冶炼钒铁的炉外精炼方法技术

本发明专利技术属于冶金领域，具体涉及一种冶炼钒铁合金的炉外精炼方法。针对现有多期法钒铁冶炼方法冶炼末期渣中钒含量高、电耗高、电炉炉体侵蚀严重等问题，本发明专利技术的目的在于提供一种冶炼钒铁的炉外精炼方法，该方法包括两期电炉冶炼，冶炼完成后将出渣后的初级熔融合金浇铸于装有精炼料的锭模中混合反应，进行炉外精炼。该方法不仅能够大幅降低单炉通电时间，减少冶炼电炉的炉衬侵蚀，同时延长了合金沉降时间，有利于合金收率的提高，具有显著的社会经济效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于冶金领域，具体涉及一种冶炼钒铁的炉外精炼方法。
技术介绍
含钒钢广泛应用于机械制造、航空航天、建筑路桥等行业，由于钒的加入，钢材的综合性能会得到显著提高。作为目前钢铁工业应用最为广泛的钒微合金化中间合金，传统的钒铁合金冶炼主要是以钒氧化物为原料的直筒炉一步法钒铁冶炼工艺，其主要技术思路是利用铝或硅等强还原剂与钒氧化物按照一定比例混合后加入到冶炼炉中进行热还原反应，反应生成的金属钒迅速与熔融金属铁固溶沉降，待渣金分离并冷却后，得到成分合格的钒铁合金。为了满足冶炼过程的热量需求以及降低渣中钒损，在传统工艺的基础上会采用电极加热、喷吹精炼等一些其他技术手段。此方法具有工艺简单、技术难度低的优点，但也具有冶炼过程控制手段不足，部分炉次钒收率不高，以及合金成分波动较大等缺点。随着钒铁冶炼工艺技术的快速发展，一种全新的多期法钒铁冶炼工艺逐渐得到推广，该工艺通过多次加料和多次出渣的操作，有效改善冶炼过程传质动力学条件，提高单位钒铁生产效率，同时具有较强的工艺控制能力，通过不同期次配铝量的调整，大幅降低前期渣中钒含量，减少渣中钒损。专利CN 101724752A提供了一种中钒铁的冶炼方法：将V2O3、铝、石灰及铁混合作为底料进行冶炼，反应平稳后加入由V2O5、V2O3、铝、石灰、萤石及铁组成的主料进行精炼。该专利技术充分利用了反应热，降低了炉渣粘度，但该方法与传统工艺相比在钒收率方面并不具有明显优势，且萤石的加入会加速炉衬侵蚀。专利CN102115821A提供了一种以金属铝为还原剂的两步法冶炼钒铁的方法，通过第一步冶炼的初还原出掉部分渣，然后对初级合金加入部分精炼料进行精炼，得到钒铁合金产品，该工艺过程控制能力较强，但钒收率与传统工艺差距不大。专利CN201510002957.4提供一种利用大型倾翻炉电铝热法生产钒铁的方法，采用多期冶炼和阶梯配铝相结合的技术，具有操作方便，节约铝耗，钒铁收率高的特点，但是该方法钒铁冶炼末期渣中钒含量控制手段与直筒炉冶炼工艺没有明显的改善。从上述公开的技术看，无论是一步法或多期法冶炼钒铁的工艺技术已经较为成熟，多期法钒收率较一步法冶炼工艺有一定的提高，但冶炼末期渣中钒含量与传统一步法钒铁冶炼工艺相差不大；同时多期法对连续冶炼的电炉炉体侵蚀较为严重，单位电耗相对较高。
技术实现思路
针对现有多期法钒铁冶炼方法冶炼末期渣中钒含量高、电耗高、电炉炉体侵蚀严重等问 题，本专利技术的目的在于提供一种冶炼钒铁的炉外精炼方法，该方法能够很好地降低末期渣中钒含量，同时降低单位钒铁电耗，减少电炉侵蚀。本专利技术提供一种冶炼钒铁的炉外精炼方法，包括以下步骤：a、第一期炉内冶炼将钒氧化物、铝粒、铁粒和石灰混匀加入电炉中，进行第一期炉内电铝热法冶炼，当冶炼渣中钒含量降低到0.1～0.5％后，通过出渣口除去85％以上的渣；b、第二期炉内冶炼第一期炉内冶炼出渣完成后，加入钒氧化物、铝粒、铁粒和石灰，进行第二期炉内电铝热法冶炼，当冶炼渣中钒含量降低到0.3～0.8％后，通过出渣口除去85％以上的渣；c、待步骤b出渣完成后，插入电极对步骤b中出渣后的熔融初级合金进行电极加热，加热5～10min后将其倾倒于预先装有钒氧化物、铝粒、石灰混合物的浇铸锭模中进行炉外精炼，待渣中全钒含量＜1.50％时，自然冷却，制得钒铁合金。其中，上述冶炼钒铁的炉外精炼方法中，步骤a中所述的电炉优选为倾翻电炉，更优选的，单炉合金设计产能为10吨。其中，上述冶炼钒铁的炉外精炼方法中，所述的钒氧化物为V2O5或V2O3中的至少一种；优选的，当所述钒氧化物为V2O5时，V2O5的纯度≥96％，当所述钒氧化物为V2O3时，V2O3的全钒含量≥62％。其中，上述冶炼钒铁的炉外精炼方法中，所述的铝粒纯度为≥96％；所述的铁粒纯度为≥98％。其中，上述冶炼钒铁的炉外精炼方法中，步骤a中钒氧化物、步骤b中钒氧化物、步骤c中钒氧化物的重量比为8﹕5～7﹕1～3。其中，上述冶炼钒铁的炉外精炼方法中，步骤a、b、c中总共加入的钒氧化物总量与铝粒总量、铁粒总量、石灰总量的重量比为100﹕0～70﹕0～90﹕10～30。其中，上述冶炼钒铁的炉外精炼方法中，步骤a中加入的钒氧化物与铝粒、铁粒、石灰的重量比为100﹕40～70﹕35～60﹕10～30。其中，上述冶炼钒铁的炉外精炼方法中，步骤b中加入的钒氧化物与铝粒、铁粒、石灰的重量比为100﹕35～45﹕50～90﹕10～30。其中，上述冶炼钒铁的炉外精炼方法中，步骤c中加入的钒氧化物与铝粒、铁粒、石灰的重量比为100﹕0～50﹕0～50﹕10～30。其中，上述冶炼钒铁的炉外精炼方法中，步骤c中所述原料占总冶炼原料的重量比为1～3﹕14～18。其中，上述冶炼钒铁的炉外精炼方法中，步骤c中所述电极加热功率为350～650kwh/吨钒铁。其中，上述冶炼钒铁的炉外精炼方法中，步骤c中所述的冷却时间为16～48小时，冷却至温度＜800℃。其中，上述冶炼钒铁的炉外精炼方法中，步骤c中浇铸锭模为合金冶炼中使用的普通锭模。本专利技术的有益效果为：本专利技术通过对冶炼末期混合料采用炉外精练的操作方法，将冶炼末期需要加入的原料混匀后均匀的平铺于浇铸锭模底部，在前期冶炼完成的基础上，直接将出渣后的熔融初级合金浇铸于装有原料的锭模中并与固态原料进行充分混合及反应。该方法不仅能够大幅降低单炉通电时间，减少冶炼电炉的炉衬侵蚀，同时省去了末期浇铸出炉渣金混溶的过程，延长了合金沉降时间，有利于合金收率的提高，具有显著的社会经济效益。具体实施方式本专利技术提供一种冶炼钒铁的炉外精炼方法，包括以下步骤：a、第一期炉内冶炼将钒氧化物、铝粒、铁粒和石灰混匀加入电炉中，进行第一期炉内电铝热法冶炼，当冶炼渣中钒含量降低到0.1～0.5％后，通过出渣口除去85％以上的渣；b、第二期炉内冶炼第一期炉内冶炼出渣完成后，加入钒氧化物、铝粒、铁粒和石灰，进行第二期炉内电铝热法冶炼，当冶炼渣中钒含量降低到0.3～0.8％后，通过出渣口除去85％以上的渣；c、待步骤b出渣完成后，插入电极对步骤b中出渣后的熔融初级合金进行电极加热，加热5～10min后将其倾倒于预先装有钒氧化物、铝粒、石灰混合物的浇铸锭模中进行炉外精炼，待渣中全钒含量＜1.50％时，自然冷却，制得钒铁合金。其中，上述冶炼钒铁的炉外精炼方法中，所述的钒氧化物为V2O5或V2O3中的至少一种。原料的纯度会直接影响到制备的钒铁合金的质量。原料纯度太低时，过多的杂质会对冶炼原料配比、冶炼过程通电制度以及合金成分指标等产生影响，为了降低能耗、减少炉衬侵蚀，本专利技术中的V2O5的纯度≥96％，铝粒纯度≥96％，铁粒纯度≥98％；由于V2O3是钒的低价氧化物，存放过程中会存在部分氧化变为高价氧化物的可能，通过实测全钒含量进行对应的铝粒添加效果更好，更贴近实际，本专利技术中V2O3的全钒含量≥62％时，制备钒铁合金更好。本专利技术采用三期冶炼工艺，第一期第二期在电炉内进行，第三期在炉外锭模中进行，通过不同加料周期原料配比不同、尤其是配铝量不同的方式，来降低炉内冶炼两期渣中钒损。其中，上述冶炼钒铁的炉外精炼方法中，步骤a中钒氧化物、步骤b中钒氧化物、步骤 c中钒氧化物的重量比为8﹕5～7﹕1～3。原料的总加入量主要影响合金成分，如果加入量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冶炼钒铁的炉外精炼方法，其特征在于，包括以下步骤：a、第一期炉内冶炼将钒氧化物、铝粒、铁粒和石灰混匀加入电炉中，进行第一期炉内电铝热法冶炼，当冶炼渣中钒含量降低到0.1～0.5％后，通过出渣口除去85％以上的渣；b、第二期炉内冶炼第一期炉内冶炼出渣完成后，加入钒氧化物、铝粒、铁粒和石灰，进行第二期炉内电铝热法冶炼，当冶炼渣中钒含量降低到0.3～0.8％后，通过出渣口除去85％以上的渣；c、待步骤b出渣完成后，插入电极对步骤b中出渣后的熔融初级合金进行电极加热，加热5～10min后将其倾倒于预先装有钒氧化物、铝粒、石灰混合物的浇铸锭模中进行炉外精炼，待渣中全钒含量＜1.50％时，自然冷却，制得钒铁合金。

【技术特征摘要】
1.一种冶炼钒铁的炉外精炼方法，其特征在于，包括以下步骤：a、第一期炉内冶炼将钒氧化物、铝粒、铁粒和石灰混匀加入电炉中，进行第一期炉内电铝热法冶炼，当冶炼渣中钒含量降低到0.1～0.5％后，通过出渣口除去85％以上的渣；b、第二期炉内冶炼第一期炉内冶炼出渣完成后，加入钒氧化物、铝粒、铁粒和石灰，进行第二期炉内电铝热法冶炼，当冶炼渣中钒含量降低到0.3～0.8％后，通过出渣口除去85％以上的渣；c、待步骤b出渣完成后，插入电极对步骤b中出渣后的熔融初级合金进行电极加热，加热5～10min后将其倾倒于预先装有钒氧化物、铝粒、石灰混合物的浇铸锭模中进行炉外精炼，待渣中全钒含量＜1.50％时，自然冷却，制得钒铁合金。2.根据权利要求1所述的冶炼钒铁的炉外精炼方法，其特征在于：所述的钒氧化物为V2O5或V2O3中的至少一种。3.根据权利要求1所述的冶炼钒铁的炉外精炼方法，其特征在于：当所述钒氧化物为V2O5时，V2O5的纯度≥96％，当所述钒氧化物为V2O3时，V2O3的全钒含量≥62％。4.根据权利要求1所述的冶炼钒铁的炉外精炼方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：余彬，孙朝晖，程兴德，陈海军，唐红建，景涵，杜光超，尹丹凤，王唐林，
申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51