CN109234533B - 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 (6)

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；
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；
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；
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。
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：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。
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：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℃。
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，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。
6.根据权利要求1～5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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