转炉提钒讲座

1、提高钒渣品位工艺技术控制建龙 总结 承德建龙转炉提钒冶炼工艺状况 目录承钢转炉提钒 冶炼工艺状况 第三部分 第二部分 第四部分第一部分 转炉提钒基本原理 攀钢转炉提钒冶炼工艺状况 第五部分转炉提钒概况 第六部分转炉提钒基本概况第一部分 1.钒的特性：“现代工业的味精”、“现代工业材料重要的添加剂”。 2.钒的用途：钒是一种重要的战略资源，广泛应用于钒铁、航天、化工、新型能源等领域。钒铁合金、钒氮合金可提高钢的强度和韧性，如：在结构钢中加入0.1%的钒,可提高强度10%至21%,减轻结构重量15%至25%,降低成本8%至10%；钒在钢铁工业中的消费占其总额的85%。国内钒的消费中有90%用于钢铁

2、工业，发达国家低微合金钢占整个钢材消费量的80%,我国目前不到20%。其消耗比例为碳素钢占20% , 高强度低合金钢占25%, 合金钢占20%, 工具钢占15%。钒铝合金被用于航天领域。其余10%用于催化剂、颜料等领域。 一 概述钒在普通钢中主要为细化晶粒，增加钢的强度， 具有抑制时效作用；钒在合金结构钢中能细化晶粒，增加钢的强度和韧性；钒在弹簧钢中与Cr、Mn配合使用可增加钢的弹性极限，并改善其质量；在 工具钢中主要细化钢的组织和晶粒，增加钢的回火稳定性，延长工具使用寿命；钒在耐热钢中也起着关键作用。钒在钢中的作用3.钒的用量 2010年国内对V2O5的需求量约为4. 2万t。其中钢铁工业对

3、钒铁和氮化钒的需求量为3. 9万tV2O5, 化工等部门的需求量为0. 3万tV2O5 ；2011年将接近4.5万t。4.钒的产量主要钒渣生产厂家产量(万t)5.钒的产量中国的钒产量居世界第一位，约占世界钒产量的 54.8；南非的钒产量居世界第二位，约占世界钒产量的 30.0；俄罗斯为世界第三大钒生产国，俄罗斯钒产量约占世界钒总产量的 13.3；西欧国家矿山钒的产量不足世界矿山钒产量的 3。6.钒的主要产地 2010年上半年国内V2O5(冶金级，片)均价约9.9万元/t，全年V2O5均价为11.5万元/t，高点12万元/t。7.钒的商业价值8.钒的储量 世界上的钒资源储量基础为1. 6亿t,

4、可开采150年。从钒储量基础的占有比重情况看, 南非占46%, 独联体占23. 6%, 美国占13. 1% , 中国占11%, 其它国家占有的总和则不足6%。第二部分 转炉提钒基本原理要求：1、理解转炉提钒原理，铁质初渣与金属熔体间的氧化反应，转炉提钒脱钒脱碳规律。2、掌握铁水中碳-钒氧化转化温度的计算及影响提钒的主要因素。重点：铁水中碳-钒氧化转化温度的计算及影响提钒的主要因素一、转炉提钒的目的和意义 1、提钒：经济、合理、工业化地从含钒矿物或含钒废料中提取钒、钒的氧化物、钒合金、钒化合物的过程。 2、转炉提钒的目的(或主要任务) 把含钒铁水吹炼成满足下一步炼钢要求的一定碳量的半钢； 最大限

5、度地把铁水中的钒氧化进入钒渣； 通过提钒得到适合于下一步提取V2O5要求的钒渣； 铁的损耗要降至最低限度,即半钢的收得率要高,以降低钒渣生产成本。3、提钒的意义 获得高品位的钒渣和高物理热及高化学热的半钢,为下一步生产商品钒渣和炼钢提供原料。二、提钒原理 1、转炉提钒过程：是氧射流与金属熔体表面相互作用，与铁水中铁、钒、碳、硅、锰、钛、磷、硫等元素的氧化反应过程。这些元素氧化反应进行的速度取决于铁水本身化学成分、吹钒时的动力学条件和热力学条件。 2、转炉提钒原理 就是利用选择性氧化的原理,采用高速氧射流在转炉中对含钒铁水进行搅拌，将铁水中钒氧化成稳定的钒氧化物,以制取钒渣的一种物理化学反应过程

6、。 在反应过程中，通过加入冷却剂控制熔池温度在碳钒转化温度以下，达到“去钒保碳”的目的。三、铁质初渣与金属熔体间的氧化反应 提钒操作的主要特点： 铁水中的铁在提钒初期强烈氧化并形成铁质初渣。在金属-渣界面上随即进行如下的氧化反应： (FeO)+m/nMeFe+1/n(MemOn) 如：(FeO)+1/2Si Fe+1/2(SiO2)；(FeO)+2/3V Fe+1/3(V2O3)下塔吉尔130t转炉吹钒过程钒渣组成(%)的变化从开始吹炼起/minSiO2FeOV2O5CaOTiO2MnO2.111.252.49.40.165.04.24.114.544.912.00.225.95.47.217

7、.138.914.60.446.56.5916.635.918.70.308.77.2四、转炉提钒脱钒、脱碳规律1、脱钒规律：吹钒前期熔池处于“纯脱钒”状态，脱钒量占总提钒量的70%，进入中后期，碳氧化逐渐处于优先，随钒含量的降低，脱钒速度也随之降低。2、脱碳规律：在吹炼前期，脱碳较少，反应进行速度较低，中后期脱碳速度明显加快，在此期间碳氧化率达70%。另外，在倒炉及出半钢期间，也有少量碳氧化。 在熔池区域，碳的氧化反应按下列反应进行：C + O = CO 在射流区域碳的氧化反应按下列反应进行： 2C + O2 = 2CO 钒元素和碳元素的成分变化比较 钒元素和碳元素的成分变化比较 实际提钒过

8、程中钒元素和碳元素变化情况1、冶炼时各金属元素氧化难易顺序：Ca、Mg、Al、Ti、Si、V、Mn、Cr、Fe、Co、Ni、Pb、Cu氧化逐渐减弱 五、铁水中钒与碳氧化的转化温度2、碳钒转化标准温度 ：在元素氧化 -T图中，一氧化碳 线段与V2O3 线段的交点温度，称为 吹钒时 非常重要，因为当铁水中的组元Ti、Si、Cr、V、Mn、C、Fe等氧化时要放出大量的热，使熔池温度迅速上升，当温度超过 时，使铁水中碳大量氧化而抑制钒的氧化，因此要加入冷却剂来降温。 实际的T转与标准状态下的 是有差距的，它随铁水成分和炉渣成分的变化而变化。如铁是主要元素，吹氧时就被氧化形成铁质初渣。 该图是在铁水中各

9、元素原始活度相等和不存在动力学困难的情况下，各元素氧化的情况。 铁水中元素氧化的-T图转炉提钒过程中钒碳转化温度和实际熔池温度的变化 3实际提钒过程中钒碳的竞争氧化 4、标准状态下 温度的计算 已知：C(S)+1/2O2=CO(g) =-114400-85.77T (1) C(S)=C =22590-42.26T (2) 2/3V(S)+1/2O2=1/3V2O3 =-400966+79.18T (3) V(S)=V =-20710-45.61T (4)求：2/3V+CO(g)=1/3(V2O3)+C 反应的解：碳的氧化反应：C+1/2O2=CO(g) (5) 反应(5)=反应(1)-反应(2

10、) 得到： =-136990- 43.51T 钒的氧化反应：2/3V+1/2O2=1/3(V2O3) (6) = -2/3 =-387160+109.58T 反应(6)-(5)得反应：2/3V+CO(g)=1/3(V203)+C (7) =-250170+153.09T = 250170/153.09= 1634K=13615、碳钒实际转换温度 的计算反应式（7） 2/3V+CO(g)=1/3(V203)+C实际转换温度的计算 根据等温方程式： G7= +RTlnK= + RT 式中 反应(7)的标准生成自由能；R常数，8.314JK-1mol-1： ac、av分别为铁液中碳、钒的活度； 为钒

11、渣中V2O3的活度； PCO为气相中CO的分压。 当G7=0时：250170+153.09T+RT =0=250170/153.09+R (8) 其中ac=fc C%，av=fv %V。 fc、fv为铁液中碳和钒的活度系数；C%、%V为铁液中碳和钒的浓度； 钒渣中三氧化二钒的活度系数，通常很小，估计为10-5左右; 钒渣中三氧化二钒的摩尔分数。 PCO根据反应式(1) 2C+O2=2CO，可认为PCO=2PO2。 由式(8)可见，实际吹钒过程的转化温度，随着铁水中的钒浓度升高和氧分压的增大，转化温度略有升高。同时随着铁液中的%V浓度降低，即半钢中余钒越低，转化温度越低，保碳就越难。 因此，脱钒

12、到一定程度后，要求半钢温度较高时，则只有多氧化一部分碳才能做到。实际吹钒温度控制在13401400范围内。 可根据原铁水成分及规定的半钢成分，算出吹炼的终点温度(转化温度)，可用热平衡计算估计需用的冷却剂用量。六、影响转炉提钒的主要因素铁水成分及温度；吹炼终点温度；冷却剂种类；冷却剂的加入量和加入时间；供氧制度等。 铁水中Si、Mn、 Cr、 V、Ti的含量直接影响钒渣的品质。 钒渣中全铁含量对渣中钒含量的影响最大 渣中全铁(FeO)含量取决于供氧强度和氧枪枪位等。1、铁水成分的影响 铁水中钒的影响 1977年我国统计了雾化提钒、转炉提钒的铁水原始成分与半钢残钒量对钒渣中五氧化二钒浓度的影响规

13、律： (V2O5)=6.224+31.916V-10.556Si-8.964V余 -2.134Ti-1.855Mn 上述规律说明铁水中原始钒含量高得到的钒渣V2O5品位提高。铁水提钒过程中的钒与渣中的FeO 可以氧化反应，生成VO、V2O3、V2O4、V2O5；在提钒过程钒的氧化过程中，V 与FeO 生成V2O3的反应G值最小，说明在钒的氧化反应中，V2O3最容易生成。 提钒过程中V 与渣中FeO 反应的G-T 图吹钒过程中，铁水中Fe、V、C、Si、Mn、Ti、P等元素的氧化速度取决于铁水中该元素的含量、吹钒时的热力学条件和动力学条件，而反应能力的大小又取决于铁水组分与氧的化学亲和力标准生成

14、自由能G。 Si+O2 = (SiO2) G =946350+197.64T V+3/4O2=1/2(V2O3) G =601450+118.76T 从以上两个反应式可知，Si与氧的亲合力比V与氧的亲合力强，铁水Si含量较高时，将抑制V的氧化。 应严格控制铁水中Si的含量。 铁水硅的影响 a. Si在钒氧化热力学条件中的作用在提钒温度范围内，铁水中Si元素的主要氧化产物为SiO2。 铁水中硅元素氧化反应的G-T图 铁水中的Si氧化后生成(SiO2)，初渣中的(SiO2)与(FeO)、(MnO)等作用生成铁橄榄石FeMn2SiO4等低熔点(1220 )的硅酸盐相使初渣熔点，钒渣粘度，流动性。 在

15、铁水Si较低时(0.05%)，通过向熔池配加一定量的SiO2，适度增加炉渣流动性，可避免渣态偏稠，有利于钒的氧化。 在铁水Si偏高(0.15%)时，渣中低熔点相过高，渣态过稀，又会增加出钢过程中钒渣的流失。 b. 铁水中硅对钒渣渣态的影响 铁水Si偏高会造成熔池升温加快，阻碍钒的氧化，且Si被氧化进入渣相，使粗钒渣中(SiO2)比例上升，降低了钒渣品位。 1999年攀钢统计了120t氧气转炉610炉次的吹钒过程中铁水中的Si对钒渣(V2O5)浓度的影响规律，得到如下关系式： (V2O5)22.2550.4378Si（R0.58） 通过以上分析，认为铁水硅高对钒渣中(V2O5)浓度的影响： Si

16、高会抑制钒的氧化； Si氧化成 (SiO2)渣,对钒渣有“稀释”作用； Si氧化放热使提钒所需的低温熔池环境时间缩短； Si偏高(0.15%)时，渣态过稀，使出钢过程中钒渣的流失增加。c. 铁水硅对熔池温升及钒渣(V2O5)浓度的影响 (4)铁水Ti的影响在提钒温度范围内，铁水中Ti元素的氧化产物主要为TiO2， Ti 元素的氧化产物有TiO、Ti2O3、Ti3O5、TiO2 四种。铁水中钛元素氧化反应的G-T图 2、铁水温度的影响 由此可知，入炉铁水温度越高，越不利于提钒所需的低温熔池环境。3、吹炼终点温度对钒渣中全铁含量影响钒渣中氧化铁(FeO)含量随着吹炼终点温度的提高而降低；提钒终点温

17、度高,有利于碳氧化反应的进行,有利于降低渣中全铁含量。 (FeO)+CFe+CO4、冷却剂的种类、加入量和加入时间的影响 冷却剂加入的目的 为了控制熔池温度,使之低于吹钒的转化温度,达到脱钒保碳的目的。 冷却剂的种类 生铁块、废钢、废钒渣、铁皮球、污泥球、铁矿石、烧结矿、球团矿等。 对冷却剂的要求 冷却剂除了要求具有冷却能力外,还要有氧化能力,带入的杂质少。冷却剂种类的优缺点 冷却剂中铁皮、球团矿、铁矿石、烧结矿等既是冷却剂又是氧化剂，其中铁皮球最好，因为它的杂质少。另外铁皮除具有冷却和氧化作用外，还可以与渣中的(V2O3)结合成稳定的铁钒尖晶石(FeOV2O3)。铁皮的不足：会使钒渣中氧化铁

18、含量显著增高，如加入时间过晚更为严重。 用废钢作冷却剂可增加半钢产量，但会降低半钢中钒的浓度，影响钒在渣与铁间的分配，影响钒渣的质量。 生铁可增加半钢产量，但不会降低半钢中钒的浓度(当然是钒钛磁铁矿所炼的生铁)。 冷却剂尽量在吹炼前期加入，吹炼后期不再加入任何冷却剂，使熔池温度接近或稍超过转化温度。 适当发展碳燃烧，有利于降低钒渣中的氧化铁含量，提高半钢温度和金属收得率。冷却剂加入时间的要求 冷却剂加入量的要求 冷却剂加入量的决定因素： a. 铁水的入炉温度； b. 含钒铁水发热元素氧化放出的化学热； c. 吹钒终点温度。 冷却剂加入量的计算 可根据加入冷却剂吸收的热量和铁水中发热元素C、Si

19、、Ti、Mn、V等氧化放出热量及使半钢从初始温度升高到吹钒转化温度所吸收的热量来计算。 M冷=5、供氧制度的影响 供氧制度包括氧枪枪位、结构、耗氧量、供氧强度、供氧压力等诸因素，是控制吹钒过程的中心环节。 耗氧量是指将1t含钒铁水吹炼成半钢时所需的氧量，单位为Nm3/t铁。耗氧量因铁水成分和吹炼方式不同而差异很大，同时耗氧量的多少也影响着半钢中的碳和余钒量的多少；耗氧量还与供氧强度和搅拌情况有关，它们交互作用影响着提钒。 (1)耗氧量 单位时间内每吨金属的耗氧量，单位为标m3/(tmin)。 供氧强度对吹钒的影响： 供氧强度大小影响吹钒的氧化反应程度。过大喷溅严重，过小反应速度慢，吹炼时间长，

20、造成熔池温度升高，超过碳钒转化温度，导致脱碳加速，半钢余钒量重新升高。 一般在吹氧初期可提高供氧强度，后期则减少。 (2)供氧强度 在相同供氧量条件下,供氧压力大可加强熔池搅拌强度，强化动力学条件,有利于提高钒等元素的氧化速度。 枪位：指氧枪喷头端面与熔池内静止金属液面的相对距离。 当氧压一定时，低枪位，喷枪离液面距离小，吹入深度大，可强化氧化速度，但易喷溅和粘枪。一般采用恒压变枪位操作。 当铁水含硅量高时，枪位均保持下限。(3)供氧压力对提钒的影响(4)枪位对提钒的影响 包括喷嘴直径和喷嘴的孔数、与喷嘴轴线的角度等参数。这些直接影响氧气的冲击深度、分布和氧利用率的高低。 在选择氧枪时，以上几

21、个方面均要统筹考虑，因为它们是交互作用来共同影响吹钒过程的。 (5)氧枪喷嘴结构的影响（6）渣铁分离 氧气转炉提钒吹炼结束后，半钢和钒渣分离的好坏对钒渣回收率有重要影响。 从转炉倒出半钢过程中，大约有5%10%的钒渣随半钢流出，这是造成钒渣损失的主要原因。 减少出半钢过程中钒渣损失的措施： 在转炉中积累23炉炉渣才出钒渣，可使商品钒渣回收率提高3%以上减少钒渣损失的最有效的办法； 缩小出钢口直径； 提高渣的粘度； 提高转炉旋转速度，并使转速与出钢速度同步，以保持出钢口上面的出钢水平面高于其临界值； 出半钢前加挡渣镖。 通过上述措施，可使钒渣回收率提高到98%99%。六、提取钒渣方法目前世界上铁

22、水提钒的方法主要有5种：南非海威尔德钢钒公司用摇包提钒；新西兰用铁水包提钒；俄罗斯丘索夫冶金厂用空气底吹转炉提钒；俄罗斯下塔吉尔公司、承德建龙的氧气顶吹转炉提钒；攀钢、承钢采用复吹转炉提钒。1雾化提钒法攀钢19781995年采用的从铁水吹炼钒渣的方法含钒铁水罐倾翻机中间罐半钢罐雾化炉雾化器粗钒渣破碎、磁选半钢富氧空气硅铁或石英砂商品钒渣雾化提钒反应的动力学条件好，有利于氧化反应进行;铁水被压缩空气雾化，温降大，因此雾化提钒不必加冷却剂，有时还要加硅铁氧化提温和改善流动性;中间罐撇渣效果好，同时不加冷却剂，钒渣质量好;工艺简单、设备投资省、炉龄高、提钒作业率高，可连续化生产;半钢温度低，渣铁分离

23、效果差，钒渣中夹杂金属铁高。雾化提钒法的特点：生产能力：120t雾化提钒炉两座，设计年产标准钒渣7.5万t；铁水含钒的质量分数为0.331%(平均值，下同)，半钢含钒的质量分数为0.07%，钒氧化率为79%，钒回收率为75%,半钢中铁回收率为95%。攀钢雾化提钒法的技术指标2氧气顶吹转炉提钒法(下塔吉尔钢铁公司、承德建龙等）半钢温度高；可保证生产各种品种的钢；钒渣金属夹杂物少；炉子寿命提高；钒氧化率高；V2O5品位高，CaO、P等杂质少，有利于提取V2O5 。3空气底吹转炉提钒法 俄罗斯丘索夫冶金工厂用底吹空气转炉生产钒渣。有3座转炉，装料量为1822t/炉，炉膛容积为20m3，炉壁用镁砖砌衬

24、，炉底用硅砖砌筑。底吹转炉提钒方法的优点：建设投资省，厂房较低，不用炉顶上部的喷枪、料仓和支撑等设置；生产效率高、成本低、吹钒时吹炼平稳、喷溅少、搅拌强度大、反应迅速、热利用率高、烟尘少等优点。4顶底复吹转炉提钒法吹炼过程平稳，不粘枪、不结料；与顶吹相比，半钢余碳的质量分数提高0.2%0.6%；钒渣全铁的质量分数降低3.28%5.93%， V2O5的质量分数提高0.77%1.73%；与顶吹相比，复合吹炼可多吃球团1015kg/t，耗氧量降低1030m3/t渣。我国攀钢、承钢采用顶底复吹转炉法提钒，其特点：5摇包提钒法南非海威尔德钢钒公司采用摇包法提钒法。该公司从1961年开始进行中间试验，19

25、68年进行了一年的摇包提钒的工业试验，钒钛磁铁矿的冶炼工艺为回转窑直接还原电炉炼铁摇包提钒转炉炼钢.w(V2O5)24.5%6铁水包吹氧提钒法新西兰钢铁公司采用回转窑 炉炼铁 铁水包提钒法.钒渣品位为含V2O5的质量分数18%22%。7转炉单联法提钒法转炉单联法提钒法的优点：脱钒率可达到90%96%；单联法脱硫率25%44% ，大大高于双联法的脱硫率(10%20%) ；脱磷均无困难。钒渣质量低，V2O5的质量分数平均值小于10%；氧化钙的质量分数高达40%左右；没有有效地方法提取五氧化二钒。转炉单联法提钒法的缺点：7转炉双联法提钒法转炉双联法提钒法的优点：可保证生产各种品种的钢；制取的钒渣含钒

26、高，CaO、P等杂质少，有利于下一步提取V2O5 。转炉车间炼钢的生产率低，半钢周转需要一定时间，使冶炼周期延长；双联法吹钒时要加入冷却剂致使半钢温度较低(13701420)；用半钢炼钢时，转炉冶炼的热量紧张，不能处理数量可观的废钢；由于炼钢渣量小，金属脱硫率较低。转炉双联法提钒法的缺点：第三部分 攀钢转炉提钒冶炼工艺状况 一、攀钢复吹转炉提钒概括 攀钢提钒炼钢厂现有5座120t复吹炼钢转炉，2座120t提钒复吹转炉，2010年产钒渣29.64万t，钢产量841.65万t。攀钢转炉提钒工艺流程高炉转炉提钒撇渣脱硫转炉炼钢钒钛磁铁矿含钒铁水铁水供氧钒渣生铁块、石英砂铁皮、复合球半钢半钢废渣高炉渣

27、二、转炉提钒用原料含钒铁水是提钒的主要原料，其化学成分决定着钒渣质量和提钒工艺流程。由于铁水含硫高，攀钢采用炉外脱硫，脱硫前后含钒铁水成分及温度如表：1含钒铁水项目CSiMnVTiSP温度/脱硫前w/%4.40.120.190.3020.110.0780.061280脱硫后w/%4.40.100.200.300.080.0130.0571250入转炉的铁水带渣量要求小于铁水质量的0.5%(规程要求每罐中不大于300kg)2辅助原料选择合适的冷却材料及合理的配比对提钒是很重要的攀钢转炉提钒使用的冷却剂种类及化学成分冷却剂成分w/%CSiMnVTiSP含钒生铁4.310.100.260.3240.

28、0970.050.0593其他材料(1)碳化硅增碳剂 半钢仍有部分氧，出半钢时间偏长，造成半钢碳的烧损。C损失约0.06%，温度降达36。另外出半钢过程及出半钢后钢水裸露，易产生大量的烟尘污染环境，所以，在出半钢前向罐内加入一定量的碳化硅或增碳剂，可有效减少C的烧损及温降.SiC=505；C游离26；SiO210；H2O1；S0.2使用碳化硅的成分w如下：用于转炉提钒新开炉，焦炭的块度2080mm。(2)焦炭三、提钒工艺过程1撇渣撇渣是铁水在进入提钒转炉前进行渣铁分离；使钒渣中的CaO质量分数控制在1.5%2.5%之间；而不经撇渣处理的脱硫铁水生产出的钒渣，其CaO质量分数将大于5.0%，根本

29、无法满足后步工序处理要求。钒渣中CaO主要来源于高炉渣及脱硫渣2吹钒工艺制度一炉含钒铁水提钒工艺子项目一：装入制度子项目二：供氧制度 子项目三： 温度控制制度子项目四：终点控制制度 子项目五：出半钢和出钒渣制度 (1)新开炉深吹半钢法开炉法:半钢碳较正常吹钒时低(2.0%2.5%左右)；温度较正常时高(1482 )；半钢可直接按正常生产进行折罐处理；新开炉钒渣中CaO的质量分数在2.0%3.0%左右，可以随正常的钒渣一同出厂；提钒转炉采用吹半钢法开炉，要求深吹半钢3炉。深吹半钢法开炉数据新开炉装炉制度新开炉必须用脱硫撇渣铁水，其供氧制度:终点控制要求w(C)2.5%;半钢温度14501520;

30、出半钢前，在半钢罐内加碳化硅150kg;在第3炉以后才可出钒渣;深吹后的半钢在炼钢原料跨分成两次以上与铁水整兑后炼钢。半钢终点控制(2)提钒操作要点1)铁水入炉要求必须用撇渣后的高炉或脱硫铁水；装入量控制在110140t/炉；兑铁后测温取样，以便根据入炉温度，合理配加冷却剂，取样分析C、S，从而对C、S的控制起指导作用。2)铁水中C、V、S随过程变化情况成分w/%铁水脱硫后撇渣组罐后转炉提钒前转炉提钒后C4.5184.444.463.72V0.3280.3150.3080.059S0.005720.00620.00640.01113)供氧制度 采用435和339氧枪喷头，供氧压力0.70.8M

31、Pa，供氧量(标态)1600018000m3/h提钒过程氧枪位控制枪位/m 1.51.71.51.4备注纯吹氧时间/min03355终点前应保证用1.51.4m枪位吹炼0. 5min提钒纯吹氧时间控制在6.57min，最低不小于5min氧枪枪位控制模式示意图 4)转炉提钒供氧量与V，C氧化率要保证V余尽可能低，即钒氧化率达到86%以上，每吨铁耗氧量应大于14.5m3；当钒氧化率在90%左右时，耗氧量则接近18m3;随着耗氧量的增加，碳氧化率随之增高，为了将碳的质量分数控制在3.2%以上，每吨铁耗氧量应尽量控制在18m3以下。总之，转炉提钒的每吨铁氧耗量在1418m3以内最佳。5)冷却制度冷却制

32、度是转炉提钒各项制度中的关键，具体要求如下：采用铁块、复合球、废钒渣作冷却剂，冷却剂必须在3min内加完；采用“铁块定量加入，复合球加入量为2t/炉，其余用氧化铁皮调温”的组合冷却方式。没加铁块时，必须用相当冷却强度的复合球代替；兑铁后，铁块、废钒渣、回收渣用废钢槽由转炉炉口加入(在开吹前加入);复合球、氧化铁皮从炉顶预料仓加入炉内。冷却剂的加入量铁水一般条件开吹前吹氧03min装入量125t铁块约5t复合球0.50.7t铁水温度1250复合球1.3t铁皮0.5t注：装入量增减10t，铁皮量增减0.2t；温度高或低10，铁皮量增减0.3t生铁块冷却剂加入的方式冷却剂可以在开吹时一次全部加入；或

33、者先加入绝大部分，留少部分用于过程调整。没加氧化铁皮的炉次，开吹前多加复合球1.2t。特殊条件下特殊条件下开吹前吹氧03min铁水温度1200，停炉间隙时间6h复合球1t复合球0.5t(铁水温度小于1200或停炉间隙时间大于6h)，冷却制度按上表执行6)冷却剂总量与碳氧化率及钒氧化率的关系统计编号每吨铁耗冷却剂量/kg碳氧化率/%钒氧化率/%平均值波动范围121.124.5(18.334.5)82.3(71.493.2)平均值波动范围128.321.4(826)81.4(77.192.2)平均值波动范围135.422.9(19.230.1)83.9(77.388.8)7)终点控制半钢温度为13

34、401400；半钢成分为w(C)3.2%，w(V)0.05%；转炉炉口火焰由暗红色转为明亮色时，视为碳焰露头，可提枪倒炉。8)熔池温度对转炉提钒的影响 V=189.985-0.0769 T终 w(V)=0.79 w(半)=-0.4497+0.00035 T终 w(V)=0.479分析：半钢终点温度增高，V趋于降低，而w(V半)趋于升高。统计表明：当T终=13401400时，w(V半)=0.019%0.040%。钒氧化率V、半钢残钒w(V半)与半钢终点温度T终的关系如下：9)熔池脱钒、脱碳规律10)出半钢与出钒渣吹钒结束后，需倒炉测温取样，然后出半钢。出半钢前向半钢罐内投入80120kg碳化硅；

35、出半钢时间小于等于4min时必须重新下出钢口；出半钢后，从炉前出钒渣，禁止未出净半钢的炉次出钒渣，钒渣可一炉一出，也可23炉出一次。出半钢项目岩相结构钒铁尖晶石大小多炉出一次钒渣钒铁尖晶石35% 45%, 硅酸盐相46% 54%, 金属铁1. 1% 1.5%,RO 相6% 9%大多为0. 017 0. 033mm , 近似圆形连晶结构; 部分呈0. 05 0. 06mm 的大晶粒同期一炉出一次钒渣钒铁尖晶石25% 35%, 硅酸盐相55% 60%, 金属铁1%, RO 相10%为0. 01 0. 02mm 的近似圆形晶粒雾化钒渣钒铁尖晶石38% 45%, 硅酸盐相45% 50%, 金属铁4%,

36、 RO 相8%为0. 03 0. 04mm 的近似圆形晶粒钒渣岩相分析比较出钒渣炉次操作的注意事项控制入炉铁水量不要太多，防止半钢出不完；生铁块数量控制在下限，少加或不加废钒渣，防止熔化不完全；吹炼终点温度靠上限，有利于渣金分离；控制好终点渣的氧化性，不能终点后吹扫炉口；出钒渣前和过程中必须确认渣态，避免夹有半钢。11)碳化硅加入对半钢温度及半钢碳含量的影响项目提钒终点温度/出半钢时间/min炉后罐内温度/出钢过程温降/对比温降/提钒炉内终碳wC/%炼钢前半钢碳wC/%半钢增碳wC/%增碳比例/%半钢降碳wC/%降碳比例/%半钢碳无变化比例/%加碳化硅前碳烧损/%平均值137471351243

37、63.563.590.11410.0536231.2312)留渣操作对转炉提钒的影响23炉出一次渣与一炉出一次渣得到的钒渣质量相比，TFe降低4.1%， V2O5品位提高3.3%；从半钢中C、V和温度来看，两种操作方法基本相当；从钒渣岩相分析可知：留渣操作有利于钒铁尖晶石的长大。出渣方式半钢钒渣/%w(C)/%w(V)/%温度/w(V2O5)Few(SiO2)23炉出一次3.540.03137818.634.015.7一炉出一次3.60.031138115.338.114.9不同出渣操作对转炉提钒工艺的影响13)二氧化硅对转炉钒渣渣化反应的影响在炉内加入SiO2后，伴着吹钒反应的进行，初渣中S

38、iO2与FeO、MnO等作用，生成铁橄榄石等硅酸盐相。由于其熔点低(1220 )，从而使初渣熔点下降，钒渣粘度下降，流动性增加，进而有利于钒的氧化。采用SiO2调渣的炉次与未调渣的炉次进行对比，调渣的炉次可起到降低MFe及TFe的作用。14)产渣率对钒渣品位的影响当铁水中钒含量与半钢中余钒为一定值时，实物钒渣产渣率与钒渣V2O5品位呈反比关系，即V2O5含量越高，产渣率越低，反之亦然。从实际生产中铁水中w(V)为0.32%，半钢中的w(V余)为0.028%时，钒渣品位控制在17%20%时，实物产渣率应控制在2.6%3.0%。3钒渣质量标准牌号化学成分(质量分数)%CaO/ V2O5V2O5Si

39、O2P一级二级三级一级二级三级一级二级三级不 大 于FZ18.0-10.016.020.024.00.130.300.500.110.160.22FZ210.0-14.0FZ314.0-18.0FZ418.0注：水分含量不作交货条件，但供方应按批向需方提供测定结果。表2 我国钒渣标准(YB/T 008-2006)4转炉提钒技术经济指标 目前评价钒渣质量的主要内容是以化学成分为依据。为了满足后部工序提取V2O5的需要，标准中对V2O5含量越高，CaO、P、SiO2、MFe等其他元素含量越低的钒渣评级越高。因此，判断钒渣质量首先是对V2O5品位进行判定，并按照其他成分的相应含量对钒渣进行评级。成分

40、CaOSiO2V2O5TFeMFePw/%1.52.516181620303514160.080.20攀钢转炉钒渣的化学成分(1)钒渣质量状况(2)半钢质量半钢碳含量w(C)3.2%；半钢温度T1320；余钒0.05%。温度/wCwSiwVwPwS13753.55微量0.040.060.025攀钢半钢的成分(3)钒回收率钒氧化率及钒回收率项目钒氧化率/%钒回收率/%备注攀钢转炉提钒90.480.9铁水含钒的质量分数0.33%俄罗斯下塔吉尔90.082.9铁水含钒的质量分数0.45%(4)炉龄提钒转炉与炼钢转炉在吹炼方法上存在不同，主要表现在：氧压低；吹炼时间短；钢液几乎裸露；对炉衬的冲刷严重。

41、年份1995199619971998199920002009平均炉龄1 3101 8452 1292 3773 58860006848攀钢提钒转炉炉龄结论：提钒转炉炉龄偏低(5)冶炼周期项目设计冶炼时间/min实际冶炼时间/min兑铁10(含撇渣)2吹炼86取样测温23出半钢57出钒渣31合计3021原采用的转炉提钒工艺改进后的转炉提钒工艺新开炉炼钢310炉后再提钒深吹半钢13炉后再提钒铁水撤渣地面撤渣器撤渣，撤渣后铁水带渣量1.5%用马机撤渣器和地面撤渣器撤渣，撤渣后铁水带渣量1.0%冷却制度冷却剂：铁块，铁皮，石英砂加入方式：用“铁块定量加入，铁皮调温”方式加冷却剂冷却强度：过冷却，冷却剂

42、在吹钒前加毕冷却剂：铁块，复合球，铁矿石，回收钒渣，绝费钒渣加入方式：用“铁块定量加入，铁皮调温”或“铁矿石定量加入，铁矿石和复合球调温”的方式加入冷却剂；加绝废钒渣或回收钒渣的炉次不加铁块冷却强度：有效冷却，冷却剂在吹钒前加毕供氧制度435氧枪吹钒，氧压0.7-0.8 MPa，供氧量16000-18000Nm/h3；枪位：低高低；纯吹氧时间：58min339专用氧枪吹钒，氧压0.7-0.75MPa，供氧量16000-18000 Nm/h3；枪位：低中高低；纯吹氧时间：36min终点控制制度半钢温度：13601410半钢成分：C 3.1%，V0.06%半钢温度：13401400半钢成分：C:

43、3.4%-4.0%，C0.05%出半钢和出钒渣制度出半钢前向半钢罐内加SiC脱氧出半钢时见渣抬炉1炉出一次钒渣出半钢前向半钢罐内加ZT-65增碳剂增碳脱氧，用挡渣锥挡渣出半钢2-3炉出一次钒渣炉衬维护镁碳砖砌炉镁碳砖综合砌炉，低钙喷补料喷补攀钢转炉提钒工艺技术的变革攀钢与国际先进水平技术指标对比(2008年)项目Cb/%Vb/%Tb/钒渣成分/%钒氧化率/%钒回收率/%金属收得率/%V2O5TFeMe中国攀钢3.570.028137518-2220-298-1290.482.095.2国际先进3.130.030137515-2226-329-1290.082.893.0攀钢与国内外转炉提钒技术

44、经济指标对比(2001年)承钢转炉提钒冶炼工艺状况 第四部分一、承钢复吹转炉提钒概括 承钢现有两个炼钢厂提钒钢轧一厂：现有4座40t复吹炼钢转炉，1座80t提钒复吹转炉；1座120t复吹转炉,1座120t提钒复吹转炉，2010年产钒渣20万t，钢产量480万t。提钒钢轧二厂：现有2座150t复吹炼钢转炉，1座150t提钒复吹转炉。2010年产钒渣13.1万t，钢产量315万t。承钢综合工艺流程转炉提钒冶炼工艺(1)承钢40t提钒转炉概况2005年以前，承钢提钒使用的提钒转炉公称容量为40t，采用顶底复吹工艺，提钒周期11-13min，其中供氧时间为3-5min。三座转炉，年产钒渣6万t。目前，

45、承钢提钒使用的提钒转炉公称容量为80t，采用顶底复吹工艺，供4个40t复吹炼钢转炉.1 承钢提钒钢轧一厂提钒转炉概况产量：钢480万t/a；钒渣20万t；钒渣品位14%40t转炉主要技术参数序号名 称参 数单 位1转炉公称容量40t2炉壳总高6400mm3炉壳直径3960mm4高宽比1.565/5炉容比0.56m3/t6新炉熔池深度1164mm7新炉炉口直径1270mm8新炉熔池最大直径2590mm9新炉炉膛直径2590mm10新炉有效容积22.26m340t顶吹氧枪枪体主要技术参数40t复吹转炉冶炼工艺参数冷却比kg/t铁供氧制度终点控制氧压/MPa枪位/m供氧方式倒渣炉数温度/125250

46、0.600.850.81.5变压变枪23炉13601420喷头型号喷嘴形式喉口/mm夹角/马赫数/M1594四孔拉瓦尔式25112.0承钢40t转炉系统现有2个喷吹式钙基脱硫工位布带除尘器粉仓粉仓喷吹罐喷枪提升装置喷枪铁水罐渣盘扒渣机操作室铁水喷吹脱硫设备配置目前脱硫粉剂单耗为5-6kg/t，脱硫率约为40%，喷吹处理时间要求不小于300s，平均温度损失为30，终点硫平均为0.03%左右，脱硫处理率约为15%左右。 高炉渣在出铁及铁水运输过程中，温降较大，铁水包中高炉渣的流动性很差。选用了铁水撇渣工艺，使用撇渣器撇渣，在高炉铁水在入混铁炉前实现渣铁分离。撇渣后的铁水倒入混铁炉。两座公称容量60

47、0t的混铁炉，采用铁水包撇渣包混铁炉的入铁方式。(2)承钢120t提钒转炉概况1座120t提钒复吹转炉，供2座120t复吹炼钢转炉。 120t转炉炉体主要工艺参数序 号名 称参 数单 位1转炉公称容量120t2炉壳总高9100mm3炉壳外径6240mm4炉容比0.985m3/t5新溶池深度1400mm6炉口直径2400mm120t氧枪枪体主要工艺参数喷头型号氧枪长，mm喷嘴形式喉口，mm出口，mm马赫数，M245418000四孔拉瓦尔33.042.92.0介质参数氧气压力，MPa氮气压力，MPa冷却水流量，m3/h冷却水压力，MPa进水温度，出水温度，0.650.91.21651.01.235

48、55120t 底吹系统工艺参数介质种类介质总管压力，MPa透气砖块数供气强度，m3/mintN21.280.005-0.10120t转炉系统采用流铁槽内砌撇渣过滤墙进行挡渣的方式进行铁水撇渣，使用铁水包撇渣包混铁炉的入铁方式。现配有两座公称容量1300t的混铁炉，没有脱硫装置。(3)120t提钒转炉开新炉工艺及控制烘炉方式：焦炭烘炉法；焦炭加入量： 7.0t；火源：兑入300-500kg铁水作为火源；供氧操作。供氧方式：间断供氧；工作氧压：0.20-0.40MPa；枪位控制：1000-1600mm；供氧时间：开始采用小火提温，使炉衬温度缓慢提升，供氧时间不小于4 h；转炉内衬达到红热状态且排气

49、孔开始排气式时方可兑铁吹炼；开新炉前10炉必须连续吹炼；开新炉及吹炼前10炉倒炉位置禁止低于水平位置。供氧操作(4)120t转炉提钒基本工艺控制1)装入制度(铁水+冷料)提钒装入量应与炼钢转炉装入量相匹配，最大装入量不超过125t。2)冷却剂加入量控制种 类铁 块废钒渣氧化铁皮球轻薄料球团数 值12-34-52-34-5几种冷却剂冷却效果状况若使用其他冷料代替含钒铁块，其换算值推荐如下表冷却剂加入量的控制 冷却剂按上表推荐值折算，全部折合成铁块后，铁块重量与铁水重量的比值不超过20%，冷却剂加入量根据Si+Ti含量适当调整；铁皮球或球团在吹炼过程要分批加入，第一批加入量不得超过3000kg，其

50、余在吹炼过程中分批次加入，每批最大加入量不得超过1000kg，要求加入均匀，严禁集中加入；倒渣炉次少加或不加氧化铁皮球或球团。冷却剂加入量的控制转炉提钒降温物料的要求有利于提钒过程温度的控制；有利于提高钒氧化转化率；有利于提高钒渣、半钢质量；有利于提高转炉作业率。承钢实际生产中冷却剂加入量要求根据入转炉铁水成分和温度、各种降温物料的特性等因素综合判断;如果用料较少、降温强度不足，则熔池温升过快，加快吹钒保碳临界温度的到达，使钒氧化转化率降低;如果用量过大，则转炉熔池易形成“过冷”，尽管有利于钒氧化转化率的提高，但由于加剧了熔池低温降碳过程，造成半钢过热度不足，影响到下一步炼钢工序的顺行、还会造

51、成钒渣、半钢分离不良、使所产钒渣因金属含量超标而报废；控制在转炉入炉铁水量的3.5%以下，如果降温强度不足则应补充加入含钒生铁块降温承钢现场所使用的冷却剂含钒生铁块；低硅普通生铁块；废钢等。金属类含钒铁矿；酸性含钒球团矿；氧化铁皮；转炉提钒吹出物等。矿物类承钢实践证明：当铁水含Si、Ti为0.1%，使用酸性含钒球团的加入量应减少0.70.9%，并随之相应增加含钒生铁块降温，方能保证钒渣品位不至于明显降低。当铁水中含Si、Ti过高(Si+Ti0.8%)时，从保证钒渣品位角度出发，应停止使用氧化铁皮以外的矿物类降温物料而改为全部使用含钒生铁块。承钢提钒转炉冷却剂的加入方式在吹炼前添加生铁块进行冷却

52、；在吹炼一段时间(约23min)后加入氧化铁皮球或含钒酸性球团矿进行冷却提钒的质量控制。3)供氧工艺制度工作氧压：0.650.9MPa；氧枪枪位：1. 01.60m；供氧方式：变压变枪操作。4)终点控制温度控制：终点温度控制在1360-1420之间，倒渣炉次温度控制靠上限以便实现较好的渣铁分离；倒渣操作：一般吹炼2-3炉倒1次渣，并遵循Si+Ti高时2炉倒1次渣，Si+Ti低时3炉倒1次渣。5)特殊情况处理对不加铁块的炉次，氧化铁皮球最大加入量不超过5000kg/炉，停止供氧后必须有1min以上的搅拌时间。回收的金属铁、渣铁、废钒渣等必须干燥，无杂物，经原料和冶炼共同确认合格后方可入炉，且只能

53、在每渣次的第一炉使用。吹炼过程中如出现氧枪漏水时，应立即停止吹炼，关闭高压水阀门，在确认炉内水份蒸发前，严禁摇炉操作。水冷炉口、烟罩等漏水时，应及时停炉处理。当氧枪必须割断时，必须先关闭冷却水阀门。铁水、冷却剂等不符合本规程要求又须继续生产时，须办理让步接受手续。发现漏炉应立即停止吹炼，将炉身摇至不继续漏水位置，然后尽快将铁水（或半钢）倒出。2008年17月120t转炉提钒的生产实绩月份钒渣产量，t钒回收率，生铁提钒率，V2O5品位，产钒率，提钒炉利用系数，t/t.d平均炉产钒量，14087.11665.69670.49913.0503.2191.3185.16127405.18579.012

54、95.78313.8404.8122.5546.89537740.57775.57799.66913.2433.9842.4976.09544643.89873.44498.58512.2923.1711.5484.86856634.76274.33496.37512.2803.9912.1405.99967952.64276.19099.80415.1004.7302.6516.61674772.05865.30998.15413.6803.4721.5395.142合计43236.23873.49593.82613.4013.9542.0305.9022 承钢提钒钢轧二厂提钒转炉概况(1)

55、高炉铁水成分和温度项目CSiMnPSVTiCr温度含量4.430.250.110.070.050.320.190.181260项目C Si Mn P S V Ti Cr 温度含量3.86 0.03 0.04 0.07 0.05 0.04 0 0.07 1380(2)半钢成分和温度项目Cr2O3MnOCaOSiO2PSFeOTFeTiO2V2O5MFe含量4.777.261.0724.800.030.0526.8528.6711.3714.6821.07(3)半钢成分和温度(2)铁水脱硫颗粒镁技术序号项 目数 值1金属镁含量922针状颗粒含量8%3镁粒径0.5-1.6mm4氯离子含量3.5%5外

56、观银灰色球状或椭圆球状涂层颗粒6松装密度(堆比重)0.98-1.00 g/cm37休止角(安息角)27.88自燃点7509阻燃时间18-21s10理化指标活性镁含量：90-94%11针状粒和长尾粒含量5%(3)铁水脱硫工艺流程图颗粒镁提钒转炉测温取样铁水倒罐站储料仓喷吹罐脱硫扒渣测温取样(4)转炉系统工艺流程氧气废钢铁水散装料铁合金氧枪废钢料槽倒罐站脱硫扒渣称量斗高位料仓地下料仓称量斗高位料仓3150吨顶底复吹转炉旋转溜管半钢OG系统煤气回收炉渣跨渣罐钢水罐精炼(5)转炉炉型主要参数(6)顶底复吹典型底吹供气模式供气模式终点碳含量（%）前期供气强度（Nm3/tmin）后期供气强度（Nm3/tm

57、in）生产钢种A0.250.030.03高、中碳钢项目供氧量，m3/t-steel吹氧时间，s底吹N2流量，m3/h参数11.3279500(7)供气参数喷头型号氧枪长(m)出口夹角喉口(mm)出口(mm)Ma299(4/1)23.313/0 31.8/28.541.3/37.02.0(8)提钒氧枪主要工艺参数(9)提钒转炉主要技术经济指标(10)炼钢转炉主要技术经济指标3承钢提钒的质量控制技术 提钒工艺的质量控制核心在于钒渣质量的控制，钒渣质量指标主要有三项：钒渣中V2O5品位；渣中金属铁；CaO含量。(1)钒渣中V2O5品位的控制1)合理的铁水成分 在承钢特定资源技术条件下，当铁水含钒0.

58、33%，铁水中Si+Ti含量控制在0.4%0.6%是适宜的，此时，(Si+Ti)/V比值为1.21.8。2)保证转炉提钒过程有高的钒氧化转化率保证高的钒氧化转化率才能使铁水中的钒尽可能多的氧化进入渣中，使提钒后半钢中的余钒越低越好。应合理控制转炉提钒过程温度，保证足够供氧强度，从而达到强化转炉熔池低温氧化反应、降低半钢余钒和保留半钢含碳量的目的。要求钒氧化转化率达到90%以上，同时实现半钢保碳（3.3%）。承钢采用顶底复吹转炉提钒，提钒终点停止吹氧，此时熔池温度已达到碳氧反应温度，继续底吹供氮搅拌，促进半钢中碳与钒渣中(FeO)反应，从而达到降低钒渣中(FeO)的目的;在复吹提钒工艺中，为了有

59、效的抑制熔池升温速度，延长吹钒保碳临界温度到来的低温吹炼时间，使用冷料降温、富氮供氧，降低供氧强度的操作来降低熔池升温速度;由于供氧强度降低，会导致吹炼时间的延长，使转炉生产效率有所降低;承钢现主要采用转炉提钒前期加入含氧量高的降温物料(如矿石、氧化铁皮等)，在产生降温作用的同时，又能强化低温氧化反应，得到高的钒氧化转化率。3)降低钒渣中FeO%含量 在转炉提钒过程中选择采用优质纯净又含钒的降温物料，避免带入熔池中外来杂质，减少对钒渣的污染，是承钢保证不降低钒渣品位的主要措施。4)采用优质纯净又含钒的降温物料(2)钒渣中金属铁的控制措施钒渣中金属铁含量是钒渣的一个重要的质量指标。产品标准规定了

60、钒渣中金属铁含量不应大于20%。准确的控制转炉提钒终点温度：13801420，半钢余碳不小于3.0%为佳，半钢过热度大于150，有利于渣铁分离。转炉熔池中渣状控制：良好的渣状有利于渣铁分离。稀状渣有利于渣铁分离，但渣中V2O5%品位较低，半钢中余钒较高。承钢实践表明，在熔池温度、半钢成分具佳的前提下，无论是稀、干、粒状或粘稠状渣都可以实现良好的渣铁分离。(3)钒渣中CaO含量的控制钒渣中CaO对焙烧转化率影响极大，因为在焙烧过程中易与V2O5生成不溶于水的钒酸钙CaO V2O5或含钙的钒青铜；CaO的质量分数每增加1%就要带来4.7%9.0%的V2O5损失;具体影响程度与钒渣中的钒含量的多少也