[发明专利]一种钢液直接钒合金化用产品及方法

说明书

本发明公开了一种钢液直接钒合金化用产品及方法，属于冶金技术领域。本发明通过钒酸盐类的钒化合物与还原碳化剂及若同步进行钒氮合金化时的增氮剂进行粉碎并混匀，封装入作为碳钢外壳封闭反应器内制成为密封单体产品，在钢包热修前后加入等待出钢的周转热钢包或烘烤热钢包中，直接利用钢包蓄热进行碳热预还原和碳化钒酸盐化合物中的钒，并在后续出钢过程中进一步完成钒的还原和随后的钢液钒或钒氮合金化，以替代成品钒铁合金或钒氮合金，完成钒化合物对钢液的增钒或同步对钢液进行增钒及增氮，从而实现采用钒酸盐等化合物两步法通过碳热还原对钢液进行直接钒或钒氮合金化。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，更具体地说，涉及一种钢液直接钒合金化用产品及方法。

背景技术

在冶金领域中，对钢进行钒的微合金化是提高钢的综合性能的几种主要的微合金化方式之一。钒微合金化主要是钒与钢中的N、C形成VN、V(C,N)和VC，这些在钢中形成的氮化钒、碳氮化钒和碳化钒主要发挥细化晶粒和沉淀强化的作用，从而大幅度提高钢的性能。钢的钒微合金化被广泛运用于各种用途的钢材的生产，具体实现的方式是通过对钢液进行钒合金化来实现的。

将用于对钢液进行钒合金化的富集钒化合物制成目前常用的成品钒合金是一个高能耗、高污染和低效率的冶金化工过程。近年来冶金工作者一直致力于研究开发采用富集钒的钒化合物直接对钢液进行钒合金化的具体方法，并进行了数十年的探索和尝试。尽管采用钒化合物直接进行钢液钒合金化的优点很多，但实际工业生产中仅有一些尝试报道，并没有工业化地推广，而且这些尝试均是以还原产生金属钒为目标，大多是采用铝、硅或硅铁作为主要还原剂，通过在线冶炼辅助还原或将所有物料直接加入钢液的一步法直接合金化方式，存在着合金化作业繁琐、钒收得率低且不稳定以及还原剂成本高等问题。

如，所公开的中国专利申请号为：201510768650.5，申请日为：2015年11月21日，发明创造名称为：一种钒酸钙直接合金化冶炼含钒钢水工艺。该申请案的工艺步骤为：(1)将钒酸钙原料加入冶炼钢水内，并加入第一批还原剂，反应5～8min；(2)再向钢水中加入第二批还原剂，反应5min以上；(3)待钢水中的钒元素含量稳定后，加入含钒合金调节钢水中的钒含量至目标值。但是，该申请案的技术方案存在以下不足：

1、所用钒酸钙直接钢水合金化实质上是先将钒酸钙等矿物单独加入具有冶炼或精炼能力的炼钢设施内钢水面上，经覆盖还原剂后，再在后续的加热或精炼过程中才能进行钒元素的充分还原，合金化过程时间很长；

2、先加入钒酸钙物料再在其上覆盖还原剂，不论是在炉内还是在钢包内，很难保证还原剂较准确地恰巧落在钒酸钙物料上，还原效果难以保证。

3、不论是在炼钢炉内还是在钢包内，钒酸钙中钒的还原都主要是随着冶炼或精炼过程先在顶部渣层内完成，再通过顶部渣层向钢液逐步扩散，还原程序复杂，操作繁琐；

4、钒酸钙的加入方式和还原剂的加入方式决定了如果不做长时间的加热还原或精炼，钒元素的金属化程度不能保证，收得率低且不稳定，所以还需取样检验和用钒铁合金做补充；

5、该方法不能用于出钢后仅做短时间均匀化搅拌就直接浇铸的无炉外精炼钢种和工艺过程，而这类钢种占需要做钒合金化钢数量或产量比例的绝大多数，比如高强建筑螺纹钢等。