专利名称：一种v的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及氧化物矿直接进行合金化冶炼技术领域，特别涉及采用V2O5直接加入炼钢炉进行含钒合金钢冶炼的工艺方法。
背景技术：
目前冶炼含钒合金钢进行钒元素的合金化一般都是采用在装料时加入钒铁。也有直接在炼钢炉内加钒渣(含V2O515％～20％)和还原剂的混合物或球团进行合金化。在用钒铁合金化时，需要先冶炼钒铁合金。因为冶炼钒铁合金的工艺复杂，大都使用电硅热法、铝热法来冶炼钒铁。
电硅热法冶炼1吨含钒40％的钒铁，需要消耗745kg含V2O5为98％的工业V2O5，390Kg钢屑，370Kg含硅75％的硅铁，105Kg铝，1225Kg石灰，30Kg石墨电极，140Kg镁砖，1500～1600Kwh电，虽然钒的收得率可达到97～98％，但需要经过第一还原期、第二还原期、第三精炼期三期冶炼过程，时间长，成本也高。
铝热法生产1吨含钒80％的高钒铁，需要消耗V2O51.88吨，铝粒 0.77吨。在铝热法冶炼钒铁时，由于反应激烈、热量集中，需要控制加料速度为200kg/(m2·min)，工艺也比较复杂，而且在终渣中含V2O5达3～4％，而钒的回收率却只有80％～90％；也有用电铝热法来生产钒铁的。电铝热法生产钒铁时，需要先将铝热法的炉料放在电弧炉内进行冶炼，反应结束后放下电极加热炉渣，使钒充分还原，当钒降到1％以下后，倒掉渣后再得到钒铁合金。电铝热法的钒回收率可达到97％，但与铝热法相比，每吨钒铁要多消耗300～350Kwh电，冶炼周期也比较长。
钒铁合金化工艺经历了冶炼钒铁合金和钢液合金化两个工序，其工艺复杂，冶炼时间长，能耗高，成本高，钒元素总回收率不高，只有85～88％左右。采用钒渣进行合金化时，由于钒渣中V2O5含量低，因此在合金化时加入了大量无用的杂质，导致渣量大，耗费大量热能，对冶炼不利；另外钒渣中含磷达0.1％～0.2％，当冶炼含钒较高的合金钢时，还原条件下增磷明显。因此到目前为止仅能加少量钒渣直接合金化生产含钒0.1％的低钒合金钢。例如发明专利CN1071708A提出的钒渣炉内直接合金化工艺，吨钢加入钒渣10～20Kg，成品钢含钒0.103％；又如发明专利CN1215090A提出的炼钢用钒球及其合金化方法，其钒球中加入钒渣、熔剂、还原剂和粘结剂，相当于吨钢加入钒渣11.12Kg，成品钢仅含钒0.039％～0.051％。而用钒渣直接合金化生产含钒0.11％以上的合金钢的技术至今还未见有报道。
发明内容
本发明的目的是提出一种将V2O5直接加入炼钢炉进行合金化冶炼而得到含钒合金钢的冶炼工艺方法，该工艺方法还原速度快、钒的收得率高、操作简便易行、经济效益显著。
为实现上述目的，本发明的V2O5直接合金化炼钢工艺采用如下技术方案，其工艺步骤为1)将(重量％)10％～50％V2O5、10％～25％还原剂、40％～60％熔剂和≤5％的添加剂进行破碎后再混合均匀；2)在炼钢炉冶炼的氧化期结束时，将炉内的氧化渣扒除干净；3)将混合均匀的V2O5混合物装入炉内，直接进行钢水的合金化冶炼；4)在冶炼还原期进行到5～15分钟时加入调整熔剂调整熔渣的成分，使得炉渣的成分为CaO40％～80％，SiO215％～25％，MgO≤10％，Al2O3≤10％，CaF25％～15％；5)在冶炼还原期进行到15～25分钟时，加入炉渣贫化剂，对含V2O5的炉渣进行还原贫化冶炼。
在该工艺步骤中，所采用的V2O5原料是含V2O5达80％以上的工业V2O5，其硫含量≤100ppm、磷含量≤100ppm；所述的还原剂是硅铁、碳化硅中的一种或几种；所使用的添加剂为还原铁粉的铁含量在90％以上；所述的熔剂和调整熔剂由CaO、MgO、Al2O3、CaF2混合组成，其中CaO为60％～80％(重量％)、MgO为5％～10％、Al2O3为5％～10％、CaF2为10％～20％；所述的贫化剂为Al；在V2O5与还原剂、熔剂、添加剂的混合物装入炉内后所形成的新渣中FeO的含量不超过5％。
本发明采用V2O5直接合金化方法使金属钒的收得率为95％以上。本发明的V2O5直接合金化方法可以不用冶炼铁合金的整套设备，相当于一种单步法工艺，因而投资和能源消耗都得到节省，降低了钢的钒合金化成本，减轻了环境污染。
具体实施例方式
本发明的V2O5直接合金化炼钢工艺方法是在炼钢炉冶炼的氧化期末期，将氧化渣扒除干净，将(重量％)10％～50％V2O5、10％～25％还原剂、40％～60％熔剂和≤5％的添加剂进行破碎后再混合均匀；装入炼钢炉内，利用还原剂、熔剂、添加剂将V2O5中的钒V还原出来，而对钢水进行直接合金化冶炼。在还原过程中，加入调整熔剂调整熔渣的成分，在还原期末，将炉渣贫化剂加入炉内，对含V2O5的炉渣进行还原贫化，使钒的收得率达到95％以上。
V2O5原料是含V2O5达80％以上的工业V2O5原料，其硫含量≤100ppm、磷含量≤100ppm，不会对钢液增硫、增磷。还原剂是硅铁、碳化硅中的一种或几种，熔剂由CaO、MgO、Al2O3、CaF2组成，添加剂是铁含量在90％以上的还原铁粉，调整熔剂由CaO、MgO、Al2O3、CaF2混合组成，其中，CaO为60％～80％、MgO为5％～10％、Al2O3为5％～10％、CaF2为10％～20％，炉渣贫化剂为Al。
对冶炼的工艺要求是在电炉冶炼氧化期末将氧化渣彻底扒除干净，在将V2O5与还原剂、熔剂、添加剂的混合物装入炉内后所形成的新渣中的FeO含量不超过5％。
本发明中的还原剂能将渣中的V2O5还原至3％。再加入由CaO、MgO、Al2O3、CaF2组成的熔剂，以有利于还原反应的充分进行，并可降低渣中V2O5的含量，还原反应所产生的含钒金属微粒在渣中沉降。根据斯托克斯公式，含钒金属微粒的沉降速率与熔渣的粘度成反比，较小的熔渣粘度有利于含钒金属微粒快速沉降，减少渣中滞留的含钒金属微粒数量，提高钒的收得率。
本发明中加入添加剂铁粉的作用机理是，还原产生的V熔点高达1700℃，在炼钢温度下为固态，与渣的润湿性不好，在渣中形核困难，大部分与Si结合。V与Si的合金熔点高，在炼钢温度下为固态，密度小，在熔渣中沉降的速率慢。加入添加剂铁粉后，铁的晶体结构与钒近似，它们之间的界面张力小，作为活性质点，铁微粒的存在使得钒V容易形核，还原产生的V与铁结合形成低熔点的FeV，FeV的密度大，在熔渣中沉降速率较快，因此提高了钒的还原速率和钒的收得率。
本发明在还原过程中，加入调整熔剂来调整熔渣的成分。根据工业实验的结果，从还原反应开始的10分钟后，渣中V2O5就被还原了80％，但后续的还原反应速率较慢，这时加入由CaO、MgO、Al2O3、CaF2混合组成的调整熔剂调整炉渣的成分，有利于创造良好的热力学条件(炉渣碱度大于2)和动力学条件(炉渣合适的组成粘度较小)从而有利于还原反应的进行。
本发明在还原期末，将炉渣贫化剂铝Al加入炉内，对含V2O5的炉渣进行贫化。因为到还原后期，渣中V2O5含量降到3％，而渣中SiO2含量却较高，由于热力学条件限制，此时Si不能进一步将渣中残余V2O5还原，只有加入比Si更强的还原剂Al来还原V2O5。通过实验室研究和工业实验研究发现，这时V2O5的还原率为90％，加入Al的量应为还原渣中残余V2O5量的1.5倍左右较为适宜，最后钒的收得率可以达到95％以上。
实施例1在装入量为20吨的电弧炉上完全用V2O5直接合金化冶炼高速工具钢M2(W6Mo5Cr4V2)，采用的工艺路线为电炉冷装低磷(P)废钢、钨铁、钼铁→熔化期→氧化期，氧化期结束时，将炉内的氧化渣彻底扒除干净→加V2O5与还原剂、熔剂、添加剂的混合物→还原期→加入调整熔剂调整溶渣的成分→加炉渣贫化剂→出炉→LF炉用铁合金微调成分→VD(真空脱气)→浇铸。其中加入含钒量为98.74％的氧化物矿V2O5，其含碳0.01％，含磷30ppm，硫20ppm；加入的V2O5氧化物矿为722.8Kg(30.6％，重量％)；还原剂为75％的硅铁366kg(15.5％)；熔剂为CaO 878kg(37.2％)、MgO 74kg(3.1％)、Al2O374kg(3.1％)、CaF2146kg(6.2％)；加入的添加剂为含铁92％的还原铁粉100kg(4.3％)；将所加入的原料经破碎后混合均匀。V2O5与还原剂、熔剂、添加剂的混合物装入炉内后形成新渣。在还原反应进行到10分钟后，加入调整熔剂将溶渣的成分调整到CaO55％，SiO215％，MgO7.5％，Al2O37.5％，CaF215％，其中熔剂CaO为440kg(75.5％，重量％)，MgO为36kg(6.2％)、Al2O3为36kg(6.2％)、CaF2为72kg(12.3％)，将其混合均匀后加入。在还原反应进行到20分钟后，加入炉渣贫化剂Al，加入量为Al 52kg。当还原反应进行到30分钟后即结束冶炼，扒渣出钢。
实施结果表明，采用本发明方法能取得良好的冶炼效果，不仅钒合金元素收得率达到97.2％，高于钒铁合金合金化方法的86～88％，而且波动也小，操作稳定，成品钢材质量与用钒铁合金化的钢材相当。检验结果表明，在低倍组织与碳化物不均匀度方面，采用氧化物矿直接合金化冶炼高速钢工艺所获得的80mm方坯和105mm圆坯的低倍组织，均达到GB9943-88中心疏松、一般疏松、偏析≦1级的要求。按ASTMA561进行评定，其疏松、偏析≦3级，也达到美国ASTMA600标准对低倍组织的要求。钢材的碳化物不均匀度完全达到GB9943-88的要求。中间坯的碳化物不均匀度完全达到企业内控标准。由于钢的冶炼浇注工艺合理，碳化物不均匀度控制良好。成品钢材的非金属夹杂物评级结果表明，未发现钢的C类硅酸盐夹杂物、D类球状夹杂物，A类硫化物夹杂、B类脆性夹杂均≦2级，完全达到ASTMA561标准。钢中氧含量为55ppm，氮含量为154ppm，钢的纯洁度高。与使用钒铁合金合金化方法相比，吨钢降低成本880元，经济效益可观。
实施例2在装入量为15吨的电弧炉上完全用V2O5直接合金化冶炼高速工具钢M2Al(W6Mo5Cr4V2Al)，采用的工艺路线为电炉冷装低磷P废钢、钨铁、钼铁→熔化期→氧化期，氧化期结束时，将炉内的氧化渣彻底扒除干净→加V2O5与还原剂、熔剂、添加剂的混合物→还原期→加入调整熔剂调整溶渣的成分→加炉渣贫化剂→加铝锭、出炉→LF炉用铁合金微调成分→VD(真空脱气)→浇铸。其中加入含钒量为98.35％的V2O5，其含碳0.012％，含磷25ppm，硫25ppm。向炉内加入的V2O5氧化物矿为544.5Kg(29.7％，重量％)，加入60％碳化硅还原剂326.8kg(17.9％)，加入熔剂CaO 658.5kg(36％)、MgO 55.5kg(3％)、Al2O355.5kg(3％)、CaF2109.5kg(6％)，加入添加剂为含铁94％的还原铁粉80kg(4.4％)，将所加入的原料破碎后混合均匀，V2O5与还原剂、熔剂、添加剂的混合物装入炉内后形成新渣。在还原反应进行到12分钟后，加入调整熔剂将溶渣的成分调整到CaO60％，SiO220％，MgO5％，Al2O35％，CaF210％，其中熔剂中的CaO为164.6kg(75％，重量)，MgO为13.9kg(6.3％)、Al2O3为13.9kg(6.3％)、CaF2为27.4kg(12.4％)，将其混合均匀后加入。在还原反应进行到24分钟后，加入炉渣贫化剂Al，加入量为铝锭Al 39kg；当还原反应进行到34分钟后即出钢。本实施例能取得良好的冶炼效果，不仅钒合金元素收得率达到98.9％，高于钒铁合金合金化方法的86～88％，而且操作简单易行，不会对后续的炉外精炼和真空脱气产生影响，成品钢材质量与用钒铁合金化的钢材相当，还能取得可观的经济效益，与使用钒铁合金合金化方法相比，吨钢降低成本890元。
实施例3在装入量为10吨的电弧炉上完全用V2O5直接合金化冶炼高速工具钢M2Al(W6Mo5Cr4V2Al)，采用的工艺路线为电炉冷装低P废钢、钨铁、钼铁→熔化期→氧化期，氧化期结束时，将炉内的氧化渣彻底扒除干净→加V2O5与还原剂、熔剂、添加剂的混合物→还原期→加入调整熔剂调渣→加炉渣贫化剂→加铝锭、出炉→LF炉用铁合金微调成分→真空脱气→浇铸。所使用的V2O5的含钒量为98.02％，含碳0.013％，含磷20ppm，硫15ppm。加入V2O5氧化物矿为364.2Kg(30.3％，重量％)，加入75％硅铁还原剂为91.5kg(7.6％)，60％SiC碳化硅为109kg(9.1％)。加入的熔剂CaO为439kg(36.5％)，MgO 37kg(3.1％)、Al2O337kg(3.1％)、CaF273kg(6.1％)，加入添加剂为含铁95％的还原铁粉50kg(4.2％)，将所加入的原料经破碎后混合均匀。在V2O5与还原剂、熔剂、添加剂的混合物装入炉内后形成新渣。在还原反应进行到11分钟后，加入调整熔剂将溶渣的成分调整到CaO65％，SiO225％，MgO2.5％，Al2O32.5％，CaF25％，其中加入的CaO为296kg(75％，重量％)、MgO为24.7kg(6.25％)、Al2O3为24.7kg(6.25％)、CaF2为49.3kg(12.5％)，将其混合均匀后加入。在还原反应进行到22分钟后，加入炉渣贫化剂Al，Al的加入量为26kg；当还原反应进行到32分钟后即结束冶炼，扒渣出钢。实施结果表明，采用本发明方法能取得良好的冶炼效果，不仅钒合金元素收得率达到99.6％，高于钒铁合金合金化方法的86～88％，而且操作简单稳定，冶炼时间与钒铁合金化方法相比没有延长，对后续工艺炉外精炼和真空处理不会造成影响，成品钢材质量与用钒铁合金化的钢材相当，与使用钒铁合金合金化方法相比，吨钢降低成本910元。
本发明与现有技术相比，其优点在于(1)与国内外现有的钒渣直接合金化工艺相比，V2O5不含FeO、SiO2、P等杂质，V2O5直接合金化工艺的渣量小。用SiC作还原剂渣量在70Kg/吨钢，而钒渣合金化工艺渣量则为200～400Kg/吨钢，因此V2O5直接合金化工艺比钒渣合金化工艺操作简便易行，不会对钢液增磷。工业V2O5原料硫含量低，仅有20ppm，不会对钢液增硫。
(2)本发明在V2O5和还原剂的混合物中配入了合适剂量的熔剂，创造了良好的热力学条件和动力学条件；配入的添加剂能使钒V尽快形核，在渣中顺利沉降，提高了钒V的收得率；在还原末期，加入比Si更强的还原剂Al、CaC2等对炉渣进行贫化，可使钒的收得率达到97％以上。
(3)本发明V2O5直接合金化方法金属收得率为97％以上，而钒铁合金合金化的收得率为90％，金属收得率高。本发明V2O5直接合金化方法可以不用冶炼铁合金的整套设备，相当于一种单步法工艺，因而投资和能源消耗都得到节省，降低了冶炼成本，减轻了环境污染。同样生产一吨含钒2％的高速工具钢，在资源消耗方面，采用本发明直接合金化工艺所消耗的V2O5量是传统工艺的99.5％。冶炼一吨钒铁的综合电耗是8907.1kwh，用钒铁合金化工艺的综合电耗是836.3kwh，而本发明直接合金化工艺的电耗是526kwh，只有钒铁合金化工艺电耗的63％。如生产一吨高速工具钢，本发明在大气酸化、温室效应、光化学烟雾形成、水生物毒性这四类环境负荷方面，分别为传统工艺的63.3％、65.2％、61.5％、67.4％。在渣量的利用方面，本发明直接合金化工艺所利用的钒渣量为传统工艺的57.8％。本发明直接合金化工艺的废水量为传统工艺废水量的48.7％。
权利要求
1.一种V2O5直接合金化炼钢工艺，其特征在于采用如下步骤1)将(重量％)10％～50％V2O5、10％～25％还原剂、40％～60％熔剂和≤5％的添加剂进行破碎后再混合均匀；2)在炼钢炉冶炼的氧化期结束时，将炉内的氧化渣扒除干净；3)将混合均匀的V2O5混合物装入炉内，直接进行钢水的合金化冶炼；4)在冶炼还原期进行到5～15分钟时加入调整熔剂调整熔渣的成分，使得炉渣的成分(重量％)为CaO40％～80％，SiO215％～25％，MgO≤10％，Al2O3≤10％，CaF25％～15％；5)在冶炼还原期进行到15～25分钟时，加入炉渣贫化剂，对含V2O5的炉渣进行还原贫化冶炼。
2.根据权利要求1所述的V2O5直接合金化炼钢工艺，其特征在于所述的V2O5原料是含V2O5达80％以上的工业V2O5，其硫含量≤100ppm、磷含量≤100ppm。
3.根据权利要求1所述的V2O5直接合金化炼钢工艺，其特征在于所述的还原剂是硅铁、碳化硅中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的V2O5直接合金化炼钢工艺，其特征在于所述的添加剂为还原铁粉，铁含量在90％以上。
5.根据权利要求1所述的V2O5直接合金化炼钢工艺，其特征在于所述的熔剂和调整熔剂是由CaO、MgO、Al2O3、CaF2混合组成，其中CaO为60％～80％(重量％)、MgO为5％～10％、Al2O3为5％～10％、CaF2为10％～20％。
6.根据权利要求1所述的V2O5直接合金化炼钢工艺，其特征在于所述的贫化剂为Al。
7.根据权利要求1或2所述的V2O5直接合金化炼钢工艺，其特征在于V2O5与还原剂、熔剂、添加剂混合后装入炉内所形成的新渣中FeO的含量不超过5％。
全文摘要
本发明公开了一种V
文档编号C22C38/12GK101067182SQ200710100040
公开日2007年11月7日 申请日期2007年6月5日 优先权日2007年6月5日
发明者周勇, 李正邦, 张家雯, 杨海森 申请人:钢铁研究总院