高钒生铁冶炼技术的探索与实践

朱世会

广州市东山区

摘要：钒是钢铁材料的重要微合金化和合金化元素，目前市场急需的各种高强钢、高韧性钢以及高塑性钢都离不开钒的加入。通过高炉冶炼获得高钒铁水，避免额再炼钢过程的合金化损耗，达到提高钢铁制品的硬度、强度和耐磨性等目的。

一、高钒生铁冶炼技术的探索与实践

普通高炉冶炼高钒生铁的核心技术在于搭配大比例杂料及钒钛矿，存在入炉品位低、钒钛比例高、碱负荷及锌负荷高等冶炼难点，为了能够在获得环保和经济效益的同时确保生产安全稳定，领航公司相关技术人员进行了不懈的探索与实践，取得了突破性的进展。

(一)稳步提升入炉钒钛比例

烧结含钒杂料及钒钛矿比例提升，2021年1-11月烧结配加钒钛矿比例18%，外购含钒杂料11%，自产含钒杂料7%，钒钛比例达到36%。

在保证炉况稳定顺行的基础上，稳步提升高炉入炉钒钛矿比例，全年使用含钒烧结矿71%、钒钛球团矿18.5%、含钒钢渣块4.5%，入炉钒钛比例达到48%。渣中Ti O2控制在15%-18%，生铁含钒0.35%～0.50%，阶段性达到0.6%。

(二)优化烧结工艺，保证烧结质量

1. 强化烧结技术管控措施

成立优化配料技术组，优化配料结构：对所使用的原料采取分类堆放并提前取样分析，根据烧结性能、化学成分进行配料方案对比测算，经优化配料技术组研讨后确定烧结原料结构。

烧结杂料比例逐步提升，采取定期排碱制度：2020年1-10月烧结杂料控制在20-30%,11月达到40%，由于杂料品种不稳定，成分波动较大，同时碱金属及Zn负荷高，烧结除了强化生产工艺优化管控外，采取定期排碱制度，即每半个月调整配料比例，短期降低杂料配比，协助高炉排碱，保障生产稳顺。

优化烧结工艺，保证烧结质量：(1)对杂料进行预混，要求预混混大堆，保障烧结矿成分稳定；(2)在配料仓处增加自制振动筛，筛除20mm以上的大块杂物；(3)对配料仓出料口进行改造，提高电子秤皮带转速，由140r/min提高至180r/min;(4)提高生石灰配比至5%;(5)稳定上料量90-100t/h;(6)实施一混加热水（≥90℃）、二混加蒸汽，混合料料温达到了70℃以上；(7)提高料层厚度至550mm以上；(8)提升点火温度≥1050℃，提高终点温度在270-300℃，确保烧好、烧透。

通过以上技术改进实现了烧结钒钛比达到30%以上，碱度合格率由80%提升至90%以上，转鼓强度由60%提升至65%左右，为高炉冶炼提供了基本条件。

2. 优化烧结工艺操作

(1）对杂料进行预混，要求预混混大堆，保障烧结矿成分的均匀稳定；

(2）在配料仓处增加自制振动筛，筛除20mm以上的大块杂物；

(3）对配料仓出料口进行改造、提高电子秤皮带转速，由140r/min提高至180r/min;

(4）提高生石灰配比至5%;

(5）稳定上料量90-100t/h;

(6）实施一混加热水（≥90℃）、二混加蒸汽，混合料料温≥70℃；

(7）提高料层厚度至550mm以上；

(8）提升点火温度，按照≥1050℃控制；提高终点温度，按照270-320℃控制。确保烧好、烧透。

通过以上技术改进实现了烧结钒钛比达到30%以上，碱度合格率由80%提升至90%以上，转鼓强度由60%提升至65%左右，为高炉冶炼提供了基本条件。

(三)定期排碱，保障系统稳定顺行

由于杂料品种不稳定，成分波动较大，同时碱金属及Zn负荷高，烧结及高炉系统除了强化生产工艺优化管控外，采取定期排碱制度，即每半个月烧结系统调整配料比例，短期降低杂料配比，降低烧结矿碱、Zn负荷，高炉每周定期排碱一次，主要方法是降低渣碱（1.05-1.15倍）、添加萤石、降低钒钛比例、上调炉温（[Si]0.4%-0.6%）、适当提高顶温等。

高炉原料入炉前的监控机制建立：建立有害元素入炉监控机制，根据炼铁厂有害元素入炉收支平衡表，掌握入炉的Zn和碱负荷的数据，如有害元素含量超标，要立即启动应急反应机制，包括调整金属料配料结构、高炉洗炉排碱操作、适当控制冶炼强度、适当降低喷煤比例等措施。

(四)强化过程管控，保障高炉生产稳顺

强化槽下筛分管控、杜绝<5mm的原料入炉，保持高炉适宜的煤气分布及良好的透气性。科学加精细化对槽下筛分系统进行严格管控：包括进仓前的预筛分，将明显的杂物及大粒度原燃料进行初选；槽下筛面的科学管控，采用定期更换，定期或不定期检测，常态化监控等手段，保证入炉原燃料满足工艺要求且维持相对稳定。在维持较低成本的条件下，按照“粗粮细作”的管理理念，达到高、熟、净、匀、小、稳的原燃料管控方针。

形成大风量、高顶压、高风温、适宜的造渣制度（镁铝比0.5-0.65、渣碱1.1-1.2倍）等有别于普通矿冶炼的技术方针。钒钛矿冶炼需要保持较高的冶炼强度，从而达到活跃炉缸，维持钒钛渣较好的动力学条件，避免生成过量的高熔点Ti C、Ti N以及Ti CN，从而保持炉渣较好的流动性。

（五）推进低[Si]冶炼

强化高炉精细化操作，[Si]含量基本稳定在0.25%～0.45%的区间，保证杂料及钒钛比例上升后渣铁排放顺畅，防止产生热结现象，确保了高钒矿冶炼条件下炉况的顺行，自2021年全面推进高钒生铁冶炼后，高炉在复杂多变的冶炼条件下，炉况为此了总体的稳定顺行，为高钒生铁冶炼提供了基本条件。

提高冶炼强度，活跃高炉炉缸状态：通过增大矿石批重（≥10t/批）、提高风温（≥1130℃）、增大风量（≥870m/min）、提高顶压（≥70k Pa）、提高煤比（≥110kg/t Fe）等强化冶炼的技术手段，保持高炉相对较高的冶炼强度以及较好地炉缸活跃程度。

随着渣中Ti O2的增加，炉渣的流动性能及脱硫性能变差，将炉渣碱度控制在1.15～1.20之间，镁铝比控制在0.5～0.65之间，对炉渣的流动性有比较显著的改善。当镁铝比由于原燃料原因无法及时调剂时，采取添加萤石稀释炉渣或配加高锰矿改善流动性，都是较为有效的手段。

炉前贯彻以“抢”字当头，杜绝浅、潮铁口；缩短出铁间隔时间（40～45分钟）、稳定出铁时间（50～60分钟），减少炉渣在炉内停留。高钒生铁冶炼的炉前管理需保证快速排放渣铁、减少钒渣在炉内停留时间，因此管理重点以保证正点出铁率、铁口合格率为核心；根据实际情况增加铁口角度：领航公司高炉设计铁口角度10°，目前使用12°到炉役中后期随着高炉炉底的侵蚀逐步加重，铁水液面下降，铁口不易维护。因此铁口角度要根据炉底侵蚀状况随之增加，以满足出尽渣铁，有效维护铁口的需求。同时由于钒渣对炮泥的侵蚀机理有别于普通矿，因此对炮泥的优化调剂属于重要环节，保持与炮泥生产单位的技术交流及现场实际使用状况的及时反馈尤为重要。

通过以上工艺优化实现了钒钛比例稳定提升，2021年度领航公司高炉入炉钒钛比例达到45%以上，高炉冶炼生铁含[V]达到0.35%～0.55%，阶段性达到0.6%以上，处于全国领先水平。

三、结语

通过不断的摸索与实践，领航公司成功突破了搭配大比例含钒杂料及钒钛磁铁矿冶炼高钒生铁的技术，克服了入炉品位低、钒钛比例高、碱负荷及锌负荷重等冶炼难点，维持了高炉安全稳定运行，并获得了较好的环保、经济效益。由此总结出利用含钒杂料冶炼高钒生铁的核心要点：

(1）高炉首先要以安全、顺行、稳产为基础，循序渐进的推进含钒炉料的入炉比例，坚持安全第一的基本原则。

(2）强化原燃料管控，保证入炉原燃料质量的合格、稳定；高炉操作必须要确保原燃料质量受控，同时维持相对的稳定，避免无计划的频繁变料。

(3）定期排碱，保障系统生产稳定顺行，在碱负荷及锌负荷较高的条件下，维持高炉稳定顺行，定期排碱及洗炉制度是重要的维稳措施。

(4）摸索高炉操作工艺，强化高炉过程管控，保障高炉生产稳顺。强化冶炼是活跃炉缸的重要条件，也是高钒生铁冶炼的重要举措。

普通高炉冶炼高钒生铁是一项系统工程，无法靠单项技术实现，必须从原燃料管控、生产组织、炉料结构优化、技术操作等方面统筹考虑。领航公司2021年的操作实践表明，通过严格管控、精心组织、精细操控、技术保障等方面精益求精，利用含钒杂料冶炼高钒生铁能够在保障生产稳顺的前提下获得较好的经济效益及社会效益。

参考文献

[1] 我国钢铁企业生铁成本的调查分析[J]. 刘琦.炼铁,2001(02)

[2] 关于铸造用生铁分行业规范发展的建议[J]. .铸造工程,2021(01)