西昌钢钒转炉提钒工艺优化研究与应用

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1、西昌钢钒转炉提钒工艺优化研究与应用朱鹏（西昌钢钒有限公司炼钢厂）摘要通过对西昌钢钒200t转炉提钒工艺的试验优化研究与生产实践，探索出适合高钒、高温铁水条件的转炉提钒冷却制度、供氧制度、复吹制度等工艺制度，工序产品质量得到进一步改善。关键词转炉提钒工艺制度半钢钒渣引言钒是西昌钢钒高炉铁水的有益元素，钒的提取及其产品深加工对攀西地区钒钛磁铁矿综合利用意义重大。在当前市场经济环境下，优化转炉提钒工艺，生产出合格而优质的钒渣和半钢，可以更好利用钒钛磁铁矿资源，创造更多的效益。西昌钢钒提钒转炉于2011年12月9日投产，

2、转炉公称容量为200t，工艺制度方面基本沿用攀钢钒120t转炉提钒的工艺制度。通过一段时间的生产实践证明，受原料条件变化、转炉公称容量变化等因素的影响，现有工艺制度已不满足正常生产需求。因此，为了摸索适应西昌钢钒铁水条件的转炉提钒工艺，根据西昌钢钒铁水特点，通过摸索提钒过程的元素氧化规律，确定了工艺优化方向，对提钒冷却制度、复吹制度进行了试验优化研究。1200t转炉提钒元素氧化及升温规律调查[1]转炉提钒工序是实现钢钒分离的关键工序，与普通转炉炼钢相比，提钒冶炼周期短、节奏快、冶炼[2][3,4]温度低，冶炼的关

3、键是控制温度实现脱钒保碳。西昌钢钒整体工艺设备布局紧凑，全流程采用“一罐制”工艺，物流快捷，铁水运输过程温度损失低，输送至提钒工序后，铁水温度均在1290℃以上；铁水成分中钒含量均保持在0.036%以上。由于西昌钢钒铁水温度高、含钒量高、装入量大的特点，在有限的时间内（吹氧4~7min）要做到脱钒保碳，对提钒工艺要求极为苛刻。尤其是随着铁水温度的提高，造成提钒所需的低温熔池环境所能维持的时间缩短，控制范围变小，提钒过程操作难度增大。因此，研究熔池内各元素氧化规律，了解熔池内实际温度变化情况，对优化实际提钒冶炼工艺

4、制度，指导正常生产至关重要。1.1冶炼过程中主要元素氧化规律在执行现行工艺制度条件下，根据实际冶炼过程中所取试样的平均成分，绘制出各元素随冶炼吹氧时间变化图1-1。0.404.600.354.400.300.25C4.20℃/含0.20量温度4.000.15%0.103.800.050.003.600"45"90"135"180"225"0"45"90"135"180"225"时间时间(a)C元素变化曲线（b）V元素变化曲线0.300.250.20含Si量0.15Mn%0.10Ti0.05Cr0.000"45"9

5、0"135"180"225"时间（c）其他元素变化曲线图1-1各元素随冶炼吹氧时间变化图碳元素在吹炼前期，135s内氧化速率较为稳定，氧化量为0.25%，平均每分分钟氧化量为0.11%。至第135s后急剧增大，90s内氧化量达到0.35%，平均分钟氧化量为0.23%，氧化速率较前期成倍递增；钒元素在吹炼前期氧化速率较快，前135s内氧化量为0.18%，平均每分钟氧化量为0.1%。135s后氧化速率逐渐变小，90s内氧化0.08%，平均每分钟氧化量为0.05%，与碳元素的氧化速率的变化趋势相反；由于铁水硅含量较低，

6、整个吹炼过程氧化速率较为平稳，135s后硅含量已小于0.05%，到225s后基本氧化完全；钛元素在吹炼前期90s以内氧化速率较大，氧化量为0.09%。90s以后逐渐降低，180s以后钛元素的氧化接近终点；锰元素在冶炼过程中的氧化速率较为均匀，波动不大，平均每分钟氧化量为0.053%；铬元素的氧化整个吹炼过程没有较明显的变化。1.2冶炼过程熔池温度变化规律1.2.1碳钒转化温度的计算提钒转炉熔池内钒碳选择性氧化用下式表示：2/3[V]+CO(g)=1/3(V2O3)+[C]（1-1）=-250170+153.09T

7、（1-2）=+转+转（1-3）当=0时，转=250170/(153.09+R)（1-4）式（1-1~1-4）中：为反应吉布斯自由能，J/mol；为标准吉布斯自由能，J/mol；R为摩尔气体常数，8.314J·(K·mol)-1；T为温度，K；T转为碳钒转化温度，K；fc、fv为碳和钒的活度系数；[C]、[V]为碳和钒的浓度；为钒渣中V2O3的活度系数；为钒渣中V2O3的摩尔分数。1.2.2转炉熔池温度变化规律试验期间实测的熔池内温度和通过理论计算得知的碳钒转化温度随吹氧时间变化情况如图1-2所示。13901370

8、.6137013701362.313501354.51343.913401330℃/13101290炉内实际温度温度1270碳钒转化温度1250123012100"45"90"135"180"225"时间图1-2碳钒转化温度变化曲线从图1-2可以看出，熔池实际温度变化情况为：在开始冶炼吹氧后135s内的升温速率较快且基本稳定，达到48.9℃/min。135s后升温速率降低