一種釩酸鈣直接合金化冶煉含釩鋼水工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于合金鋼冶煉技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及以釩酸鈣作為原料冶煉含釩鋼的工
ο
【背景技術(shù)】
[0002]由于在鋼鐵材料中能與其它合金元素共同作用，提高鋼鐵材料的使用性能，釩是合金鋼中常用合金元素之一。目前，大部分合金鋼冶煉企業(yè)在冶煉含釩合金鋼過程中，采用冶煉爐內(nèi)加入釩鐵合金的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)鋼(鐵)液的釩元素合金化，而釩鐵合金是通過冶煉爐內(nèi)(如礦熱爐、電爐)利用還原劑還原五氧化二釩來(lái)生產(chǎn)的，因此含釩鋼種冶煉需要經(jīng)過三個(gè)工藝環(huán)節(jié)，即:五氧化二釩的提取、釩鐵合金冶煉和合金鋼合金化冶煉，其工藝流程長(zhǎng)，能源消耗量大，環(huán)境負(fù)荷重。
[0003]21世紀(jì)初，國(guó)內(nèi)科研院所聯(lián)合部分鋼鐵企業(yè)共同開發(fā)了五氧化二釩爐內(nèi)還原法直接合金化冶煉工藝(一種v205直接合金化冶煉合金鋼工藝，授權(quán)號(hào):CN100469932，一種采用氧化物礦冶煉高速鋼的方法，申請(qǐng)?zhí)?2007101792614)，該冶煉方法在熔化期、氧化期、還原期(下稱“老三期”)電爐冶煉工藝之氧化期結(jié)束且扒渣干凈時(shí)，于鋼液面加入工業(yè)V205、還原劑、熔劑和添加劑的混合物，利用鋼液熱量進(jìn)行V205還原反應(yīng)從而實(shí)現(xiàn)鋼液的釩元素合金化。
[0004]該方法雖然減省由V205冶煉釩鐵合金環(huán)節(jié)，降低生產(chǎn)成本和污染排放，也實(shí)現(xiàn)了釩合金收得率多95%的效果，但由于V205為劇毒物質(zhì)，冶煉爐加入時(shí)的揚(yáng)塵及揮發(fā)氣體將對(duì)工人健康造成極為嚴(yán)重的危害，且相較于釩酸鈣，V205即使是工業(yè)純級(jí)，其提取工藝環(huán)節(jié)也更復(fù)雜，增加了鋼廠的原料成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)提供一種低成本、低危害、簡(jiǎn)單快速實(shí)現(xiàn)鋼水中釩元素合金化的釩合金化工藝，以釩酸鈣代替以往成本更高的釩鐵合金或五氧化二釩，降低原料成本的同時(shí)也簡(jiǎn)化了鋼水中釩合金化的冶煉工藝。
[0006]本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案為:一種釩酸鈣直接合金化冶煉含釩鋼水工藝，包括以下步驟:
a將鑰Jlli原料加入冶煉鋼水內(nèi)，并加入第一批還原劑，反應(yīng)5?8min ； b再向鋼水中加入第二批還原劑，反應(yīng)5min以上；
c待鋼水中釩元素含量穩(wěn)定后，加入含釩合金調(diào)節(jié)鋼水中的釩含量至目標(biāo)值。
[0007]優(yōu)選地，所述釩酸鈣原料中的礬酸鈣為偏釩酸鈣、焦釩酸鈣、正釩酸鈣中的至少一種。
[0008]進(jìn)一步地，所述鑰Jll?原料中還包括銀氧化物，包括一氧化銀、三氧化二銀、二氧化釩、五氧化二釩中的一種或一種以上的混合。釩氧化物被還原劑還原后直接在鋼水中合金化。
[0009]—般地，釩酸鈣原料中還包括雜質(zhì)成分，所述雜質(zhì)成分為碳酸鈣、碳酸鐵、鐵氧化物、氧化鎂中的一種或一種以上的混合或化合，雜質(zhì)成分的存在不影響釩在鋼水中的還原合金化。
[0010]加入的礬酸鈣原料為粉料、塊料或球團(tuán)料。釩酸鈣原料按照鋼(鐵)水中進(jìn)釩
0.001?10%折算量加入，添加量的計(jì)算方法為:([VL-tVL) XmFe/Tv;其中[V] 6為鋼水中V的目標(biāo)質(zhì)量百分含量；[VL為加入釩酸鈣原料前鋼水中V的質(zhì)量百分含量;mFe為加入釩酸鈣原料后鋼水總重量，單位是噸；TV為釩酸鈣原料中釩元素質(zhì)量百分含量。
[0011]所述的第一批還原劑為碳粉、硅鐵粉、碳化硅、碳化鈣、鋁中的一種或一種以上的混合，添加量為所添加V元素質(zhì)量的58%?137% ;所述的第二批還原劑為硅鐵粉、碳化硅、碳化鈣、鋁中的一種或一種以上的混合，添加量為所添加V元素質(zhì)量的11%?27%。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下特點(diǎn):
本發(fā)明采用向鋼水中直接添加還原劑與釩酸鈣原料的方式實(shí)現(xiàn)了鋼水釩直接合金化，減少銀鐵合金冶煉環(huán)節(jié)，該工藝以鑰Jll?為原料，與五氧化二銀或銀鐵合金相比，鑰丐具有易于制取、無(wú)毒、穩(wěn)定的、成本低的特性，顯著降低了含釩原料的制取環(huán)節(jié)和難度，降低了對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的污染危害。利用釩酸鈣可在合金鋼冶煉條件下被還原的特性，實(shí)現(xiàn)釩酸鈣快速還原和鋼水快速合金化，并能夠獲得較高的釩元素收得率。
[0013]綜上，本發(fā)明提供了一種向鋼水中直接添加釩酸鈣的鋼水釩合金化工藝，降低了含釩原料制取的難度，縮減了含釩鋼冶煉流程中的釩鐵冶煉環(huán)節(jié)，以釩酸鈣作為五氧化二釩的替換，避免了五氧化二釩對(duì)冶煉環(huán)境的嚴(yán)重危害，實(shí)現(xiàn)了含釩鋼的直接合金化，具有工藝操作簡(jiǎn)單、釩合金元素收得率高、合金化冶煉時(shí)間短、冶煉能源消耗量少、冶煉成本低的特點(diǎn)，可應(yīng)用于0.001?10%含釩量合金鋼(鐵)的冶煉。
【具體實(shí)施方式】
[0014]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0015]實(shí)施例1
一種鑰丐直接合金化冶煉含銀鋼水工藝，采用中頻感應(yīng)爐內(nèi)鑰丐混合物與還原劑反應(yīng)實(shí)現(xiàn)鋼水釩元素的合金化，其工藝方法為:按照鋼液進(jìn)釩量1.3%將含雜質(zhì)(雜質(zhì)為三氧化二鐵3%和四氧化三鐵1.6%)的正釩酸鈣粉料加入裝有鋼液的中頻感應(yīng)爐內(nèi)，隨后加入含硅鐵粉60%和碳化硅40%的混合物作為還原劑，還原劑的添加量為15.58kg/噸鋼，反應(yīng)6min后，往渣面上再加入碳化娃1.35kg/噸鋼，反應(yīng)8min后，取樣分析鋼水的銀含量，并按鋼種要求加入銀鐵合金補(bǔ)足鋼液中銀元素的不足量。
[0016]加入釩酸鈣原料量計(jì)算方法為:([VL-tVL) XmFe/Tv;其中[V] 6為鋼水中V的目標(biāo)質(zhì)量百分含量；[VL為加入釩酸鈣原料前鋼水中V的質(zhì)量百分含量;mFe為加入釩酸鈣原料后鋼水總重量，單位是噸；TV為釩酸鈣原料中釩元素質(zhì)量百分含量。
[0017]采用該方法冶煉含釩鋼水，釩合金收得率可達(dá)95%以上，相較釩鐵合金化冶煉工藝不需額外增加釩鐵合金冶煉設(shè)備，而鋼水合金冶煉時(shí)間增加量< 2min，綜合電耗降低彡 30kff.h/t.1%V。
[0018]
實(shí)施例2 一種鑰JII丐直接合金化冶煉含銀鋼水工藝，采用中頻感應(yīng)爐內(nèi)鑰JII丐混合物與還原劑反應(yīng)實(shí)現(xiàn)鋼液釩元素的合金化，其工藝方法為:按照鋼液進(jìn)釩量7.6%將含76%焦釩酸鈣和22%五氧化二釩(其它2%為雜質(zhì))的混合物球團(tuán)與53.6kg/噸鋼的碳化硅和18kg/噸鋼的鋁鐵(含鋁65%)混勻，加入裝有鋼液的中頻感應(yīng)爐內(nèi)，反應(yīng)5min后，往渣面上加入鋁粒7.37kg/噸鋼，再反應(yīng)5min后，取樣分析鋼中釩含量，并按鋼種要求加入釩鐵合金補(bǔ)足鋼液釩元素不足部分。
[0019]加入釩酸鈣原料量計(jì)算方法為:([VL-tVL) XmFe/Tv;其中[V] 6為鋼水中V的目標(biāo)質(zhì)量百分含量；[VL為加入釩酸鈣原料前鋼水中V的質(zhì)量百分含量;mFe為加入釩酸鈣原料后鋼水總重量，單位是噸；TV為釩酸鈣原料中釩元素質(zhì)量百分含量。
[0020]采用該方法冶煉含釩鋼水，釩合金收得率可達(dá)95%以上，相較釩鐵合金化冶煉工藝不需額外增加釩鐵合金冶煉設(shè)備，而鋼水合金冶煉時(shí)間增加量< 2min，綜合電耗降低彡 30kff.h/t.1%V。
[0021]
實(shí)施例3
一種釩酸鈣直接合金化冶煉含釩鋼水工藝，采用老三期電弧爐內(nèi)釩酸鈣混合物與還原劑反應(yīng)實(shí)現(xiàn)鋼液釩元素的合金化，其工藝方法為:按照鋼水進(jìn)釩量9.2%將含57%焦釩酸鈣和39%偏釩酸鈣(雜質(zhì)為2%碳酸媽，1%氧化鎂，及其它)的混合物塊加入處于還原期開始階段的老三期電弧爐內(nèi)，隨后加入100.81kg/噸鋼的碳化鈣與16.23kg/噸鋼的鋁鐵(含鋁65%)反應(yīng)5min后，再往渣面上加入2.41kg/噸鋼的鋁粒和10.72kg/噸鋼的碳化硅，反應(yīng)7min后，取樣分析鋼中釩含量，并按鋼種要求加入釩鐵合金補(bǔ)足鋼液釩元素不足部分。
[0022]加入釩酸鈣原料量計(jì)算方法為:([VL-tVL) XmFyTv;其中[V] 6為鋼水中V的目標(biāo)質(zhì)量百分含量；[VL為加入釩酸鈣原料前鋼水中V的質(zhì)量百分含量;mFe為加入釩酸鈣原料后鋼水總重量，單位是噸；TV為釩酸鈣原料中釩元素質(zhì)量百分含量。
[0023]采用該方法冶煉含釩鋼水，釩合金收得率可達(dá)95%以上，相較釩鐵合金化冶煉工藝不需額外增加釩鐵合金冶煉設(shè)備，而鋼水合金冶煉時(shí)間增加量< 2min，綜合電耗降低彡 30kff.h/t.1%V。
[0024]
實(shí)施例4
一種釩酸鈣直接合金化冶煉含釩鋼水工藝，采用老三期電弧爐內(nèi)釩酸鈣混合物與還原劑反應(yīng)實(shí)現(xiàn)鋼液釩元素的合金化，其工藝方法為:按照鋼液進(jìn)釩量10%將含42%焦釩酸鈣和51%偏f凡酸|丐(雜質(zhì)為3%碳酸|丐，1%三氧化二鐵，1%氧化鎂，及其它)的混合物球團(tuán)，與23.2kg/噸鋼的碳粉和137kg/噸鋼硅鐵粉混勻加入處于還原期開始階段的老三期電弧爐內(nèi)