用硅钡铁合金作还原剂生产钒铁和钒的复合铁合金

摘要

本发明提供一种生产钒铁和钒的复合铁合金的新型还原剂——硅钡铁合金。用硅钡铁合金作还原剂，在还原电炉中生产的钒铁和钒的复合铁合金的合金中不但含碳低（C≤2%），而且降低生产成本，有较好的经济效益和社会效益。

说明书

技术领域

    本发明涉及一种用于炼钢材料——钒铁合金和钒的复合铁合金生产方法。

背景技术

    钒主要作为炼钢合金化元素使用。钒能细化钢的晶粒，提高钢的硬度和耐磨性，能改善抗拉强度和耐热性，提高钢的机械加工性能等作用。钒在钢中是一种非常有益的元素。

  在炼钢中钒主要以钒铁合金加入钢中实现钒的合金化。目前，钒铁的常规生产方法是以五氧化二钒作原料，以硅和铝或铝作还原剂在还原电炉（矿热炉/电弧炉）中冶炼钒铁合金。即称电硅热法或铝热法生产钒铁。用碳作还原剂时，只能得到碳4-6%（质量百分比以下同）高碳钒铁，而高碳钒铁对大多数合金钢无法使用，故此法没有推广。硅和铝价格较贵，用硅和铝或用铝还原剂生产钒铁，生产成本高，增加炼钢的成本，影响经济效益。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的生产钒铁和钒的复合铁合金的还原剂——硅钡铁合金，从而降低钒铁的生产成本，提高经济效益。

本发明是硅钡铁作还原剂生产低碳（C≤2%）钒铁和钒复合铁合金。替代硅和铝或铝作还原剂的电硅热法和铝热法生产钒铁。为了提高硅钡铁的还原能力，在硅钡铁合金中还可以加入其他脱氧元素，如：铝、钙等。

硅钡铁用于脱氧在二十世纪八十年代才开始在炼钢中使用，是新兴的脱氧合金。它的脱氧能力与强脱氧元素——铝比1.1-1.3：1，脱氧能力与铝相当，价格却是铝的1/3左右。用脱氧能力强，价格低的硅钡铁作还原剂生产钒铁可降低成本，创造较好的经济效益和社会效益。

本发明用硅钡铁作还原剂，用五氧化二钒作原料生产钒铁和钒的复合铁合金，也可用五氧化二钒和钒渣调配作原料生产钒铁和钒的复合铁合金；还可用钒渣原料生产钒铁和钒的复合铁合金；根据合金成分要求而选用原料。生产含钒40%钒铁和钒的复合铁合金以上可用五氧化二钒作原料，用硅钡铁作还原剂，在还原电炉中生产；生产含钒20-40%的钒铁和钒的复合铁合金，可用五氧化二钒和钒渣调配作原料，用硅钒铁作还原剂，在还原电炉生产钒铁和钒复合铁合金；生产含钒20%以下的钒铁可直接用钒渣作原料，用硅钡铁作还原剂，在还原电炉中生产钒铁和钒的复合铁合金；生产含钒小于40%的钒铁合金中，还可以含钡和硅元素。钒铁中含有硅、钡可在钢液中起着脱氧作用，从而保证钒在钢液中的合金化作用，提高钒的利用率。所述的钒的复合铁合金中含有炼钢所需的合金化元素和脱氧元素，如：硅、锰、铬、钡、钛、钙、铝、镁等一种或两种以上。

下面通过实施例具体说明本发明具体实施例

实施例1

原料：五氧化二钒V₂O₅＞93%粉状。硅钡铁Si40%、Ba20%粒度5-30㎜。钢屑、石灰CaO＞85%粒度5-8㎜。

配料比：五氧化二钒100、硅钡铁50、石灰6，在矿热炉内进行冶炼。生产钒铁成分V80%、C 0.25%、余量为Fe，钒的回收率98%。

原用铝粉作还原剂用铝粉48kg。吨耗铝870kg，近16000元/t。而用硅钡铁作还原吨耗900kg，6000元左右。吨成本降低10000元左右。而钒的回收率略有提高，电耗都在16000KW.h左右。

实施例2

吨配料比：五氧化二钒400kg、钒渣（V₂O₅16%）600kg、硅钡300kg、石灰600kg同时投入矿热炉中冶炼，用电12000KW.h。产品成分V31%、C 0.3%，余量为Fe。还原剂硅钒铁2000元左右。原有硅铁370kg、铝粒100kg，合计4500元/t，吨降成本2500元左右，合金中铁来自钒渣中的金属铁和氧化铁及硅钡铁中的铁。

实施例3

配料比：钒渣80、硅石85、重晶石40、钢屑5、焦炭70在电弧炉中先将硅石、重晶石、钢屑、焦炭投炉中冶炼硅钡铁（液），再将钒渣投入炉中冶炼，采用分期投料法。也可以将钒渣、硅钡铁按配比同时冶炼。若用矿热炉生产，先将硅钡铁原料和还原剂投入炉中，冶炼三十分钟以上，再将钒渣投入电极周围，先生硅钡铁合金，让硅钡铁合金去还原钒渣，制成硅钡钒铁合金。

合金成分：Si35%、Ba18%、V9%、C 1.0%、余量Fe。

本人曾申请了《用作炼钢合金化剂的钒-硅-钡-铁复合合金及其生产方法》（ZL200510093226.1）和《一种用钒钛铁矿生产钒复合铁合金和钛渣的方法》（申请号201110311097.4）两个专利，其技术方案中都是碳作还原剂，生产的钒铁和钒复合合金中含碳较高（C≥3%），无法使用。

实施例4

    某钢厂用实施例3的合金冶炼20MnSi钢，吨钢加入5kg，脱氧和钒合金化同步完成，钢中含氧量26ppm，含V0.06%。钢材质量达到新国标C3要求。