含钒铁水炼钢应用研究

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1、含帆铁水炼钢应用研究张景宜(安阳钢铁集团有限责任公司)摘要：通过含饥铁水在转炉炼钢生产过程研究分析，总结出了含饥铁水冶炼变化规律。饥的氧化特征表明，转炉单渣冶炼条件下饥氧化率为98.9%,饥总收得率为7.7%,钢包渣屮饥的收得率约为90.4%,可利用帆渣生产含帆钢。含锐铁水减少了HRB400钢筋锐氮合金消耗,降低了生产成本。关键词：含锐铁水；锐渣；冶炼；钢筋0前言饥是现代炼钢生产重要的微合金化元素，在低合金高强钢屮起固溶强化、沉淀强化和组织细化的作用，对提高钢的强度和改善韧性冇非常明就的效果。锐在以高强钢筋为代表的许多钢种中有着广泛的应用。冃前含帆铁水的处理方法多

2、利「，有雾化提帆法、氧气顶吹转炉提帆法、空气底吹转炉提锐法、摇包法等。从含帆钢渣中提帆主要冇两种方案，一是对含锐钢渣进行火法冶炼，炼出高锐渣，再进一步提锐;二是将含锐钢渣作为原料直接捉锐，这一般需要经过湿法冶金的过程⑴。这两种方法具有流程长、污染严重等缺点。因此，研究含饥铁水小锐氧化还原特征、找到合理利用途径对降低金业牛产成本非常必要。1试验原理含帆铁水在转炉炼钢生产中不同阶段冇不同氧化还原规律，在转炉吹炼过程中饥和硅、猛、磷元索一起氧化入渣，出钢过程含飢转炉渣进入钢包，其屮的帆氧化物再被还原岀來。从理论上讲，利用这一原理可在钢包中加入饥渣进行直接合金化回收帆。这

3、一过程的主要反应式为：2/3[V]+{CO}=1/3(V2O3)+[C]△G二250170+153.09T(1)[V]+3/2{O2}=l/3(V2O3)(2)(V2O3)+{O2}=(V2O5)(3)当有CaO存在时，Si还原V2O5的反应式为：2/5(V2O5)+[Si]+(CaO)=4/5[V]+(CaSiO3)AG=-106700+15.72T(4)由式(1)可以计算出碳韦凡选择性氧化转化温度为1361°C,当高于此温度时碳优先氧化，低于此温度吋锐优先氧化，这也是转炉捉饥炼钢的关键控制点之一。这从理论上说明，要想提高终点钢水V的活度，必须快速升温到转化温度

4、点以上，但与转炉低温脱磷所需的热力学条件相矛盾，脱磷保锐很难做到统一。在转炉冶炼升温至1600°C吋的元素氧化顺序为：Al、Si、V、Mn、Cr、P、Fef21,所以吹炼过程和碳氧化结朿，帆仍会被大量氧化。因此，在全程吹炼过程中炉内保饥难以实现，饥绝大部分被氧化进入炉渣中形成饥渣，由式(4)町知，钢液屮有硅存在的悄况下渣屮的饥易被还原出来。木项研究主要内容为：饥各阶段氧化还原的比例及影响因素，利用效果及评价分析。2试验过程及分析含锐铁水兑入固定混铁炉，保持转炉铁水饥含量相对稳定，混铁炉铁水兑入转炉前取铁样分析(混铁炉不兑铁时按前次成分)铁水屮帆含量，保证试验转炉铁

5、水条件稳定。锐收得率试验采用在非含饥钢种上进行，饥氮合金消耗对比试验和性能悄况在HRB400上进行。工艺路线为：混铁炉含锐铁水一＞转炉一＞吹氮站一＞小方坏连铸一＞轧制。2.1钢中飢含量变化分析2.1.1转炉终点主要工艺参数和锐含量的关系在含锐铁水炼钢使用过程屮没有倒渣捉锐，采用单渣法常规工艺。铁水帆含量、转炉终点温度、转炉终点碳含虽吗钢水终点锐含量的对应关系如图1、图2、图3所示。•♦・8占&氓另<秋谑”砂Sr〒1图3终点碳含量与钢水帆含摄对应关系■Nfi上二售<書蕴•・i二：二•・•.,•・由图1、图2、图3町以看出：①转炉终点锐含量随铁水初始帆含量增加而增加;

6、②转炉终点帆含量随终点温度上升而增加;③转炉终点帆含量与终点碳含量之间的对应关系较为明显：随着终点碳含量的升高，终点锐含量显著升高。这从实践上证明：钢水氧化性越强，终点锐含量越低。2.1.2铁水到连铸各工序点锐含量变化在HRB400钢中，实际硅含量约为0.40%,出钢下渣后可按式(4)被还原为锐。转炉铁水到钢水熔炼成分各阶段帆含量变化见表lo表I各阶段帆含址变化情况%名称铁水转炉终点笙前制氨后钥水成暑制水2大位0.2140.0050.0IH0.0220.0232小位0.1290.0010.0060.0070.007平均伉0.1820(X)20.0090.0120.

7、014锹平均收紂奋1.14.96.67.7由表1可以看出，在飢平均7.7%的利用率中，转炉终点到氮前，钢中［%V］平均增加了0.007%,即出钢过程利用率占总利用率的50.0%,吹氮过程占总利用率的21.4%,弑后占总利用率的14.3%。说明单渣工艺条件下，被利用部分71.4%是在岀钢和吹氨过程被还原，少量在浇注过程中被还原。由表1还可以得出：按平均值计算，铁水中的訊98.9%被氧化进入渣中，铁水中锐的利用率平均为7.7%。根据木次人最生产数据统计结果：单渣法屮帆利用率最人为14.0%、最小为3.7%，平均为7.7%。说明转炉采用单渣法铁水中锐利用率是较低的，因转

8、炉饥渣出钢