[發明專利]一種在電渣重熔過程中直接釩合金化的方法

有效

• 申請號: 201510219962.0
• 申請日: 2015-04-30
• 公開（公告）號: CN104762488A
• 公開（公告）日: 2015-07-08
• 發明（設計）人: 常立忠;施曉芳
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: C22B9/18
• 分類號: C22B9/18;C21C7/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 蔣海軍

技術領域

本發明涉及電渣重熔技術領域，更具體地說，涉及一種在電渣重熔過程中直接釩合金化的方法。

背景技術

電渣重熔作為一種特種冶金新技術，在特殊鋼行業占據舉足輕重的作用。經過電渣冶煉的鋼錠，純度高、含硫量低、非金屬夾雜物少、鋼錠表面光滑、結晶均勻致密、金相組織和化學成分均勻，該技術正在獲得越來越廣泛的應用。目前，電渣重熔技術主要用于合金鋼的生產，特別是模具鋼、工具鋼的生產，而這些鋼中絕大部分都含有合金元素釩。但是用電渣重熔方法生產這些含釩合金鋼有以下兩個問題：

(1)電渣重熔過程需要金屬自耗電極。自耗電極由初煉爐熔煉鐵水、廢鋼及釩鐵合金而制成。但是生產釩鐵合金需要冶煉釩鐵，而釩鐵冶煉過程復雜、生產率低、勞動強度大，能耗較高，環境污染嚴重；而且釩鐵冶煉過程釩的收得率不高，浪費資源。

(2)在自耗電極制造過程中，一旦自耗電極中的釩沒有達到目標含量，那么自耗電極就不能進行電渣重熔，而是必須返回初煉爐重新熔化、冶煉，造成大量的能耗、資源(合金元素)的浪費，而且污染環境。

目前的電渣重熔企業在含釩合金鋼的生產過程中，主要是對釩成分合格的金屬自耗電極進行重熔熔煉。在電渣重熔過程中沒有采取任何釩合金化的措施。因此，如果能夠在電渣過程進行釩的合金化，對于改善產品質量，節約能耗具有重要的意義。

經專利文獻檢索，查閱到兩個涉及氧化釩直接合金化的專利，其公開號分別為CN101798618A，CN101067182。公開號為CN101798618A的專利，其利用釩渣在LF爐還原，從而使鋼液增釩，合金化的方式為先將含釩渣直接加入爐內，然后再加入還原劑還原釩渣。但是其還原劑為鋁粉、電石，還原產物為氧化鋁。這種方法會導致LF精煉過程渣量大量增加，從而增加能耗，污染鋼液。公開號為CN101067182的專利，主要利用V₂O₅在電弧爐內還原，使鋼液增釩。合金化方式同樣是先加入V₂O₅，再加入還原劑還原。所采用還原劑為硅和Al，還原產物為二氧化硅和氧化鋁，同樣會導致爐內渣量增加。

根據現有釩直接合金化技術來看，如何在電渣重熔過程中有效的加入釩，并控制爐內的渣量，是本發明要解決的關鍵技術問題。

發明內容

1.發明要解決的技術問題

本發明的目的在于解決如何在電渣重熔過程利用V₂O₅實現含釩鋼的直接合金化的問題，提供了一種在電渣重熔過程中直接釩合金化的方法。本發明的釩合金化的方法，V₂O₅的還原速度快，且不污染鋼液，釩的收得率高，工藝簡單；采用本發明的技術方案可以重熔含釩的冷作模具鋼、熱作模具鋼、冷軋鋼用鋼及高速鋼等，重熔過程穩定，鋼錠表面質量良好，化學成分分布均勻。

2.技術方案

為達到上述目的，本發明提供的技術方案為：

本發明的一種在電渣重熔過程中直接釩合金化的方法，其步驟為：

步驟一、將氧化釩和石墨按照一定的比例混合，采用鐵皮包裹成合金線；所采用氧化釩中各成分的質量百分比為V₂O₅>98％，P<0.03％，S<0.015％，粒度不大于100目；石墨中各成分的質量百分比為C>99％，S<0.02％，P<0.01％，粒度不大于100目；氧化釩和石墨的重量比為1:1～1.5:1；合金線直徑為5～10mm；

步驟二、采用液渣啟動方式，開始電渣重熔，即先將重熔渣在電渣爐外熔化后，再倒入電渣爐，然后電極下降，重熔過程開始；所采用的電渣爐為采用T型結晶器的抽錠式電渣重熔爐，其中T型結晶器渣池內襯組成由內到外依次為石墨磚-高鋁磚-鋼板，鋼板無需水冷；液渣的溫度不低于1600℃，然后進入正常重熔過程，重熔過程金屬自耗電極的熔速為(0.7～0.8)×D_鋼錠(鋼錠直徑，mm)，kg/h；

步驟三、向渣池中喂入步驟一所制的合金線，喂入量按照如下計算公式確定：

W_合金線＝3.04·W_m·W_V～3.65·W_m·W_V

式中：W_合金線為每分鐘喂入渣池的合金線的量，不包括鐵皮的重量，kg/min；

W_m為自耗電極每分鐘的熔化速率，kg/min