[发明专利]倾翻炉电铝热法制备钒铁的方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金领域，涉及一种倾翻炉电铝热法制备钒铁的方法。

背景技术

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。含钒钢因具有强度高，韧性、耐磨性、耐腐蚀性好的特点而广泛用于机器制造、建筑、航空航天、铁路、桥梁等行业。钒铁作为合金添加剂在钢铁中的应用途径主要有三个方面：碳素合金钢，工具钢和不锈钢，高强度低合金钢(HSLA钢)。使用何种品位的钒铁很大程度上取决于其终端用途，某些钢种比如高合金的工具钢和不锈钢不仅需要较高的钒含量(有时候高达3％-5％)，同时也对原料带入的残留杂质含量要求很严格，这个时候常常使用的是高品位的FeV80；相反的，如果是应用于普通碳素钢的合金化(钒含量不超过1％)，那么一般会使用品位较低的FeV50。

目前国内大多数钒铁厂家采用的是一步法电铝热冶炼工艺，将配制好的炉料在电炉内通电引弧发生反应生成金属钒和氧化铝并放出热量，氧化铝与炉料中加入的造渣剂结合形成低熔点、低密度的炉渣，炉料中配入的铁粒熔化后与钒形成无限固熔体；配入的造渣剂可以降低熔渣熔点和提高熔体碱度，有利于合金沉降。因合金与炉渣密度差异较大，炉渣与钒铁合金在熔融状态下自动分层，经充分冷凝后渣铁分离而获得钒铁合金。为了更彻底地将钒还原到合金中，传统电炉冶炼过程中，配铝量一般是理论计算值的1.04～1.05倍，渣中钒含量为2％，钒收率在95％左右。如果进一步提高配铝量，过量的铝将进入合金造成产品质量不达标；合金中的铝含量不易控制，客户需要低铝钒铁时，只能以牺牲钒的收率来满足，钒铁中铝的成分和收率之间存在难以解决的矛盾。

专利CN101100720A将钒酸钙、铝粉、铁质料按一定重量配比冶炼得到钒铁：钒酸钙：100份，铝粉：23～28份，铁质料：23～27份；其中，所述的钒酸钙为偏钒酸钙、焦钒酸钙、正钒酸钙中的至少一种，其含钒品位为24％～43％。该发明工艺冶炼的钒铁质量好，钒回收率高，冶炼过程中不产生废水污染，适应高经济价值、低环境污染的新型工业需要。

专利CN101148733A公开了一种钒铁喷粉精炼工艺，主要步骤为在电铝热法冶炼钒铁过程中，当炉料充分完成铝热反应，熔渣与合金实现分离后，停止电极加热，随即向熔渣层插入喷枪并喷吹还原粉料，同时旋转炉体，还原粉料在喷吹气流冲击和炉体旋转搅拌双重作用下与熔渣充分混和，然后再插入电极继续加热熔炼20～25分钟，让熔渣中残留的钒进一步还原生成钒铁。该发明能使精炼炉料的反应动力学条件得到有效改善，最佳组份配比和喷吹量可使精炼炉料反应更充分，实现提高钒铁冶炼的钒回收率，降低生产成本。

从上述已经公开的技术看，之前钒铁冶炼的专利都聚焦在原料和还原剂的选择以及如何有效地提高钒的回收率上，专利的重心都集中在钒铁的还原过程，而对于节约铝耗以及提高钒铁的冶炼收率方面没有进行改进。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种倾翻炉电铝热法制备钒铁的方法，包括以下操作：

将满足生产要求的原料氧化钒、铝、铁、石灰混匀后加入到可倾翻式电弧炉中，采用多期冶炼和阶梯配铝相结合的方法，当渣中钒含量降至一定水平后除去大部分渣，之后进行多期加料和出渣的反复操作，最后一期冶炼时渣铁同出，浇铸到锭模中，冷却后即可得到钒铁合金。

上述倾翻炉电铝热法制备钒铁的方法中，所述倾翻炉的容纳钒铁合金液重量为8～10t，出渣时的倾翻角度≤20°，渣铁同出时的倾翻角度≤45°。

上述倾翻炉电铝热法制备钒铁的方法中，所述的氧化钒为V₂O₃或V₂O₅中的至少一种。

上述倾翻炉电铝热法制备钒铁的方法中，所述的采用多期冶炼和阶梯配铝相结合的方法为：将多期冶炼分为3期，每期氧化钒的加料重量比例分别为2︰1︰1；每期的配铝量为该期单位重量氧化钒理论计算值的1.4～0.2倍，并呈阶梯递减状，倍数比例A(第1期)︰B(第2期)︰C(第3期)＝1.4～1.25:1.0～0.7:0.8～0.2，具体取值以(A*4+B*2+C*2)/8＝1为准。