第二章转炉提钒基本原理详解.ppt

第二章 转炉提钒基本原理;教学要求： 1、理解转炉提钒原理，铁质初渣与金属熔体间的氧化反应，转炉提钒脱钒脱碳规律。 2、掌握铁水中碳-钒氧化转化温度的计算及影响提钒的主要因素。 重点：铁水中碳-钒氧化转化温度的计算及影响提钒的主要因素;一、转炉提钒的目的和意义 ;二、提钒原理 ;三、铁质初渣与金属熔体间的氧化反应 ;四、转炉提钒脱钒、脱碳规律;1、冶炼时各金属元素氧化难易顺序： Ca、Mg、Al、Ti、Si、V、Mn、Cr、Fe、Co、Ni、Pb、Cu; 该图是在铁水中各元素原始活度相等和不存在动力学困难的情况下，各元素氧化的情况。;3、标准状态下碳钒转化标准温度 的计算;4、碳钒实际转换温度 的计算;其中ac=fc· [C%]，av=fv· [%V]。 fc、fv──为铁液中碳和钒的活度系数 [C%]、[%V]──为铁液中碳和钒的浓度 = · ──钒渣中三氧化二钒的活度系数，通常很小，估计为10-5左右。 ──钒渣中三氧化二钒的摩尔分数。 PCO根据反应式(5-1) 2C+O2=2CO，可认为PCO=2PO2。 由式(5-8)可见，实际吹钒过程的转化温度，随着铁水中的钒浓度升高和氧分压的增大，转化温度略有升高。同时随着铁液中的[%V]浓度降低，即半钢中余钒越低，转化温度越低，保碳就越难。 因此，当脱钒到一定程度后，要求半钢温度较高时，则只有多氧化一部分碳才能做到。实际吹钒温度控制在1340～1400℃范围内。 可根据原铁水成分及规定的半钢成分，算出吹炼的终点温度(转化温度)，可用热平衡计算估计需用的冷却剂用量。;六、影响转炉提钒的主要因素; ⑵ 铁水中钒的影响 1977年我国统计了雾化提钒、转炉提钒的铁水原始成分与半钢残钒量对钒渣中五氧化二钒浓度的影响规律： (V2O5)=6.224+31.916[V]-10.556[Si]-8.964[V]余-2.134[Ti]-1.855[Mn] 上述规律说明铁水中原始钒含量高，得到的钒渣V2O5品位高。; b. 铁水中硅对钒渣渣态的影响 铁水中的[Si]氧化后生成(SiO2)，初渣中的(SiO2)与(FeO)、(MnO)等作用生成铁橄榄石[Fe·Mn]2SiO4等低熔点的硅酸盐相→使初渣熔点↓，钒渣粘度↓，流动性↑。 在铁水[Si]较低时(≤0.05%)，通过向熔池配加一定量的SiO2，适度增加炉渣流动性，可避免渣态偏稠，有利于钒的氧化。 在铁水[Si]偏高(≥0.15%)时，渣中低熔点相过高，渣态过稀，又会增加出半钢过程中钒渣的流失。; c. 铁水硅对熔池温升及钒渣(V2O5)浓度的影响 铁水[Si]偏高会造成熔池升温加快，阻碍钒的氧化，且[Si]被氧化进入渣相，使粗钒渣中(SiO2)比例上升，降低了钒渣品位。 1999年攀钢统计了120t氧气转炉610炉次的吹钒过程中铁水中的[Si]对钒渣(V2O5)浓度的影响规律，得到如下关系式： (V2O5)＝22.255－0.4378[Si]（R＝0.58） ;2、铁水温度的影响 ;4、冷却剂的种类、加入量和加入时间的影响;⑷冷却剂种类的优缺点 ①冷却剂中铁皮、球团矿、铁矿石、烧结矿等既是冷却剂又是氧化剂，其中以铁皮球最好，因为它的杂质少。另外铁皮除具有冷却和氧化作用外，还可以与渣中的(V2O3)结合成稳定的铁钒尖晶石(FeO·V2O3)。铁皮的不足：会使钒渣中氧化铁含量显著增高，如加入时间过晚更为严重。 ②用废钢作冷却剂可增加半钢产量，但会降低半钢中钒的浓度，影响钒在渣与铁间的分配，影响钒渣的质量。 ③生铁可增加半钢产量，但不会降低半钢中钒的浓度(当然是钒钛磁铁矿所炼的生铁)。;⑹ 冷却剂加入量的要求 ①冷却剂加入量的决定因素： a. 铁水的入炉温度； b. 含钒铁水发热元素氧化放出的化学热； c. 吹钒终点温度。 ②冷却剂加入量的计算 可根据加入冷却剂吸收的热量和铁水中发热元素C、Si、Ti、Mn、V等氧化放出热量及使半钢从初始温度升高到吹钒转化温度所吸收的热量来计算。 ;M冷—冷却剂加入量，kg Q冷—冷却剂吸收的热量，J q冷—冷却剂的冷却效应，J/kg Q化—铁水中碳、硅、钛、钒等发热元素氧化放出的热量，J Q半—半钢从初始温度上升到转化温度所需要的热量，J M铁—铁水质量，kg xc、xS、xTi、…xV—铁水中碳