提钒与转炉炼钢工艺概要
含钒铁水转炉提钒渣冶炼方案(初稿)
含钒铁水转炉提钒渣冶炼方案目录1.钒相关基础知识 (4)1.1钒元素的发现与发展 (4)1.2国内钒的发展 (5)1.3钒的矿物简介 (6)1.4钒及其化合物的性质 (6)1.4.1金属钒的性质 (6)1.4.2金属钒的制备: (7)1.4.3钒的主要氧化物 (7)1.4.4含钒化合物的理化性能 (8)1.5钒在钢铁上的应用 (9)1.6钒的生产方法 (10)2.转炉提钒基本原理 (11)2.1转炉提钒的意义 (11)2.2转炉提钒的原理 (12)2.3铁质初渣与金属熔体间的氧化反应 (12)2.4转炉提钒脱钒、脱碳规律 (12)2.5铁水中钒与碳氧化的转化温度 (13)2.6影响转炉提钒的主要因素 (15)2.6.1铁水成分的影响 (15)2.6.2 铁水中钒的影响 (15)2.6.3.铁水硅的影响 (15)2.6.4.吹炼终点温度对钒渣中全铁含量影响 (16)2.6.5.供氧制度的影响 (17)3.提取钒渣方法 (17)3.1顶底复吹转炉提钒 (17)3.2转炉单联法提钒 (18)3.3攀钢转炉提钒工艺 (20)3.3.1转炉提钒工艺流程图 (20)3.3.2攀钢转炉提钒工艺过程 (20)3.3.3攀钢转炉提钒主要设备参数 (21)3.3.4攀钢转炉提钒用原材料 (21)3.3.5 不同氧枪的提钒效果 (22)3.3.6攀钢转炉提钒冷却制度 (23)3.3.7攀钢转炉提钒终点控制 (24)3.3.8出半钢和倒钒渣 (24)3.3.9攀钢提钒钒渣 (25)4.八钢炼钢提钒渣方案 .......................................................................... 错误！未定义书签。
1.钒相关基础知识1.1钒元素的发现与发展钒(V)，呈银灰色，原子序数为23，原子量为50.942，在元素周期表中属VB族，具有体心立方晶格。
1801年，墨西哥矿物学家德尔·里奥在研究铅矿时，发现一种化学性质与铬、铀相似的新元素，其盐类在酸中加热时呈红色，故名为红色素。
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
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。
第四章攀钢转炉提钒工艺详解
范围
钒渣 平均 统计炉数 范围 平均 统计炉数 钒氧化率 平均 去硫率 去磷率 钒渣量 钒回收率
1.6~20.8
10.04 64 41.20~54.80 48.80 66 80.0 % 36.4 % 84.7 %
8.24~22.97
16.05 64 7.52~19.31 141.34 66 （78.5 % ）
9.11~51.16
26.30 64 6.64~23.04 12.35 66
5.98~20.42
15.30 64 2.03~4.81 3.12 66
炼钢 渣
66炉
24.6kg/t铁（包括MFe） 53% 64炉
64炉
同炉双渣法与双联法对比：
a. 钒 氧 化 率 较 低 ， 半 钢 余 钒 较 高 。 ( 双 联 法 钒 氧 化 率 平 均 88.7%,余钒平均0.045%) b.钒渣V2O5较低15.30%,TFe、MFe较低,CaO、P2O5较高。 ( 双联法 V2O5 平均 20.9%,TFe 平均 33.8%,MFe 平均 15%,CaO 平
15
3、氧气和氮气供应 氮 气 和 氧气用管道输送到车间内,氧气纯度为99.5％ ， 压力 0.49～1.18 MPa；氮气压力0.294～0.392Mpa。
120t炼钢 转炉
(二) 转炉提钒工艺过程 1、铁水供应
将脱硫后的铁水扒渣，再用起重机将铁水兑入转炉。
2、冷却剂供应
(1)生铁块、废钒渣：生铁块、废钒渣用电磁起重机装入生
铁料槽,再用起重机加入提钒炉。 (2)铁皮球、污泥球、铁矿石：用翻斗汽车运至地面料仓， 由单斗提升机运到37.56m平台，经胶带运输机送到炉顶料仓 内。使用时由炉顶料仓电磁振动给料机给料,经称量斗称量后 加入转炉。
攀钢转炉提钒工艺的回顾与展望
REVIEW AND PROSPECT OF TECHNOLOGY FOR VANAD IUM RECOVERY FROM HOT METAL IN CONVERTER AT PZH STEEL
ZHAN G Da - de ,ZHAN G Yu - dong
(Vanadium Recovery and Steelmaking Plant of PZH Steel ,Panzhihua 617062 ,Sichuan ,China)
313 提高钒渣质量的措施 31311 使用 SiO2 调渣技术
转炉提钒过程中钒的氧化是以渣铁界面上消耗 初渣中 FeO 为主要特征的 。初渣流动性大 ,有助于 钒氧化后与 FeO 形成尖晶石 ,加快钒的氧化过程 ; 另外 ,增加硅酸盐相量 ,在凝固过程中形成钒渣粘结 相 ,在吹钒终点时 ,钒渣不至于过稠 。实践证明 ,经
摘 要 :通过对不同提钒工艺流程的对比分析 ,系统回顾了攀钢提钒工艺的发展 、优化 ,提出了攀钢未来转炉提钒 工艺的一个初步思路 。 关键词 :转炉提钒 ;工艺 ;钒渣 中图分类号 : T G14614 + 13 文献标识码 :A 文章编号 :1004 —7638 (2001) 01 - 0030 - 04
第四章 攀钢转炉提钒工艺
项目 含钒 铁水 C(%) 4.4 3.8～4.7 Si(%) 0.130 0.03～0.36 Mn(%) 0.238 0.12～0.5 P(%) 0.075 0.065～0.085 S(%) 0.058 0.035～0.146 V(%) 0.285 0.18～0.33 Ti（%） 0.19 0.08～0.23 温度(℃) 1260 1180～1350
转炉炉下钒渣罐采用16m3渣罐,每个渣罐能容纳吹炼钒渣8~12
炉。钒渣罐通过炉下电动渣罐车拉至钒渣跨，用起重机吊至16m3 钒渣罐车上；每4辆车组成一列(3辆钒渣罐车,一辆废渣车),用火车 拉至钒渣破碎间，废渣拉至弃渣场。
三、攀钢转炉提钒主要设备
设计工艺参数： 公称容量 120 吨，设计炉产半钢 138 吨，提钒周期 30min/ 炉，纯吹氧时间 8min ，日提钒最大炉数 68炉(2 吹 2时 ) ，设计年 产钒11万吨/年，半钢295万吨年。 转炉炉型参数： 高9050mm，炉壳外径6530mm，高宽比1.386，熔池内经 5180mm，熔池深度 1400mm，转炉有效容积136m3，炉容比
的转炉提钒—转炉炼钢的双联法提钒炼钢获得成功，在10t实
验转炉所做研究的基础上，不断扩大试验规模。1963年11月 建成 100t 转炉，并进行了第一批工业试验，证实了采用氧气
从铁水中提钒的合理性及提钒的高效率，可以实现深度脱钒，
钒氧化率达92—94%。
从60年代初开始，我国为了加速钒钛磁铁矿的综合利用，
污泥球 铁矿石 铁皮球 覆盖剂
O2 N2
生铁块 废钒渣 生铁料槽
单斗提升机 皮带运输机 炉顶料仓 称量斗
炉气放散 称量 炉气净 化装置 污泥 处理 烟尘回 收利用
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
提钒与转炉炼钢工艺共86页文档
提钒与转炉炼钢工艺
6
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
1
0
、
倚
南
窗
以
寄
傲
，
审容膝ຫໍສະໝຸດ 之易安。
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
转炉双联法提钒工艺流程
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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
转炉提钒工艺与设备(钒渣-五氧化二钒-三氧化二钒-金属钒-钒铁-钒铝合金-碳氮化钒-钒电池)
转炉提钒工艺与设备（钒渣-五氧化二钒-三氧化二钒-金属钒-钒铁-钒铝合金-碳氮化钒-钒电池）原创邹建新崔旭梅教授等转炉提钒工艺与设备提钒的原材料：高炉铁水；提钒的产品：钒渣+半钢；提钒的工艺：氧气顶吹法；提钒的主体设备：炼钢转炉。
1 转炉提钒工艺过程（1）铁水供应将脱硫后的铁水扒渣，再用起重机将铁水兑入转炉。
（2）冷却剂供应a.生铁块、废钒渣：用电磁起重机装入生铁料槽,再用起重机加入提钒炉。
b.铁皮球、污泥球、铁矿石：用翻斗汽车运至地面料仓，由单斗提升机运到37.56m平台，经胶带运输机送到炉顶料仓内。
使用时由炉顶料仓电磁振动给料机给料,经称量斗称量后加入转炉。
(3)氧气和氮气供应氧气用管道输送到车间内,氧气纯度为99.5％；压力0.49～1.18 MPa；氮气压力0.294～0.392Mpa。
(4)吹炼提钒吹炼前根据铁水条件加入生铁块或废钒渣,然后兑入铁水,摇正炉体下枪供氧吹炼，在吹炼过程中可根据吹炼情况加适量铁皮球、铁矿石、污泥球，吹炼结束时先出半钢进入半钢罐。
(5)出钒渣转炉炉下钒渣罐采用16m3渣罐,每个渣罐能容纳吹炼钒渣8~12炉。
钒渣罐通过炉下电动渣罐车拉至钒渣跨，用起重机吊至16m3钒渣罐车上；每4辆车组成一列(3辆钒渣罐车,一辆废渣车),用火车拉至钒渣破碎间，废渣拉至弃渣场。
2 转炉提钒设备以攀钢转炉提钒主要设备为例。
设计工艺参数：公称容量120吨，设计炉产半钢138吨，提钒周期30min/炉，纯吹氧时间8min，日提钒最大炉数68炉(2吹2时)，设计年产钒11万吨/年，半钢295万吨/年。
转炉炉型参数：高9050mm，炉壳外径6530mm，高宽比1.386，熔池内经5180mm,熔池深度1400mm，转炉有效容积136m3，炉容比V/t 0.986，炉口外径2480mm。
提钒转炉主要设备有冷却料供应系统、转炉及其倾动系统、氧枪系统、烟气净化及回收、挡渣镖加入装置等。
(1)冷却料供应系统冷却剂供应系统包括地下料坑、单斗提升机、皮带运输机、卸料小车、高位料仓、振动给料器、称量料斗以及废钢槽、天车等设备，这些设备保证提钒用原料的正常供应。
转炉炼钢原理及工艺介绍
转炉炼钢原理及工艺介绍1. 引言转炉炼钢是一种常用的钢铁冶炼方法，在钢铁行业中具有重要的地位。
本文将介绍转炉炼钢的原理以及相关的工艺。
2. 原理转炉炼钢的原理基于炉料在高温下的氧化还原反应。
在转炉炉腔内，通过喷吹氧气来进行氧化反应，将炉料中的杂质和不需要的元素氧化为气体，并通过炉顶的排气系统排出。
同时，通过加入适量的合金元素和剂料，实现精确的调节和控制炉料中的化学成分，从而达到炼制特定钢种的目的。
3. 工艺介绍3.1 炉料准备转炉炼钢的炉料通常包括废钢、生铁和铸铁等。
在炉料准备阶段，首先将炉料进行破碎和称重，确保每炉的配料量准确。
然后将炉料装入倾动或转倒式转炉中。
3.2 酸碱度控制酸碱度的控制是转炉炼钢中的重要环节。
在炉料中加入不同的硅、锰、磷等元素和石灰质量，可以调节炉腔中的酸碱度。
通过测定炉腔中渣口撞击时的响声来判断酸碱度的状态，并根据需要进行调整。
3.3 氧气喷吹在转炉炼钢的过程中，通过在炉膛中喷吹预热后的氧气，可以实现杂质的氧化和温度升高。
氧气的喷吹方式有多种，包括底吹、侧吹和顶吹等。
氧气喷吹的速率和角度的控制对炉腔内的氧化反应有重要影响。
3.4 合金元素的加入根据钢种的要求，需要在转炉炼钢过程中加入适量的合金元素，如铬、镍、钒、钼等。
合金元素可以通过粉末喷吹、捞渣操作等方式添加到炉腔中。
合金元素的加入可以改变钢的性能和化学成分。
3.5 钢渣处理在转炉炼钢过程中，钢渣是产生的副产物。
钢渣中含有大量的氧化物和杂质，需要进行适当的处理。
一般采用钢渣保温、捞渣、保护渣、中性渣等措施来处理钢渣，以确保钢渣中的氧化元素被充分还原并排出炉外。
3.6 出钢经过一系列的氧化还原反应和调度控制，转炉中的炼钢过程逐渐接近尾声。
当出钢温度达到要求后，打开炉底的出钢口，将液态钢水流入连铸机进行继续加工。
4. 总结转炉炼钢是一种重要的钢铁冶炼方法，其原理是基于氧化和还原反应。
通过适当的酸碱度控制、氧气喷吹和合金元素的加入，可以实现炼制特定钢种的目的。
第四章+攀钢转炉提钒工艺
转炉炉下钒渣罐采用16m3渣罐,每个渣罐能容纳吹炼钒渣8~12
炉。钒渣罐通过炉下电动渣罐车拉至钒渣跨，用起重机吊至16m3 钒渣罐车上；每4辆车组成一列(3辆钒渣罐车,一辆废渣车),用火车 拉至钒渣破碎间，废渣拉至弃渣场。
三、攀钢转炉提钒主要设备
设计工艺参数：
公称容量120吨，设计炉产半钢138吨，提钒周期30min/炉，纯吹
B 托圈和耳轴
托圈和耳轴的作用：支撑炉体并传递转矩。 ① 托圈：是由优质钢板焊成，断面呈矩形的中空圆环，内部通水冷却， 以降低热应力。其两侧各固定了两个耳轴，为炉壳受热膨胀不受限制 和通风冷却，在托圈和炉壳之间留有100mm间隙。 ② 耳轴：是给转炉和托圈传递低速、重载荷、大力矩的传动件,要求其
具有足够的强度和刚度,可用40Cr制作。
头圆锥形的护板→防止托圈上
堆积炽热的炉渣。
炉帽
炉帽上设有出钢口,出钢口最易损坏,一般设计成可拆卸式的。
出钢口
b. 炉身
炉身为圆筒形，它是整个炉壳受力最大的部分，转炉的整
体重量通过炉身钢板支撑在托圈 上，并承受倾炉力矩。
c. 炉底
炉为球
形，其下部焊有 底座以提高强度。
炉底
炉帽、炉身、 炉底三部分之间 采用不同曲率的 圆滑曲线连接,以 减少应力集中。
1、首钢3吨LD转炉提钒试验 1965年7月～11月在首钢进行了三个方案的试验。 a. 同炉单渣法 试验了39炉
b. 同炉双渣法
c. 双联法 实验结论：
试验了61炉
试验了145炉
a.双联法：钒回收率较高,钒渣的水浸率可高达90.0—97.7%,是一次 从生铁中提出优质钒渣的较好方法。缺点是生产调度上较为复杂。 b.同炉双渣法：钒渣含钒低，钒回收率较低，CaO、P、S高，不适宜 用现行工艺进行焙烧浸出处理。可作为石灰代用品返回高炉利用。 c.同炉单渣法：钒渣含钒更低，余钒较高0.08%以下， CaO、P高。
100T转炉45#钢生产工艺要点
100T转炉45#钢生产工艺要点（冶炼部分）1.工艺路线：混铁炉—提钒转炉—炼钢转炉—精炼—方坯保护浇铸2•原料条件：尽量组织用铁水（半钢）[S]W0.040%冶炼，以保高拉碳为原则控制冷料用量。
3.成份控制4.温度控制（表中温度为贺利氏测温偶头的夏季温度，冬季连拉炉次温度上调5C）。
5.1吹炼前期化好渣，化透渣，避免熔池温度上升过快及炉渣“返干”现象发生5.2吹炼终点：尽量一次拉成，保证C-T协调，补吹不大于两次。
终点[C]最佳控制为0.10〜0.20%；[S]W0.030%,[P]W0.015%。
5.3挡渣：用挡渣塞、挡渣锥或专用挡渣设施进行挡渣操作，确保渣层厚W出钢时间保证出钢口圆滑出钢时间三秒。
其中在出钢前加入，其余部分在加完合金料后加入，氧化性强靠上限，氧化性弱靠下限。
合金参考：用合金化。
根据出钢终点氧化性随合金料均匀加入炉调渣剂，出钢后加入顶渣袋炉。
5.7在冶炼此钢种时，转炉复吹必须执行切换。
精炼要求6.1吹氩时间三分钟，前分钟执行吹氩操作，其余执行弱吹氩操作。
吹氩过程中尽量少喂或不喂线，若氩前a[o]三，可喂米线进行调整,a[o]注：结合脱氧剂的加入量，氧化性强喂线量靠上限，氧化性弱喂线量靠下限。
注意事项开新炉前炉和大补炉后第炉禁止冶炼此钢种。
冶炼此钢种时，调度室提前炉通知转炉岗位和化验室，转炉岗位根据实际情况调整冷料用量，化验室提前做标样。
严禁使用新包，及时处理炉口积渣和包沿，要求钢包内无残渣和包底，保证红包出钢。
本制度自年月日起执行，原年月日工艺要点同时作废。
技术科大包保护管中间包浸入式水口结晶器铸坯三、拉钢前的准备要求结晶器使用寿命W分钟，内腔表面光滑，上下水缝无漏水。
要求使用干式料中间包烘烤达到小时以上并且中间包内保持清洁无杂物溢流口修砌符合排渣要求。
石英质（或铝碳质）浸入式水口和快换下水口必须烘烤后使用。
四、拉钢过程的控制生产断面（）：x大中包温度控制及浇注周期贺利氏偶头夏季温度，注：五流、六流拉钢时总蹲包时间W分钟，七流、八流拉钢时总蹲包时间W 分钟，调度室开作业卡要温度时蹲包温降按1・O°C/min计算（不区分冬夏季）。
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
钒冶炼的翻转炉和转炉工艺
炉内熔融状态的钒渣与氧化剂 （如氧气）充分接触，发生氧 化还原反应，生成高纯度的五 氧化二钒。
转炉工作原理的核心在于通过 控制炉内温度和气氛，实现钒 渣与氧化剂的有效反应。
转炉的构造与特点
转炉主要由炉体、炉盖、电极、传动系统和控 制系统等组成。
01
炉盖设有观察孔和喷枪装置，用于向炉内 添加氧化剂。
降低能耗和环境影响
01
02
03
节能技术应用
采用先进的节能技术，优 化炉体保温和热量回收系 统，降低能量损失，提高 能源利用效率。
废弃物资源化利用
对冶炼过程中产生的废弃 物进行资源化利用，减少 对环境的负担。
环保标准合规
遵守国家和地区的环保法 规，降低污染物排放，减 轻对环境的负面影响。
开发新型钒产品
钒冶炼的必要性
市场需求
随着钢铁工业的发展，对高强度、高 性能钢材的需求不断增加，推动了钒 市场的需求。
资源优势
我国拥有丰富的钒资源，通过合理开 发和利用钒资源，可以满足国内外市 场的需求。
钒冶炼的主要方法
还原法
通过还原剂将五氧化二 钒还原为金属钒或钒铁
合金。
直接法
将五氧化二钒与碳粉混 合后直接还原为金属钒
转炉工艺
能耗较高，效率较低。由于采用氧化吹炼法，需要消耗大量氧气和能源，且生产 效率相对较低。
环境影响比较
翻转炉工艺
对环境影响较小。该工艺产生的废气 、废水和固体废弃物较少，且易于处 理和回收利用。
转炉工艺
对环境影响较大。该工艺产生的废气 、废水和固体废弃物较多，且处理难 度较大，容易对环境造成污染。
翻转炉工艺流程
01
将钒渣破碎至一定粒度 后，与还原剂混合均匀 ，装入翻转炉内。
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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
提钒的原理就是向转炉内铁水中加入氧化性物质 （主要是吹入氧气）使钒氧化成钒的氧化物进入 炉渣，为了达到“脱钒保碳”的效果，同时应适 当加入各种冷却剂以控制熔池温度低于C－V转化 温度（T转），得到合乎要求的钒渣和满足下一道 工序炼钢的半钢
1-2提钒方法
提钒方法
火法提钒
湿法提钒
从含钒磁铁矿石 中直接提取钒
将含钒磁铁矿通过火 法冶金得到含钒铁水， 再经氧化得到含钒炉渣， 富集后成为制造钒铁合 金的原料。提取钒渣后 的铁水称为半钢，还可 进一步冶炼成钢。
1-2-1湿法提钒
• 钒磁铁矿中 wV O 5 为1％～2％，是含钒较高的矿 石，经破碎精选的精矿粉，与芒硝混合制球后装 入窑中，在1200℃的高温下焙烧，精矿粉中钒与 芒硝作用，钒转化为可溶性钒酸钠 • 再将焙烧好的球团矿浸入水中，使钒酸钠充分溶 解 • 加入硫酸，钒酸钠再转化为不溶于水的V2O5，经 沉淀、过滤后，即作为制作钒铁合金的工业原料
• • • •
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
• 解决此问题所需要的素材（1） • 转炉提取钒主要是通过供氧，形成钒的氧 化物提取出来。钒是极易氧化的元素，钒 与氧的亲合力介于硅和锰与氧的亲合力之 间。供氧后，铁水中Fe被大量氧化，Si、V、 Mn和少量的C也同时被氧化。
• 解决此问题所需要的素材（2） • 钒与氧的反应：提钒过程是氧气流与金属 熔体表面相互作用的过程，是铁水中铁、 钒、碳、硅、锰、钛、磷、硫、等元素的 氧化反应过程.反应能力的大小取决于铁水 组分与氧的化学亲和力，通常称之为标准 生成自由能。值越负，氧化反应越容易进 行
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
1-3-3-3 氧气顶底复吹转炉提钒法
为了提高熔池的搅 拌温度，采用炉底吹 入搅拌气体、炉顶吹 氧的办法即为顶底复 合吹钒工艺。目前世 界上仅处于试验阶段
氧气顶底复吹转炉提钒法—试验进程
我国承德钢铁公司在20t转炉上也进行了复合吹炼 试验。底部用4个内径2mm的不锈钢管枪体，共氮 压力为0.9到1.35MPa，顶吹氧气压力为0.6～0.85 MPa ，枪位0.8到1.2m，供氧强度1.9～ 2.5m3/ （min.t）。底吹供气强度0.03到0.06m3/ （min.t），N2流量为72～ 150m3/h（标态） 原苏联在容量100kg的转炉试验，试验结果表明， 随着顶底吹炼强度提高，平均熔化速度提高及钒 氧化程度提高，比单一吹氧的提钒率提高，半钢 残渣的质量分数可降低到0.016%～0.017％,钒渣 中的全铁的质量分数降低到22%～ 25%，五氧化 二钒质量分数提高到23%～ 25%
2
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
本项目中的学习型工作任务
• 在获得优质、高产、低耗、长寿的技术经济指标 理念下，依据已知原材料性质及工艺设备，以完 成一炉铁水提钒得到合格产品的工作任务岗位技 能为总体目标，设置为一个综合性项目 • 以职业能力培养为主线，将一炉铁水提钒相对应 的主要知识点设置为若干个单元，每一单元的主 要知识点同最终目的（总的工作任务）联系起来 • 将完成该任务所需的岗位操作技能设为实训项目， 并配置相关的专业知识、经验案例和设备知识， 构成理论和实践一体化的项目导向课程
4
10.0
31
1.0
0.10
0.8
1-4-1-2氧气顶吹转炉吹炼提取钒原理 工程实例
• 已知攀钢典型铁水成分：w[C]＝4.0％,w[Si] ＝0.20％，w[V]＝0.32％，w[Ti]＝0.25％， 通过物理化学手册查出一些数据计算出 lg fv＝－0.587，lg fc＝0.865，求实际转化温 度T=?
1-1-3 钒的用途
• 钢中加入少量的钒，起到细化晶粒和沉淀强化作 用 • 大约有7％～10％的钒用于制作金属合金，例如钒 与钛可以组成重要合金Ti－6Al－4V。 • 钒的氧化物可以代替铂作催化剂，应用于玻璃工 业、医药工业、纺织工业、照相和电影材料工业。 钒还可以作为快速中子反应堆的结构材料，也是 电子工业中超导体 • 电子管中X射线滤波器的材料等，也是生物工程不 可缺少的重要物资。
• 根据热力学计算T转 • 实际铁水中各元素选择性氧化转化温度与标准状况下是有 差距的。实际的随铁水的成分和炉渣的成分的变化而变化。 • 例题讲解
• 实际吹钒过程的转化温度，随着铁水中钒浓度的 升高和氧分压的增大，转化温度略有升高，同时 随着铁液中［V％］浓度的降低，即半钢中余钒 越低，转化温度越低，保碳就越难。因此脱钒到 一定程度后，要求半钢温度较高时，只有多氧化 一部分碳的条件下才能做到。实际吹钒温度控制 在1340～1400℃范围内 • 通过转化温度的计算，可以根据工艺的要求，规 定出适当的半钢成分，即可估计转化温度，在吹 炼过程中控制过程温度不要超过此温度。根据原 铁水成分及规定的半钢成分，并算出吹炼的终点 温度（转化温度），即可作一热平衡计算以估计 须用的冷却剂用量
火法
70％。
1-3氧化提钒方法
雾化提钒
摇包吹氧提钒
工艺
转炉提钒
1-3-1摇包提钒法
南非海威尔德公司试验历程 1
回转窑直接还原 4
半钢进转炉炼钢
3
2
电炉炼铁
摇包提钒
1-3-2 雾化提钒
• 雾化提钒工艺是我国自行研 制的一种独特提钒方法。 • 特点：雾化提钒过程中不能 加入冷却剂，只适用于含硅 低的含钒铁水，并要控制好 铁水温度，不能过高。 • 雾化提钒工艺简单，铁水提 钒处理能力大，满足了生产 要求。但提钒时铁的氧化多， 铁损较大 雾化法提钒工艺流程
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
• 我国的攀钢、承钢和马钢以及俄罗斯的下塔 吉尔钢铁公司均采用顶吹转炉提取钒渣。 • 氧气顶吹转炉吹炼提钒法的优点是：（1） 半钢温度高；（2）可保证生产各种品总的 钢；（3）制取的钒渣含量高，氧化钙，磷 等杂杂质少，有利于下一步提钒五氧化二钒； （4）钒渣金属杂质物少；（5）炉子寿命提 高；（6）钒氧化率高
提钒与转炉炼钢工艺
项目一 含钒铁水提钒
氧气顶吹转 炉吹炼提钒
观看提钒视频资 料录像1－1
项目目标
总体 ：在已知原材料和工艺设备条件下编制一炉
铁水提钒的操作规程和完成一炉铁水提钒的吹炼
• 具体：熟悉钒钛资源、钒的用途、钒的性质及提取
钒方法的特点 • 熟练掌握氧气顶吹转炉提取钒的任务、原理；氧气 顶吹转炉提取钒的主要原料种类及对其要求要点氧 气顶吹转炉吹炼一炉含钒铁水提取钒包括的项目及 参数控制、调节的方法 • 了解氧气顶吹转炉吹炼提取钒所涉及到的主要种类、 作用及结构特点
源最富集的地区之一，有 钒钛磁铁矿资源储量98亿 吨，占全国铁矿资源储量 近20%。其中，钒资源储 量占全国储量的61%，占 世界储量的11.6%，居中 国第一、世界第三；钛资 源储量在国内具有绝对优 势，占全国储量的90%， 世界的35%，居世界第一 位
1-1-1 钒钛资源
• 承德地区的钒钛磁
铁矿总储量达到了80 亿t以上，折合V2O5 的储量有800万t，资 源相当丰富
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 SiO2 化 学 成 分, % P V 2 O5 ≮ 1 2 3 15.0 14.0 12.0 CaO ≯ 27 28 29 0.8 1.0 1.0 0.08 0.10 0.10 0.8 0.8 0.8 Ⅰ Ⅱ
1-1-2 钒的性质
物理性质
钒的性质 化学性质
钒的物理性质
• 元素符号V，原子序数23，原子量50.94 • 外围电子排布3d34s2，位于第四周期VB族。 原子半径132.1皮米，第一电离能654kJ/mol， 电负性1.6 • 银白色金属，有良好的延展性 • 密度 5.96g/cm3，熔点 1890±10℃，沸点 3380℃
两种提钒法的比较