[发明专利]一种使用钒铁电弧炉生产含氮钒铁合金的方法

权利要求书

1.一种使用钒铁电弧炉生产含氮钒铁合金的方法，其特征在于：在钒铁电弧炉炉底或炉壁安装单支或多支氮/氩喷吹装置，通过向钒铁电弧炉熔池内自由喷吹氮气和氩气，在钒铁液中进行液态渗氮，最终获得含氮钒铁合金；氮/氩喷吹装置采用金属环缝管或耐火材料狭缝透气砖的方式设计，其与外部控制阀组配合，能够实现向钒铁电弧炉熔池内自由喷吹氮气和氩气，单支氮/氩喷吹装置的气体喷吹流量控制范围为20~500NL/min。

2.根据权利要求1所述的一种使用钒铁电弧炉生产含氮钒铁合金的方法，其特征在于，电弧炉内的冶炼含氮钒铁合金过程分两步进行，第一步是搅拌还原期，在吹氩搅拌的条件下用硅铁和金属铝还原五氧化二钒，得到高硅的钒硅铁合金；第二步是精炼增氮期，用过量的五氧化二钒精炼钒硅铁合金，降低硅含量，同时持续喷吹氮气增氮，最终获得含氮钒铁合金；具体冶炼过程如下：

1） 上一炉出铁后，补炉；

2） 加入生产所需要的全部废钢；

3） 开启氮/氩喷吹装置，喷吹气体为氩气，单点喷吹流量为20~200NL/min：

4） 开始通电，并将上一炉的精炼富钒渣返回炉内；

5） 搅拌还原期开始，搅拌还原期内分为二个或三个阶段，将冶炼所需的五氧化二钒熔片、硅铁、石灰和金属铝分为二或三份，按阶段分配，每阶段内操作过程相同；搅拌还原期内，氮/氩喷吹装置持续喷吹Ar气，搅拌熔池，并保证气路通畅；

搅拌还原期内每阶段操作过程为：提高Ar气喷吹流量，单点流量达到100~500NL/min；加入本阶段所有的五氧化二钒熔片、石灰和60-80%的的硅铁，开始使用变压器最低档位供电；随着原料的熔化，逐步提高供电档位；待熔池形成后，使用最高档位供电，使炉料迅速熔化；直到原料熔清后，供电档位降低一或二档，加入剩余的硅铁，再加铝还原渣中的V₂O₅，保持Ar气喷吹流量，充分搅拌熔池；当炉渣中的(V₂O₅)<0.35％时，降低Ar气喷吹单点流量为20~200NL/min，扒出贫钒渣；准备进入下一阶段；

经过二个或三个阶段，搅拌还原期结束时，电弧炉内钒硅铁合金液的成分为：[V] 40~50%，[Si] 8~10%，余量为Fe；

搅拌还原期结束后，精炼渗氮期开始；加入五氧化二钒熔片和石灰的混合料；喷吹气体由氩气切换为氮气，同时提高喷吹流量，单支流量设定为100~500NL/min，利用气体搅拌力混匀熔池，降低炉内钒硅铁合金中的硅和提高钒含量，氮气渗透进入熔池，形成钒氮化合物，最终电弧炉内含氮钒铁液的成分为：[V]45~60%，[Si]<2%，[N]>2%；

6） 成分合格后，降低喷吹氮气流量，单支流量设定为20~100NL/min，使渣铁充分分离，扒出精炼富钒渣待用；

7） 含氮钒铁合金铸入锭模，在氮气保护下自然冷却，获得最终产品。