專利名稱：電鋁熱法生產(chǎn)釩鐵的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用電鋁熱法來生產(chǎn)釩鐵的方法。
背景技術(shù)：
釩在鋼中起脫氧和細化晶粒的作用，少量的釩就可以改善鋼的性能并提高鋼的耐磨性、韌性和強度。釩鐵(釩鐵合金)因具有合金化程度高、釩收率高、雜質(zhì)含量低等優(yōu)點而成為冶煉含釩鋼種的主要合金添加劑。冶煉釩鐵的方法一般包括碳熱法、硅熱法、鋁熱法和電鋁熱法。由于電鋁熱法具有生產(chǎn)工藝相對成熟、裝備水平比較先進、產(chǎn)品質(zhì)量相對穩(wěn)定等優(yōu)點，所以目前一般采用電鋁熱法來生產(chǎn)釩鐵。在采用電鋁熱法生產(chǎn)釩鐵的過程中，通常使用過量的鋁來還原釩氧化物從而形成釩鐵合金液，這會導致釩鐵合金液中鋁含量超標。公開號為CN102146527的名稱為“低鋁高釩鐵的冶煉方法”的中國專利申請公開了在精煉階段使用五氧化二釩來除去釩鐵合金液中的鋁，從而將釩鐵合金中的鋁降低至預期水平。然而，該方法會產(chǎn)生大量的含釩富渣，必須回爐精煉以提高釩回收率，因此，該方法會增大能耗并使冶煉成本提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種采用鐵基氧化物來除去釩鐵合金液中的鋁含量的電鋁熱法生產(chǎn)釩鐵的方法。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，電鋁熱法生產(chǎn)釩鐵的方法包括a)配混包括釩氧化物、鋁粒、鐵屑和石灰的冶金原料；b)在冶煉爐中進行還原冶煉并在還原冶煉結(jié)束時出渣；c)向釩鐵合金液中加入鐵基氧化物以將釩鐵合金液中的Al含量降低至不大于O. 5%。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，釩氧化物可以包括五氧化二釩和/或三氧化二釩。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，冶煉爐可以為電弧爐。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，在步驟b)中可以將釩鐵合金液中的Al含量控制在1. 5% -6. 0%。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，在步驟b)中，可以在冶煉渣中的V含量不大于1%時出渣。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，鐵基氧化物可以包括三氧化二鐵。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，可以在冶煉爐中將鐵基氧化物加入釩鐵合金液中。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，電鋁熱法生產(chǎn)釩鐵的方法還可以包括出釩鐵合金液至鐵水包中。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，可以在出釩鐵合金液至鐵水包的過程中將鐵基氧化物加入鐵水包中以將釩鐵合金液中的Al含量降低至不大于O. 5%。根據(jù)本發(fā)明的電鋁熱法生產(chǎn)釩鐵的方法在精煉階段使用鐵基氧化物可以有效地降低釩鐵合金液中的鋁含量，使所生產(chǎn)的釩鐵合金中的鋁含量達到預期水平。此外，使用鐵基氧化物精煉釩鐵合金液不會產(chǎn)生大量的含釩富渣，從而可以提高釩回收率并省去了處理含釩渣的工序，因此可以降低生產(chǎn)成本。
具體實施例方式根據(jù)本發(fā)明的電鋁熱法生產(chǎn)釩鐵的方法包括還原階段和精煉階段。在還原階段，利用過量的鋁來還原釩氧化物以產(chǎn)生釩鐵合金液，之后，冶煉進入精煉階段。在精煉階段，使用例如三氧化二鐵的鐵基氧化物將釩鐵合金液中的過量的鋁氧化除去，以將釩鐵合金液中的鋁降低到預期水平。下面將參照示例性實施例來詳細地描述本發(fā)明的電鋁熱法生產(chǎn)釩鐵的方法。首先，進行配混冶金原料，這里，冶金原料可以包括釩氧化物、鋁粒、鐵屑和石灰等。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，釩氧化物可以包括五氧化二釩和/或三氧化二釩。釩氧化物的粒度可以為5mm-30mm。例如，鋁粒按重量百分比可以包含大于99. 2 %的Al、小于O. 13%的Fe、小于O. 005%的C、小于O. 1%的S1、小于O. 05%的P和小于O. 0016%的S等，鋁粒的粒度可以為10mm-15mm。再例如，鐵屑可以包含小于O. 4%的C以及余量的Fe和不可避免的雜質(zhì)，鐵屑的粒度可以為不大于15_。又例如，石灰按重量百分比可以包含不小于85%的CaO、小于5%的MgO、不大于3. 5%的S和不大于O. 03%的P，酌減不大于7%。然而，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所將認識到，本發(fā)明不限于以上例舉的鋁粒、鐵屑和氧化鈣，以上例舉的關(guān)于鋁粒、鐵屑和氧化鈣的具體參數(shù)僅是示例性的。此外，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，可以根據(jù)預期得到的釩鐵合金成分來確定冶煉原料中的釩氧化物、鐵屑和氧化鈣的量。因此，本發(fā)明的冶金原料的各組分的量不受具體的限制。接下來，將配好的冶金原料加入冶煉爐中進行還原冶煉并在還原冶煉結(jié)束時出渣。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，在釩氧化物的還原階段可以將釩鐵合金液中的Al含量控制在1. 5% -6. 0% 的范圍內(nèi)，并可以在冶煉渣中的V含量不大于1%時出渣。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，通過在釩氧化物的還原階段將釩鐵合金液中的Al含量控制在1. 5% -6. 0%的范圍內(nèi)可以有利于在后續(xù)的精煉釩鐵合金液過程中的釩鐵合金液中的Al的氧化除去。此外，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，通過在釩氧化物的還原階段將釩鐵合金液中的Al含量控制在1. 5% -6. 0%的范圍內(nèi)可以有效地控制還原階段冶煉渣中的釩含量。另外，在釩氧化物的還原階段，通過將冶煉渣中的V含量控制為不大于1%可以有效地提高釩回收率，從而減少釩損失。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，這里使用的冶煉爐可以是電弧爐。接下來，在完成對上述對釩氧化物的還原之后，將鐵基氧化物加入釩鐵合金液中以將釩鐵合金液中的鋁含量降低至不大于O. 5 %。這里，將鐵基氧化物加入釩鐵合金液中可以有效地降低釩鐵合金液中的鋁含量，也就是說，加入釩鐵合金液中的鐵基氧化物可以與其中的鋁發(fā)生反應產(chǎn)生鐵和氧化鋁，氧化鋁進入上層冶金渣中并且產(chǎn)生的鐵進入釩鐵合金液中，從而將釩鐵合金液中的鋁含量有效地降低。由于通過鐵基氧化物氧化鋁產(chǎn)生的鐵是釩鐵合金液中的組分之一，所以使用鐵基氧化物作為精煉階段的氧化劑不會將新的污染物帶入釩鐵合金液中。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，這里使用的鐵基氧化物可以是三氧化二鐵，然而，本發(fā)明不限于此。這里，加入釩鐵合金液中的鐵基氧化物的粒度不受具體的限制，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，優(yōu)選地，鐵基氧化物的粒度可以為O. 85mm至1. 45mm。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，加入釩鐵合金液中的鐵基氧化物的量不受具體的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)釩鐵合金液中的鋁含量以及通過冶煉得到的釩鐵合金的預期鋁含量來合理地確定在精煉階段加入釩鐵合金液中的鐵基氧化物的量。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，力口入釩鐵合金液中的鐵基氧化物可以為釩鐵合金液中的鋁量的200% -300%。此外，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，可以在冶煉爐中將鐵基氧化物加入釩鐵合金液中進行精煉。然而，本發(fā)明不限于此，例如，根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的電鋁熱法生產(chǎn)釩鐵的方法還可以包括出釩鐵合金液至鐵水包中，以便于在后面工序中進行澆注。在這種情況下，可以在出釩鐵合金液至鐵水包的過程中將鐵基氧化物加入鐵水包中以將釩鐵合金液中的Al含量降低至不大于O. 5%。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，接下來，可以將得到的釩鐵合金液澆注到組合式錠模中，待釩鐵合金液冷卻后脫模得到合金餅(錠)，最后將合金餅破碎后可以得到成品釩鐵。下面將參照具體實例來詳細地說明本發(fā)明的電鋁熱法生產(chǎn)釩鐵的方法。示例 I將6000kg的三氧化二釩、2795kg的鋁粒、2593kg的鐵屑、1800kg的氧化鈣配混到一起，從而形成冶金原料。將配混好的冶金原料先加入公稱容量為8t的電弧爐中進行冶煉，其中，冶煉電壓為150V， 電流為16000A，時間為120分鐘，當釩鐵合金液中的鋁含量為5. 6%并且冶煉洛中的I凡含量為1%時出洛,從而完成鑰;氧化物的還原。然后進入鑰;鐵合金液的氧化精煉階段，在電弧爐中向釩鐵合金液中加入800kg的粒度為O. 9mm三氧化二鐵，其中，冶煉電壓為135V，電流為16000A，時間為20分鐘，經(jīng)精煉后釩鐵合金液中的鋁含量為O. 22%。接下來，將釩鐵合金液和渣澆注至錠模中，自然冷卻后脫模水淬，從而得到釩鐵。最后，將得到的釩鐵破碎包裝，從而得到成品釩鐵，其中，得到的釩鐵包含52. 3%的釩，釩回收率達到95. 3%0示例 2將5000kg的五氧化二釩、2700kg的鋁粒、1850kg的鐵屑、1500kg的氧化鈣配混到一起，從而形成冶金原料。將配混好的冶金原料先加入公稱容量為5t的電弧爐中進行冶煉，其中，冶煉電壓為150V，電流為16000A，時間為120分鐘，當釩鐵合金液中的鋁含量為4. 9%并且冶煉洛中的fL含量為1%時出洛,從而完成fL氧化物的還原。然后進入fL鐵合金液的氧化精煉階段，在電弧爐中向釩鐵合金液中加入575kg的粒度為O. 9mm三氧化二鐵，其中，冶煉電壓為135V，電流為16000A，時間為20分鐘，經(jīng)精煉后釩鐵水中的鋁含量為O. 09%。接下來，將釩鐵合金液和渣澆注至錠模中，自然冷卻后脫模水淬，從而得到釩鐵。最后，將得到的釩鐵破碎包裝，從而得到成品釩鐵，其中，得到的釩鐵包含51.8%的釩，釩回收率達到95. 6%0示例 3將2000kg的三氧化二釩、5000kg的五氧化二釩、3630kg的鋁粒、2720kg的鐵屑、2100kg的氧化鈣配混到一起，從而形成冶金原料。將配混好的冶金原料先加入公稱容量為8t的電弧爐中進行冶煉，其中，冶煉電壓為150V，電流為16000A，時間為120分鐘，當釩鐵合金液中的鋁含量為5%并且冶煉渣中的釩含量為1%時出渣，從而完成釩氧化物的還原。然后進入釩鐵合金液的氧化精煉階段，將850kg的粒度為O. 95mm三氧化二鐵放入鐵水包中，然后將電弧爐中的釩鐵合金液注入鋼水包中。接下來，將釩鐵合金液澆注至錠模中，自然冷卻后脫模水淬，從而得釩鐵。最后，將得到的釩鐵破碎包裝，從而得到成品釩鐵，其中，得到的釩鐵包含52. 4%的釩，釩 回收率達到95.4%，釩鐵中鋁含量為O. 17%。
權(quán)利要求
1.一種電鋁熱法生產(chǎn)釩鐵的方法，其特征在于，所述方法包括 a)配混包括釩氧化物、鋁粒、鐵屑和石灰的冶金原料； b)在冶煉爐中進行還原冶煉并在還原冶煉結(jié)束時出渣；c)向釩鐵合金液中加入鐵基氧化物以將釩鐵合金液中的Al含量降低至不大于O.5%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鋁熱法生產(chǎn)釩鐵的方法，其特征在于，釩氧化物包括五氧化二釩和/或三氧化二釩。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鋁熱法生產(chǎn)釩鐵的方法，其特征在于，冶煉爐為電弧爐。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鋁熱法生產(chǎn)釩鐵的方法，其特征在于，在步驟b)中將釩鐵合金液中的Al含量控制在1.5% -6.0%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鋁熱法生產(chǎn)釩鐵的方法，其特征在于，在步驟b)中，在冶煉渣中的V含量不大于1%時出渣。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鋁熱法生產(chǎn)釩鐵的方法，其特征在于，鐵基氧化物包括三氧化二鐵。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鋁熱法生產(chǎn)釩鐵的方法，其特征在于，在冶煉爐中將鐵基氧化物加入釩鐵合金液中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鋁熱法生產(chǎn)釩鐵的方法，所述方法還包括出釩鐵合金液至鐵水包中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電鋁熱法生產(chǎn)釩鐵的方法，其特征在于，在出釩鐵合金液至鐵水包的過程中將鐵基氧化物加入鐵水包中以將釩鐵合金液中的Al含量降低至不大于O.5%。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種電鋁熱法生產(chǎn)釩鐵的方法，該方法包括a)配混包括釩氧化物、鋁粒、鐵屑和石灰的冶金原料；b)在冶煉爐中進行還原冶煉并在還原冶煉結(jié)束時出渣；c)向釩鐵合金液中加入鐵基氧化物以將釩鐵合金液中的Al含量降低至不大于0.5％。根據(jù)本發(fā)明的電鋁熱法生產(chǎn)釩鐵的方法在精煉階段使用鐵基氧化物可以有效地降低釩鐵合金液中的鋁含量，使所生產(chǎn)的釩鐵合金中的鋁含量降低至預期水平。此外，使用鐵基氧化物精煉釩鐵合金液不會產(chǎn)生大量的含釩富渣，從而可以提高釩回收率并省去了處理含釩渣的工序，因此可以降低生產(chǎn)成本。
文檔編號C22C38/12GK103045929SQ20121059056
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者劉鑫, 劉武漢, 馬瓊, 賴梅祥 申請人:攀鋼集團西昌鋼釩有限公司