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16m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16m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。
1
3
3
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136m，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。
a.生铁块、废钒渣：火车运输→钒渣跨→料坑装槽→吊至9m平台→平板车运输→吊车加入炉内。
b.铁皮、污泥球、铁皮球、铁矿石等：汽车运输→地面料坑→提升机→高位料仓→称量→炉内。
c.半钢覆盖剂(增碳剂、蛭石、碳化硅、半钢脱氧覆盖剂等)：汽车运输→地面料坑→提升机→高位料仓→称量→半钢罐。
地下料坑的作用: 暂时存放用火车或汽车运输来的提钒冷却剂，保证提钒转炉连续生产的需要。
单斗提升机的作用: 把贮存在地下料仓的各种散状料提升运输到高位料仓，供给提钒生产使用。
高位料仓的作用: 临时贮料，保证转炉随时用料的需要。料仓的大小决定不同冷却剂的消耗和贮存时间。每座提钒转炉单独使用4个高位料仓。
(2)转炉炉体
转炉及其倾动系统包括转炉炉体、托圈及耳轴、减速机、电动机、制动装置等，这些设备保证转炉的运转。
由炉壳及其支撑系统(托圈、耳轴、联接装置和耳轴轴承座等)组成。炉体外面是炉壳，用钢板焊接而成，里面是炉衬，砌筑的耐火砖。
①炉壳作用：保证转炉具有固定的形状和足够的强度，能承受相当大的倾动力矩、耐火材料及炉料的重量以及炉壳钢板各向温度梯度所产生的热应力、炉衬的膨胀应力等。
②炉壳材质：用低合金钢板制作成型，不同部位钢板厚度不同。如120吨转炉，炉帽55mm，炉身70mm，炉底60mm。
③炉壳本身——由炉帽、炉身和炉底组成。
a. 炉帽。炉帽做成圆锥形，目的是减少吹炼时的喷溅和热损失，并有利于炉气的收集，炉口采用通水冷却。
炉帽通水冷却优点：
3
2
其一是使炉口不粘渣或很少粘渣,人工易清除；其二由于水从耳轴经过,可对耳轴进行冷却；其三提高炉帽寿命,防止炉口钢板在高温下产生变形。
在锥形炉帽的下半段有截头圆锥形的护板，防止托圈上堆积炽热的炉渣。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。
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。炉底为球形，其下部焊有底座以提高强度。
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。 炼钢吹钒转炉炉体如图5.1.3所示。
图5.1.3 炼钢转炉炉体
图5.1.4 氧枪喷头
（3）供氧设备
氧气顶吹转炉吹炼所需的氧气由氧枪输入炉内，通过氧枪头部的喷头喷射到熔池上面，是重要的工艺装置，如图5.1.4所示。
其设备组成：氧枪本体、氧枪升降机械、换枪装置等。 ①氧枪本体：喷头、枪身及连接管接头组成。
a.枪身：由中心管、中层管、外层管三根无缝钢管同心套装而成,三层管从内向外依次输送氧气、供水和排水。
b.喷头：采用纯紫铜制成→目的是提高寿命。
分类：单孔、三孔和多孔。单孔用于小型转炉，大中型转炉一般采用3~7孔。注意多孔喷头由多个拉瓦尔喷孔组成。
喷头结构：是拉瓦尔型的，由收缩段、喉口段、扩张段构成。作用：将压力能转换成动能的能量转换器。其能量转换过程：当高压氧(1.5MP左右)通过收缩段时流速增加，在喷头出口处获得超音速流股，它能较好的搅拌熔池，有利于提高氧枪寿命和炉龄。
②氧枪提升机构及更换装置：由升降卷扬机、氧枪升降小车、横移小车等组成。 ③氧枪走行控制点。
a.最低点。是氧枪的最低极限位置，取决于转炉公称吨位。喷头端面距炉液面高度300~500mm，大型转炉取上限。
3