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。
一种利用含钒生铁的提钒方法及利用含钒生铁的炼钢工艺[发明专利]
![一种利用含钒生铁的提钒方法及利用含钒生铁的炼钢工艺[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/d8de074200f69e3143323968011ca300a7c3f65c.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810214336.6(22)申请日 2018.03.15(71)申请人 成渝钒钛科技有限公司地址 641000 四川省内江市威远县界镇解放街(72)发明人 陈刚 卢明江 曾炳章 (74)专利代理机构 北京超凡志成知识产权代理事务所(普通合伙) 11371代理人 李佳(51)Int.Cl.C21C 5/36(2006.01)C21C 7/076(2006.01)C22B 34/22(2006.01)(54)发明名称一种利用含钒生铁的提钒方法及利用含钒生铁的炼钢工艺(57)摘要本发明公开了一种利用含钒生铁的提钒方法及利用含钒生铁的炼钢工艺，涉及钢铁冶炼技术领域。
该利用含钒生铁的提钒方法包括：将含钒生铁进行冶炼后得到的含钒铁水加入转炉中后，在转炉中加入脱杂剂于1400-1450℃的温度条件下进行脱杂处理，脱杂剂包括碳酸钠和石灰，且脱杂剂的总用量为13-20kg/t 铁；在脱杂处理后进行供氧吹炼得到富钒渣，其中供氧吹炼过程的时间为30-60min，且供氧吹炼的终点温度为1450-1550℃，在供氧吹炼过程中的升温速率为1-3℃/min。
该利用含钒生铁的炼钢工艺包括上述利用含钒生铁的提钒方法，二者均能够充分利用含钒生铁中的钒，提高钒的提取率，降低生产成本。
权利要求书1页 说明书6页 附图1页CN 108285946 A 2018.07.17C N 108285946A1.一种利用含钒生铁的提钒方法，其特征在于，包括如下步骤：将含钒生铁进行冶炼后得到的含钒铁水加入转炉中后，在转炉中加入脱杂剂于1400-1450℃的温度条件下进行脱杂处理，所述脱杂剂包括碳酸钠和石灰，且所述脱杂剂的总用量为13-20kg/t 铁；在脱杂处理后进行供氧吹炼得到富钒渣，其中所述供氧吹炼过程的时间为30-60min，且所述供氧吹炼的终点温度为1450-1550℃，在所述供氧吹炼过程中的升温速率为1-3℃/min。
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
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。
钒材料制备原理及主要工艺
第五章钒材料制备原理及主要工艺5.1 钒渣5.1.1 钒渣的生产原理世界上钒铁磁铁矿冶炼，主要是用回转窑-电炉或用高炉，冶炼出含钒铁水。
含钒铁水提钒的主要任务有三：一是把含钒铁水吹炼成高含碳量的满足下一步炼钢的要求的半钢；二是最大限度地把铁水中的钒氧化进入钒渣；三是通过提钒得到适合于下一步提取V 2O 5要求的钒渣。
5.1.1.1铁水提钒过程的主要反应 铁水中元素氧化的T G -∆ϑ图吹钒过程是氧气流与金属熔体表面相互作用的过程，铁水中铁、钒、碳、硅、锰、钛、磷、硫等元素的氧化反应过程，这些元素的氧化反应进行的速度取决于铁水本身的化学成分、吹钒时的热力学和动力学条件。
气-液相间的氧化反应可用通式表示为：m/n[Me]+1/2{O 2}=1/n(Me m O n )式中 [Me]─为铁水中的组元； {O 2}─为气相中的氧气；(Me m O n )─为炉渣中的氧化物或气体氧化物； m 、n ─为化学反应的平衡系数。
反应能力的大小取决于铁水组分与氧的化学亲合力，通常称之为标准生成自由能ϑG ∆。
ϑG ∆值越负，氧化反应越容易进行。
许多资料提供了氧化物的标准生成自由能ϑG ∆与温度的方程式。
表5-1和表5-2中列出了一些元素反应的标准生成自由能和某些元素在铁液中的标准溶解自由能ϑ∆G -T 的关系式ϑG ∆=A+BT 中的A 、B 数值。
表5-1 某些反应的ϑG ∆=A+BT 关系式表5-2 某些元素在铁液中的标准溶解自由能(ϑG ∆=A+BT)注：以1%溶液为标准态，γ°I 为活度系数。
图5-1示出了铁水中各元素与氧生成氧化物的标准生成自由能ϑG ∆与温度T 的关系曲线。
图5-1 铁水中元素氧化的ϑG ∆-T图由图5-1可见，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。
钛的氧化优先，硅和钒的氧化较慢。
同时，从图中还可以求出标准状态下铁水中某元素与碳的氧化顺序交换的温度──选择性氧化的转化温度T 转 (P CO =0.1MPa 下被固体碳还原的初始温度)。
提钒与转炉炼钢工艺
? 试验用冷却剂为含钒铁块和酸性球团，结果表明： ? （1）吹炼过程平稳，不粘枪、不结料 ? （2）与顶吹相比，半钢余碳的质量分数提高0.2%～0.6% ? （3）钒渣全铁降低3.28%～5.93%，五氧化二钒提高
0.77%～1.73% ? （4）与顶吹相比，复合吹炼可多吃球团10～15kg/t，每
吨渣耗氧量（标态）降低10～30m3
火法提钒的发展方向
转炉顶底复合吹炼提钒是今后转炉提钒顶底 发展方向
1－4 氧气顶吹转炉吹炼提取钒
1 1－4－1 氧气顶吹转炉吹炼提取钒原理
2
1-4-2 氧气顶吹转炉吹炼提取钒的准备
3 1－4－3 氧气顶吹转炉吹炼提钒工艺
提钒任务
含钒铁水
半钢
把含钒铁水吹炼成 高碳含量并满足下 一步炼钢要求的半 钢，包括成分、温 度
提钒
钒渣
最大限度地把铁水 中的钒氧化使其进 入钒渣，得到适合 于下一步提取五氧 化二钒要求的钒渣。
钒渣标准 (YB320 －65)
品级
V2O5 ≮
1
15.0
2
14.0
FeO·V2O3形式存在。钒的氧化反应也可写 成：
? 2[V]+4(FeO)=(FeO·V2O3)+3[Fe] ? 2[V]+4[O]+[Fe]=[FeV2O4]
B 标准生成自由能与温度的关系曲线
? 分析此图 ：钛的氧化 优先，硅和钒的氧化 较慢
提钒与炼钢工艺
车间，改建成3座30t的氧气顶吹转炉炼钢车间， • 我国原有的一些空气侧吹转炉车间逐渐改建成中
小型氧气顶吹转炉炼钢车间
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转炉炼钢技术的发展趋势
• 合理优化工艺流程，形成紧凑式连续化的 专业生产线
19世纪中期至今天，以 生铁为原料，在高温下 精炼成钢，一直是钢铁 生产的主要方法。高炉 鼓风由热风代替冷风， 并建立了蓄热式热风炉， 鼓风动力采用电力，确 定了作为生铁精炼炉的 平炉、转炉、电炉的炼
钢法。
海绵铁
液态生铁
钢铁分为二步冶炼法
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现代钢铁生产工艺流程
• 钢铁联合企业的生产工艺流程
提钒与炼钢工艺
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课程性质 课程目标 课程体系
教学内容 考核评价 学习方法
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• 这是什么？ • 它有什么用？ • 它是用什么材料制成
的？
关键点：钢铁制成 的！
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钢与铁的区别
铁合金
生铁
钢
成分
含碳量 其它元素
机械性能
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各种精炼炉的炼钢效率 1- 碱性转炉炼钢法，2- 纯氧顶 吹转炉炼钢法；3- 氧气侧吹转炉 炼钢法，4- 平炉（氧气使用量 10～40Nm3／t）， 5- 电炉，6平炉
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与平炉、电炉炼钢 法相比，氧气转炉 炼钢法具有生产率 高、钢中气体含量 低、钢的质量好等 特点。
提钒与转炼钢工艺
提钒与转炼钢工艺概述提钒与转炼钢工艺是一种用于加工和精炼钢材的工艺流程。
通过提钒工艺，钢材的含碳量得以提高，从而提高钢材的硬度和强度。
而转炼钢工艺则用于进一步减少钢材中的杂质，并调整钢材的成分和结构，以满足具体的要求。
本文将介绍提钒和转炼钢的基本概念和原理，以及相关的工艺流程和操作。
提钒工艺提钒原理提钒是指通过向钢材中添加合适的元素，使钢材中的碳含量提高，从而提高钢材的硬度和强度。
提钒过程中会有一个合适的温度范围，同时需要在氧化气氛中进行。
常用的提钒元素包括铬、钛、钒等。
提钒工艺流程提钒工艺的基本流程如下：1.准备工作：选择合适的钢材和提钒元素，准备好所需的设备和工具。
2.加热：将钢材加热至合适的温度范围，通常在800℃到1000℃之间。
加热时需要控制好加热速度和温度均匀性。
3.添加提钒元素：在加热过程中，将提钒元素逐渐添加到钢材中。
添加提钒元素的方式有多种，可以是粉末、块状或液体等。
4.搅拌和保温：在添加完提钒元素后，需要搅拌钢材以保证提钒元素均匀分布，并保持一定的保温时间，使提钒元素与钢材充分反应。
5.冷却：将经过提钒处理的钢材冷却至室温。
转炼钢工艺转炼钢原理转炼钢是指通过炼钢过程中的一系列操作，来进一步减少钢材中的杂质，并调整钢材的成分和结构。
转炼钢工艺可以改善钢材的力学性能和物理性能，提高钢材的质量和使用价值。
转炼钢工艺流程转炼钢工艺的基本流程如下：1.准备工作：选择合适的钢材和转炼剂，准备好所需的设备和工具。
2.预处理：将钢材进行预处理，去除表面的铁锈和杂质等。
3.熔融：将钢材加热至熔点以上，使其成为液体状态。
在熔融过程中，可以添加一定比例的转炼剂，如石灰石、脱硫剂等。
4.搅拌和保温：在熔融过程中，需要搅拌钢液以均匀混合转炼剂，并保持一定的保温时间，使转炼剂与钢液充分反应。
5.去除杂质：通过逐渐加大的磁场或引入气体等方式，将钢液中的杂质和气泡等逐渐移除。
6.过滤和冷却：在去除杂质后，通过过滤等方式进一步净化钢液，并将其冷却至室温。
提钒与转炉炼钢工艺
湿法提钒工艺流程示意图
1-2-2 火法提钒
• 火法提钒是用含钒的磁铁烧结矿，经过高 炉冶炼出含钒铁水，再进行提钒处理。中 国、俄罗斯等国家采用这种方法提取钒 • 通过电炉，将含钒铁矿预还原成金属球团 矿后，再经电炉冶炼出含钒铁水，提取钒 渣。南非和新西兰等国家采用这种方式提 取钒
火 法 提 钒 工 艺 流 程 示 意 图
教学内容
1
2 3
任务单元1：1－1 钒相关知识介 绍 任务单元2：1－2 提取钒的方法
任务单元3：1－3 氧化法提钒的方法
4
任务单元4：1－4 氧气顶吹转炉吹炼提取钒
任务单元1：1-1 钒相关知识介绍
钒钛资源用途
钒 相关知识介绍
钒的性质
钒的用途
1-1-1钒钛资源
1-1-1钒钛资源
• 攀西地区是中国矿产资
火法提钒的发展方向
转炉顶底复合吹炼提钒是今后转炉提钒顶底 发展方向
1－4 氧气顶吹转炉吹炼提取钒
1 2
1－4－1 氧气顶吹转炉吹炼提取钒原理
1-4-2 氧气顶吹转炉吹炼提取钒的准备
3
1－4－3 氧气顶吹转炉吹炼提钒工艺
提钒任务
含钒铁水
提钒
半钢
把含钒铁水吹炼成 高碳含量并满足下 一步炼钢要求的半 钢，包括成分、温 度
1-3-3转炉提钒方法
1
空气侧吹转炉提钒
2
氧气顶吹转炉吹炼提取钒
3
氧气顶底复吹转炉提钒法
1-3-3-1 空气侧吹转炉提钒
空气侧吹转炉是利用侧吹供入空气，使转炉 内铁水钒氧化而获得钒渣。
1-3-3-2 氧气顶吹转 炉吹炼提取钒
氧气顶吹转炉吹炼提钒法是 我国火法提钒生产广泛采用的 工艺
金属冶炼中的钒冶炼与钒生产
钒的用途
01
钢铁工业
作为合金元素，提
高钢铁的强度、韧
02
性、耐腐蚀性等
有色金属工业
用于生产钛、锆、 铪等合金
04
航空航天工业
用于制造高温合金
03
、火箭发动机等
化学工业
用于生产各种含钒 化合物，如偏钒酸 铵、五氧化二钒等
钒的分布与储量
01
主要产地：南非、俄罗斯、中国、美国等
02
全球储量：约2200万吨
03
全球年产量：约15万吨
02
钒的冶炼工艺
矿石的采选
1 2
3
矿石来源
钒通常与其他金属伴生于一些矿物中，如石煤、钾长石、钠 长石等。
采矿方法
根据矿床类型和地形条件，选择露天开采或地下开采。
选矿流程
通过破碎、磨矿、浮选等工艺流程，将含钒矿物与其他杂质 分离。
冶炼过程
氧化焙烧
将含钒矿物与氧化剂（如空气或纯氧）混合加热，使钒氧化成可溶性的钒酸盐。
THANKS
低生产成本。
节能减排技术
02
采用新型的冶炼炉和余热回收技术，降低能耗和减少污染物排
放。
自动化与智能化控制
03
通过自动化和智能化技术，实现钒冶炼过程的精准控制和优化
管理。
发展趋势
绿色化
加强环保监管，推动钒冶炼行业绿色化发展，降 低对环境的影响。
规模化
通过兼并重组等方式，实现钒冶炼企业的规模化 发展，提高产业集中度。
废气处理
燃烧法
将含硫氧化物、氮氧化物的废气通入燃烧室中，在高温下进行燃 烧反应，生成无害的二氧化硫、氮气和水蒸气。
吸附法
利用活性炭等吸附剂吸附废气中的粉尘和有害气体，达到净化空气 的目的。
提钒与转炼钢工艺6
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
炼钢原料的分类—分类方法二
铁水
金属料
废钢
原
铁合金
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） 3-1-2 废钢 3-1-3 生铁块
3-1-1 铁水
• 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。
• 废钢应清洁干燥，尽量避免带入泥土沙石、耐火 材料和炉渣等杂质；
• 废钢应具有合适的外形尺寸和单重。
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3-1-3 生铁块
生铁块
• 生铁块也叫冷铁， 是铁锭、废铸件、 罐底铁和出铁沟铁 的总称，其成分与 铁水相近，但没有 显热。
• 冷却效应比废钢低， 同时还需要配加适 量石灰渣料。有的 厂家将废钢与生铁 块搭配使用。
Mg／CaC2） • 苏打粉（Na2CO3）
电石粉脱硫
主要成分:CaC2 ，熔点为2300℃，粒度在0.1～ 1mm，脱硫反应：
CaC2（固） FeS CaS(固）＋Fe＋2C
• 脱硫特点： • CaC2有很强的脱硫能力 • 易于扒渣，对混铁车或铁水包内衬侵蚀较轻 • 污染环境，必须安装除尘装置 • 电石粉是工业产品，价格较贵 • 5）要特别注意电石粉在运输和储存过程的安全
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
钒的工艺流程
钒的工艺流程钒是一种重要的金属元素，广泛应用于钢铁、化工、电子、航空航天等行业。
钒的工艺流程是指将钒从其原料中提取出来并进行精炼加工的过程。
下面将介绍钒的工艺流程。
首先，钒的原料主要有钒钛磁铁矿、钒镍矿和钒钙状矿等。
其中，钒钛磁铁矿是最主要的钒原料。
在工艺流程中，首先需要对原料进行破碎、筛分、磁选等预处理，以去除其中的杂质和尽可能提高钒的品位。
矿石预处理后，进入浸出阶段。
钒矿石通过浸矿法将钒从矿石中溶解出来。
常用的浸矿法有压碱浸法、浸炭法、氧化浸法等。
其中，压碱浸法是目前广泛应用的一种办法，其主要原理是利用高碱度的溶液与矿石接触，使钒溶解于溶液中。
通过调整溶液的温度、浸速和浸时间等参数，可以控制钒的浸出效果和产品质量。
浸出阶段完成后，需对浸出液进行中和、沉淀、过滤等工序。
通过中和，可以使溶液中的酸碱度接近中性，以便后续的沉淀处理。
在沉淀工序中，通过加入适量的沉淀剂，使得钒以沉淀形式析出。
沉淀后，可以通过过滤将沉淀物分离出来，获得钒含量较高的固体钒酸盐。
固体钒酸盐获得后，将进行还原处理。
还原是将钒的氧化态还原为金属钒的过程。
常用的还原方法有硫化法、氧化亚硫酸法等。
其中，氧化亚硫酸法较为常用，其原理是将固体钒酸盐与亚硫酸盐反应，生成还原态钒。
通过控制反应温度、还原剂浓度和反应时间等参数，可以获得高纯度的金属钒。
还原完成后，金属钒需进行精炼加工。
精炼过程主要包括真空煅烧、高温熔炼和真空蒸馏等工序。
真空煅烧是将还原后的钒金属进行高温处理，去除其中的杂质。
高温熔炼则是通过高温和熔剂的作用，使钒金属达到熔化状态，以方便进一步加工。
最后，通过真空蒸馏，可以除去钒金属中的氧、氮等有害杂质，并进一步提高钒金属的纯度。
最后，经过以上工艺流程，钒金属的加工就基本完成了。
根据钒的不同应用需求，加工出的钒金属可以进一步进行制备成钒粉、钒合金等形式，以满足不同行业的需求。
综上所述，钒的工艺流程主要包括原料预处理、浸出、中和沉淀、还原、精炼加工等工序。
提钒与钢炉炼钢工艺——转炉炼钢工艺
录像网址： http://www.scemi. com/jpkc/tfyzl/Arti cle/ShowArticle.a sp?ArticleID=38
钢与生铁的比较
铁合金
生铁
钢
成分
含碳量
2%～4.3%
其它元素 硅、锰、硫、磷（少量）
0.03%～2% 硅、锰（少量）
机械性能
硬而脆无韧性 可铸、不可锻
单元2：2-2 气体射流与熔池的相互作用 单元3：2-3 氧气转炉冶炼的基本反应
单元4：2-4 转炉冶炼的基本特征 单元5： 2-5 转炉冶炼的基本判断方法
2-1 炼钢的任务
铁水
炼钢过程
•脱碳 •脱硫 •脱磷 •脱氧
炼钢过程
•去气体 •去夹杂 •合金化 •调 温
钢
钢与生铁的比较
根据标准规定，钢的定义是：以 铁为主要元素，碳含量一般在2 ％以下，并含有其他元素材料的 统称
4
底吹气体对熔池的作用
5 复合吹炼供气对熔池的搅拌
前言
观看录像2－3
录像网址： http://www.scemi. com/jpkc/tfyzl/Arti cle/ShowArticle.a sp?ArticleID=38
根据图2－1 和图2－2讲
解
叙述
前 言
前言
顶吹氧气转炉是将高压、高 纯度的氧气通过水冷氧枪，以 一定距离从熔池上面吹入的。
• 顶吹氧气转炉是将高压、 高 上纯 ）度 的（ 氧含气通O2过99水.5冷％氧以 枪，以一定距离（喷头 到熔池面的距离约为1～ 3米）从熔池上面吹入的。 为了使氧流有足够的能 力穿入熔池，使用拉瓦 尔型多孔喷头，氧气的 使用压力0.8~1.2MPa， 氧流出口速度可达 500m•s-1左右
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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
学习方法
端正的学习态度 保证课堂学习效率 不断充实所需理论知识,服务 于实践 充分利用课外时间,进行实践 训练
• 由于氧气顶吹转炉 反应速度快，生产 率及热效率很高， 可使用约20～30％ 的废钢以及便于自 动化控制，又克服 了空气吹炼时钢质 量差、品种少的缺 点，使它成为冶金 史上发展最迅速的 新技术。
与平炉、电炉炼钢 法相比，氧气转炉 炼钢法具有生产率 高、钢中气体含量 低、钢的质量好等 特点。 顶吹氧气转炉炼钢 法的小时产钢量为 平炉炼钢法的6～8 倍，是效率极高的 炼钢方法。
原矿
选矿 尾矿
原煤 洗煤 碎焦 返矿 精煤 炼焦炉
熔剂及辅 助材料
钢 铁 联 合 企 业 的 生 产 工 艺 流 程
破碎筛分 化工副产品
铁矿粉造块
筛分
熄焦 矿
热风
高炉
炉渣
直接还原或 熔融还原
煤 氧
水 铁 氧气转炉
废钢
海 绵 铁
电炉
或 铁 水
连铸
铸锭
轧机
成品钢材
近几年中国年产钢量
2006
2005 2002 钢产量达到3.5亿t
提钒与炼钢工艺
课程性质 课程目标 课程体系
教学内容 考核评价 学习方法
• 这是什么？ • 它有什么用？ • 它是用什么材料制成 的？
关键点：钢铁制成 的！
钢与铁的区别
铁合金 生铁
观看录像0
钢
含碳量
成分
2%～4.3% 硅、锰、硫、磷（少量）
硬而脆无韧性
0.03%～2% 硅、锰（少量）
钢铁工业发展趋势
• 钢铁工业发展的高效化、连续化、自动化。 • 节约资源、能源、降低制造成本，以增加 钢铁生产在市场经济中的竟争力。 • 发展高新技术所需的新材料。 • 连铸技术特别是高效连铸及终形连铸。 • 发展近终成形金属毛坯制备新技术。 • 21世纪是智能和信息的时代，钢铁企业将 实现计算机集成系统管理及流程的人工智 能控制
教学内容
提钒与转 炉炼钢工艺
绪论
项目一： 项目二： 含钒铁水提钒 合格钢水的冶炼
提钒与炼钢工艺
钢铁工业在国民经济中的地位与作用
炼钢技术的发展简史
绪 论
现代钢铁生产工艺流程 中国钢铁工业发展状况及发展趋势
氧气转炉炼钢法
钢铁工业在国民经济中的地位与作用
复合材料
材料
金属材料
高分子材料
陶瓷材料
金属材料发展情况介绍
回顾氧气转炉炼钢技术的发展，它可化分为三个 时期：
◆转炉综合优化时期（1990年以后）。这一时期，社会
对纯净钢的生产需求日益增加。迫切需求建立起一种全新的、 能大规模廉价生产纯净钢的生产体制。围绕纯净钢生产，研 究开发出铁水“三脱”预处理、高效转炉生产、全自动吹炼 控制与溅渣护炉等重大新工艺技术。降低了生产成本、大幅 度提高了生产效率。
• 据国际钢协经济委员会预测，截止到2010 年，全世界钢的需求量预计每年将增长 4.9%，其中，中国对钢的需求量预计每年 将增长8.4%；2010年至2015年期间，全世 界钢需求量的年增长速度为4.2%。国内市 场对钢铁产品的需求将继续呈现适度、稳 定增长态势，到2010年我国钢消费将达到 4.7亿吨，其中钢材将达到4.4亿吨。
各种精炼炉的炼钢效率 1- 碱性转炉炼钢法，2- 纯氧顶 吹转炉炼钢法；3- 氧气侧吹转炉 炼钢法，4- 平炉（氧气使用量 10～40Nm3／t）， 5- 电炉，6平炉
各种炼钢法和气体含量
项目 炼钢炉 碱性平炉 碱性电炉 （氧化期） 酸性平炉 [H] ， [N] ， ppm ppm 3.0 ～ 7.0 30～60 (c) (c) pH2＋pH2O 大气压 PCO 大气压 PN2 大气压 [O%] 0.04～0.07 0.04～0.07 0.03～0.05
业生产流程，通常习惯上人们叫做长流程。如图0－5所示
0.3.3 短流程 以电炉炼钢工艺为中心的钢铁联合企业生
产流程，通常习惯上人们叫做长流程。如图0－6所示
现代钢铁生产工艺--长流程
从炼铁原燃料准备开始，原料入高炉冶炼 得到液态铁水，高炉铁水经过铁水预处理 （或不经过）入氧气转炉吹炼，再经二次 精炼（或不经过）获得合格钢水，钢水经 过凝固成型工序（连铸或模铸）成坯或锭， 再经轧制工序最后成为合格钢材。由于这 种工艺流程生产单元多，规模庞大，生产 周期长，因此称此工艺流程为钢铁生产的 长流程工艺。
界的35%，居世界第一位
提钒与转炉炼钢工艺是冶金生产中的重要工艺。 钒钛磁铁矿冶炼出的含钒铁水的后步处理工序环节 主要为： 含钒铁水→脱硫→氧气转炉吹炼提取钒→扒钒渣→ 半钢预处理脱磷→扒渣→半钢入转炉炼钢。
2006年攀钢钒钛产品产量及占全国 比重
产品 钒渣 项目 国内消费量（万吨） —— 国内产量（万吨） 攀钢产量（万吨） 28.7 18 钒制品 （V2O5） 2.5 3.1 1.44 46.5% 钛精矿 钛白粉
现代钢铁生产工艺--短流程
• 将回收再利用的废钢（或其他代用料），经破碎、 分选加工后，经预热直接加入电炉中，电炉利用 电能作热源来进行冶炼，再经二次精炼，获得合 格钢水，后续工序同长流程工序。由于这种工艺 流程简捷，高效节能，生产环节少，生产周期短， 因此称此工艺流程为钢铁生产的短流程工艺。又 称“三位一体”流程（即电炉－炉外精炼－连铸 组成），或者“四个一”流程（即电炉－炉外精 炼－连铸－连轧组成）。
海绵铁
液态生铁
钢铁分为二步冶炼法
炼钢方法的发展状况
海绵铁（固）→ 液态生铁 →钢铁分为二步冶炼法 →
转炉：1856年，英国人贝塞麦发明底吹酸性空气转炉炼钢法→1879年英国 人 托马斯又发明了碱性底吹空气转炉炼钢法，→ 1891年法国人特罗佩纳 发明了酸性侧吹转炉炼钢法 →40年代，制氧技术得到了迅速的发展→ 1948年德国人杜雷尔在瑞士采用水冷氧枪垂直插入炉内吹炼铁水获得成功 → 奥利地钢铁联合公司在1952年林茨城，1953年在多纳维茨城先后建成 了30吨氧气顶吹转炉车间并投入生产，称为LD法（氧气顶吹转炉炼钢法的 代称）。而在美国一般称做BOF或BOP，在英国、加拿大等地，称做BOS。 先进工业国家已取代了平炉（主要缺点是生产的钢种有限，主要冶炼低碳 钢和部分合金钢。）→1967年原联邦德国和法国建成了氧气底吹转炉 → 1969年原联邦德国采用钢包喷射冶金技术→ 1974年英国首先在1.25转炉上， 1975年法国和卢森堡合作在65吨转炉上先后试验成功顶底复合吹炼转炉炼 钢，目前已在世界范围内推广。 如图0－1所示
氧气顶吹转炉炼钢方法简介
• 1、诞生的背景及简称 • 1856年，英国人贝塞麦发明了底吹酸性空气转转炉炼钢 法。
•
将空气吹入铁水，使铁水中硅、锰、碳高速氧化，依靠 这些元素氧化放出的热量将液体金属加热到能顺利地进行 浇注所需的温度，从此开创了大规模炼钢的新时代。 • 早在1856年贝塞麦就提出利用纯氧炼钢的设想，由于当 时工业制氧技术水平较低，成本太高，氧气炼钢未能实现。
• 1864年德国人西门氏和法国人马丁同时发明平炉（又称 马丁炉），平炉炼钢法成为二十世纪前期的主要炼钢方法。
• 二十世纪40年代 初，制氧技术得到 了迅速发展，给氧 气炼钢提供了物质 条件。1952年在 林茨（Linz）城， 1953年在多纳维 茨（Donawltz） 城先后建成了30t 氧气顶吹转炉车间 并投入生产，称为 LD法。
平炉：1864年法国人马丁利用蓄热室原理发明了平炉炼
钢法 → 1865年建成了第一座酸性平炉 → 1880年出现第一 座碱性平炉。50年代平炉钢产量占世界总钢产量的82%
现代平炉构造如图0－2所示。
观看录像1
结论：需要外来热源，平炉设备复杂，生产率低，现已被
淘汰。
电炉：1897年产生
于德国。1899年，法 国人海劳尔特发明了电 弧炉。20世纪60年代 以来，电弧炉在向大型 化发展的同时，采用了 高功率 （400~700KVA/t）、 超高功率 （700~1000KVA/t） 的供电系统、水冷炉壁、 助熔技术、自动化操作 及炉底出钢、炉外精炼 等技术,使其“电能耗 高、生产率低”的状况 得到了明显的改观。