[发明专利]一种在电渣重熔过程中直接钒合金化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电渣重熔技术领域，更具体地说，涉及一种在电渣重熔过程中直接钒合金化的方法。

背景技术

电渣重熔作为一种特种冶金新技术，在特殊钢行业占据举足轻重的作用。经过电渣冶炼的钢锭，纯度高、含硫量低、非金属夹杂物少、钢锭表面光滑、结晶均匀致密、金相组织和化学成分均匀，该技术正在获得越来越广泛的应用。目前，电渣重熔技术主要用于合金钢的生产，特别是模具钢、工具钢的生产，而这些钢中绝大部分都含有合金元素钒。但是用电渣重熔方法生产这些含钒合金钢有以下两个问题：

(1)电渣重熔过程需要金属自耗电极。自耗电极由初炼炉熔炼铁水、废钢及钒铁合金而制成。但是生产钒铁合金需要冶炼钒铁，而钒铁冶炼过程复杂、生产率低、劳动强度大，能耗较高，环境污染严重；而且钒铁冶炼过程钒的收得率不高，浪费资源。

(2)在自耗电极制造过程中，一旦自耗电极中的钒没有达到目标含量，那么自耗电极就不能进行电渣重熔，而是必须返回初炼炉重新熔化、冶炼，造成大量的能耗、资源(合金元素)的浪费，而且污染环境。

目前的电渣重熔企业在含钒合金钢的生产过程中，主要是对钒成分合格的金属自耗电极进行重熔熔炼。在电渣重熔过程中没有采取任何钒合金化的措施。因此，如果能够在电渣过程进行钒的合金化，对于改善产品质量，节约能耗具有重要的意义。

经专利文献检索，查阅到两个涉及氧化钒直接合金化的专利，其公开号分别为CN101798618A，CN101067182。公开号为CN101798618A的专利，其利用钒渣在LF炉还原，从而使钢液增钒，合金化的方式为先将含钒渣直接加入炉内，然后再加入还原剂还原钒渣。但是其还原剂为铝粉、电石，还原产物为氧化铝。这种方法会导致LF精炼过程渣量大量增加，从而增加能耗，污染钢液。公开号为CN101067182的专利，主要利用V₂O₅在电弧炉内还原，使钢液增钒。合金化方式同样是先加入V₂O₅，再加入还原剂还原。所采用还原剂为硅和Al，还原产物为二氧化硅和氧化铝，同样会导致炉内渣量增加。

根据现有钒直接合金化技术来看，如何在电渣重熔过程中有效的加入钒，并控制炉内的渣量，是本发明要解决的关键技术问题。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于解决如何在电渣重熔过程利用V₂O₅实现含钒钢的直接合金化的问题，提供了一种在电渣重熔过程中直接钒合金化的方法。本发明的钒合金化的方法，V₂O₅的还原速度快，且不污染钢液，钒的收得率高，工艺简单；采用本发明的技术方案可以重熔含钒的冷作模具钢、热作模具钢、冷轧钢用钢及高速钢等，重熔过程稳定，钢锭表面质量良好，化学成分分布均匀。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种在电渣重熔过程中直接钒合金化的方法，其步骤为：

步骤一、将氧化钒和石墨按照一定的比例混合，采用铁皮包裹成合金线；所采用氧化钒中各成分的质量百分比为V₂O₅>98％，P<0.03％，S<0.015％，粒度不大于100目；石墨中各成分的质量百分比为C>99％，S<0.02％，P<0.01％，粒度不大于100目；氧化钒和石墨的重量比为1:1～1.5:1；合金线直径为5～10mm；

步骤二、采用液渣启动方式，开始电渣重熔，即先将重熔渣在电渣炉外熔化后，再倒入电渣炉，然后电极下降，重熔过程开始；所采用的电渣炉为采用T型结晶器的抽锭式电渣重熔炉，其中T型结晶器渣池内衬组成由内到外依次为石墨砖-高铝砖-钢板，钢板无需水冷；液渣的温度不低于1600℃，然后进入正常重熔过程，重熔过程金属自耗电极的熔速为(0.7～0.8)×D_钢锭(钢锭直径，mm)，kg/h；

步骤三、向渣池中喂入步骤一所制的合金线，喂入量按照如下计算公式确定：

W_合金线＝3.04·W_m·W_V～3.65·W_m·W_V

式中：W_合金线为每分钟喂入渣池的合金线的量，不包括铁皮的重量，kg/min；

W_m为自耗电极每分钟的熔化速率，kg/min