氧化钒直接合金化工业试验

1、氧化钒直接合金化工业试验（1）试验钢种：SG45（技术标SGNBQ19-2004）,其冶炼成分控制要求如表41所（2）试验量：采用硅铁作还原剂进行3炉钢的冶炼.（3）工艺路线：转炉一LF楕炼一VDCC.衣41SG45钢底分控制噪求CSiMnPSCrVAlTiN下限0420.170.50-0.130060.0100005D.D07Q上限0.5D0.370.80.0350035D.23010003000200.D12Q（4）试验匚艺见图4.】林憾4.1匚业试验流程图根据第三章实验室研究结果，压制V/Os硅热自还原复合团块备用滾试验过程转炉装料、出钢加入物料最见表42所示4.2转炉装料、出钢加料怙况

2、转炉装人最t）出钢加入物料kg护号铁水废钢Z预熔渣高篠筑化帆团块1511595550S38300350120305240332Q1511597543906333003S01406056405325141179155I3.3639300350nn105434203274.2fl还烦团块对钢液成分及温度的影响向还原团块对钢液Si含最的影响V2O5自还原团块加入钢液中会造成钢液增硅，对计算出这三炉试验的理论増硅最。假设钢液中V的收得率为95%,出钢钢水为60t,且硅铁除了与V2O5反应消耗Z外,多余的硅全部进入钢液中。反应式为：(4.1)(42)(43)(4.4)(45)孚+5/2%严+5/岀验则苓

3、加反应的V2O5的物质的?it：叫块X吨%块X95%g=丘团块中Si的总质址为:加(Sz)压块=叫块w(FeSz)压块X73.45%参加反应消耗的Si的质址为:加(SQ曲=2.5吃。，x28则压块使钢液增硅量为：怙/爪加叫300%式(4.2)(45)中：忙一参加反应的V2O5的物质的量,mol；叫块一加入钢包中V2O5团块的质駅,g：叱砒一团块屮V2O5的含盘，;加(“加快团块中Si的总质量,g：加(Sz)评一参加反应消耗的Si质量,g：w(FeSz)斗块一团块中Si的含鼠,%：加制水钢水出钢Uta自还原团块对钢液温度的影响v2o5门还KI团块加入钢液中会给钢液的温度带来影响,钢液温度对丁精炼

4、过程很爪要。以冶炼含帆01%的钢种为例，假设钢种V的收得率为95%,计算自还原团块的加入对钢液温度升降的影响。则冶炼含帆0.1%的It钢所需团块的质最为:1000kgx0.1%x(l82/102)-95%-0.9912-269%=7.04kg则加入团块的八体组成为：V2O5：704kgx269%x0.9912=1.877kgFeSi：704kgxi674%=1.159kgCaO：704x2285%x98%=1576kgCaF2：7.04x33.51%=2.334kg物质的比热容见农43。衣43各物质的比热容(JKkg"物质SiCaF2V2O5CaOFe钢水比热容89584099094

5、5445460硅佚粉中含S173.45%,含铁25%,可以算出硅铁粉的比热容约为:895x0.7345+445x0.25=769J/(kg-K)o则冶炼含帆0.1%的t钢时加入的团块由室温(298K:升温至1873K所吸收的热量为:Q沪(5。严vg+°皿加."+CcQ%。+°述严叱)&=(990x1.877+769x1.159+945x1.576+840x2.334"575=9764.03kJ团块中V2O5®Fe-Si还原：?2。5+5/岀+550(,)=少+5/2(260SQ)=_1047070+15.3T(4.6)则团块中的V2O5

6、被硅铁还原放入的热帚为：Q(=1877-182x1047070=10798.63kg另外,根据上节计算，吨钢增S1量为:1000kgx0.047%=0.47kg,即可在精炼过程少加入Fe-Si：0.47-0.7345=0.64kg>相当于放热：769x0.64x1575=775.02kJo则放出总热量为Q=10798.63+775.02=11573.65kJ即Q>Q吸，则净放出热最为：Q«.=11573.65-9764.03=1809.62kJ则可使It钢水温度上升：T=Q/(cm)=1809.62X100C-460-1000=3.93K即加入团块后可使转炉钢水温度上升3

7、.93K°从上述分析计算町知V2O5自还原团块加入钢液不会使钢液温度波动过人，不会给冶炼带來不良影响。4.3试验结果分析试验过程钢渣成分变化三炉试验精炼过程钢样化学成分分别见表所示。根据表数据可以绘出直接合金化后精炼过程钢液屮的S1和V变化分别如图4.2和4.3所示。衣4.4试验15H595炉钢样过程成分()样品CSiMnPSNiCuVAl$oi座包样0.2940.0870.6220.0130.0070.0170.0160.0780.024精炼样10.3420.1300.6200.0140.0030.0170.0150.0820.014精炼样20.4320.2400.6700.015

8、0.0020.0180.0170.0840.035精炼样30.4340.2660.6650.0150.0020.0170.0160.0840.028衣4.5试鲨1511597炉钢样过程成分（）样品CSiMnPSNiCuVAljoi座包样0.3030093061001100080010015007S0030箱炼样10.3420.1560.592001000200100150.0780013精炼样204190228064600110002001001600810023箱炼样30.4050.2350.6380011000100100160.0820023衣4.6试验1411791炉钢样过程成分（）样

9、品CSiMnPSNiCuVAlsol座包样0.2810095061600100110021001600680038特炼样10.3700.15063500100040022001700770024殆炼样204250201065100100030022001500790016特炼样30.4190.2350676001000200220016008100201511595亠1,97平均绘势找座包样帝炼样1怔炼好2O.稱瘪目3M4.2粘炼过用中制液屮Si仟肚变化怙况1-87543800001000ooooooO王二««倩炼t?l0.020.01空包稈悄炼t?2悄療样3图43帝炼过程

10、中钢液中V仟吊变化情况从图4.2可以看出，座包后钢水硅含晟随着精炼过程的进行一直呈现出上升的趋势，开始上升趋势较大,到后來趙向稳定,这主耍是冈为为了便团块屮饥能得到充分的还原,并H保证V在后期处理过程中不被晅新氧化，所以配硅駅较人，造成钢液少杲增硅现象。根据理论计算，钢水半均增硅最在0047%左右。从图4.3可以看出钢水中帆从座包到精炼过程含量小幅上升,精炼中后期逐渐稳定,宜到精炼结東,钢水中帆基本没有出现被nt新氧化的情况.三炉试验梏炼过程试验渣样的成分分析见衣47所示.>：1511S9?1411791精煤1精炼3图44炉渣氧化性变化悄况农47精炼渣样成分分析(%)炉号工序FeOSiO

11、2CaOMgOAljOjTiOjMnOP2OSSCaF2VOR2帝炼10.5520450230.30089036907200324.141511595精炼20.3921090210.2600890.5111.4600284.44精炼30.67108651966.221970.30.27008904691.3700274.7S精炼105110625126S05219024027008905431.1S002S4.S31511597箱炼2041101549S478821880.25026008905011.2000274.91箱炼30.4123020280.2700890.5850.5900274

12、.86精炼10.4719940210.26009004050.8600284.591411791精炼204612.39548160520550210260089046S07000284.42精炼30482073032026OOSS044506800274.51根据表4.7精炼渣成分将炉渣氧化性及渣中V0含量变化用图4.4及4.5表示。1511595>1511597仏1411791平均值一平均值前期适中期渣后期渣0.033-0.03§¥N4.5炉浹VO)%变化怙况从图44可以看出,炉渣氧化性E(FeO+MnO)含量)在梢炼过程中一直保持在很低的水平，并且波动较小，这保证

13、了饥不会重新被炉渣氧化，确保了饥合金化稳定的收的率。从图4.5中可以看出，出钢过程锐的还原没有充分进彳亍，LF精炼过程屮继续进行渣屮低价氧化锐的还原，但到LF精炼结束渣子仍然含有一定数最的低价氧化锐。因此，在计算直接合金化帆收得率时，应该以精炼过程钢水平均帆含量为标准。钢中V的收得率根据转炉出钢时加入的压块帚以及精炼终点钢水中V的百分比可以计算出V?05直接合金化冶炼含饥钢V的收得率见式（4.6）所示：w（门”压块蚩:XW0）爪块X钢水量X100(4.7)式（4.7）中:力一钢屮锐的收得率，%;w（/）zf一LF精炼锐含量，;块一自还原压块屮锐的含最，o计算结果见表4.8。4.8氧化帆压块直接

14、介金化V收得率计算序号炉号转炉终点C/%转炉终点V/%LF座包V%LF精炼V/%钢水ht/t压块加入量g锐收得率"/%试验115115950.160.0020.0780.0S25S.1032097.18试验215115970.190.0020.0780.0796C.0532595.28试验314117910.080.0020.0680.07655.5532792.94平均95.13成品夹杂物检测及探伤氧化机压块直接合金化生产的含机钢成品夹杂物评级及探伤合格率见表4.9所示。由表4.9可见，三炉钢的夹杂物检测及探伤分析全部合格，说明直接合金化冶炼的含锐钢质量满足要求。衣4P氧化帆玄接介

15、金化生产含帆钢成晶夹杂物评级及探伤钢种炉号高倍夹杂物检测UT探伤精度UT探伤合格率备注超尺寸夹杂A粗细BDDS粗细粗细SG4515115950100.50101.2100%无SG4515115970100.50101.2100%无SG4514117910100.50101.6100%无（1）V2O5硅热自还原团块直接合金化对钢水理论增S1为0047%，团块加入会使钢液温度上升39K,不会造成温度波动过大给冶炼造成不利诺响.（2）工业试验的3炉钢帆收得率分别为97.1%,95.28%,92.94%,平均收得率为9513%。（3）低价氧化饥的还原在LF精炼过程小继续进行，但熔入渣中的低价氧化饥不能

16、完全被还原。（4）对钢材进行探伤和高倍夹杂物检测。结果表明，氧化锐压块直接合金化冶炼的钢水，成品高倍夹杂物评级及超声探伤均能达到质录要求。木文通过热力了分析及实验來试验，对VQsI还原1'1接介金化冶炼含饥介金钢进仃了系统的研究，在此基础上在60t转炉上进行了工业试验研究，得到如卜结论：（1）簡J温卜僦氧化物按V2O5-VO2-V2O3-VO顺序逐级进行还原。用硅恢逐级还原v2o5a程中，V25还原到VO2较容易进行，而VO还原到V的反应难度最人。低温卜.硅铁还V2O5的能力比碳化硅强,但在高温下,碳化硅还原V2O5的能力比硅铁强.（2）V2o5自还原团块可以增人帆氧化物与还原剂的反应

17、接触而，人人改善还原反应动力学条件。（3）V2O5挥发率随育温度的升高逐渐变人。16001时纯V2O5的挥发率达到434%：在有还原剂存在的条件卜，巾。5挥发率卜-降。CaO与V2O5通过周相反应生产锐酸钙，降低了V2O5活度,町冇效抑制V2O5挥发半保持FeSi与V2O5的质鼠比为096：1不变时,体系中V2O5与CaO质晟比为1.07：1,V2O5的挥发可基本得到抑制。（4）在炼钢温度卜用硅铁作还原剂时,低价帆氧化物因形成FeVO4.便还原变得比较用难。CaO能明显改善V2O5硅热还原的热力学条件。（5）在25kg1%空感应炉屮研究了饥的收得率与自述凍压块组成的关系。以确泄适宜的还原剂、抑制剂和助熔剂的加入最。还原剂加入駅还受到钢水残余硅对钢液的増硅影响.使用硅铁作还原剂时自还原团块最佳