一种钢水钒合金化的精炼方法技术

本发明专利技术涉及一种钢水钒合金化的精炼方法，属于钢水炉外精炼技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种钢水钒合金化的精炼方法


[0001]本专利技术涉及一种钢水钒合金化的精炼方法，属于钢水炉外精炼

。

技术介绍

[0002]钒作为重要的合金元素，因少量添加即可显著改善钢铁材料性能而应用广泛
。
在冶炼过程中，钒通常以钒铁合金或氮化钒的形式加入钢液中
。
众所周知，钒铁合金或氮化钒的生产，存在工艺流程冗长，生产成本高，金属收得率低，环境严重等诸多问题，探索钢水钒的合金化新技术一直备后关注
。
[0003]其中，公告号
CN100469932C
和
CN101067182A
均公开了一种
V2O5直接合金化炼钢工艺方法，即在炼钢炉氧化期末期，将氧化渣扒除干净，将
V2O5与还原剂
、
熔剂
、
添加剂的混合物经破碎混匀后，装入炼钢炉内，利用还原剂
、
熔剂
、
添加剂将
V2O5中的
V
还原出来而对钢水进行直接合金化冶炼；公开号为
CN105369113A
的中国专利公开了一种钒酸钙直接合金化冶炼含钒钢水工艺，先将钒酸钙原料加入冶炼钢水内，再分批次加入还原剂，最后加入含钒合金调节钢水中钒含量至目标值
。
为有效抑制
V2O5等氧化物的挥发，公告号为
CN102605140B
的中国专利公开了用于炼钢合金化的钼或钒的氧化物压块的制备方法，将向还原剂
、/>黏结剂和钼或钒的氧化物压块中加入镁砂，使
MgO
与
MoO3或
V2O5紧密接触，通过固相反应生成不易挥发的钼酸镁或钒酸镁
。
总之，截至目前，上述技术方法普遍是将钒渣或氧化物压块加入冶炼炉，由于所加入的这些含钒物料和还原剂的密度较钢液小，漂浮于钢液表面，并通过熔融还原原理在钢液面的熔渣中发生还原反应，还原后获得的金属产物通过传质进入钢液，实现钢水的合金化
。
在上述合金化过程中，需要通过金属熔池向熔渣传热，而后通过熔渣对这些含钒物料和还原剂加热并发生还原反应，进而实现钢液的钒合金化
。
这类方法的问题在在于，钢液自下而上单方向向含钒物料传热，传热效率低，物料升温慢，还原反应需要较长时间
。
同时，由于还原反应发生在钢液表面，容易发生公告号为
CN102605140B
的中国专利中所述的含钒物料挥发，造成钒的损失
。
特别是漂浮于钢液表面的含钒物料和还原剂接触面积小，还原速率低，所需还原反应时间长，进一步促进了还原剂或还原产物挥发损失
。
总之，截至目前，尽管这些钒的氧化物或钒渣的直接合金化工艺理论上可行，但实际应用中这种物料加入方式导致的还原速率低，合金化时间长，挥发损失严重等问题十分突出
。

技术实现思路

[0004]针对采用钒氧化物或钒渣对钢水进行直接合金化时，含钒物料升温速率慢，所需还原反应时间长，含钒组分易挥发等问题，本专利技术提供一种钢水钒合金化的精炼方法，通过向终脱氧后的钢水中补加金属铝，提高钢水中酸溶铝含量，创造一个“钢浴还原”环境，而后通过钢包底吹元件向精炼钢包内吹入细小的含钒粉剂，通过“钢浴还原”原理对喷入的含钒物料还原，实现钢水的钒合金化
。
由于吹入熔池的含钒粉剂在钢浴条件下加热，物料与钢水间换热效率高，物料升温速率快
。
同时，利用钢水中补加的金属铝对含钒物料进行还原，还原剂与含钒物料接触充分，还原速率高
。
[0005]一种钢水钒合金化的精炼方法，向经终脱氧的钢水中加入金属铝；待金属铝溶于钢水形成均匀分布的酸溶铝后，以氩气为载气，由钢包底部吹入含钒粉剂，使钢水中的酸溶铝与含钒粉剂反应，实现钢水的钒合金化
。
[0006]上述技术方案中，首先向经终脱氧的钢水中加入金属铝，使金属铝均匀溶于钢水中形成酸溶铝，创造“钢浴还原”环境，然后再将含钒粉剂由底部吹入钢水中，使含钒粉剂与已经均匀分布于钢水的酸溶铝反应，实现钢水的钒合金化
。
[0007]优选地，所述含钒粉剂为钒渣粉或五氧化二钒粉
。
[0008]优选地，所述含钒粉剂的平均粒径为
0.10
～
0.30mm。
[0009]优选地，所述金属铝为铝粒
、
铝饼或铝线，其成分含
Al 99.8
％
wt.
以上
。
[0010]优选地，所述含钒渣粉剂与氩气的质量比为5～
25
：
1。
[0011]优选地，所述氩气流量为
0.5
～
3.5Nm3/
分钟
。
[0012]优选地，当底吹喷入钒渣粉时，钢水中酸溶铝的质量分数
△
ω
[Al]增量，其大小按下式确定：
[0013][0014]式中：
△
ω
[Al]为利用钒渣进行合金化时，钢水中
ω
[Al]s
含量较正常终脱氧后酸溶铝增量；
ω
[V]为钢水中目标钒的质量分数；
ω
(V2O3)
和
ω
(FeO)
分别为钒渣中
V2O3和
FeO
的质量分数
。
[0015]优选地，当底吹喷入五氧化二钒粉时，钢水中酸溶铝的质量分数
△
ω
[Al]增量，其大小按下式确定：
[0016]△
ω
[Al]≥0.90
×
ω
[V](2)
[0017]式中：
△
ω
[Al]为利用五氧化二钒粉进行合金化时，钢水中
ω
[Al]s
含量较正常终脱氧后酸溶铝增量；
ω
[V]为钢水中目标钒的质量分数
。
[0018]优选地，当用钒渣粉进行合金化时，钒渣粉的吹入量和钢水目标钒的质量分数间量化关系为
[0019][0020]式中：
m
钒渣
为吹入钒渣量，吨；
ω
[V]为钢水目标钒的质量分数，％；
ω
(V2O3)
为钒渣中
V2O3的质量分数，％；
T
容为钢包容量，吨
。
[0021]优选地，当用五氧化二钒粉进行合金化时，五氧化二钒粉的吹入量和钢水目标钒的质量分数间量化关系为
[0022]m
五氧化二钒
＝
1.97
×
ω
[V]×
T
容
ꢀꢀꢀꢀ
(4)
式中：
m
五氧化二钒
为吹入五氧化二钒量，吨；
ω
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种钢水钒合金化的精炼方法，其特征在于：向经终脱氧的钢水中加入金属铝；待金属铝溶于钢水形成均匀分布的酸溶铝后，以氩气为载气，由钢包底部吹入含钒粉剂，使钢水中的酸溶铝与含钒粉剂反应，实现钢水的钒合金化
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述含钒粉剂为钒渣粉或五氧化二钒粉
。3.
根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述含钒粉剂的平均粒径为
0.10
～
0.30mm。4.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述金属铝为铝粒
、
铝饼或铝线，其成分含
Al 99.8
％
wt.
以上
。5.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述含钒渣粉剂与氩气的质量比为5～
25
：
1。6.
根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述氩气流量为
0.5
～
3.5Nm3/
分钟
。7.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于：当底吹喷入钒渣粉时，钢水中酸溶铝的质量分数
△
ω
[Al]
增量，其大小按下式确定：式中：
△
ω
[Al]
为利用钒渣进行合金化时，钢水中
ω
[Al]s
含量较正常终脱氧后酸溶铝增量；
ω
[V]
为钢水中目标钒的质量分数；
ω
(V2O3)
和
ω
(FeO)
分别为钒渣中
V2O3和
FeO
的质量分数
。8.
根据权利要求1所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈敏，王楠，赵帅，贺龙龙，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：