攀钢顶底复合吹炼提钒工艺探索

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攀钢顶底复合吹炼提钒工艺探索

袁宏伟卓钧叶翔飞

(攀枝花新钢钒公司提钒炼钢厂，四川攀枝花617062)

摘要：本文分析了攀钢120t转炉的提钒复吹工艺试验，试验表明，复吹操钒可加强熔池搅拌，加快反应速度，有效提高钒渣质量。

关键词：复合吹炼提钒

1前言

攀钢于上世纪90年代建成投产了两座120I、提钒转炉，设计年产折合钒渣11万吨，经多年攻关优化，建立了一套完整的转炉顶吹氧提钒工艺制度，钒渣品位、残钒等主要工艺指标均达到世界领先水平，2005年钒渣年产量达到16．3万吨。为进一步优化提钒工艺指标，新钢钒公司炼钢厂于2005年开始进行顶底复合吹炼提钒试验，经过一年来工业试验探索，建立了复吹提钒工艺制度，提钒技术经济指标得到了显著优化。

2复吹提钒的目的

进一步优化转炉提钒指标，其可能途径之一是，采用能提高炉渣钒回收率和金属收得率的底吹氧法，但由于缺乏可靠的方法确保炉底寿命，要实现这一工艺流程非常困难。鉴于复吹炼钢的许多冶金特性和优势的启示，我们认为，提高提钒技术经济指标的最有前途的方法是，国内外广泛用于提高氧气转炉钢质量的，在转炉底部或顶部吹入惰性气体的方法。

正如炼钢采用复吹工艺一样，转炉提钒的较佳工艺是复吹：顶吹氧气、底吹惰性气体。底部供气可有效地调节金属和钒渣的氧化度，加快下列反应：

在这种情况下，由于金属与炉渣之间的还原过程强化，且炉渣一金属体系接近平衡，故有可能使钢水深度精练和炉渣脱氧。因此，在提钒过程中采用惰性气体搅拌熔池可能更为有效。尤其是，除炉渣和金属脱氧以及金属精炼外，用惰性气体搅拌钒渣和含碳半钢，可以使他们之间的氧化还原过程和强化，从而降低钒渣中的氧化铁含量，并相应的提高钒渣中V2O5含量。国外如俄罗斯下塔吉尔钢铁公司曾在130t转炉上作过复吹提钒试验，我国承德钢铁公司也曾在20t转炉上作过复吹提钒试验，在技术和经济方面都取得较好的效果…．

3 试验条件

试验在新钢钒炼钢厂4＃、5＃提钒转炉进行，炉子公称容量120t，最大装入量140t，炉衬材质为镁碳砖，氧枪喷头型为339型提钒专用喷头。沿东、西方向偏离耳轴中心线5。的位置炉底布置两块透气砖，氮气总管压力为1．0～1．2Mpa，底吹工作压力为0．4～0．6Mpa，流量50～150nm。／11，旁通支管工作压力为0．4～0．6Mpa，旁通管流量40～80 Nm3／h。

为防止误操作造成断气堵枪，在调节阀前后用旁通管路小气量供气，即使在调节阀全部关闭的情况下，也可保证底枪不堵，复吹供气站管线布置见图1。

4 试验情况

4．1试验期间铁水条件

4．2供氧制度

试验用氧枪型号为339氧枪，吹氧时间按4．0～6．5min控制，平均吹氧时间>5．0min，供氧压力0．7～0．8MPa，供氧流量16000～18000Nm3／h，由于增加了底吹搅拌，吹炼枪位略高于顶吹，枪位按1．6m～1．9m控制，最后1．0min按1．2～1．4m控制；

4．3底吹制度

底吹供气强度控制在0．02～0．04m3／min．t，流量60～150Nm3／h，压力0．4～0．6Mpa，提钒吹炼过程全程供N2。

4．4冷却制度

试验用冷却剂为冷固球团、含钒生铁块、冷固球团成分如表2所示。生铁块加入量按10～20kg／吨铁控制，冷固球团加入量按28～35kg／吨电铁控制，可根据铁水温度及含Si量适当调整。

4．5终点控制

提钒终点半钢温度控制在1360～1400℃，半钢碳≥23．40％，半钢余钒郢≤0．05％，钒渣l～4炉一出，出钒渣炉次应取钒渣样。终点温度S1340"C、渣态不好、废钒渣未化完及半钢未出尽炉次不出钒渣。

5复吹提钒试验结果

5．1试验主要参数

本次试验所采用的主要工艺参数及试验结果(5701炉)与同期顶吹提钒结果(5435炉)进行了比较，列于表3。

5．2半钢余碳、余钒

在氧势图中，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。提钒就是利用选择氧化的原理，采用高速纯氧射流在顶吹转炉中对含钒铁水进行搅拌，将铁水中的钒氧化成高价稳定的钒氧化物，在反应过程中通过加入冷却剂控制熔池温度在碳钒转换温度以下，达到“去钒保碳’’的目的。为降低半钢中余钒需要加强熔池搅拌，增加渣．液反应界面，促进渣中FeO与铁液中钒反应，但若通过增加顶吹氧气来强化搅拌，又会造成熔池升温加快，熔池处于C—V转化温度以下时间缩短，半钢c烧损增加的问题。复吹提钒通过底吹N2气在增强了熔池搅拌的同时，避免了增加供氧造成熔池温升加快，碳烧损增加的缺点，延长了熔池温度处于C—V转化温度以下的时间，促进了渣中Feo与铁液中钒的反应。

如图4、图5所示，复吹提钒半钢C含量≥3．6％的比例为60．4％，对应顶吹半钢含碳量≥3．4％的比例为46.3％，增加13．6个百分点，特别是≤3．4％的比例为14．04~4，比项吹炉次降低11．63个百分点。同时，半钢余钒显著下降，复吹炉次半钢余钒≤0．05％的比例为95．2％，比底吹炉次的85．4％高9．8个百分点，复吹炉次余钒≤0．03％的比例上升幅度最大，达到69．5％，比对比炉次高24．7个百分点。

5．3复吹提钒与钒渣质量

由图6、图7可知，复吹炉次钒渣中TFe含量≥24％的比例为13．7％，比对比炉次的79．4％减少65．7个百分点，钒渣TFe含量在20～22％区间的比例为31。4％，22～24％区间的比例为54．8％，同比增加了30．2和35．2个百分点；在铁水条件相当的情况下，试验炉次钒渣V2O5含量的分布也发生了显著变化，钒渣V2O5％兰16％的比例达到93％，同比增加59．3个百分点，特别是试验期间钒渣V205％≤15％的比例为0％，同比下降30．8个百分点。

6讨论

6．1复吹与半钢碳和半钢余钒

钒在铁水侧扩散是钒正向氧化反应的限制性环节。钒氧化速度与钒浓度呈线性关系，而钒从钒渣向半钢的逆向还原位于化学反应限制环节内，钒还原速度跟温度呈指数关系。因此，为了有效脱钒，从热力学角度看，应使熔体及元素与氧化剂接触表面保持适宜的温度；从动力学角度看，加速钒在铁侧扩散传质是加快低钒铁水中钒氧化的首要条件。加强搅拌，不仅可以加快低钒铁水传质，而且还可增加反应界面，是加快钒氧化的主要手段。复吹提钒通过底吹N2气在加强熔池搅拌的同时，控制了熔池升温速度，在改善V氧化条件的同时，减少了C的烧损，试验表明，复吹期间半钢余钒平均0．024．％，比对比炉次下降0．006个百分点，半钢C含量平均3．65％，比对比炉次增加0．07个百分点。

6．2复吹与钒渣TFe和V2O5

采用底吹惰性气体强化搅拌时，渣中FeO更有效地参与铁水中元素的氧化反应，钒进入渣中的速度和氧化率得到提高，同时(FeO)相应降低，对渣中V2O5含量存在“浓缩”效应，复吹对于提高渣中(HV205)效果十分明显．对于低钒铁水，因其本身含钒低，钒在铁水侧扩散阻力大，采用复吹工艺吹钒就比高、中钒铁水复吹提钒显得更为重要。由此可见，复吹提钒是含钒铁水(尤其是低钒铁水)转炉提钒的发展方向。试验表明，复吹提钒期间，钒渣TFe含量平均22．84％，比对比炉次下降3．66个百分点，钒渣中V205含量平均达到17．6％，比对比炉次增加2个百分点。

6．3复吹与钒回收率和产渣率

通过复吹搅拌，促进了渣中FeO与半钢余钒的反应，钒渣中TFe明显下降，降低提高钒氧化率同时，由于渣中低熔点相的减少，促进了渣态的变稠，有助于避免出钢末期的涡流将钒渣吸入半钢罐，减少了出钢过程的钒渣流失，从而提高了提钒过程的钒回收率和产渣率，与顶吹提钒对比，复吹期间钒回收率达到82．8％，产渣率达到4．04％，分别比顶吹期间增加了2．7个百分点0．07个百分点。

7结论

(1)攀钢在铁水[Si]0．16％、【V】0．0276%的条件下，通过采用复吹提钒工艺，可在不增加熔池供氧的情况下，改善熔池搅拌，促进半钢钒的进一步氧化，半钢余钒可降低到0．027％，比顶吹提钒低0．003个百分点，同时抑制了半钢C的烧损，半钢[C]含量达到3．65&，比项吹提钒提高0．07个百分点。