本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域，尤其是一種利用傾翻爐電鋁熱法制備低鋁中釩鐵的制備方法。

背景技術(shù)：

釩在鋼中起脫氧和細(xì)化晶粒的作用，少量的釩就可以改善鋼的性能并提高鋼的耐磨性、韌性和強(qiáng)度。釩鐵(釩鐵合金)因具有合金化程度高、釩收率高、雜質(zhì)含量低等優(yōu)點(diǎn)而成為冶煉含釩鋼種的主要合金添加劑。

目前國內(nèi)大多數(shù)釩鐵廠家采用的是一步法電鋁熱冶煉工藝，將配制好的爐料在電爐內(nèi)通電引弧發(fā)生反應(yīng)生成金屬釩和氧化鋁并放出熱量，氧化鋁與爐料中加入的造渣劑結(jié)合形成低熔點(diǎn)、低密度的爐渣，爐料中配入的鐵粒熔化后與釩形成無限固熔體；配入的造渣劑可以降低熔渣熔點(diǎn)和提高熔體堿度，有利于合金沉降。因合金與爐渣密度差異較大，爐渣與釩鐵合金在熔融狀態(tài)下自動(dòng)分層，經(jīng)充分冷凝后渣鐵分離而獲得釩鐵合金。為了更徹底地將釩還原到合金中，傳統(tǒng)電爐冶煉過程中，配鋁量一般是理論計(jì)算值的1.04～1.05倍，渣中釩含量為2％，釩收率在95％左右。如果進(jìn)一步提高配鋁量，過量的鋁將進(jìn)入合金造成產(chǎn)品質(zhì)量不達(dá)標(biāo)；合金中的鋁含量不易控制，客戶需要低鋁釩鐵時(shí)，只能以犧牲釩的收率來滿足，釩鐵中鋁的成分和收率之間存在難以解決的矛盾。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種操作方便，降低渣中釩含量，經(jīng)濟(jì)效益明顯，同時(shí)提高了釩鐵的冶煉收率，得到的中釩鐵產(chǎn)品鋁含量較低的利用傾翻爐電鋁熱法制備低鋁中釩鐵的制備方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：利用傾翻爐電鋁熱法制備低鋁中釩鐵的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：將原料氧化釩、鋁、鐵、石灰混勻后加入到可傾翻式電弧爐中，采用多期冶煉法，即：當(dāng)每期的渣中釩含量降低后，除去大部分渣，之后再進(jìn)行下一期的加料和出渣的反復(fù)操作，最后一期冶煉時(shí)渣鐵同出得到最終產(chǎn)品。

進(jìn)一步的是，所述氧化釩包括V₂O₅和V₂O₃，其中V₂O₅為引弧料和脫鋁料，V₂O₃為反應(yīng)主料。

進(jìn)一步的是，所述多期冶煉法共分為3期，其中V₂O₃與V₂O₅的重量比例為3:1，每期氧化釩的加料重量比例依次為4：3：1；前兩期氧化釩配鋁系數(shù)高于理論計(jì)算值，第3期則使用不同重量的不配鋁的片釩對合金進(jìn)行脫鋁，即前兩期的配鋁量為該期單位重量氧化釩理論計(jì)算值的1.10～1.20倍，第3期片釩的量為300kg～900kg。

進(jìn)一步的是，所述當(dāng)每期的渣中釩含量降低后除去大部分渣是指：當(dāng)?shù)?期渣中釩含量降低至0.1％～0.4％時(shí)，通過傾翻的方式除去80％以上的貧渣；當(dāng)?shù)?期渣中釩含量降低至0.5％～0.8％時(shí)，通過傾翻的方式除去80％以上的貧渣；當(dāng)?shù)?期渣中釩含量降低至1.5％～2.2％時(shí)，渣鐵同出。

進(jìn)一步的是，制備方法為：a、將滿足生產(chǎn)要求的原料V₂O₅、V₂O₃、鋁、鐵、石灰混勻后加入到可傾翻式電弧爐中，第1期冶煉時(shí)加入V₂O₅ 1份、V₂O₃ 3份，配鋁量為氧化釩理論計(jì)算值的1.10～1.20倍；當(dāng)?shù)?期冶煉至渣中釩含量降低至0.1％～0.4％時(shí)，通過傾翻的方式除去80％以上的貧渣；

b、第2期冶煉時(shí)加入V₂O₃ 3份，配鋁量為氧化釩理論計(jì)算值的1.10～1.20倍；第2期冶煉至渣中釩含量降低至0.5％～0.8％時(shí)，通過傾翻的方式除去80％以上的貧渣；

c、第3期冶煉時(shí)加入V₂O₅ 1份，V₂O₅的量為300kg～900kg；第3期冶煉至渣中釩含量降低至1.5％～2％時(shí)，渣鐵同出，澆鑄到錠模中，冷卻后即可得到釩鐵合金。

進(jìn)一步的是，所述可傾翻式電弧爐的容納釩鐵合金液重量為8～10t，出渣時(shí)的傾翻角度≤20°，渣鐵同出時(shí)的傾翻角度≤45°。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明對制備工藝進(jìn)行了優(yōu)化，讓釩鐵的冶煉收率大幅度的提高。由于在傳統(tǒng)工藝中，配鋁量一般是理論計(jì)算值的1.04～1.05倍，渣中釩含量為2％，釩收率在95％左右。如果進(jìn)一步提高配鋁量，過量的鋁將進(jìn)入合金造成產(chǎn)品質(zhì)量不達(dá)標(biāo)；合金中的鋁含量不易控制，客戶需要低鋁釩鐵時(shí)，只能以犧牲釩的收率來滿足，因此存在釩鐵中鋁的成分和收率之間難以解決的矛盾。本發(fā)明很好的調(diào)整了工藝中各個(gè)參數(shù)比例，從而降低渣中釩含量，提高經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，得到的中釩鐵產(chǎn)品鋁含量也較低。本發(fā)明尤其適用于制備低鋁中釩鐵的制備工藝中。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明為利用傾翻爐電鋁熱法制備低鋁中釩鐵的制備方法，包括以下步驟：將原料氧化釩、鋁、鐵、石灰混勻后加入到可傾翻式電弧爐中，采用多期冶煉法，即：當(dāng)每期的渣中釩含量降低后，除去大部分渣，之后再進(jìn)行下一期的加料和出渣的反復(fù)操作，最后一期冶煉時(shí)渣鐵同出得到最終產(chǎn)品。一般的，所述氧化釩包括V₂O₅和V₂O₃，其中V₂O₅為引弧料和脫鋁料，V₂O₃為反應(yīng)主料。

結(jié)合企業(yè)效益和成本，優(yōu)選所述多期冶煉法共分為3期，其中V₂O₃與V₂O₅的重量比例為3:1，每期氧化釩的加料重量比例依次為4：3：1；前兩期氧化釩配鋁系數(shù)高于理論計(jì)算值，第3期則使用不同重量的不配鋁的片釩對合金進(jìn)行脫鋁，即前兩期的配鋁量為該期單位重量氧化釩理論計(jì)算值的1.10～1.20倍，第3期片釩的量為300kg～900kg。這樣的設(shè)計(jì)不僅可以保證產(chǎn)品質(zhì)量，也可以縮減不必要的工序，有效提高企業(yè)的效益。進(jìn)一步的，所述當(dāng)每期的渣中釩含量降低后除去大部分渣是指：當(dāng)?shù)?期渣中釩含量降低至0.1％～0.4％時(shí)，通過傾翻的方式除去80％以上的貧渣；當(dāng)?shù)?期渣中釩含量降低至0.5％～0.8％時(shí)，通過傾翻的方式除去80％以上的貧渣；當(dāng)?shù)?期渣中釩含量降低至1.5％～2.2％時(shí)，渣鐵同出。

在實(shí)際操作中，可以優(yōu)選下述方法進(jìn)行制備：a、將滿足生產(chǎn)要求的原料V₂O₅、V₂O₃、鋁、鐵、石灰混勻后加入到可傾翻式電弧爐中，第1期冶煉時(shí)加入V₂O₅ 1份、V₂O₃ 3份，配鋁量為氧化釩理論計(jì)算值的1.10～1.20倍；當(dāng)?shù)?期冶煉至渣中釩含量降低至0.1％～0.4％時(shí)，通過傾翻的方式除去80％以上的貧渣；b、第2期冶煉時(shí)加入V₂O₃ 3份，配鋁量為氧化釩理論計(jì)算值的1.10～1.20倍；第2期冶煉至渣中釩含量降低至0.5％～0.8％時(shí)，通過傾翻的方式除去80％以上的貧渣；c、第3期冶煉時(shí)加入V₂O₅ 1份，V₂O₅的量為300kg～900kg；第3期冶煉至渣中釩含量降低至1.5％～2％時(shí)，渣鐵同出，澆鑄到錠模中，冷卻后即可得到釩鐵合金。

上述傾翻爐電鋁熱法制備低鋁中釩鐵的方法中，所述傾翻爐的容納釩鐵合金液重量為8～10t，出渣時(shí)的傾翻角度≤20°，渣鐵同出時(shí)的傾翻角度≤45°。一般的，每次出渣量在80％以上是為了盡量將渣倒出，減薄爐內(nèi)渣層厚度，方便后續(xù)爐料的添加以及反應(yīng)。錠模冷卻后得到的釩鐵產(chǎn)品鋁含量較低，一般在0.5％以下。

實(shí)施例

實(shí)施例1

將原料氧化釩、鋁、鐵、石灰混勻后加入到可傾翻式電弧爐中分3期進(jìn)行冶煉，前兩期配鋁系數(shù)為：1.10，第1期原料：片釩(V₂O₅質(zhì)量含量98.0％)1000kg，V₂O₃3000kg(含釩64.0％)，配鋁1922kg，鐵2276kg，石灰600kg。將料混合均勻后加入爐內(nèi)，二次電壓190V通電引弧，爐料化清后二次電壓選用150V。冶煉通電90min后，快速分析渣中殘釩為0.36％，爐內(nèi)理論渣量4400kg，出渣3550kg；之后加入第2期原料：V₂O₃ 3000kg(含釩64.0％)，配鋁1375kg，鐵1707kg，石灰450kg；爐料化清后二次電壓選用150V，冶煉通電40min后，快速分析渣中殘釩為0.75％，爐內(nèi)理論渣量3900kg，出渣3100kg；之后加入第3期原料：片釩(V₂O₅質(zhì)量含量98.3％)302kg，鐵569kg，石灰150kg；爐料化清后二次電壓選用150V，冶煉通電40min后，快速分析渣中殘釩為2.06％，出爐澆鑄，之后隨錠模冷卻至室溫，取合金樣分析，鋁含量為0.3％，釩收率為97.0％。

實(shí)施例2

將原料氧化釩、鋁、鐵、石灰混勻后加入到可傾翻式電弧爐中分3期進(jìn)行冶煉，前兩期配鋁系數(shù)為：1.15，第1期原料：片釩(V₂O₅質(zhì)量含量98.2％)1000kg，V ₂O₃3000kg(含釩64.2％)，配鋁2009kg，鐵2282kg，石灰600kg。將料混合均勻后加入爐內(nèi)，二次電壓190V通電引弧，爐料化清后二次電壓選用150V。冶煉通電90min后，快速分析渣中殘釩為0.25％，爐內(nèi)理論渣量4400kg，出渣3620kg；之后加入第2期原料：V₂O₃3000kg(含釩64.4％)，配鋁1437kg，鐵1711kg，石灰450kg；爐料化清后二次電壓選用150V，冶煉通電40min后，快速分析渣中殘釩為0.69％，爐內(nèi)理論渣量3880kg，出渣3080kg；之后加入第3期原料：片釩(V₂O₅質(zhì)量含量98.5％)605kg，鐵570kg，石灰150kg；爐料化清后二次電壓選用150V，冶煉通電45min后，快速分析渣中殘釩為2.10％，出爐澆鑄，之后隨錠模冷卻至室溫，取合金樣分析，鋁含量為0.4％，釩收率為97.3％。

實(shí)施例3

將原料氧化釩、鋁、鐵、石灰混勻后加入到可傾翻式電弧爐中分3期進(jìn)行冶煉，前兩期配鋁系數(shù)為：1.15，第1期原料：片釩(V₂O₅質(zhì)量含量98.2％)1000kg，V₂O₃3000kg(含釩64.8％)，配鋁2096kg，鐵2272kg，石灰600kg。將料混合均勻后加入爐內(nèi)，二次電壓190V通電引弧，爐料化清后二次電壓選用150V。冶煉通電90min后，快速分析渣中殘釩為0.15％，爐內(nèi)理論渣量4400kg，出渣3650kg；之后加入第2期原料：V₂O₃3000kg(含釩64.6％)，配鋁1500kg，鐵1702kg，石灰450kg；爐料化清后二次電壓選用150V，冶煉通電40min后，快速分析渣中殘釩為0.54％，爐內(nèi)理論渣量3950kg，出渣3150kg；之后加入第3期原料：片釩(V₂O₅質(zhì)量含量97.9％)900kg，鐵569kg，石灰150kg；爐料化清后二次電壓選用150V，冶煉通電50min后，快速分析渣中殘釩為1.83％，出爐澆鑄，之后隨錠模冷卻至室溫，取合金樣分析，鋁含量為0.40％，釩收率為97.8％。