转炉下渣对精炼成份钒的影响

1、转炉下渣对精炼成份钒的影响质检处 陈兴 摘要：通过对精炼成份钒异常偏高炉号的过程数据进行分析，找到了偏高的原因，及时提醒车间引起重视，减少了精炼成份钒异常偏高甚至高出格的现象,提高了产品性能的稳定,也节省了多加合金造成的相应成本。关键词： 下渣 钒的来源 V2O5的还原1 前言钒是非常重要的晶粒细化元素，能提高钢的强度和韧性。但是多加或成份不稳定会带来钢材强度的不稳定或质量过剩。2013年10月份，宏发炼钢一车间精炼成份钒突然出现20多炉成品成份钒异常偏高（其中有2炉钒高出格）现象。对此精炼炉长对精炼成份钒的控制有些无所适从，找不到原因所在，陷入迷惘。本文就成品钒异常偏高炉号的生产过程成份进行

2、分析，发现了钒异常偏高的原因。2 钒的性质和作用及应用2.1钒的性质 钒具有可变的氧化价，能生成+2、+3、+4、+5氧化态化合物，其中5价钒的化合物最稳定。常温下钒的化学性质较稳定，但在高温下能与碳、硅、氮、氧、硫、氯、溴等大部分非金属元素生成化合物。钒既有较好的耐腐蚀性能，能耐淡水河海水的侵蚀，亦能耐氢氟酸以外的非氧化型酸和碱溶液的侵蚀，但能被氧化性酸（浓硫酸、浓氯酸、硝酸和王水）溶解。2.2钒的作用 钒是钢的优良脱氧剂。钢中加0.5%的钒可细化组织晶粒，提高强度和韧性。钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。为使淬火后获得细晶马氏体，加入钒是最有效的元素。钒是强碳化物形成元素

3、，与碳的结合力极强，形成稳定的VC，是典型的高熔点、高硬度、高弥散度碳化物，是强烈提高耐磨性的元素。铌-钒复合加入时，其强度比单独加入Nb的高。同时可使奥氏体晶粒进一步细化，使冷却后的铁素体晶粒更细小，有利于专长的改善。研究指出，铌-钒复合加入时，部分钒结合成（NbV）CN，使V（CN）的析出强化作用比只含钒钢的小。但是，复合化合物（NbV）CN比Nb和钒各自的碳氮化物更细小，而且析出温度更宽，从而更能有效地阻止奥氏体晶粒长大和再结晶过程，最终同时提高强度和韧性。由于细化了晶粒，使低温回火后的抗弯强度明显提高。钒能克服磷在钢中引起的冷脆和严重恶化的焊接性能。2.3钒的应用在我国90%左右的钒用

4、于钢铁工业，钒在钢中应用主要是通过添加钒来提高强度和韧性。钒是一种高熔点稀有金属，作为非常宝贵的战略性资源，广泛应用于机械制造、汽车、航空航天、铁路、桥梁等领域，如输油管、海底管道、造船、聚变反应堆容器、喷气机和火箭、空气压缩机、金属模具、高速钢、工具钢等。3转炉炉渣中钒的来源我厂的铁矿货源相对比较杂，因此铁水到底含V量也无从知晓，有时V含量相对较高，存在阶段性V偏高的特点（从10月份抽查发现铁水中含钒0. 05%）。根据相关文献从动力学角度分析，钒氧化反应主要取决于反应物V和（FeO）向反应界面扩散的扩散传质速度，在吹炼过程中，氧气直接同铁水接触，由于铁浓度很大，铁元素的氧化受动力学条件及扩

5、散因素的影响较小，而铁水中的钒元素在吹炼过程中浓度逐渐降低，其扩散速度减慢，随着反应的进行，反应界面处的钒越来越不能满足反应的需要，其氧化速度逐渐减慢，在吹炼末期尤为明显，使熔池内的化学反应很难接近平衡。因此，铁水中钒向反应界面处的扩散传质速度是钒发生氧化反应的限制性环节，钒的氧化速度主要取决于钒的扩散速度。含钒铁矿经过高炉炼铁后，铁水到转炉吹炼，钢中的钒被氧化部分进入到炉渣中，钒有多种氧化物。V2O3和V2O4之间，存在这可用通式VnO2n-1（3n9）表示的同族氧化物，在V2O4到V2O3之间，已知有V3O5、V3O7、V4O7、V4O9、V5O9、V6O11、V6O13等氧化物。工业上钒

6、氧化物主要是以V2O5、V2O4、和V2O3，、特别是V2O5的生产尤为重要。因此如果铁水中含钒较高的话，转炉炉渣中一定存在V2O5，转炉出钢有时又或多或少存在下渣现象，给精炼回钒创造了条件。4精炼时渣中V2O5的还原反应式根据相关文献，在熔炼温度下，V 很容易被重新氧化生成V2O3，进入渣中。因此精炼还原期脱氧有利于(V2O5)的还原，控制好炉渣的性质(碱度和氧化性)亦对钒的还原有明显的作用。钒的制取还原的冶金反应式：  (V2O5)+5C=5(CO)+2V         

7、;              (V2O5)+10/3A1=5/3A12O5+2V                    (V2O5)+5/2Si=5/2(SiO2)+2V(V2O5)+5Fe=5(FeO)+2V     

8、                 (V2O5)+5Mn=5(MnO)+2V                  5转炉下渣造成回P、回钒的化学分析过程化学成分(10月21日生产J40BNNB2)炉号工位序号PV03710105271C20.021 0.0113037101

9、05271C10.021 0.011203710105272B40.022 0.012003710105272BB30.0210.011503710105272BB20.0210.009503710105272BB10.0110.002903710105271A10.0100.0017表1 1-10527炉过程样转炉下渣回P、回V统计生产日期炉号钢种终点P成品P回P终点V成品V回V10月8日1-10082J40BNNB20.014 0.020 0.006 0.00150.00590.004410月8日1-10080J40BNNB20.012 0.019 0.007 0.00180.00760.

10、005810月9日1-10112J40BNNB30.012 0.022 0.010 0.00170.00710.005410月10日1-10147SS400-B(3)0.011 0.019 0.008 0.00150.00590.004410月10日1-10146J40BNNB20.012 0.022 0.010 0.0020.0060.00410月11日1-10167A36-B0.013 0.022 0.009 0.00150.0070.005510月12日1-10225J40BNNB20.012 0.019 0.007 0.00190.00750.005610月13日2-10092J40B

11、NNB30.009 0.017 0.008 0.00180.00740.005610月13日3-9696J40BNNB30.010 0.023 0.013 0.00170.01060.008910月15日2-10149J40BNNB20.014 0.020 0.006 0.00240.00740.00510月3日3-9339J40BNNB20.019 0.029 0.010 0.00170.00390.002210月18日1-10397SPHC-H10.010 0.019 0.009 0.00210.01050.008410月19日1-10443J40BNNB20.007 0.015 0.00

12、8 0.00260.0110.008410月20日1-10474700.007 0.015 0.008 0.00180.0090.007210月21日1-10527J40BNNB20.010 0.021 0.011 0.00170.01120.009510月21日2-10380K40BNNZ00.010 0.021 0.011 0.00170.00940.007710月1日1-9797J30BDGB00.012 0.019 0.007 0.00190.00730.005410月1日1-9808J30BDGB00.009 0.018 0.009 0.00190.00390.00210月18日1-10416J30BDGB00.013 0.019 0.006 0.00250.00830.0058平均0.011 0.020 0.009 0.00190.00770.0058表2 不同炉次回P、回V数据转炉下渣既造成精炼回P、也会造成回V，从表1中可以看出单炉回P、回V过程，从表2中可以看出转炉下渣平均回P在0.009%,相应平均回V在0.0058%。回V