含钒铁水提钒炼钢的冶炼方法

摘要

本发明公开了一种含钒铁水提钒炼钢的冶炼方法，其将含钒铁水经转炉炼钢工序、精炼工序和连铸工序进行冶炼，所述转炉炼钢工序为：（1）提钒：含钒铁水在转炉内采用氮氧复合喷吹进行吹炼，喷吹过程温度控制在1340℃～1400℃，直至铁水中钒含量≤0.05wt%时停止喷吹；（2）回收钒渣：倾斜转炉，通过捞渣或扒渣方式回收转炉内的钒渣；（3）炼钢：回收钒渣后的钢水在转炉内进行炼钢吹炼，吹炼采用氮氧复合喷吹；吹炼过程根据钢种要求加入造渣剂、控制吹炼终点。本方法将提钒和炼钢在同一转炉中进行，减少了一台转炉和一个周转包，省略了转包过程的热量损失和转包时间，所生产的钢水能满足不同钢种生产的要求，减少了劳动量，提高了生产效率和降低了钒流失。

说明书

技术领域

本发明属于冶金炼钢技术领域，尤其是一种含钒铁水提钒炼钢的冶炼方法。

背景技术

目前利用含钒铁水进行炼钢生产时，采用双联工艺来实现提钒和炼钢的目的，其工艺流程为：含钒铁水—转炉提钒—转炉炼钢—精炼—连铸，其中采用一台转炉提钒炉供两台转炉炼钢炉，转炉提钒产生的钒渣留在提钒包底倒出，转炉提钒后的半钢倒入周转包后再倒入转炉进行炼钢，半钢中钒质量百分比在0.04%—0.05%间，转炉炼钢终点钒质量百分比在0.005%以下，其它成分满足生产要求。可见，与采用普通铁水作为炼钢原料的传统炼钢工艺流程相比多了转炉提钒工艺，增加了一台转炉用于提钒、一个从提钒转炉到炼钢转炉的周转包、提钒半钢从提钒转炉出钢到转炉炼钢装入的时间以及这些过程产生的热量损失和增加的劳动量。同时当转炉存在检修时，因为提钒周期比炼钢周期的一半还少，往往造成提钒等待炼钢的问题，或不经提钒操作而直接对含钒铁水进行炼钢操作，造成不提钒影响钒渣产量和钒资源流失的现象。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种含钒铁水在同一转炉中实现提钒、炼钢过程的含钒铁水提钒炼钢的冶炼方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：其将含钒铁水经转炉炼钢工序、精炼工序和连铸工序进行冶炼，其特征在于，所述转炉炼钢工序为： 

（1）提钒：含钒铁水在转炉内采用氮氧复合喷吹进行吹炼，喷吹过程温度控制在1340℃～1400℃，直至铁水中钒含量≤0.05wt%时停止喷吹；

（2）回收钒渣：倾斜转炉，通过捞渣或扒渣方式回收转炉内的钒渣；

（3）炼钢：回收钒渣后的钢水在转炉内进行炼钢吹炼，吹炼采用氮氧复合喷吹；吹炼过程根据钢种要求加入造渣剂、控制吹炼终点。

本发明所述步骤（1）提钒过程中，加入冷却剂进行降温处理，以保证温度控制。所述冷却剂为含钒球团和/或废钢；含钒球团中成分的重量含量为：TFe≥60%，V₂O₅≥0.33%，CaO≤0.69%，SiO₂≤1.35%，H₂O≤2.5%；加入量由提钒静态/动态模型进行计算，球团中含钒的目的是为了提高钒渣品位；此外，为防止熔池温度上升过快，要求氮氧复合喷吹的氧压为0.70MPa～0.82MPa。。

本发明所述步骤（3）炼钢过程中的造渣剂为石灰、轻烧白云石和/或生白云石。

本发明所述步骤（3）炼钢过程中，为快速提高熔池温度，喷吹时需加大吹氧流量，要求氮氧复合喷吹的氧压为0.88MPa～1.00MPa。

本发明的工艺原理为：

1）铁水中元素存在选择性氧化：根据图1铁水中元素氧化的ΔGθ-T图可知，钒的氧化性低于钛和硅等，高于锰、铬、磷、铁和硫等。同时根据公式2/3[V]+CO(g)=1/3(V₂O₃)+[C]，ΔGe=-250170+153.09Te，可计算出当ΔGe=0时Te=1361℃，即在此温度钒和碳的氧化顺序发生改变，而工业生产中Te受钒浓度和氧分压等的影响存在一个波动范围，一般在1340℃到1400℃间，即在1400℃以下时钒的氧化性高于碳。生产实践表明提钒前期熔池处于“纯脱钒”状态，脱钒量占总提钒量的80%，进入中后期，碳氧化逐渐处于优先，碳氧化率达70%，脱钒速度随钒含量的降低而降低，脱钒量占总提钒量的14%。由于含钒铁水中平均钒含量为0.220%，故在提钒前期结束后钒含量平均为0.044%，再通过捞渣或扒渣方式得到的钒渣在品位上均高于完全提钒后的钒渣。故可通过温度改变来实现对钒、碳氧化速率的控制。

2）提钒过程是一个升温过程：铁水中钛、硅、钒、锰、铬、碳、铁等氧化时要放出大量的热，使熔池温度迅速上升，故当温度超过Te时，铁水中碳大量氧化而抑制钒的氧化，因此要加入冷却剂降温来保证钒的高效氧化，故提钒半钢温度均在1400℃以下。而为了保证连铸温度要求，转炉出钢温度一般在1650℃以上。采用一台转炉进行提钒和炼钢后，吹炼前期采用提钒工艺操作，提钒过程的升温通过加入含钒球团等冷却剂进行降温，以提高钒的氧化率，吹炼前期结束后直接通过捞渣或扒渣等方式回收钒渣，防止后续吹炼影响钒渣的品位和组成；吹炼中后期进行炼钢工艺操作，通过加入石灰、轻烧白云石和生白云石等造渣剂降低钢中P、S含量，尤其同时加大吹氧流量提高Si、Ti、C的氧化速率，以达到快速升温的目的，当终点成分满足钢种要求时出钢。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明将提钒工艺和炼钢工艺集成在同一转炉中进行，该组合式提钒炼钢工艺与传统双联工艺相比，减少了一台转炉和一个周转包，省略了双联工艺时转包过程的热量损失和转包时间，所生产的钢水能满足不同钢种生产的要求，减少了劳动量，有效地提高了生产效率和降低了钒流失。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是铁水中元素氧化的ΔGθ-T图；

图2是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

本含钒铁水提钒炼钢的冶炼方法适用于以含钒铁水作为炼钢原料并采用转炉生产工艺的钢铁企业。其原理是将传统的转炉提钒—转炉炼钢的双联工艺改进和创新为在同一转炉内实现提钒和炼钢，吹炼前期按提钒工艺控制，吹炼采用氮氧复合喷吹，过程通过加入含钒球团等冷却剂进行降温处理，保证温度控制在1340℃～1400℃内，然后通过捞渣或扒渣等方式回收钒渣；吹炼中后期按炼钢工艺控制，吹炼采用氮氧复合喷吹，过程加入石灰、轻烧白云石和生白云石等降低磷、硫含量，出钢过程中根据所冶炼钢种的成分要求进行脱氧合金化操作。

图2所示，本含钒铁水提钒炼钢的冶炼方法工艺步骤如下所述：

1）本方法采用的工艺流程：含钒铁水、转炉提钒炼钢（中间进行捞渣或扒渣处理）、吹氩（或LF精炼）、方坯连铸；

2）含钒铁水装入转炉中并测温取样，根据提钒静态/动态模型确定提钒用氧耗和球团等冷却剂加入量；

3）吹炼过程根据温升情况，加入冷却剂降温，提钒吹氧结束后，通过捞渣或扒渣等方式回收钒渣；

4）再次测温取样，根据炼钢静态模型确定加入的石灰、轻烧白云石和生白云石等数量，同时加大吹氧流量实现快速升温，当终点成分满足钢种要求时出钢；

5）出钢过程中根据所冶炼钢种的成分要求进行脱氧合金化操作，出钢终了采用挡渣出钢；

4）钢水在吹氩站进行吹氩或在LF炉进行精炼处理，保证成分、温度符合连铸要求；

5）上连铸进行浇注，然后按照传统轧制工艺进行轧制。

实施例1：本含钒铁水提钒炼钢的冶炼方法具体步骤如下所述。

含钒铁水质量百分比为：C 4.49%，Si 0.18%，Mn 0.15%，V 0.216%，Ti 0.12%，S 0.021%，P 0.11%，其余为Fe及不可避免的不纯物，温度为1336℃。转炉前期采用氮氧复合喷吹，吹炼供氧310s、氧压0.8MPa、氧耗820m³来进行脱钒工艺；喷吹过程温度控制在1340℃～1400℃，加入含钒球团2.5吨；然后采用扒渣工艺去除钒渣，钒渣取样为Fe 17.7%、V₂O₅ 11.5%、SiO₂ 13.3%、P 0.08%，CaO/V₂O₅为0.09，评定为FZ2一级品；铁水再次测温取样为C 3.84%、V 0.045%，温度1386℃；再采用氮氧复合喷吹，吹炼供氧792s、氧压0.9MPa、氧耗4740m³并加入2050kg石灰、817kg轻烧白云石和1366kg生白云石进行炼钢工艺，转炉终点测温取样为C 0.04%、S 0.017%、P 0.009%，温度1642℃，出钢过程进行脱氧合金化并挡渣，经LF炉精炼、连铸浇注后进行轧制。

实施例2：本含钒铁水提钒炼钢的冶炼方法具体步骤如下所述。

含钒铁水质量百分比为：C 4.25%，Si 0.21%，Mn 0.13%，V 0.228%，Ti 0.09%，S 0.027%，P 0.10%，其余为Fe及不可避免的不纯物，温度为1351℃。转炉前期采用吹炼供氧324s、氧压0.82MPa、氧耗790m³来进行脱钒工艺；喷吹过程温度控制在1340℃～1400℃，加入含钒球团3吨；然后采用扒渣工艺去除钒渣，钒渣取样为Fe 16.5%、V₂O₅ 12.1%、SiO₂ 13.9%、P 0.11%，CaO/V₂O₅为0.08，评定为FZ2一级品；铁水再次测温取样为C 3.92%、V 0.039%、温度1397℃；再采用吹炼供氧776s、氧压0.88MPa、氧耗4810m³并加入2041kg石灰、933kg轻烧白云石和1400kg生白云石进行炼钢工艺，出钢时测温取样为C 0.02%、S 0.023%、P 0.010%，温度1647℃，出钢过程进行脱氧合金化并挡渣，经LF炉精炼、连铸浇注后进行轧制。

实施例3：本含钒铁水提钒炼钢的冶炼方法具体步骤如下所述。

含钒铁水质量百分比为：C 4.36%，Si 0.20%，Mn 0.13%，V 0.223%，Ti 0.10%，S 0.025%，P 0.11%，其余为Fe及不可避免的不纯物，温度为1345℃。转炉前期采用吹炼供氧318s、氧压0.72MPa、氧耗810m³来进行脱钒工艺；喷吹过程温度控制在1340℃～1400℃，加入含钒球团2.8吨；然后采用捞渣工艺去除钒渣，钒渣取样为Fe 16.9%、V₂O₅ 11.8%、SiO₂ 13.7%、P 0.10%，CaO/V₂O₅为0.09，评定为FZ2一级品；铁水再次测温取样为C 3.88%、V 0.042%、温度1391℃；再采用吹炼供氧784s、氧压0.98MPa、氧耗4780m³并加入2045kg石灰、885kg轻烧白云石和1380kg生白云石进行炼钢工艺，出钢时测温取样为C 0.03%、S 0.022%、P 0.009%，温度1653℃，出钢过程进行脱氧合金化并挡渣，经LF炉精炼、连铸浇注后进行轧制。