一种实现脱钒保碳的转炉提钒控制方法技术

一种实现脱钒保碳的转炉提钒控制方法，属冶金提钒技术领域。采用炉气分析法，并将CO和O2浓度曲线信号连接到计算机上，形成连续性曲线；根据炉气中CO含量的变化确定提钒吹炼过程冷却剂的加入时机，吹炼过程延长钒氧化的最佳温度区间，与提钒模型中氧耗量相结合判断提钒终点。在同等铁水条件下，本发明专利技术半钢碳可稳定控制在3.70-3.90%，平均值为3.86%，提高0.14个百分点，为下道炼钢工序提供稳定的半钢条件，有效杜绝因半钢炼钢热量不足造成的终点后吹现象，以及因严重后吹引起的钢水质量问题；余钒控制在0.030-0.050%之间，平均余钒达到0.039%，余钒降低0.004个百分点，钒氧化率达81-92%，平均值为85%，较背景技术提高2个百分点，钒的回收率也相应增加，进一步提高提钒的主要技术指标。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，特别是一种利用炉气中CO 含量变化实现脱钒保碳的转炉提钒控制方法，属于冶金提钒

技术介绍
转炉提钒是在氧气顶吹转炉炼钢设备和工艺的基础上发展起来的一种冶炼工艺， 与转炉炼钢工艺的主要区别在于转炉提钒的主要任务是“脱钒保碳”，在整个提钒过程中必 须将温度控制在一定的范围，通过加入冷却剂控制熔池温度，抑制碳氧反应，增强钒的氧化 反应形成钒渣。钒氧化是放热反应，“低温”有利于钒的氧化，温度控制是实现脱钒保碳的 关键环节。从热力学角度，碳和钒被氧化存在优先顺序，优先顺序主要根据熔池温度的变化 而发生改变。碳和钒的氧化优先顺序转变温度一般在1340°C 1400°C之间。在转炉提钒 过程中，熔池温度低时，铁水中的钒优先被氧化。随着供氧操作的持续，熔池温度不断升高。 当溶池温度达到转变温度时，铁液中碳开始优先氧化，进而降低渣中氧化铁，抑制钒的进一 步氧化，甚至在碳剧烈氧化时，渣中的钒氧化物被碳还原再次进入半钢中，从而降低了钒的 回收率。转炉提钒具有反应速度快、冶炼周期短、钒渣品位高、生产效率高等优点。但同时 由于该过程是由传质、传热、固体添加料的加热和溶解、化学动力学、质量平衡与热平衡等 子过程所组成的非常复杂的高温冶金过程，影响终点成分和温度的因素很多，不便于人工 手动控制。目前的转炉提钒为人工经验操作模式，主要是通过肉眼对火焰的观察判断温度 上升速度，经常出现冷料加入过少造成熔池升温过快，缩短钒氧化的最佳温度区间，或冷料 加入过多造成的半钢温度低渣铁分离不好，渣中Mfe高等问题。近几年的转炉提钒也证明， 凭经验、凭感觉提钒的生产方式是导致钒渣质量、半钢质量波动大的主要原因之一，因而成 为本领域亟待解决的技术问题之一。
技术实现思路
本专利技术目的是提供，提高提钒的主要技术 指标，延长钒氧化的最佳温度区间，控制半钢碳含量，提高钒的氧化率降和回收率，提高半 钢质量，解决
技术介绍
中存在的上述问题。本专利技术的技术方案是，采用炉气分析法，并将CO和02浓度曲线信号 连接到计算机上，形成连续性曲线；根据炉气中CO含量的变化确定提钒吹炼过程冷却剂的 加入时机，吹炼过程延长钒氧化的最佳温度区间，与提钒模型中氧耗量相结合判断提钒终 点ο本专利技术更具体步骤如下(1)将炉气分析仪采集到的CO和02浓度数据连接到工控计算机上，形成连续性浓度曲线.一入 ，(2)供氧量在提钒模型计算量的90%以内时，运用炉气分析跟踪CO含量变化，在炉气中CO含量> 5%时，认为铁液中碳和钒的氧化优先顺序发生转变，铁液中碳开始优先氧化，抑 制钒的进一步氧化；此时，为保证铁液中钒优先于碳的氧化，加入冷却剂来调整熔池温度， 保证提钒过程的脱钒保碳；(3)供氧达到提钒模型计算量的90%以后时，当炉气中CO含量> 5%时，不再加冷却剂 调温，保证熔池温度不过低，减少炉渣中的金属铁；由于炉气中CO含量达到10%后碳氧反应 剧烈，渣中的钒氧化物被碳还原再次进入半钢中，会降低钒的回收率，因此，为防止造成过 度碳剧烈氧化，当CO含量达到10%时，作为提钒终点，停止吹炼。所说的冷却剂为氧化铁皮球，来调整熔池温度。本专利技术原理“脱钒保碳”的理论根据，从热力学角度来看，钒的氧化反应主要是间 接反应，即2 +3Fe0= (V203) +3 但是从各种元素氧化反应的自由能变化来看，钒与碳之间存在着选择性氧化的问题， 即控制“脱钒保碳”的转化温度。2/3+ C0g=l/3 (V203) + -------AGe =-250170+153. 09T e 转Δ G= Δ G e +RTlnK= Δ G e +RT 转 In 当Δ Ge=O时，即-250170+153. 09Te转=0时，碳和钒的氧化顺序开始改变。因此Te 转=250170/153. 09=1634K=1361°C。实际转化温度T转是受钒浓度和氧分压影响的一个变 量，一般在1340°C 1400°C之间。钒氧化是放热反应，“低温”有利于钒的氧化，温度控制 是实现脱钒保碳的关键环节。在转炉提钒过程中，熔池温度过高时，碳开始优先氧化，进而 降低渣中氧化铁，抑制钒的进一步氧化。总之，提钒以“脱钒保碳”为目标，要求抑制碳氧反 应。转炉提钒是与转炉炼钢工艺的主要区别在于转炉提钒的主要任务是“脱钒保碳”， 在整个提钒过程中必须将温度控制在一定的范围，通过加入冷却剂控制熔池温度，抑制碳 氧反应，增强钒的氧化反应形成钒渣。本专利技术的有益效果根据转炉提钒的特点，运用炉气分析跟踪CO含量变化，判断 熔池碳氧反应剧烈程度并及时采取措施控制熔池温度，保证充分实现“脱钒保碳”。与背景 技术相比，本专利技术在同等铁水条件下，半钢碳可稳定控制在3. 70-3. 90%，平均值为3. 86%， 提高0. 14个百分点，为下道炼钢工序提供稳定的半钢条件，有效杜绝因半钢炼钢热量不足 造成的终点后吹现象，以及因严重后吹引起的一系列的钢水质量问题，如钢水氧化性强、 夹杂物含量高、合金收得率低等问题。余钒可控制在0. 030-0. 050%之间，平均余钒达到 0. 039%，比
技术介绍
余钒降低0. 004个百分点，钒氧化率达到81-9 ，平均值为85%，较背景 技术提高2个百分点，钒的回收率也相应增加，进一步提高提钒的主要技术指标。附图说明图1是本专利技术实施例一吹炼过程炉气CO含量变化图； 图2是本专利技术实施例二吹炼过程炉气CO含量变化图3是本专利技术实施例三吹炼过程炉气CO含量变化图； 图4是本专利技术实施例四吹炼过程炉气CO含量变化图。具体实施例方式以下结合附图，通过实施例对本专利技术作进一步说明。，适用于转炉提钒工艺，选择以含返铁水 为主要原料，采用炉气分析法，并将CO和02浓度曲线信号连接到计算机上，形成连续性曲 线；在吹炼过程中，根据炉气中CO含量的变化确定提钒吹炼过程冷却剂的加入时机，吹炼 过程延长钒氧化的最佳温度区间，与提钒模型中氧耗量相结合判断提钒终点，进一步提高 提钒的主要技术指标。本专利技术包括如下步骤①在吹炼过程中，运用炉气分析跟踪CO含量变化，制作CO百分含量变化的连续曲线， 在炉气中CO含量较高时，认为铁液温度较高，达到碳和钒的氧化优先顺序发生转变的温 度，铁液中碳开始优先于钒氧化，抑制钒的进一步氧化；此时，为保证铁液中钒优先于碳的 氧化，加入冷却剂氧化铁皮球来调整熔池温度，延长钒优先于碳氧化的温度区间，保证吹炼 过程脱钒保碳；②供氧量在提钒模型计算量的90%以内时，炉气中CO含量>5%时，每次加入冷却剂氧 化铁皮球34kg/t半钢(含量高取中上限，反之取中下限)，来实现脱钒保碳，确保 炉气中CO含量< 5% ；③当供氧达到提钒模型的静态计算量的90%后，为保证熔池温度不过低，减少炉渣中 的金属铁，当炉气中CO含量> 5%时；当CO含量达到10%时作为提钒终点，停止吹炼。同等铁水条件下本专利技术与
技术介绍
的提钒指标比较见下表权利要求1.，其特征在于采用炉气分析法，并将CO和02 浓度曲线信号连接到计算机上，形成连续性曲线；根据炉气中CO含量的变化确定提钒吹炼 过程冷却剂的加入时机，吹炼过程延长钒氧化的最佳温度区间，与提钒模型中氧耗量相结 合判断提钒终点。2.根据权利要求1所述之实现脱钒保碳的转炉提钒控制方法，本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种实现脱钒保碳的转炉提钒控制方法，其特征在于采用炉气分析法，并将ＣＯ和Ｏ２浓度曲线信号连接到计算机上，形成连续性曲线；根据炉气中ＣＯ含量的变化确定提钒吹炼过程冷却剂的加入时机，吹炼过程延长钒氧化的最佳温度区间，与提钒模型中氧耗量相结合判断提钒终点。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：白瑞国，张兴利，高海，杜建良，韩春良，翁玉娟，
申请(专利权)人：河北钢铁股份有限公司承德分公司，
类型：发明
国别省市：13