西昌鋼釩轉(zhuǎn)爐提釩工藝優(yōu)化研究與應(yīng)用

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1、西昌鋼釩轉(zhuǎn)爐提釩工藝優(yōu)化研究與應(yīng)用朱鵬（西昌鋼釩有限公司煉鋼廠）摘要通過(guò)對(duì)西昌鋼釩200t轉(zhuǎn)爐提釩工藝的試驗(yàn)優(yōu)化研究與生產(chǎn)實(shí)踐，探索出適合高釩、高溫鐵水條件的轉(zhuǎn)爐提釩冷卻制度、供氧制度、復(fù)吹制度等工藝制度，工序產(chǎn)品質(zhì)量得到進(jìn)一步改善。關(guān)鍵詞轉(zhuǎn)爐提釩工藝制度半鋼釩渣引言釩是西昌鋼釩高爐鐵水的有益元素，釩的提取及其產(chǎn)品深加工對(duì)攀西地區(qū)釩鈦磁鐵礦綜合利用意義重大。在當(dāng)前市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，優(yōu)化轉(zhuǎn)爐提釩工藝，生產(chǎn)出合格而優(yōu)質(zhì)的釩渣和半鋼，可以更好利用釩鈦磁鐵礦資源，創(chuàng)造更多的效益。西昌鋼釩提釩轉(zhuǎn)爐于2011年12月9日投產(chǎn)，

2、轉(zhuǎn)爐公稱(chēng)容量為200t，工藝制度方面基本沿用攀鋼釩120t轉(zhuǎn)爐提釩的工藝制度。通過(guò)一段時(shí)間的生產(chǎn)實(shí)踐證明，受原料條件變化、轉(zhuǎn)爐公稱(chēng)容量變化等因素的影響，現(xiàn)有工藝制度已不滿(mǎn)足正常生產(chǎn)需求。因此，為了摸索適應(yīng)西昌鋼釩鐵水條件的轉(zhuǎn)爐提釩工藝，根據(jù)西昌鋼釩鐵水特點(diǎn)，通過(guò)摸索提釩過(guò)程的元素氧化規(guī)律，確定了工藝優(yōu)化方向，對(duì)提釩冷卻制度、復(fù)吹制度進(jìn)行了試驗(yàn)優(yōu)化研究。1200t轉(zhuǎn)爐提釩元素氧化及升溫規(guī)律調(diào)查[1]轉(zhuǎn)爐提釩工序是實(shí)現(xiàn)鋼釩分離的關(guān)鍵工序，與普通轉(zhuǎn)爐煉鋼相比，提釩冶煉周期短、節(jié)奏快、冶煉[2][3,4]溫度低，冶煉的關(guān)

3、鍵是控制溫度實(shí)現(xiàn)脫釩保碳。西昌鋼釩整體工藝設(shè)備布局緊湊，全流程采用“一罐制”工藝，物流快捷，鐵水運(yùn)輸過(guò)程溫度損失低，輸送至提釩工序后，鐵水溫度均在1290℃以上；鐵水成分中釩含量均保持在0.036%以上。由于西昌鋼釩鐵水溫度高、含釩量高、裝入量大的特點(diǎn)，在有限的時(shí)間內(nèi)（吹氧4~7min）要做到脫釩保碳，對(duì)提釩工藝要求極為苛刻。尤其是隨著鐵水溫度的提高，造成提釩所需的低溫熔池環(huán)境所能維持的時(shí)間縮短，控制范圍變小，提釩過(guò)程操作難度增大。因此，研究熔池內(nèi)各元素氧化規(guī)律，了解熔池內(nèi)實(shí)際溫度變化情況，對(duì)優(yōu)化實(shí)際提釩冶煉工藝

4、制度，指導(dǎo)正常生產(chǎn)至關(guān)重要。1.1冶煉過(guò)程中主要元素氧化規(guī)律在執(zhí)行現(xiàn)行工藝制度條件下，根據(jù)實(shí)際冶煉過(guò)程中所取試樣的平均成分，繪制出各元素隨冶煉吹氧時(shí)間變化圖1-1。0.404.600.354.400.300.25C4.20℃/含0.20量溫度4.000.15%0.103.800.050.003.600"45"90"135"180"225"0"45"90"135"180"225"時(shí)間時(shí)間(a)C元素變化曲線(xiàn)（b）V元素變化曲線(xiàn)0.300.250.20含Si量0.15Mn%0.10Ti0.05Cr0.000"45"9

5、0"135"180"225"時(shí)間（c）其他元素變化曲線(xiàn)圖1-1各元素隨冶煉吹氧時(shí)間變化圖碳元素在吹煉前期，135s內(nèi)氧化速率較為穩(wěn)定，氧化量為0.25%，平均每分分鐘氧化量為0.11%。至第135s后急劇增大，90s內(nèi)氧化量達(dá)到0.35%，平均分鐘氧化量為0.23%，氧化速率較前期成倍遞增；釩元素在吹煉前期氧化速率較快，前135s內(nèi)氧化量為0.18%，平均每分鐘氧化量為0.1%。135s后氧化速率逐漸變小，90s內(nèi)氧化0.08%，平均每分鐘氧化量為0.05%，與碳元素的氧化速率的變化趨勢(shì)相反；由于鐵水硅含量較低，

6、整個(gè)吹煉過(guò)程氧化速率較為平穩(wěn)，135s后硅含量已小于0.05%，到225s后基本氧化完全；鈦元素在吹煉前期90s以?xún)?nèi)氧化速率較大，氧化量為0.09%。90s以后逐漸降低，180s以后鈦元素的氧化接近終點(diǎn)；錳元素在冶煉過(guò)程中的氧化速率較為均勻，波動(dòng)不大，平均每分鐘氧化量為0.053%；鉻元素的氧化整個(gè)吹煉過(guò)程沒(méi)有較明顯的變化。1.2冶煉過(guò)程熔池溫度變化規(guī)律1.2.1碳釩轉(zhuǎn)化溫度的計(jì)算提釩轉(zhuǎn)爐熔池內(nèi)釩碳選擇性氧化用下式表示：2/3[V]+CO(g)=1/3(V2O3)+[C]（1-1）=-250170+153.09T

7、（1-2）=+轉(zhuǎn)+轉(zhuǎn)（1-3）當(dāng)=0時(shí)，轉(zhuǎn)=250170/(153.09+R)（1-4）式（1-1~1-4）中：為反應(yīng)吉布斯自由能，J/mol；為標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能，J/mol；R為摩爾氣體常數(shù)，8.314J·(K·mol)-1；T為溫度，K；T轉(zhuǎn)為碳釩轉(zhuǎn)化溫度，K；fc、fv為碳和釩的活度系數(shù)；[C]、[V]為碳和釩的濃度；為釩渣中V2O3的活度系數(shù)；為釩渣中V2O3的摩爾分?jǐn)?shù)。1.2.2轉(zhuǎn)爐熔池溫度變化規(guī)律試驗(yàn)期間實(shí)測(cè)的熔池內(nèi)溫度和通過(guò)理論計(jì)算得知的碳釩轉(zhuǎn)化溫度隨吹氧時(shí)間變化情況如圖1-2所示。13901370

8、.6137013701362.313501354.51343.913401330℃/13101290爐內(nèi)實(shí)際溫度溫度1270碳釩轉(zhuǎn)化溫度1250123012100"45"90"135"180"225"時(shí)間圖1-2碳釩轉(zhuǎn)化溫度變化曲線(xiàn)從圖1-2可以看出，熔池實(shí)際溫度變化情況為：在開(kāi)始冶煉吹氧后135s內(nèi)的升溫速率較快且基本穩(wěn)定，達(dá)到48.9℃/min。135s后升溫速率降低