C≤0.6%,Si≤3%,P≤0.1%,S≤0.06%,Al≤2.5%,其余为铁 及不可避免的杂质,满足BG/T4139-2012FeV50-B标准等级。

Claims (9)

1.低品位铝粒冶炼钒铁的工艺,其特征在于:包括以下步骤:
A、将氧化钒、铝粒、铁粒和石灰混合,得混配料,将混配料分为三份,得混配料A、混配料B和混配料C;所述铝粒由品位99%铝粒和品位99.5%铝粒按质量比为1:0.5~2混合得到;
B、将混配料A加入倾翻炉内,进行电铝热反应,反应完毕,加入造渣剂,出渣,将少渣合金留在倾翻炉内;
C、继续将混配料B加入倾翻炉内,进行电铝热反应,反应完毕,加入造渣剂,出渣,将少渣合金留在倾翻炉内;
D、继续将混配料C加入倾翻炉内,进行电铝热反应,反应完毕,加入造渣剂,渣铁同出,渣金分离,得钒铁合金。
2.根据权利要求1所述的低品位铝粒冶炼钒铁的工艺,其特征在于:步骤A中,所述铝粒由品位99%铝粒和品位99.5%铝粒按质量比为1:1混合得到。
3.根据权利要求1所述的低品位铝粒冶炼钒铁的工艺,其特征在于:步骤A中,所述氧化钒、铝粒、铁粒和石灰的质量比为12~20:2~4:3~5:0.75~1.25。
4.根据权利要求1所述的低品位铝粒冶炼钒铁的工艺,其特征在于:步骤A中,所述混配料A、混配料B和混配料C的质量比为2~4:2~3:2。
5.根据权利要求1所述的低品位铝粒冶炼钒铁的工艺,其特征在于:至少满足下列的一项:
步骤B中,加入造渣剂后,当渣中V含量达到不超过1.2%时,出渣;
步骤C中,加入造渣剂后,当渣中V含量达到不超过0.8%时,出渣;
步骤D中,加入造渣剂后,当渣中V含量达到不超过0.4%时,渣铁同出。
6.根据权利要求5所述的低品位铝粒冶炼钒铁的工艺,其特征在于:所述造渣剂为石灰;步骤B中,所述造渣剂的加入量为5~50kg/t氧化钒;步骤C中,所述造渣剂的加入量为5~50kg/t氧化钒;步骤D中,所述造渣剂的加入量为5~50kg/t氧化钒。
7.根据权利要求1所述的低品位铝粒冶炼钒铁的工艺,其特征在于:至少满足下列的一项:
步骤B中,电铝热反应时,控制电压为135V~190V,电流为6000~24000A,温度为2000~3000℃;
步骤C中,电铝热反应时,控制电压为135V~190V,电流为6000~24000A,温度为2000~3000℃;
步骤D中,电铝热反应时,控制电压为135V~190V,电流为6000~24000A,温度为2000~3000℃。
8.根据权利要求1所述的低品位铝粒冶炼钒铁的工艺,其特征在于:至少满足下列的一项:
步骤B中,电铝热反应的通电时间为30~50min;
步骤C中,电铝热反应的通电时间为40~60min;
步骤D中,电铝热反应的通电时间50~70min。
9.根据权利要求1~8任一项所述的低品位铝粒冶炼钒铁的工艺,其特征在于:所述钒铁合金的化学成分按质量百分比为:V:48~55%,C≤0.6%,Si≤3%,P≤0.1%,S≤0.06%,Al≤2.5%,其余为铁及不可避免的杂质。
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