[发明专利]一种转炉复合喷吹提钒方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种转炉复合喷吹提钒方法，属于冶金行业转炉提钒技术领域。

背景技术

转炉提钒的主要任务是：通过向熔池供氧，氧化铁水中的钒元素，同时采用降温物料控制熔池温度，抑制铁水中碳的氧化，以满足把含钒铁水吹炼成高碳含量并满足下一步炼钢要求的半钢、最大限度的把铁水中的钒氧化使其进入钒渣、通过提钒得到适合于下一步提取V2O5要求的钒渣的要求，即提钒过程需要最大限度地实现“脱钒保碳”。

提钒过程是铁水中铁、钒、碳、硅、锰、钛、磷、硫等元素的氧化反应过程，这些元素的氧化反应取决于铁水本身的化学成分以及吹钒时的热力学和动力学条件。从热力学角度来看，在氧势图中，硅、钛的氧化优先，钒的氧化滞后，同时碳氧势线与钒氧势线有一个交点，此点对应的温度称为碳钒转化温度。低于此温度，钒优先于碳氧化，高于此温度，碳优先于钒氧化，抑制了钒的氧化。提钒就是利用上述选择氧化的原理，采用氧气将铁水中的钒氧化成高价稳定的钒氧化物制取钒渣的一种物理化学反应过程。在实际提钒过程中，钒的转化温度随着铁水中的钒浓度变化和氧分压的变化而变化，通过长期的研究和实践，摸索出钒的最佳氧化温度区间为1330-1360℃，终点温度的合理控制范围为1360-1420℃。因此，温度控制是实现脱钒保碳的关键环节，必须加强对过程温度和终点温度的控制，确保吹炼过程熔池温度平稳上升，在整个提钒过程中必须将温度控制在一定的范围，并尽可能延长钒元素的最佳氧化温度区间，以最大限度地氧化钒元素。从动力学角度分析，脱钒反应速度主要取决于铁水中钒向渣铁界面处的扩散传质速度。在转炉提钒吹炼后期，熔池内钒浓度降低，扩散传质速度减慢，不能满足反应的需要，从而抑制了钒氧化速度。因此，钒向渣铁界面处的扩散传质是脱钒反应的限制性环节。因此，为解决上述问题，需要加强对熔池的搅拌强度，即需要氧枪供气压力不能过低，否则由于氧枪射流对熔池搅拌强度弱，反应的动力学条件差，铁水中钒的扩散传质速度慢，［V］与（FeO）之间的反应很难接近平衡，导致半钢余钒和钒渣中TFe含量高，钒的回收率和金属收得率低。

目前，转炉提钒均采用纯氧气对熔池进行供氧，氧气浓度一般在99.5%以上，氧气通过氧枪及喷头进入转炉内进行吹炼，例如：中国专利2008100796699、名称为“一种转炉提钒冶炼工艺方法及装置”。但在实际吹炼过程中经常出现以下问题：由于铁水条件的变化，例如Si+Ti含量高的铁水，利用纯氧吹炼过程中熔池温度上升过快，抑制了钒的氧化，进而造成余钒较高，钒回收率低的情况，如果采用小流量供氧，则供氧压力较小，不能满足吹炼过程的动力学条件，同样导致半钢余钒较高。对于Si+Ti含量低的铁水，若满足其动力学条件，即采用较大压力的供氧方式，同时为保证其冷却条件及终点温度的需要，随着氧气流量增大，势必造成碳元素的大量损失，造成半钢碳过低，对后续炼钢操作带来不利影响。因此，利用纯氧进行吹炼，很难达到提钒过程动力学与热力学条件的相互协调，给提钒操作带来一定的不良影响。

发明内容

本发明目的是提供一种转炉复合喷吹提钒方法及设备，既满足提钒过程热力学条件，又满足动力学条件的供气方式，确保吹炼过程熔池温度平稳上升，将提钒过程中温度控制在需要的范围内，并尽可能延长钒元素的最佳氧化温度区间，以最大限度地氧化钒元素，提高钒回收率，同时获得高品质的半钢及钒渣，解决背景技术中存在的上述问题。

本发明的技术方案是：

一种转炉复合喷吹提钒方法，利用氧气与氮气的混和气体替代纯氧对含钒铁水进行复合喷吹，同时配合转炉底吹氮气或其它惰性气体进行提钒，通过降低对熔池所提供气体介质中的氧气浓度，同时保证熔池搅拌所需要的供气压力，以确保吹炼过程熔池温度平稳上升，同时满足提钒动力学条件的需要。

本发明方法包含如下具体步骤：

a．根据铁水条件设定氧气供气流量、氮气供气流量，同时保证两种气体混合后压力控制在0.7-1.2MPa，氧气与氮气流量比值控制在0.3-3.0之间；

b．将含钒铁水装入转炉内，将转炉摇正后，将氧枪降至吹炼位置开始供气；

c．待氧枪降至开氧点后，首先打开氮气调节阀，氮气流量达到设定值后再打开氧气调节阀，以实现对熔池进行复合喷吹；

d．在喷吹过程中，向熔池内加入散状冷却剂，包括氧化铁皮球、冷固球团矿、热压铁粉球，散状冷却剂要求均匀加入，确保熔池内温度平稳上升，不出现较大的波动；

e．待吹炼达到提钒终点要求后，将氧枪提升，待氧枪升至关氧点后首先关闭氧气，氧气关闭后同时保持氮气继续喷吹30秒-120秒，此时调整氮气供气强度，将氮气供气强度控制在1.5-4.0m3/min·t；