提钒与炼钢工艺
攀钢提钒炼钢厂工艺技术及装备进步
攀钢提钒炼钢厂工艺装备及技术进步1 前言攀钢提钒炼钢厂是我国第一座自行设计、制造、建设大型转炉炼钢厂，1971年10月1日建成投产后，经过二期工程建设、三期工程建设和三期技术改造，技术装备水平不断提高，生产规模逐渐扩大，目前已成为我国西南地区最大、中国重要的钢钒生产基地。
攀钢提钒炼钢厂已投入生产使用的工艺装备包括5座120吨炼钢转炉、2座120吨提钒转炉、2部混合喷吹脱硫装置、1部复合喷吹脱硫装置、2台1350板坯连铸机、1台6机6流和1台4机4流大方坯连铸机，配套设置RH真空处理装置2台、LF电加热炉4台，已形成年产钒渣18万吨、连铸坯500万吨、炼钢600万吨的生产能力。
在工艺技术和产品开发方面，开发了独具特色的世界先进水平的低钒铁水转炉提钒工艺技术，其主要技术经济指标达世界先进水平；炼钢转炉炉龄突破10000炉大关，创世界半钢炼钢条件下转炉炉龄之最；国内首家在大方坯连铸上开发应用了凝固末端动态轻压下技术。
转炉冶炼品种多达200多个，是国内首家生产350km/h高速重轨钢的企业，同时也是国内仅有的几家具备批量性生产IF 钢、纯净钢的大型炼钢厂之一。
2 工艺流程攀钢提钒炼钢厂的工艺流程见图1。
图1 攀钢提钒炼钢厂工艺流程3 含钒铁水转炉提钒攀钢1971年～1995年采用雾化提钒法技术，1995年改为转炉提钒。
2座120吨转炉提钒的设计能力为年产钒渣11万吨。
3.1提钒主要技术经过技术攻关，自主研究并形成了以下技术：（1）渣态调整工艺技术。
（2）多炉出钒渣工艺技术和挡渣出半钢技术。
（3）铁矿石和冷固球团作冷却剂的有效冷却工艺。
（4）339专用提钒氧枪提钒供氧工艺。
（5）提高提钒转炉炉龄技术。
（6）深吹半钢开炉工艺。
（7）复吹提钒技术。
3.2转炉提钒主要技术指标攀钢转炉提钒的技术经济指标已达到了世界先进水平，见表1。
通过铁水提钒工艺的研究和改进，攀钢钒渣产量大幅度提高，实现了钒资源的综合回收和利用，2006年的钒渣产量达到18.2万吨，见图2。
低钒铁水提钒炼钢工艺分析
氧化转化临界温度为 131317e 。可见, 提钒的终点
半钢温度不宜过高。提钒过程前期以钒氧化为主,
后期以钒还原为主, 吹钒反应可表示为:
k1
))) y
[V ]
(V )
( 1)
z )))
k2
式中 k1) ) ) 钒正向反应常数; k2) ) ) 钒逆向反应常数。
吹钒反应速率可表示为:
(
-
d
[ V] dt
半钢碳含量平均 314% , 范围 2194% ~ 4102% , 分布见图 2。根据图 2, 半钢 [ C] \312% 者占 85% 。 说明保碳操作较为合理。
图 2 半钢碳含量分布
4. 2 半钢温度 由于铁水到转炉后无铁水成份, 只能根据上一
炉的温度情况确定生铁块量, 并且是先进铁水再测 温, 生铁块的重量已无法改变, 只能用铁皮球来调整 温度。因铁水 [ Si] 存在一定的波动, 再加上温度控 制水平参差不齐, 半钢温度控制存在一定的波动, 总 体上控制较好, 平均 1373e , 范围 1331~ 1418e , 其 分布见图 3。根据图 3, 半钢温度控制在试生产要求 的 1340~ 1400e 者占 82% 。
7远程监控功能实现远程对高炉上料计量数据的监控管理功结束语在高炉上料计量自动计量管理系统设计中使用数据自动采集数据自动处理数据库网络通讯等多项技术使整个系统实时高效运行系统完成后将公司的计量管理提升到了一个新的高度为炼铁厂成本核算提供基础数据为分厂生产经营提供坚实决策依据同时为今后公司的erp系统提供了真实准确有效及时的基础数据
半钢温度与 [ V ]半的对应值
1250
1300
0. 180
0. 075
1350 0. 042
提钒与炼钢工艺
氧气 转炉 炼钢 技术
转炉 大型 化时 期
转炉 复合 吹炼 时期
转炉 综合 优化 时期
0.3 现代钢铁生产工艺流程
钢铁材料的冶炼工艺流程图定义：钢铁材料的生产不是
一步可以完成的，分为若干个阶段。各阶段过程间的联系及 其所获得的产品（包括中间产物）间流动线路图就称为钢铁 材料的冶炼工艺流程图。
0.3.1 钢铁联合企业的生产工艺流程 如图0－4所 示 0.3.2 长流程 以氧气转炉炼钢工艺为中心的钢铁联合企
粗钢产量达到 4.188亿t
2004 年产钢量为1.82亿 t 2003 2003
钢产量达到2.74亿t
钢产量首次突破2 亿t，达到2.234亿t
中国钢铁工业的发展战略
重在增加高附加值的产品，提高质量
重在提高产业集中度
三 个 重 在
钢铁大国向钢铁强 国的的根本转变
重在降低消耗
三个重在，一个根本转变
坚硬韧性大，塑性 好
其它元素
机械性能
可铸、不可锻
可铸、可锻、可压 延
钢系由生铁再炼而行，有较高的机械强度和韧性，还具有 耐热、耐腐蚀、耐磨等特殊性能。
炼钢的任务 铁水
炼钢过程
• • •
炼钢过程
脱碳 脱硫 脱硅
•
脱磷 合金化
•
钢
为什么要提钒
• 资源：铁矿、钒钛磁铁矿 • 钒钛磁铁矿的冶炼：主要是用回转窑－电 炉或高炉，冶炼出含钒铁水（含钒为 0.25～0.35％）。含钒铁水进行转炉提钒， 得到钒渣和半钢。钒渣进一步加工成钒制 品，半钢再去炼钢。出勤率、作业来自 课堂表现理论考核试题库
考核评价
实践环节考核——标准参照 考试 学生按照工作任务要求（评价标 准），完成任务，每个任务项目均有 详尽的考核标准，实行操作技能细化 要求
电炉冶炼钒钛直接还原铁提钒炼钢工艺试验
电炉冶炼钒钛直接还原铁提钒炼钢工艺试验在现代冶金工业中，通过电炉冶炼钒钛直接还原铁提钒炼钢工艺试验是一项备受关注的技术。
这一工艺的迅猛发展得益于对金属矿石资源的深入开发和利用，同时也为提高工业生产效率和减少对传统资源的依赖提供了新的可能性。
本文将从不同角度对这一工艺进行全面评估，并探讨其深度和广度。
让我们来看一下电炉冶炼钒钛直接还原铁提钒炼钢工艺试验的基本原理。
在这一工艺中，通过高温电弧将含钒钛矿石进行还原熔炼，得到高纯度的铁和钒钛合金。
这一工艺的优势在于可以直接利用矿石资源，减少了传统冶炼工艺中的预处理环节，提高了冶炼效率和降低了成本。
通过合理控制还原条件和合金配比，可以得到满足不同工业需求的高品质合金产品。
在实际应用中，电炉冶炼钒钛直接还原铁提钒炼钢工艺试验也面临诸多挑战和问题。
首先是能源消耗和环境污染的问题。
高温电弧冶炼需要大量电能，而且在炼钢过程中会产生大量烟尘和废渣，对环境造成严重影响。
其次是技术参数的控制和优化问题。
电弧冶炼过程中需要严格控制温度、氧化还原条件和合金成分，以确保产品合金品质达标。
这些都需要在工艺试验中进行深入研究和实践，以不断优化和改进工艺的稳定性和可靠性。
电炉冶炼钒钛直接还原铁提钒炼钢工艺试验是一项技术前景广阔的冶金工艺。
通过对其深度和广度的评估，我们可以发现其在资源利用、生产效率和产品品质方面的巨大潜力。
然而，也需要重视其在能源消耗、环境污染和工艺优化方面所面临的问题和挑战。
只有通过不断的实验和改进，才能真正实现这一工艺的可持续发展和商业化应用。
个人观点上，我认为电炉冶炼钒钛直接还原铁提钒炼钢工艺试验是一项有着巨大应用前景和发展空间的技术。
通过不断的研究和实践，可以不仅提高钒钛资源的利用率，减少对传统铁矿石资源的依赖，同时也为提高钒钛合金产品品质和降低生产成本提供了可能。
然而，需要克服的技术和环境问题也不可忽视，需要工程技术人员和环保专家共同努力，以实现这一工艺的商业化应用和可持续发展。
钢铁冶炼中的钒铁合金冶炼技术
钢铁冶炼中的钒铁合金冶炼技术钢铁冶炼是现代工业中不可缺少的一部分，在这个过程中，钢液的制备是最重要的环节之一。
而钒铁合金的冶炼技术在钢铁冶炼中扮演了重要的角色，本文将围绕钒铁合金冶炼技术进行阐述。
一、什么是钒铁合金钒铁合金一般分为两种：钒铁和铁钒合金。
钒铁是指含有较高钒含量的铁合金，通常其钒含量在30%以上；而铁钒合金则指含有较高钒含量的钢铁，其钒含量在0.1%到5%之间。
钒铁合金的主要成分为钒和铁。
钒在钢铁工业中作为合金元素使用，能够提高钢铁的强度、硬度、塑性、耐热性等机械性能，而且能够提高钢铁的耐腐蚀性。
此外，钒还能够使钢铁的晶粒细化，提高钢铁的韧性和强度。
二、钒铁合金冶炼技术1.氧化还原法将精炼生铁放入高温电炉中，加入适量石灰石和焦炭，利用高温下的还原反应将钒从生铁中还原出来，得到钒铁合金。
氧化还原法是目前钒铁合金冶炼技术中应用最广泛的一种方法，该法具有反应旋转速度快、工艺简单、生产成本低等优点。
2.硅铝还原法硅铝还原法是将低钒铁和铝硅合金或硅铁合金混合后置于电炉中加热熔化，然后用氧化亚铝和氯化钠作为还原剂还原钒。
该法的优点是能够进行分级还原，不仅得到高钒铁，还能得到中钒铁和低钒铁等多种品位的钒铁合金。
3.焙烧法将含有钒和铁的物料在高温下进行焙烧，将钒和铁分别还原出来，再通过熔炼得到钒铁合金。
该法具有工艺简单、操作方便、灰尘少等优点。
4.炼钢法在炼钢过程中，可以通过向钢液中添加适量的钒铁合金来提高钢的硬度和强度。
该方法对于生产规模较小的企业来说，成本较低，操作较简单，但是相对来说钒铁的加入量较少。
三、钒铁合金对钢的影响钒铁合金对钢的影响主要体现在如下几个方面：1.提高了钢的强度、硬度、韧性等机械性能。
2.提高了钢的硬化性能，使钢的经久性得到了保证。
3.钒铁合金有效地抑制了脱碳和脱氮反应，促进了钢的微细晶结构形成。
4.钒铁合金的加入可以促进硫元素的析出，有效地降低钢中的硫含量，提高钢的热加工性能和塑性。
第五章 含钒铁水炼钢工艺及钢渣(钒渣)提钒
前期：开吹枪位1.4米，快速升温
化渣枪位2.2米，增加熔池∑(FeO)含量
中期：多次变化枪位 1.4~2.0米
后期：1.2米 减少渣中∑(FeO)含量,均匀钢水温度、成分,有 利于溅渣护炉。
2.2
2.0
2.0
1.8
枪位/m
1.4
1.4
吹炼前期
1.4
1.4
吹炼中期
1.2 吹炼后期
吹炼时间
分阶段恒压变枪位供氧操作(攀钢)
2、钒渣直接使钢合金化
采用钒渣直接合金化原理：是用钒渣和还原剂进行混合， 还原渣中的钒氧化物，并使钒转入钢中。
优点：可显著降低合金化的成本，减少生产钒铁造成的 钒损失，提高钒利用率。目前俄罗斯许多企业采用钒渣直接 合金化。采用不同含钒原料使钢合金化时，钒进入钢的比率 及工艺流程图见下页。
含钒铁精矿100%V 造块原料(烧结球团)97.8%
⑶渣料加入时间和炉渣的控制 攀钢渣料一般分两批加入,第一批占总渣料的60%以上,其余在第二批
分小批加入。如拉碳后需调整炉渣或炉温，则再加入第三批渣料。 ①渣料加入时间
第一批渣料在兑铁前或开吹时加入,包括石灰、镁质材料和酸性材料。 第二批渣料在第一批渣料化好、化透后分小批量多次加入(每次不超过 0.5吨)，这样有利于石灰熔化，避免炉渣“返干”，同时还可以较好控制 炉内泡沫渣，防止喷溅和溢渣，在吹炼终点前3~5min全部加完。 第三批渣料是否加入，根据拉碳后硫、磷去除情况而定。 注意：无论加几批渣料或加多少渣料，都必须保证终点炉渣化好，确 保渣料的有效利用。
注意：要提高合金钒含量可配入V2O5，这样可得到V50%以上 的钒铁。
国际上钒铁根据钒含量分为低钒铁FeV35~50，一般用硅热法 生产；中钒铁FeV55~65和高钒铁FeV70~80,一般用铝热法生产。
钒冶炼的前沿技术与工艺发展
高效沉淀技术
采用新型高效沉淀剂，降 低杂质元素的共沉淀，提 高钒的纯度和回收率。
萃取分离技术
利用萃取剂将钒与其他元 素分离，实现高纯度钒的 提取和回收。
降低环境污染的工艺改进
废气处理技术
采用活性炭吸附、催化燃 烧等方法处理废气中的有 害物质，降低空气污染。
钒冶炼的基本流程
矿石准备
将钒矿石破碎、磨细，以便进行后续的加工处理 。
还原熔炼
将五氧化二钒或含钒矿物还原成金属钒，通常在 电弧炉中进行。
精炼
通过电解或其他方法将金属钒提纯，以满足不同 用途的要求。
钒冶炼技术的现状与挑战
现状
目前全球钒产量主要来自中国、俄罗斯、南非等国家，中国是全球最大的钒生产 国。随着技术的不断进步，钒冶炼的效率和环保性能得到不断提高。
资源综合利用
通过资源综合利用技术，将废弃物 转化为有价值的副产品或能源，实 现资源的最大化利用。
04
钒冶炼技术的前景展望
新型技术的进一步研究与开发
新型反应器的研发
针对传统反应器存在的能耗高、效率低等问题，研究新型反应器 ，提高钒冶炼过程的反应效率和能源利用率。
新型萃取技术的探索
针对传统萃取技术中存在的萃取剂消耗大、环境污染严重等问题， 研究新型萃取技术，实现高效、环保的钒资源提取。
智能化技术的应用
将人工智能、大数据等先进技术引入钒冶炼过程 ，实现工艺过程的智能化控制和优化，提高生产 效率和产品质量。
钒资源循环利用的探索与实践
废旧钒产品的回收再利用
01
针对废旧钒产品，研究有效的回收再利用技术，实现资源的循
环利用，降低生产成本和资源消耗。
提钒炼钢
1
主要内容
第一部分：双联法提钒炼钢工艺简要介绍 第二部分：提钒炼钢和普通铁水炼钢的差异
2
第一部分
双联法提钒炼钢工艺简要介绍
3
1.1 概念
▲采用双联法的提钒工艺（一座转炉提炼钒渣，一座转炉
冶炼半钢）。双联法提钒法的优点是可保证生产各种品种
的钢，制取的钒渣含钒高，V2O5可达到14％，各种杂质 少，有利于下一步提取五氧化二钒。
第二部分
提钒炼钢和普通铁水炼钢的差异
10
2.1、概念
提钒炼钢：一方面是将含钒铁水在提钒转炉中的钒元素提取出来，
另外方面将提钒后的半钢水通过脱碳转炉冶炼成钢水。
普通炼钢：就是通过转炉将高炉铁水冶炼成钢水。
2.2、工艺流程对比
提钒炼钢工艺：含钒高炉铁水→转炉提钒（加生铁块等）→半钢、
钒渣→半钢冶炼
5
1.4 影响提钒的四大主要因素
A、铁水成分的影响
铁水中硅、钛含量增加，会降低钒渣中V2O5的浓度； 铁水中原始钒含量高得到的钒渣V2O5品位提高。
B、吹炼终点温度对钒渣中全铁含量影响
钒渣中氧化铁含量随着吹炼终点温度的提高而降低，这是由于提高终点 温度，利于下列碳的氧化反应的进行。
（FeO）+[C]=[Fe]+CO
半钢出钢温度的控制范围1330～1400℃之间。
6
C、冷却剂的种类、加入量和加入时间的影响
冷却剂加入的目的是为了控制吹炼温度，使之低于吹钒的转化温 度，达到脱钒保碳的目的。一般冷却剂的种类有生铁块、废钢、氧化 铁皮、铁矿石、烧结矿、球团矿等。 对冷却剂除了要求具有冷却能力外，还要有氧化能力，带入的杂 质少。 冷却剂尽量在吹炼前期加入，吹炼后期不再加入任何冷却剂，使 熔池温度接近或稍超过转化温度，适当发展碳燃，有利于降低钒渣中 氧化铁含量，提高半钢温度和金属收得率。
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0.013
0.024 0.047 0.050 0.323 ≤0.040
1220～ 1310 >1200
≥0.40
≤0.120
国外一些厂家用铁水平均成分
化 国家或厂名 美国 Si 0.80～1.20 Mn 0.60～1.00 学 成 分 P ≤0.15 w/% S ≤0.030
B 铁水的化学成分—硫
• 易切钢 • 有害元素易造成“冷脆” • 在转炉炼钢氧化气氛下脱硫效率只有 30~60%（单渣法冶炼时的脱硫率仅为30 ％～35％），因而脱硫是困难的。而通常 要求钢液的含硫量在0.03％以下。 • 铁水含硫量愈低愈好
我国一些钢厂用铁水成分
化 学 成
P ≤0.10
分 w/%
0.00143 t铁水＋0.00278pco
0.244Si H2
2
B 铁水的化学成分—硅
▴ 硅 (Si)：重要发热元素之一。铁水中每增加0.1％， 废钢比可提高1.3％ 。过高的硅含量，会给冶炼带来 不良后果。 ★ 增加渣料消耗，渣量大。铁水中每增加0.1％，每 吨铁水就需多加6kg左右的石灰 ★加剧对炉衬的冲蚀 ★降低成渣速度，并使吹损增加 ★ 铁水中 w si =0.50％～0.80％为宜。少渣冶炼工 艺时， 0.3~0.5%为好
S <0.050 V
厂 家 首 钢 鞍钢三炼 武钢二炼 包 钢 攀 钢
宝 钢
Si 0.20～ 0.40
Mn 0.40～ 0.50
入炉温 度 /℃ 1310 (>1250)
①
0.52
0.67 0.72 0.064 0.40～ 0.80
0.45
≤0.30 1.73
(≤0.10)①
≤0.015 0.580 0.052
提钒与转炼钢工艺
项目二 氧气转炉炼钢工艺 任务1 炼钢用原材料的识别
任务目标
• 总体：在高产、优质、低耗、长寿的技术经济指标条件下， 掌握以完成冶炼一炉质量合格钢的工作任务为目标所具备 的紧密相关的 “必须、够用” “比较完整和比较系统” 的原料知识。 • 具体： • 熟悉炼钢用主原料、辅原料、铁合金的种类、作用； • 熟悉炼钢生产对所用各种主原料、辅原料、铁合金的要求 及为了保证炼钢生产获得优质、高产、低耗及长寿技术经 济指标对主原料进行的处理。 • 掌握各种原料识别的技能及为获得良好的技术经济指标合 理炉料结构最佳配比确定的技能；
B 铁水的化学成分—磷
• 磷：强发热元素，对一般钢种来说也是有害元素 （冷脆），因此要求铁水含磷量越低越好。根据 磷含量的多少铁水可以分为三类： • W〔P〕＜0.3％ 低磷铁水 • W〔P〕＝0.3％～1.00％ 中磷铁水 • W〔P〕 ＞1.5％ 高磷铁水 • 氧气顶吹转炉脱磷效率为85~95%，在出钢过程 中若控制不好，很易回磷 • 铁水含磷量越低越好（小于0.15％～0.20％）， 最高不能超过0.40％）
C 元素
P
Mn
不宜过高
有害元素
S
有害元素
B 铁水的化学成分—碳
▴ 碳（C）：重要发热元素，铁水中的碳质量分数一般为 4.2%～4.5%,半钢中的碳的质量分数通常为3.2～3.8% 。 炼钢生铁含碳量：
CO CO C 8.62 28.8 18.2 CO H 2 CO
攀钢提钒半钢的主要成分
半钢成分 C Si 质量分数/% 3.8～4.0 痕迹
Mn
V P
0.1～0.2
0.05～0.08 0.05～0.08
A 铁水的温度
●高 ●稳定 •溅。
B 铁水的化学成分
有益元素
Si
发热元素，要 求含量适当
B 铁水的化学成分—锰
• 锰 (Mn)：锰是弱发热元素 ，有益元素。 • 铁水中锰氧化后形成的MnO能有效地促进石灰溶 解，加快成渣，减少助熔剂的用量和炉衬侵蚀 • 减少氧枪粘钢，终点钢中余锰高，能够减少合金 用量，利于提高金属收得率 • 锰在降低钢水硫含量和硫的危害方面起到有利作 用。 • 当前使用较多的为低锰铁水，一般铁水中锰的百 分含量0.20～0.40％
铁水供应
铁水罐车
宝钢鱼雷罐车
3-1-1 铁水（半钢）
• 半钢是指含钒铁水经转炉、雾化炉提取钒 渣之后，余下的金属称为半钢。 • 半钢是一种“化学冷”的炼钢中间产品， 其特点是硅全部氧化，锰大部分氧化，碳 少量氧化，半钢碳含量一般在3.6%～4.0% • 半钢中的Ti、Si、Mn、V等元素的含量甚 微。
• 任务引入：原料是炼钢生产的物质基础即炼钢
的粮食，为在高产、优质、低耗、长寿的技术经 济指标理念下，冶炼质量合格钢水获得良好的技 术经济指标，必须具备炼钢所需的“必须、够用” “比较完整和比较系统”的原料知识，特别是识 别原料技能和合理炉料结构的配比确定技能。
• 学习性工作任务：在高产、优质、低耗、长
炼钢原料的分类—分类方法一
铁水 主原料 废钢 造渣剂 辅原料 部分冷却剂 增碳剂及各种气体等 各种铁合金 锰铁、硅铁及硅锰合金等
原
料
炼钢原料的分类—分类方法二
铁水 金属料 废钢 铁合金
原
料
非金属料
造渣料
部分冷却剂 增碳剂等 各种气体
氧气、氮气、氩气等
返回目录
3-1 主原料
3-1-1
铁水（半钢）
废钢
3-1-2
3-1-3
生铁块
3-1-1 铁水
观看录像3－1
录像网址： /jpkc/tfy zl/Article/ShowArticle.asp?Art icleID=38
• 铁水是转炉炼钢的主要原 料，一般装入炉量的 70~100%，由于攀钢转炉 炼钢工艺的特殊性,铁水作 为炼钢的基本原料时,半钢 更是主要的原料。 • 为保证转炉炼钢稳定操作, 均衡生产和改善技术经济 指标,对铁水和半钢的化学 成分、温度都作出了明确 的要求。
寿的技术经济指标理念下，掌握以完成冶炼质量 合格钢水的工作任务为目标所具备的紧密相关的 “必须、够用” “比较完整和比较系统”的主原 料、辅原料及铁合金等知识。
任务1 ：3炼钢用原料
前言 单元一：主原料
单元二：辅原料
单元三：铁合金
前言
• 原材料是炼钢的物质基础 • 原材料的质量和供应条件对炼钢生产的各项技 术经济指标有重大影响 • 原材料质量评价内容——化学成分和物理性质 应符合技术标准 • 化学成分和物理性质应保持稳定