CN112522467B - 转炉分段底吹co2提钒的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于钒的冶金技术领域，具体涉及转炉分段底吹CO2提钒的方法。本发明所要解决的技术问题是提供一种转炉分段底吹CO2提钒的方法。本发明提供了转炉分段底吹CO2提钒的方法：将含钒铁水兑入转炉中，转炉底部Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区分别吹N2和CO2的混合气体，开吹后2min内，底部Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区内N2+CO2按不同体积占比进行吹炼，开吹后2～4min，分别调节转炉底部Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区内单个透气砖N2和CO2的体积占比，开吹4min后，转炉底部切换为N2，同时采用氧枪顶吹O2，氧枪开吹的2min内加入冷却剂，吹炼至终点。本发明方法能够达到节能减排的效果；同时具有提钒保碳的作用，还能够有效地降低残钒含量。

Description

转炉分段底吹CO2提钒的方法
技术领域
本发明属于钒的冶金技术领域，具体涉及转炉分段底吹CO2提钒的方法。
背景技术
CO2是温室效应的主要气体，中国的CO2气体排放量最大，占25％。随着全球气候变暖及环境问题的日益严重，减少CO2的排放越来越受到人们的重视。钢铁行业CO2气体排放量占6％，位居第四，将钢铁企业产生的CO2进行回收，应用于炼钢，既能代替部分O2和Ar，创造经济效益。
转炉提钒工艺中，O2与硅、锰、钒、钛及部分碳元素发生氧化反应，产生大量的热，导致熔池温度很快上升至1400℃以上，超过熔池C-V氧化的转折温度，使提钒保碳的热力学条件变差。为此，生产中通过加入生铁块、铁矿石、氧化铁皮以及废钢等块状冷却剂进行控温，取得了一定的效果。
但是，这些块状冷却剂无法持续控制熔池温度，同时使熔池局部容易出现急冷现象，加之转炉提钒过程节奏快，块状冷却剂的熔融动力学条件不充分，熔化不完全，冷却作用不能有效发挥，不利于提钒。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种转炉分段底吹CO2提钒的方法，降低残钒含量。
本发明为解决上述技术问题采用的方法是提供了一种转炉分段底吹CO2提钒的方法，该方法包括如下步骤：将含钒铁水兑入转炉中，转炉底部Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区分别吹N2和CO2的混合气体，开吹后2min内，Ⅰ区内单个透气砖底吹N2+CO2混合气体，CO2气体体积分数30～50％，Ⅱ区内单个透气砖底吹N2+CO2混合气体，CO2气体体积分数50～70％，Ⅲ区内单个透气砖底吹N2+CO2混合气体，CO2气体体积分数80～100％，开吹后2～4min，分别调节转炉底部Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区内单个透气砖N2和CO2的体积占比，开吹4min后，转炉底部切换为N2，同时采用氧枪顶吹O2，氧枪开吹的2min内加入冷却剂，吹炼至终点。
其中，上述转炉分段底吹CO2提钒的方法中，转炉底部按照Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区铺设透气砖，其中Ⅰ区和Ⅲ区的透气砖对称分布，Ⅱ区的透气砖对称分布，Ⅱ区的夹角为80～100°。
其中，上述转炉分段底吹CO2提钒的方法中，开吹后2min内，转炉底部Ⅰ区内单个透气砖底吹混合气体流量为100～120Nm3/min，Ⅱ区内单个透气砖底吹混合气体流量为140～160 Nm3/min，Ⅲ区内单个透气砖底吹混合气体流量为180～200Nm3/min。
其中，上述转炉分段底吹CO2提钒的方法中，所述含钒铁水的温度为1260～1320℃，含钒铁水中含V：0.28～0.34％。
其中，上述转炉分段底吹CO2提钒的方法中，所述CO2是由钢铁生产排放后进行回收得到的。
其中，上述转炉分段底吹CO2提钒的方法中，开吹后2～4min，转炉底部Ⅰ区内单个透气砖底吹N2+CO2混合气体，CO2气体体积分数10～20％，混合气体流量为100～120Nm3/min，Ⅱ区内单个透气砖底吹N2+CO2混合气体，CO2气体体积分数30～50％，混合气体流量为140～ 160Nm3/min，Ⅲ区内单个透气砖底吹N2+CO2混合气体，CO2气体体积分数40～60％，混合气体流量为180～200Nm3/min。
其中，上述转炉分段底吹CO2提钒的方法中，开吹4min后，转炉底部切换为N2气体，Ⅰ区内单个透气砖底吹N2流量为100～120Nm3/min，Ⅱ区内单个透气砖底吹N2流量为140～160Nm3/min，Ⅲ区内单个透气砖底吹N2流量为180～200Nm3/min。
其中，上述转炉分段底吹CO2提钒的方法中，采用氧枪顶吹O2的供氧强度为1.5～3.0Nm3/min·t铁，枪位控制1.7～2.0m。
其中，上述转炉分段底吹CO2提钒的方法中，所述冷却剂选自球团矿、生铁块或转炉用冷压块中的至少一种；冷却剂的用量为20～27kg/t铁。
其中，上述转炉分段底吹CO2提钒的方法中，氧枪顶吹O2的时间为5～6min。
其中，上述转炉分段底吹CO2提钒的方法中，吹炼至终点时，半钢温度控制为1360～ 1400℃。
本发明的有益效果是：
本发明将钢铁生产所排放的二氧化碳气体进行回收，用于转炉提钒，能够达到节能减排的效果。本发明方法采用CO2和含钒铁水反应产生的化学热低于O2与含钒铁水反应产生的化学热，利用CO2具有较大的冷却能力，通过分段底吹CO2和N2，促进了快速提钒，起到了抑止熔池升温，有利于提钒保碳的作用。采用本发明方法还能够有效地降低残钒含量。
附图说明
图1为本发明转炉底部的分区示意图。
具体实施方式
具体的，本发明提供了转炉分段底吹CO2提钒的方法，该方法包括如下步骤：
将含钒铁水兑入转炉，控制铁水温度为1260～1320℃，底吹透气砖分布在转炉底部Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区，透气砖数量与炉容匹配。其中Ⅰ区、Ⅲ区中的透气砖对称分布，Ⅱ区中的透气砖对称分布，Ⅱ区夹角α为80°～100°。
开吹后2min内，Ⅰ区内单个透气砖底吹N2+CO2混合气体，CO2气体体积分数30～50％，混合气体流量为100～120Nm3/min，Ⅱ区内单个透气砖底吹N2+CO2混合气体，CO2气体体积分数50～70％，混合气体流量为140～160Nm3/min，Ⅲ区内单个透气砖底吹N2+CO2混合气体，CO2气体体积分数80～100％，混合气体流量为180～200Nm3/min。
开吹后2～4min，Ⅰ区内单个透气砖底吹N2+CO2混合气体，CO2气体体积分数10～20％，混合气体流量为100～120Nm3/min，Ⅱ区内单个透气砖底吹N2+CO2混合气体，CO2气体体积分数30～50％，混合气体流量为140～160Nm3/min，Ⅲ区内单个透气砖底吹N2+CO2混合气体，CO2气体体积分数40～60％，混合气体流量为180～200Nm3/min。
开吹4min后，转炉底部切换为N2，Ⅰ区内单个透气砖底吹N2流量为100～120Nm3/min，Ⅱ区内单个透气砖底吹N2流量为140～160Nm3/min，Ⅲ区内单个透气砖底吹N2流量为180～ 200Nm3/min，同时采用氧枪顶吹O2，氧枪供氧强度1.5～3.0Nm3/min·t铁，枪位控制1.7～2.0m，氧枪开吹的2min内加入20～27kg/t铁冷却剂，采用氧枪吹炼5～6min至终点，终点半钢温度为1360～1400℃。
本发明利用CO2具有较大的冷却能力，通过分段底吹CO2和N2，并控制转炉底部各区的不同流量，促进了快速提钒，起到了抑止熔池升温，有利于提钒保碳的作用。采用本发明方法还能够有效地降低残钒含量。
为了强化搅拌，使含钒铁水与CO2充分接触，更好地达到提钒保碳的效果，本发明控制Ⅱ区的夹角为80～100°，其中Ⅰ区和Ⅲ区的透气砖对称分布，Ⅱ区的透气砖对称分布，发明人通过大量试验研究得到Ⅱ区夹角的度数需控制在80～100°才能达到较好的提钒保碳效果，夹角度数过大或过小都会削弱底吹搅拌效果。
本发明一方面将钢铁生产所排放的二氧化碳气体进行回收，用于转炉提钒，能够达到节能减排的效果。另一方面采用CO2和含钒铁水反应产生的化学热低于O2与含钒铁水反应产生的化学热，采用CO2替代部分O2或者N2进行转炉提钒，可以起到抑止熔池升温，有利于提钒保碳的作用。同时，本发明方法还能够有效地降低残钒含量。
下面将通过具体的实施例对本发明作进一步地详细阐述。
实施例1
将V含量为0.28～0.34％的含钒铁水兑入转炉，控制铁水温度为1260～1320℃，底吹透气砖分布在转炉底部Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区，透气砖数量与炉容匹配。其中Ⅰ区、Ⅲ区中的透气砖对称分布，Ⅱ区中的透气砖对称分布，Ⅱ区夹角α为80°。
开吹后2min内，Ⅰ区内单个透气砖底吹N2+CO2混合气体，CO2气体体积分数30％，混合气体流量为100Nm3/min，Ⅱ区内单个透气砖底吹N2+CO2混合气体，CO2气体体积分数50％，混合气体流量为140Nm3/min，Ⅲ区内单个透气砖底吹N2+CO2混合气体，CO2气体体积分数80％，混合气体流量为180Nm3/min。
开吹后2～4min，Ⅰ区内单个透气砖底吹N2+CO2混合气体，CO2气体体积分数10％，混合气体流量为100Nm3/min，Ⅱ区内单个透气砖底吹N2+CO2混合气体，CO2气体体积分数30％，混合气体流量为140Nm3/min，Ⅲ区内单个透气砖底吹N2+CO2混合气体，CO2气体体积分数40％，混合气体流量为180Nm3/min。
开吹4min后，转炉底部切换为N2，Ⅰ区内单个透气砖底吹N2流量为100Nm3/min，Ⅱ区内单个透气砖底吹N2流量为140Nm3/min，Ⅲ区内单个透气砖底吹N2流量为180Nm3/min，同时采用氧枪顶吹O2，氧枪供氧强度1.5～3.0Nm3/min·t铁，枪位控制1.7～2.0m，氧枪开吹的2min内加入20～27kg/t铁冷却剂，采用氧枪吹炼5min至终点，终点半钢温度为1360～ 1400℃。测定半钢C平均含量为3.43％，V平均含量为0.034％。
实施例2
将V含量为0.28～0.34％的含钒铁水兑入转炉，控制铁水温度为1260～1320℃，底吹透气砖分布在转炉底部Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区，透气砖数量与炉容匹配。其中Ⅰ区、Ⅲ区中的透气砖对称分布，Ⅱ区中的透气砖对称分布，Ⅱ区夹角α为100°。
开吹后2min内，Ⅰ区内单个透气砖底吹N2+CO2混合气体，CO2气体体积分数50％，混合气体流量为120Nm3/min，Ⅱ区内单个透气砖底吹N2+CO2混合气体，CO2气体体积分数70％，混合气体流量为160Nm3/min，Ⅲ区内单个透气砖底吹CO2，CO2气体流量为200Nm3/min。
开吹后2～4min，Ⅰ区内单个透气砖底吹N2+CO2混合气体，CO2气体体积分数20％，混合气体流量为120Nm3/min，Ⅱ区内单个透气砖底吹N2+CO2混合气体，CO2气体体积分数50％，混合气体流量为160Nm3/min，Ⅲ区内单个透气砖底吹N2+CO2混合气体，CO2气体体积分数60％，混合气体流量为200Nm3/min。
开吹4min后，转炉底部切换为N2，Ⅰ区内单个透气砖底吹N2流量为120Nm3/min，Ⅱ区内单个透气砖底吹N2流量为160Nm3/min，Ⅲ区内单个透气砖底吹N2流量为200Nm3/min，同时采用氧枪顶吹O2，氧枪供氧强度1.5～3.0Nm3/min·t铁，枪位控制1.7～2.0m，氧枪开吹的2min内加入20～27kg/t铁冷却剂，采用氧枪吹炼6min至终点，终点半钢温度为1360～ 1400℃。测定半钢C平均含量为3.41％，V平均含量为0.033％。
对比例
将V含量为0.28～0.34％的铁水兑入转炉，控制铁水的温度为1260～1320℃，摇炉后底吹N2，N2吹炼强度为0.1Nm3/min·t铁，顶吹氧气，氧枪供氧强度为1.5～2.5Nm3/min·t铁，枪位控制1.7～2.0m，氧枪吹氧气2min内加入冷却剂，冷却剂消耗20～27kg/t铁，吹氧时间为5～6min，半钢终点温度控制为1360～1400℃。测定半钢C平均含量为3.44％，残钒平均含量为0.039％。

Claims (8)

1.转炉分段底吹CO2提钒的方法，其特征在于：包括如下步骤：转炉底部按照Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区铺设透气砖，其中Ⅰ区和Ⅲ区的透气砖对称分布，Ⅱ区的透气砖对称分布，Ⅱ区的夹角为80～100°；将含钒铁水兑入转炉中，转炉底部Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区分别吹N2和CO2的混合气体，开吹后2min内，Ⅰ区内单个透气砖底吹N2+CO2混合气体，流量为100～120Nm3/min，CO2气体体积分数30～50%，Ⅱ区内单个透气砖底吹N2+CO2混合气体，CO2气体体积分数50～70%，流量为140～160Nm3/min，Ⅲ区内单个透气砖底吹N2+CO2混合气体，CO2气体体积分数80～100%，流量为180～200Nm3/min，开吹后2～4min，分别调节转炉底部Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区内单个透气砖N2和CO2的体积占比，开吹4min后，转炉底部切换为N2，同时采用氧枪顶吹O2，氧枪开吹的2min内加入冷却剂，吹炼至终点。
2.根据权利要求1所述的转炉分段底吹CO2提钒的方法，其特征在于：所述含钒铁水的温度为1260～1320℃。
3.根据权利要求1或2所述的转炉分段底吹CO2提钒的方法，其特征在于：开吹后2～4min，转炉底部Ⅰ区内单个透气砖底吹N2+CO2混合气体，CO2气体体积分数10～20%，混合气体流量为100～120Nm3/min，Ⅱ区内单个透气砖底吹N2+CO2混合气体，CO2气体体积分数30～50%，混合气体流量为140～160Nm3/min，Ⅲ区内单个透气砖底吹N2+CO2混合气体，CO2气体体积分数40～60%，混合气体流量为180～200Nm3/min。
4.根据权利要求1所述的转炉分段底吹CO2提钒的方法，其特征在于：开吹4min后，转炉底部切换为N2气体，Ⅰ区内单个透气砖底吹N2流量为100～120Nm3/min，Ⅱ区内单个透气砖底吹N2流量为140～160Nm3/min，Ⅲ区内单个透气砖底吹N2流量为180～200Nm3/min。
5.根据权利要求1所述的转炉分段底吹CO2提钒的方法，其特征在于：采用氧枪顶吹O2的供氧强度为1.5～3.0Nm3/min·t铁，枪位控制1.7～2.0m。
6.根据权利要求1所述的转炉分段底吹CO2提钒的方法，其特征在于：所述冷却剂选自球团矿、生铁块或转炉用冷压块中的至少一种；冷却剂的用量为20～27kg/t铁。
7.根据权利要求1所述的转炉分段底吹CO2提钒的方法，其特征在于：氧枪顶吹O2的时间为5～6min。
8.根据权利要求1所述的转炉分段底吹CO2提钒的方法，其特征在于：吹炼至终点时，半钢温度控制为1360～1400℃。
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