70吨提钒转炉温度控制与冷料结构优化的研究

摘要

转炉提钒是目前钢铁工业中开展钒钛磁铁矿综合利用的重要工艺，其主要的冶金作用是通过吹氧及温度控制达到碳、钒元素的选择性氧化，使钒元素大量氧化进入钒渣，并尽量减少半钢中碳元素氧化。作为提钒与炼钢的承接环节，其对钒钛磁铁矿冶炼企业的重要性巨大。本文以承德建龙特殊钢有限公司70t提钒转炉为研究对象，针对该提钒转炉生产过程主要存在的终点温度控制偏高、各炉次冷却剂加入量失准、忽视冷料结构3方面问题，充分结合现场实际生产展开研究。
　　本文通过进行提钒转炉物料平衡与热平衡计算，大量结合现场实际数据，建立了承德建龙70t提钒转炉静态模型并对该模型进行了现场验证。应用验证后的静态模型研究了各种冷却剂对钒渣品位、钒氧化率、钒收得率的影响，并对二元、三元冷却剂结构进行了优化研究，得到以下结论:
　　(1)论文通过热力学研究与现场数据统计结合，计算碳钒转化温度，并制定了终点温度控制在1380℃以下;
　　(2)在使用单一冷却剂时，生铁块、氧化铁皮对钒渣品位的提升能力最强，钒渣品位可分别达17.2％和17.1％;竖炉球、赤泥球作为冷却剂时对提高钒氧化率的效果最为明显，钒氧化率可达90.0％以上;钒渣铁作为冷却剂时可有效提升钒的收得率，单独使用时钒收得率达92.3％。
　　(3)在同时使用两种冷却剂时，70％氧化铁皮配搭30％钒渣铁为最优配比，此时钒渣品位为16.4％，钒氧化率90.0％，钒收得率为90.8％;70％氧化铁皮配搭30％竖炉球为次优方案。
　　(4)基于现场冷却剂供应条件，进一步提出了同时使用三元冷却剂的冷料结构，其中，采用30％竖炉球+50％钒渣铁+20％生铁块、30％竖炉球+30％钒渣铁+40％氧化铁皮、40％竖炉球+20％钒渣铁+40％氧化铁皮、30％竖炉球+30％钒渣铁+40％生铁块、40％竖炉球+20％钒渣铁+40％生铁块5种冷料结构时，综合指标普遍良好。
　　(5)现场实践结果表明，采用本研究提供的静态模型及冷料结构，终点半钢[V]含量由0.0570％降至0.0340％，钒氧化率大幅提升至90.0％左右，钒渣V2O5含量可稳定在16.5％左右，生产技术指标达到了国内先进水平，取得了良好的实际应用效果。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 钒资源概述及其应用

1．1．1 钒资源概况

1．1．2 钒资源应用

1．1．3 钒钛磁铁矿资源特点与开发利用

1．2 铁水提取钒渣方法

1．2．1 摇包法提钒

1．2．2 雾化提钒

1．2．3 铁水包提钒

1．2．4 转炉提钒

1．2．4 转炉提钒

1．3 转炉提钒基本原理

1．3．1 提钒热力学原理

1．3．2 提钒动力学原理

1．4 提钒转炉温度控制与冷料结构优化研究现状

1．5 研究的目的意义、主要内容

1．5．1 研究的目的意义

1．5．2 研究的主要内容

第2章 转炉提钒终点温度的确定

2．1 碳钒转化温度的计算

2．2 提钒终点温度确定

第3章 提钒转炉静态模型建立及其验证

3．1 转炉提钒原料条件及模型主要运行参数设置

3．1．1 原料条件基本数据

3．1．2 模型主要运行参数

3．1．3 粗钒渣TFe含量测定

3．2 物料平衡计算

3．2．1 炉渣量及成分

3．2．2 冷却剂带人铁与氧元素量

3．2．3 实际需氧气量

3．2．4 炉气质量、成分与体积

3．2．5 半钢质量

3．2．6 物料平衡表

3．2．7 钒氧化率及收得率

3．3 热平衡计算

3．3．1 基本数据

3．3．2 热收入计算

3．3．3 热支出计算

3．3．4 热平衡总表

3．4 冷却剂加入量子模型建立

3．5 静态模型验证与参数校正

3．5．1 模型验证方法

3．5．2 模型验证结果与分析

3．5．3 模型参数校正

3．6 本章小结

第4章 冷料结构优化与分析

4．1 单一冷却剂特性研究

4．1．1 不同冷却剂冷却效应计算

4．1．2 单一冷却剂应用特性

4．1．3 单一冷却剂特性总结

4．2 二元冷却剂结构优化研究

4．2．1 赤泥球可行性分析

4．2．2 二元冷却剂结构优化与结果分析

4．3 三元冷却剂结构优化研究

4．3．1 以竖炉球为组成基础的冷却剂结构

4．3．2 以生铁块为组成基础的冷却剂结构

4．4 本章小结

第5章 提钒转炉静态模型现场应用效果

5．1 提钒转炉物料平衡与热平衡VB程序开发

5．1．1 Visual Basic程序界面设计

5．1．2 Visual Basic程序代码与可执行文件

5．1．3 模型运行

5．2 现场应用效果

5．2．1 应用前后效果比较

5．2．2 效益计算

5．3 本章小结

第6章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文和专利