李志丹，楊宗波，陳加密，陳 剛，牟小海

(成渝釩鈦科技有限公司技術(shù)中心，四川內(nèi)江 641000)

1 引言

目前川威集團(tuán)煉鋼廠，釩渣平均品位14.99%，半鋼平均殘V為0.04%，釩氧化率為84.4%，釩收得率為73.4%，較國(guó)內(nèi)外其他廠家有較大的差距(見表1)。因此，煉鋼廠對(duì)提釩生產(chǎn)中存在的各種情況進(jìn)行分析總結(jié)，得出影響提釩回收率的因素，并加以改進(jìn)，以得到良好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。

2 生產(chǎn)現(xiàn)狀

2．1 提釩設(shè)備

川威集團(tuán)煉鋼廠現(xiàn)有600 t混鐵爐2座;KR脫硫站1座;70 t提釩轉(zhuǎn)爐1座;70 t煉鋼轉(zhuǎn)爐2座。

2．2 生產(chǎn)工藝

川威集團(tuán)煉鋼廠鐵水S含量較高，采用KR處理，鐵水入爐溫度低，按照產(chǎn)渣率2.8%計(jì)算，提釩噸鐵需冷卻劑140 kg(折算成生鐵)。

表1 川威集團(tuán)與國(guó)內(nèi)外各鐵水提釩生產(chǎn)企業(yè)主要技術(shù)指標(biāo)對(duì)比

川威集團(tuán)提釩采用“生鐵+鐵皮球”作為冷卻劑，生鐵定量使用，每爐加入量為2 t，折合成噸鐵用量為27 kg/t。鐵皮球由高位料倉(cāng)在開吹后加入爐內(nèi)。

2．3 鐵水條件(見表2)

表2 煉鋼廠入爐鐵水情況

3 影響提釩釩回收率的因素

3．1 供氧制度的影響

提釩供氧制度包括氧槍槍位、結(jié)構(gòu)、耗氧量、供氧強(qiáng)度及壓力等，是控制提釩冶煉過程的中心環(huán)節(jié)。

提釩生產(chǎn)中，耗氧量的多少影響半鋼中殘釩的含量，并且還與供氧強(qiáng)度和攪拌情況等因素有關(guān)，是交互作用的。

供氧強(qiáng)度的大小影響提釩過程的氧化反應(yīng)程度，過大時(shí)噴濺嚴(yán)重，過小時(shí)反應(yīng)速度慢。同時(shí)若吹煉時(shí)間長(zhǎng)，會(huì)造成熔池溫度升高，超過轉(zhuǎn)化溫度，導(dǎo)致脫碳反應(yīng)急劇加速，半鋼殘釩量重新升高。

在供氧量一定的情況下，供氧壓力大可加強(qiáng)熔池?cái)嚢?，?qiáng)化動(dòng)力學(xué)條件，有利于提高V的氧化。而當(dāng)供氧壓力一定時(shí)，較低的槍位可加大氧氣吹入深度，強(qiáng)化氧化速度，但易產(chǎn)生噴濺，并造成粘槍。

川威集團(tuán)煉鋼廠提釩初期，采用四孔φ28．3氧槍進(jìn)行吹煉，在生產(chǎn)中存在如下的問題:供氧強(qiáng)度過大，吹煉時(shí)間短，爐溫上升快，碳的氧化速度快于釩的氧化速度。造成半鋼中殘釩較高，釩的回收率較差(見表3、表4)。

表3 半鋼情況

釩氧化率為79.6%，釩回收率為80.37%，鐵水碳平均 3.91%，半鋼碳為3.15%，碳氧化率為19.14%。

表4 釩渣情況(%)

從上述數(shù)據(jù)看出，采用四孔氧槍提釩，釩氧化率較低，回收率也較差，而且釩渣的V2O5品位低，渣中TFe含量高。

3．2 半鋼溫度的影響

冷卻劑加入的目的是為了控制吹煉溫度，使其低于提釩的轉(zhuǎn)化溫度，達(dá)到脫釩保碳的目的。

冷卻劑的加入量主要取決于鐵水發(fā)熱元素放出的化學(xué)熱，并保證提釩終點(diǎn)半鋼溫度低于轉(zhuǎn)化溫度?？筛鶕?jù)鐵水中發(fā)熱元素C、Si、Ti、Mn、V 等氧化放出的熱量及冷卻劑吸收的熱量，計(jì)算出使半鋼從初始溫度升到轉(zhuǎn)化溫度所需的冷卻劑加入量。

冷卻劑加入量的大小對(duì)吹煉結(jié)果有重要的影響。根據(jù)攀鋼研究院的報(bào)導(dǎo)，半鋼殘釩含量與鐵皮球加入量的關(guān)系用公式表示為:

［V］殘余=－0.00088Q鐵皮球+0.057式中:Q鐵皮球——鐵皮球加入量，kg/t;

［V］殘余——半鋼殘釩含量，%。

根據(jù)上式，要使殘釩含量控制在0.02%以下，鐵皮球加入量應(yīng)控制在42 kg/t·Fe以上。實(shí)踐表明，冷卻劑加入量也并非是越多越好，特別是單一加入過多的鐵皮球?qū)︹C渣品位及半鋼［C］、溫度影響較大。

而川威集團(tuán)煉鋼廠提釩鐵水成分波動(dòng)較大，且脫硫鐵水存在等待時(shí)間較長(zhǎng)的情況，入爐鐵水溫度不穩(wěn)定，難以準(zhǔn)確估計(jì)，導(dǎo)致影響提釩冷卻劑加入量的因素過于復(fù)雜，冷卻劑加入量難確定。

3．3 熔池?cái)嚢璧挠绊?/h3>

釩在鐵水側(cè)擴(kuò)散是釩向氧化反應(yīng)的限制性環(huán)節(jié)。釩氧化速度與釩濃度呈線性關(guān)系，而釩從釩渣向半鋼的逆向還原位于化學(xué)反應(yīng)限制環(huán)節(jié)，釩還原速度跟溫度呈指數(shù)關(guān)系。因此，為了有效脫釩，從熱力學(xué)角度看，應(yīng)使熔體及元素與氧化劑接觸表面保持適宜的溫度;從動(dòng)力學(xué)角度看，加速釩在鐵水側(cè)擴(kuò)散傳質(zhì)是加快低釩鐵水氧化的首要條件。加強(qiáng)攪拌，不僅可以加快低釩鐵水傳質(zhì)，而且還可增加反應(yīng)界面，是加快釩氧化的主要手段。

因此，采用底吹惰性氣體強(qiáng)化攪拌時(shí)，渣中FeO能更有效地參與鐵水中元素的氧化反應(yīng)，釩進(jìn)入渣中的速度、氧化率、回收率及渣中(V2O5)得到提高，同時(shí)(FeO)相應(yīng)降低。

川威集團(tuán)煉鋼廠提釩轉(zhuǎn)爐爐容比較小，僅為0.7。為避免粘槍，導(dǎo)致提釩槍位較設(shè)計(jì)槍位高，同時(shí)為保護(hù)爐襯、爐底免受氧氣射流的侵蝕，氧壓一般控制在0.7～0.75 MPa，而且透氣磚因爐底被渣層覆蓋，底吹效果較差。上述總總原因，導(dǎo)致對(duì)熔池的攪拌不夠，釩的氧化率較差。

4 提高提釩回收率的措施

4．1 優(yōu)化氧槍技術(shù)

對(duì)此，川威集團(tuán)煉鋼廠采用φ29.3三孔氧槍進(jìn)行提釩，V氧化率比四孔氧槍有所提高，半鋼殘釩0.035%，V氧化率平均88%，釩渣渣品位穩(wěn)定受控，產(chǎn)渣率比四孔氧槍有所提高，平均26.2%(實(shí)物渣)。

氧槍改造前后提釩指標(biāo)對(duì)比如下(見表5～表7):

表5 過程控制

表6 半鋼指標(biāo)

表7 釩渣指標(biāo)(%)

從生產(chǎn)數(shù)據(jù)看，采用三孔氧槍后，釩氧化率得到較大提升，半鋼殘釩降低，釩渣品位也有所提高。

4．2 調(diào)整冷卻劑加入量

根據(jù)熱平衡原理

式中:m冷——冷卻劑加入量，kg;

m鐵——鐵水量，kg;

ΔxC、ΔxSi、ΔxV、ΔxTi——鐵水中各元素氧化量，kg;

qC、qSi、qV、qTi——各元素單位熱效應(yīng)，J/kg;

C鐵、C渣——鐵水和釩渣的質(zhì)量熱容(鐵水取1040 J/kg·K，釩渣取1230 J/kg·K);

K——產(chǎn)渣率;

T半、T鐵——半鋼和鐵水的溫度，℃。

因此計(jì)算出在鐵水 Si、Mn、含量均為0.20%時(shí)，提釩噸鐵的冷卻劑消耗量為140 kg(生鐵)。當(dāng)鐵水Si、Mn含量出現(xiàn)波動(dòng)，且溫度較低時(shí)，操作工根據(jù)提釩熱平衡公式測(cè)算出合適的冷卻劑加入量，保證半鋼溫度控制在1350～1400℃之間。

4．3 優(yōu)化供氧制度

在不損害爐襯的前提下，為確保對(duì)熔池的充分?jǐn)嚢瑁瑹掍搹S轉(zhuǎn)爐車間采用側(cè)零位及量爐底的方法，每班根據(jù)當(dāng)班熔池深度來確定氧槍槍位和氧壓。氧氣壓力控制在0.75 MPa，終點(diǎn)槍位控制在600～700 mm，并保證足夠的終點(diǎn)壓槍時(shí)間。

5 結(jié)束語(yǔ)

川威集團(tuán)煉鋼廠，通過優(yōu)化使用三孔提釩氧槍、供氧制度、根據(jù)鐵水實(shí)際情況調(diào)整冷卻劑加入量等措施，極大地提高了提釩釩回收率。半鋼殘釩含量穩(wěn)定控制在0.04%以內(nèi)，釩渣品位＞15%，釩回收率達(dá)到85%，取得了良好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。

［1］ 張大德，張玉東．攀鋼轉(zhuǎn)爐提釩冷卻制度的確立［J］．攀鋼技術(shù)，1999，2(3):11-15．

［2］ 黃道鑫．提釩煉鋼［M］．北京:冶金工業(yè)出版社，2000．