钒铁合金的炉外冶炼方法技术

本发明专利技术涉及冶金技术领域，特别涉及钒铁合金的炉外冶炼方法。本发明专利技术为解决现阶段冶炼钒铁合金工艺周期长、能耗高、钒回收率低和质量不稳定的技术问题，提供了一种钒铁合金的炉外冶炼方法，具体包括：a.采用干法炉筒打结工艺处理炉筒；b.将冶炼炉料混合均匀，投放至冶炼炉内并开始冶炼；c.喷吹精炼：反应结束后，电加热然后喷吹精炼，喷吹精炼结束之后再次电加热；d.再次电加热结束后，镇静、水淬，获得FeV80合金产品。本发明专利技术所得钒铁合金产品符合国家标准GB/T 4139‑2012，钒回收率保持在98％以上。同时，本发明专利技术还具有铝耗低、能耗低、工艺流程简单、产品质量稳定的特点，具有良好的经济效益和应用前景。

【技术实现步骤摘要】
钒铁合金的炉外冶炼方法
本专利技术涉及冶金
，特别涉及钒铁合金的炉外冶炼方法。
技术介绍
全球钒产量的80％以上用于钢铁工业，并且多以钒铁合金的形式加入到钢铁中。钒能与钢中的碳和氮发生反应，生成小而硬的难熔金属碳化物和氮化物，这些化合物能起到细化剂和沉淀强化剂的作用，细化钢的组织和晶粒，提高晶粒的粗化温度，从而降低过热敏感性，提高钢材制品的韧性、强度以及耐磨性。目前，国内冶炼钒铁合金的主要方法是电铝热法，将配制好的原料投入电弧炉之中通电引弧发生氧化还原反应，并配入一定量的造渣剂，降低热渣熔点，提高流动性，促进合金沉降。为促进氧化钒更加彻底沉降至合金，通常会配入过量的铝，配铝系数达到1.02～1.05，热渣中仍然有3％～5％左右的残钒，回收率仅有95％左右，若进一步提高配铝，则会造成过量的铝直接沉降至合金之间中造成产品质量不合格。采用传统的电铝热法，不仅存在能耗高、冶炼周期长、工艺过程复杂等不足，而且钒的回收率处于低位水平。使用常规炉外法冶炼时，是从冶炼炉的上部或下部点火冶炼，直至冶炼结束，最后出钢获得产品，工序简单，周期短，能耗低。但是，常规炉外法使用的填料通常是一次性的，且由于技术指标较低，通过常规炉外法所得的产品往往会出现质量不稳定的问题。因此，需要开发一种同时具备冶炼周期短、能耗低特点，且质量稳定、钒回收率高的冶炼钒铁合金的工艺。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：现有冶炼钒铁合金工艺周期长、能耗高、钒回收率低和质量不稳定的问题。本专利技术解决上述技术问题的技术方案是：提供一种钒铁合金的炉外冶炼方法，包括以下步骤：a.炉体准备：采用干法炉筒打结工艺处理炉筒，在炉筒中形成打结层，然后在炉底均匀铺一层厚度为10～30mm的合金细粉；所述合金细粉是含钒量在50～80％的钒铁合金；b.混料和冶炼：将冶炼炉料混合均匀，投放至冶炼炉内；将铝粉均匀铺在所述冶炼炉料表面，冶炼炉料中心放置引火剂；冶炼开始时点燃引火剂，开始反应；所述冶炼炉料包括三氧化二钒、五氧化二钒、铝粒、铁屑、石灰和返回料；所述返回料是合金细粉和/或炉渣；所述冶炼炉料、铝粉和引火剂的重量比是1:3～5:0.1～0.2；c.喷吹精炼：反应结束后，电加热5～10min，然后向冶炼炉内喷吹精炼料；喷吹结束之后，再次电加热25～30min；所述喷吹的时间持续1～3min；所述精炼料为硅铁粉与铝粉的混合物；所述精炼料与所述冶炼炉料之间的重量比是1:90～100；d.获得FeV80合金：步骤c所述的再次电加热结束后，将冶炼炉镇静、水淬，翻炉取出合金饼，合金饼即FeV80合金产品。进一步地，步骤a所述干法炉筒打结工艺是：在炉体中填充镁砂与刚玉渣并振实，通过1～2mm厚的冷轧铁皮固定所述镁砂与刚玉渣；所述镁砂与所述刚玉渣的用量配比范围是1:4～4.5。进一步地，步骤a所述打结层的厚度是75～85mm。进一步地，所述合金细粉的粒径小于10mm。进一步地，步骤b所述冶炼炉料的成分，按重量计，分别是：三氧化二钒4～9份、五氧化二钒27～29份、铝粒16～17份、铁屑3.5～4份、石灰1～2份、返回料6～8份。进一步地，步骤b所述返回料中，所述合金细粉的粒径小于10mm，所述炉渣的粒径小于12mm；所述炉渣的成分包括85％Al2O3、5％CaO和8～9％MgO。进一步地，步骤b所述反应的反应时间控制在1～2min。进一步地，步骤c所述精炼料为硅铁粉与铝粉的混合物；所述硅铁粉粒度小于1mm，所述铝粉粒度低于60目。进一步地，所述铝粉与所述硅铁粉的质量比为10～12:1；所述铝粉质量为70kg～100kg。本专利技术的有益效果为：以本专利技术所述炉外法钒铁合金冶炼方法所得的钒铁产品，是平均品位在80％左右的FeV80合金，所得钒铁产品合金中铝含量不超过1.3％，热渣残钒低于1％，符合国家标准GB/T4139-2012；通过开展大规模工业试验发现，钒回收率保持在98％以上。本专利技术具有铝耗低、能耗低、工艺流程简单、产品质量稳定的特点，具有良好的经济效益和应用前景。具体实施方式本专利技术提供一种高钒铁冶炼工艺，包括以下步骤：a.炉体准备：采用干法炉筒打结工艺处理炉筒，在炉筒中形成打结层，然后在炉底均匀铺一层厚度为10～30mm的合金细粉；所述合金细粉是含钒量在50～80％的钒铁合金；b.混料和冶炼：将冶炼炉料混合均匀，投放至冶炼炉内；将铝粉均匀铺在所述冶炼炉料表面，冶炼炉料中心放置引火剂；冶炼开始时点燃引火剂，反应时间控制在1～2min；所述冶炼炉料包括三氧化二钒、五氧化二钒、铝粒、铁屑、石灰和返回料；所述返回料是合金细粉和/或炉渣；所述冶炼炉料、铝粉和引火剂的重量比是1:3～5:0.1～0.2；c.喷吹精炼：反应结束后，电加热5～10min，然后向冶炼炉内喷吹精炼料；喷吹结束之后，再次电加热25～30min；所述喷吹的时间持续1～3min；所述精炼料为硅铁粉与铝粉的混合物；所述精炼料与所述冶炼炉料之间的重量比是1:90～100；d.获得FeV80合金：步骤c所述的再次电加热结束后，将冶炼炉镇静、水淬，翻炉取出合金饼，合金饼即FeV80合金产品。进一步地，步骤a所述干法炉筒打结工艺是：在炉体中填充镁砂与刚玉渣并振实，通过1～2mm厚的冷轧铁皮固定所述镁砂与刚玉渣；所述镁砂与刚玉渣的用量配比范围是1:4～4.5，为降低生产成本，尽可能少用镁砂。其中，所述镁砂是96电熔镁砂。干法炉筒打结的突出特点是不用烘烤即可使用；炼制结束后，填料可以循环使用，不仅缩短了流程，而且节约了成本。进一步地，步骤a所述打结层的厚度是75～85mm，优选为80mm；打结层的直径范围是2000～2100mm。打结层保持合适的厚度，能确保冶炼炉的安全，在冶炼过程不出现泄漏。步骤a所述合金细粉的粒径超过10mm时，或厚度超出10～30mm范围时，炉筒打结不会致密，易造成漏炉，严重影响产品质量。进一步地，步骤a所述合金细粉的作用是，向炉底铺一层合金细粉可以通过细粉吸收反应热量，降低炉底温度，以减少对炉底的侵蚀，同时，可以有效控制熔渣中MgO含量，降低熔渣粘度，更加有利于合金颗粒的沉降，从而提高钒回收率。进一步地，步骤b所述冶炼炉料，按质量计，包括：三氧化二钒4～9份、五氧化二钒27～29份、铝粒16～17份、铁屑3.5～4份、石灰1～2份和返回料6～8份。本专利技术通过调整三氧化二钒与五氧化二钒的搭配比例实现炉外法冶炼，利用五氧化二钒冶炼高钒铁有富余的热量和三氧化二钒冶炼高钒铁热量不足的特点，适当调配比例，充分利用富余热量参与冶炼，在保证产品质量稳定的同时，降低了能耗。其中，所述炉渣的成分包括85％Al2O3、5％CaO和8～9％MgO。所述合金细粉的粒径小于10mm，所述炉渣的粒径小于12mm；返回料作为冷却剂，可以确保反应过程平稳。进一步地，步骤b所述引火剂包括氯酸钾和/或木屑；优选为氯酸钾。氯酸钾和木屑均易于操本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.钒铁合金的炉外冶炼方法，其特征在于，包括以下步骤：/na.炉体准备：采用干法炉筒打结工艺处理炉筒，在炉筒中形成打结层，然后在炉底铺一层厚度为10～30mm的合金细粉；所述合金细粉是含钒量在50～80％的钒铁合金；/nb.混料和冶炼：将冶炼炉料混合均匀，投放至冶炼炉内；将铝粉均匀铺在冶炼炉料表面，冶炼炉料中心放置引火剂；冶炼开始时点燃引火剂，开始反应；所述冶炼炉料包括三氧化二钒、五氧化二钒、铝粒、铁屑、石灰和返回料；所述返回料是合金细粉和炉渣；所述冶炼炉料、铝粉和引火剂的重量比是1:3～5:0.1～0.2；/nc.喷吹精炼：反应结束后，电加热5～10min，然后向冶炼炉内喷吹精炼料；喷吹结束之后，再次电加热25～30min；所述喷吹的时间持续1～3min；所述精炼料为硅铁粉与铝粉的混合物；所述精炼料与所述冶炼炉料之间的重量比是1:90～100；/nd.获得FeV80合金：步骤c所述的再次电加热结束后，将冶炼炉镇静、水淬，翻炉取出合金饼，合金饼即FeV80合金产品。/n

【技术特征摘要】
1.钒铁合金的炉外冶炼方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.炉体准备：采用干法炉筒打结工艺处理炉筒，在炉筒中形成打结层，然后在炉底铺一层厚度为10～30mm的合金细粉；所述合金细粉是含钒量在50～80％的钒铁合金；
b.混料和冶炼：将冶炼炉料混合均匀，投放至冶炼炉内；将铝粉均匀铺在冶炼炉料表面，冶炼炉料中心放置引火剂；冶炼开始时点燃引火剂，开始反应；所述冶炼炉料包括三氧化二钒、五氧化二钒、铝粒、铁屑、石灰和返回料；所述返回料是合金细粉和炉渣；所述冶炼炉料、铝粉和引火剂的重量比是1:3～5:0.1～0.2；
c.喷吹精炼：反应结束后，电加热5～10min，然后向冶炼炉内喷吹精炼料；喷吹结束之后，再次电加热25～30min；所述喷吹的时间持续1～3min；所述精炼料为硅铁粉与铝粉的混合物；所述精炼料与所述冶炼炉料之间的重量比是1:90～100；
d.获得FeV80合金：步骤c所述的再次电加热结束后，将冶炼炉镇静、水淬，翻炉取出合金饼，合金饼即FeV80合金产品。


2.根据权利要求1所述的钒铁合金的炉外冶炼方法，其特征在于，步骤a所述干法炉筒打结工艺是：在炉体中填充镁砂与刚玉渣并振实，通过1～2mm厚的冷轧铁皮固定所述镁砂与刚玉渣；所述镁砂与所述刚玉渣的用量配比范围是1:4～4.5。


3.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：易炳华，张磊，
申请(专利权)人：攀钢集团北海特种铁合金有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45