CN113122678B - 一种利用钒渣增钒炼钢的冶炼方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用钒渣增钒炼钢的冶炼方法，包括以下步骤：转炉出钢脱氧—LF炉升温—加入钒渣及合金合金化—回收钒渣—LF精炼炉处理—连铸。采用本发明方法进行增钒炼钢，能较大程度的回收利用钒渣，每炉钒渣能利用500‑1500kg，钒收得率达到65‑80%；本发明增钒炼钢过程中钒渣对炉衬的侵蚀影响较小，钢包包龄与使用钒铁增钒的钢包包龄相同；另外，使用本方法进行增钒炼钢的成本较传统方法降低了10‑30元/吨钢，值得推广应用。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种利用钒渣增钒炼钢的冶炼方法。
背景技术
钒被称为“现代工业的味精”，是重要的国家战略物资，钒作为合金添加剂可以显著提高钢材的强度、韧性、延展性、可塑性等。钒在钢中形成的碳化物、氮化物等有细化晶粒、消除夹杂、增强延展性的作用。
炼钢过程中，通常通过加入钒铁合金来增加钢中钒元素的含量，这种炼钢方法的优势在于钒元素收得率高，收得率稳定，操作简单易行，但成本相对较高。另一种方法是通过添加从钒渣中提炼的钒元素来增加钢中钒元素的含量。钒渣是含钒铁水冶炼后的产物，由于钒渣中的含钒量高，有较高利用价值，因此，有研究人员通过将钒渣中的钒元素提炼出来，再将钒元素加入到炼钢过程中。
上述两种增钒炼钢工艺成本均较高，因此科研人员尝试利用钒渣代替钒铁合金加入到钢中，但由于钒渣中氧化物含量多，加入到钢中以后，温降大，钒的收得率难以保证，同时钒渣对钢包耐材的影响较大，导致钒渣代替钒铁合金还不能形成稳定工艺加入到钢中。
针对以上问题，本发明旨在提供一种成本低廉、工艺稳定的利用钒渣进行增钒炼钢的冶炼工艺。
发明内容
针对上述问题，本发明的第一目的在于提供一种用于增钒炼钢的钒渣，本发明的第二目的在于提供一种利用钒渣增钒炼钢的冶炼方法。
本发明的第一目的是这样实现的，一种用于增钒炼钢的钒渣，包括以下质量百分比的组分：氧化钒12.00-20.00%、氧化钛5.00-9.00%、氧化钙4.00-8.00％、氧化硅15.00-20.00%、氧化锰5.00-10.00%、氧化镁1.50-4.00％、氧化铝1.00-3.00%、硫0.005-0.01%、磷0.01-0.20%、铁氧化物25.79-48.485％，其余为不可避免的杂质。
本发明的第二目的是这样实现的，一种利用钒渣增钒炼钢的冶炼方法，包括以下步骤：转炉出钢脱氧—LF炉升温—加入钒渣及合金合金化—回收钒渣—LF精炼炉处理—连铸，具体如下：
1）转炉出钢脱氧：铁水转炉出钢后，在钢包中加入脱氧剂进行脱氧处理；
2）LF炉升温：将钢水吊运至LF精炼炉，加入造渣剂造渣；升温化渣，将钢水温度升至1650℃以上，分析钢水成分；
3）加入钒渣：根据钢种要求加入权利要求1所述钒渣以及其他需要添加的合金，接通底部吹氩搅拌，确保钒渣和钢水充分接触；
4）回收钒渣：将钢水吊至扒渣工位，进行扒渣处理；
5）LF精炼炉处理：将钢水吊运至LF精炼炉，每吨钢加入石灰0.5-2.5kg、萤石0-2kg；测温，取样，分析钢水成分，确认钒元素及其他合金元素符合钢种成分控制要求，并根据合金元素含量，进行成分微调；调整温度至对应钢种的液相线温度以上的50-70℃之间，进行软吹搅拌处理，钢水处理完成；
6）连铸：将步骤5得到的钢水进行连铸即得目标含钒钢。
由于钒渣具有氧化性，将钒渣加入高温钢水后会带来温降以及侵蚀炉衬，本发明针对钒渣这一特性，精炼时采用先脱氧后升温再加入钒渣，最后再扒渣的工艺路线进行增钒炼钢。脱氧再升温至1650℃以上后，加入钒渣，从而可以使钒渣快速熔入，确保钒的收得率。
本发明方法与现有技术比较具有以下优势：
1）采用本发明方法进行增钒炼钢，能较大程度的回收利用钒渣，每炉钒渣能利用500-1500kg，钒收得率达到65-80%。
2）本发明增钒炼钢过程中钒渣对炉衬的侵蚀影响较小，钢包包龄与使用钒铁增钒的钢包包龄相同；另外，使用本方法进行增钒炼钢的成本较采用钒铁增钒的方法降低了10-30元/吨钢，值得推广应用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
本发明一种用于增钒炼钢的钒渣，包括以下质量百分比的组分：氧化钒12.00-20.00%、氧化钛5.00-9.00%、氧化钙4.00-8.00％、氧化硅15.00-20.00%、氧化锰5.00-10.00%、氧化镁1.50-4.00％、氧化铝1.00-3.00%、硫0.005-0.01%、磷0.01-0.20%、铁氧化物25.79-48.485％，其余为不可避免的杂质。
本发明一种利用钒渣增钒炼钢的冶炼方法，包括以下步骤：转炉出钢脱氧—LF炉升温—加入钒渣及合金合金化—回收钒渣—LF精炼炉处理—连铸，具体如下：
1）转炉出钢脱氧：铁水转炉出钢后，在钢包中加入脱氧剂进行脱氧处理；
2）LF炉升温：将钢水吊运至LF精炼炉，加入造渣剂造渣；升温化渣，将钢水温度升至1650℃以上，分析钢水成分；
3）加入钒渣：根据钢种要求加入权利要求1所述钒渣以及其他需要添加的合金，接通底部吹氩搅拌，确保钒渣和钢水充分接触；
4）回收钒渣：将钢水吊至扒渣工位，进行扒渣处理；
5）LF精炼炉处理：将钢水吊运至LF精炼炉，每吨钢加入石灰0.5-2.5kg、萤石0-2kg；测温，取样，分析钢水成分，确认钒元素及其他合金元素符合钢种成分控制要求，并根据合金元素含量，进行成分微调；调整温度至对应钢种的液相线温度以上的50-70℃之间，进行软吹搅拌处理，钢水处理完成；
6）连铸：将步骤5得到的钢水进行连铸即得目标含钒钢。
所述步骤1中，脱氧剂为硅铁、硅锰、高碳锰铁、铝或碳中的一种或多种的组合。
所述步骤2中，造渣剂为石灰及萤石，其中，每吨钢中加入石灰2.5-5.5kg、萤石0.5-2.5kg，具体量根据钢种而定。
所述步骤3中，底吹压力为0.3MPa以上，搅拌时间为4-8min。
所述步骤4中，扒渣处理的留渣厚度控制在100mm以下，以减少对钢包的侵蚀。
实施例1
经120t转炉吹炼至终点成分出钢后，向钢包内加入硅铁（FeSi75）390kg，硅锰（Mn68Si18）2315kg，高碳锰铁（FeMn78C8.0）322kg。将钢包吊运至LF炉，加入石灰452kg，萤石147kg，升温到1660℃。取样，成分结果为：C：0.21%、Si：0.45%、Mn：1.35%、P：0.03%、S：0.018%、V：0.004%；采用氮气进行底吹搅拌，底吹压力0.35MPa，加入钒渣463kg，钒渣成分为氧化钒14.3%、氧化钛7.5%、氧化钙5.9％、氧化硅18.6%、氧化锰7.5%、氧化镁2.1％、氧化铝1.2%；底吹5min后，测温1575℃。吊运至扒渣工位，进行扒渣处理，炉渣厚度控制在100mm以下。之后吊运回LF炉，测温1540℃。再加入石灰150kg，底吹搅拌，待钢水均匀后，取样，成分结果为：C：0.23%、Si：0.41%、Mn：1.33%、P： 0.03%、S： 0.018%、V：0.025%。根据成分结果，补加硅铁（FeSi75）80kg，硅锰（Mn68Si18）50kg，钒铁（FeV80A）15kg。再次升温，取样，成分结果为：C：0.23%、Si：0.47%、Mn：1.36%、P： 0.03%、S： 0.018%、V：0.027%。钢水温度为1560℃，钢水处理完成，加入覆盖剂，准备连铸。
实施例2
120t转炉出钢后，向钢包内加入硅铁（FeSi75）378kg，硅锰（Mn68Si18）2320kg，高碳锰铁（FeMn78C8.0）327kg。将钢包吊运至LF炉，加入石灰460kg，萤石152kg，升温到1658℃。取样，成分结果为：C：0.22%、Si：0.44%、Mn：1.36%、P：0.025%、S： 0.02%、V：0.002%。采用氮气进行底吹搅拌，底吹压力0.35MPa，加入钒渣459kg，钒渣成分为氧化钒14.5%、氧化钛7.6%、氧化钙5.6％、氧化硅18.3%、氧化锰7.2%、氧化镁2.2％、氧化铝1.1%；底吹5min后，测温1571℃。吊运至扒渣工位，进行扒渣处理，炉渣厚度控制在100mm以下。吊运回LF炉，测温1538℃。再加入石灰152kg，底吹搅拌，待钢水均匀后，取样，成分结果为：C：0.23%、Si：0.40%、Mn：1.34%、P：0.025%、S：0.019%、V：0.026%。根据成分结果，补加硅铁（FeSi75）81kg，硅锰（Mn68Si18）52kg，钒铁（FeV80A）17kg。再次升温，取样，成分结果为：C：0.23%、Si：0.45%、Mn：1.36%、P：0.025%、S：0.019%、V：0.028%。钢水温度为1562℃，钢水处理完成，加入覆盖剂，准备连铸。
实施例3
120t转炉出钢后，向钢包内加入铝粒（Al）473kg，碳粉（C）678kg，高碳锰铁（FeMn78C8.0）1028kg。将钢包吊运至LF炉，加入石灰496kg，萤石155kg，铝粒（Al）98kg，升温到1665℃。取样，成分结果为：C：0.33%、Si：0.18%、Mn：0.65%、P：0.015%、S： 0.002%、V：0.002%、Cr：0.04%、Ni：0.01%、Cu：0.01%。采用氮气进行底吹搅拌，底吹压力0.33MPa，加入钒渣895kg，钒渣成分为氧化钒15.1%、氧化钛7.3%、氧化钙5.7％、氧化硅18.4%、氧化锰7.2%、氧化镁2.2％、氧化铝1.2%；底吹5min后，测温1535℃。升温至1588℃。吊运至扒渣工位，进行扒渣处理，炉渣厚度控制在100mm以下。吊运回LF炉，测温1555℃。再加入石灰123kg，喂入铝线（直径12mm）175m。升温后加入以下合金：铬铁（FeCr55）335kg，镍板（Ni）241kg，铜板（Cu）179kg，碳粉（C）100kg，底吹搅拌，待钢水均匀后，取样，成分结果为：C：0.47%、Si：0.27%、Mn：0.63%、P：0.015%、S： 0.001%、V：0.045%、Cr：0.18%、Ni：0.21%、Cu：0.16%。根据成分结果，钒铁（FeV80）63kg。再次升温，取样，成分结果为：C：0.48%、Si：0.28%、Mn：0.63%、P：0.015%、S：0.001%、V：0.081%、Cr：0.18%、Ni：0.21%、Cu：0.16%。钢水温度为1542℃，钢水处理完成，加入覆盖剂，准备连铸。
实施例4
120t转炉出钢后，向钢包内加入铝粒（Al）466kg，碳粉（C）688kg，高碳锰铁（FeMn78C8.0）1033kg。将钢包吊运至LF炉，加入石灰513kg，萤石160kg，铝粒（Al）103kg，升温到1663℃。取样，成分结果为：C：0.32%、Si：0.19%、Mn：0.65%、P：0.016%、S： 0.002%、V：0.002%、Cr：0.03%、Ni：0.01%、Cu：0.01%。采用氮气进行底吹搅拌，底吹压力0.33MPa，加入钒渣892kg，钒渣成分为氧化钒14.7%、氧化钛7.1%、氧化钙5.7％、氧化硅18.1%、氧化锰7.3%、氧化镁2.1％、氧化铝1.1%；底吹5min后，测温1537℃。升温至1582℃。吊运至扒渣工位，进行扒渣处理，炉渣厚度控制在100mm以下。吊运回LF炉，测温1553℃。再加入石灰135kg，喂入铝线（直径12mm）168m。升温后加入以下合金：铬铁（FeCr55）332kg，镍板（Ni）242kg，铜板（Cu）181kg，碳粉（C）100kg，底吹搅拌，待钢水均匀后，取样，成分结果为：C：0.46%、Si：0.28%、Mn：0.64%、P：0.016%、S：0.001%、V：0.047%、Cr：0.17%、Ni：0.22%、Cu：0.16%。根据成分结果，钒铁（FeV80）61kg。再次升温，取样，成分结果为：C：0.47%、Si：0.28%、Mn：0.64%、P：0.016%、S：0.001%、V：0.080%、Cr：0.17%、Ni：0.22%、Cu：0.16%。钢水温度为1539℃，钢水处理完成，加入覆盖件，准备连铸。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种利用钒渣增钒炼钢的冶炼方法，其特征在于，用于增钒炼钢的钒渣包括以下质量百分比的组分：氧化钒12.00~20.00%、氧化钛5.00~9.00%、氧化钙4.00~8.00%、氧化硅15.00~20.00%、氧化锰5.00~10.00%、氧化镁1.50~4.00%、氧化铝1.00~3.00%、硫0.005~0.01%、磷0.01~0.20%、铁氧化物25.79~48.485%，其余为不可避免的杂质；冶炼方法具体如下：
1）转炉出钢脱氧：铁水转炉出钢后，在钢包中加入脱氧剂进行脱氧处理；
2）LF炉升温：将钢水吊运至LF精炼炉，加入造渣剂造渣；造渣剂为石灰及萤石，其中，每吨钢中加入石灰2.5~5.5kg、萤石0.5~2.5kg，具体量根据钢种而定；升温化渣，将钢水温度升至1650℃以上，分析钢水成分；
3）加入钒渣：根据钢种要求加入所述钒渣以及其他需要添加的合金，接通底部吹氩搅拌，底吹压力为0.3MPa以上，搅拌时间为4~8min，确保钒渣和钢水充分接触；
4）回收钒渣：将钢水吊至扒渣工位，进行扒渣处理，留渣厚度控制在100mm以下，以减少对钢包的侵蚀；
5）LF精炼炉处理：将钢水吊运至LF精炼炉，每吨钢中加入的石灰量为0.5~2.5kg、萤石量为0~2kg，测温，取样，分析钢水成分，确认钒元素及其他合金元素符合钢种成分控制要求，并根据合金元素含量，进行成分微调；调整温度至对应钢种的液相线温度以上的50~70℃之间，进行软吹搅拌处理，钢水处理完成；
6）连铸：将步骤5得到的钢水进行连铸即得目标含钒钢。
2.根据权利要求1所述利用钒渣增钒炼钢的冶炼方法，其特征在于，所述步骤1中，脱氧剂为硅铁、硅锰、高碳锰铁、铝或碳中的一种或几种的组合。
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