马志伟安治中
钒是重要的计谋资本，享有“现代工业味精”的称号。在通俗钢基本上添加少量的钒能形成碳氮化物，在钢中起沉淀强化和较弱的晶粒细化感化，明显进步钢的强度和韧性。若在钢中参加1%的钒可进步强度10%~21%，减轻构造重量15%~25%，节约成本8%~10%。
因为炼钢过程中只是添加微量的钒，钢厂治理操作人员存眷较少。降低合金成本重要经由过程优化转炉终点、成品成分控制等实现，却忽视了对钢水余钒的研究应用。而炼钢用钒氮合金价格昂贵，每吨十多万元，以河北钢铁宣钢为例，其成本占炼钢工序合金成本的比例将近50%。是以，对炼钢终点余钒的研究运器具有不小的意义。
终点钢水中存在余钒
理论分析。转炉吹炼过程本质上是铁水中各元素的氧化过程，经由过程元素氧化放热来达到升温的目标，以及实现钢水合金化的前提。元素的氧化按照从易到难的次序，依次为Ca、Mg、Al、Ti、Si、V、Mn、Gr、Fe、Co、Ni、Pb、Cu。是以，在吹炼前期铁水中的Si优先氧化，然后是V、Mn、C等。个中钒的氧化也伴跟着碳的氧化。
材料显示，钒的氧化受温度的影响很大。在氧势图中，碳氧势线与钒氧势线有一个交点，此点对应的温度称为碳钒转化温度（T转），此转化温度随熔池温度的升高而降低，到1361℃转化温度线和炉内实际温度线订交，这也是所谓的钒碳竞争氧化过程，见附图。根据钒和碳氧化的吉普斯自由能揣摸计算，此温度已经获得了证实，标准状况下，碳钒的转化温度为1361℃。
低于此温度，钒优先于碳氧化；高于此温度，碳优先于钒氧化，克制钒的氧化。温度升高后，因为V2O3的稳定性降低，渣中的V还原到金属液中，余钒反而上升。所以，炼钢过程可从温度入手来克制钒的氧化，从而进步终点余钒量。
实践分析。根据元素氧化难易次序，Ca、Mg、Al、Ti、Si、V、Mn，V在钢中的收得率应在Si和Mn的收得率之间。临盆中，FeSi合金中硅收得率为85%~88%，FeMn合金中锰收得率为88%~95%。依此揣摸，钒氮合金中钒收得率为85%~95%。表1是炼钢实践中冶炼含钒低合金钢配料数据，个中钒收得率按95%计算。数据证实，终点钢水中余钒是存在的。
影响钢水余钒的身分
铁水温度对余钒的影响。入炉铁水温度高，达到碳钒转化温度的时光短，钢水中余钒高。相反，入炉铁水温度低，达到碳钒转化温度的时光长，钢水中余钒低。当然，入炉铁水温度太高会给吹炼带来晦气影响，幻想的入炉铁水温度为1270℃~1320℃。
铁水含硅量对余钒的影响。因为铁水硅是转炉炼钢的重要发烧元素，硅高发烧量大，则吹炼过程中前期温度起得较快，很快达到1361℃，此时碳开端氧化，克制了钒的氧化，钢水中的余钒会增长。但硅含量过高时，氧化进入渣中的SiO2增长，转炉渣量明显增大，对渣中V2O5起到稀释感化，晦气于进步钢中余钒。相反，假如铁水中硅低，前期温度起得较慢，达到1361℃的时光较长，大部分的钒氧化到渣中，钢水中余钒将削减。幻想的铁水硅含量为0.40%~0.50%。
冷料参加对余钒的影响。当转炉温度高于T转时，钒的氧化受到克制，有利于碳的氧化，钢中余钒会增长。是以，要控制吹炼前期的冷料参加量，加快温度上升速度，缩短钒的反响时光，有利于进步钢中余钒。冷料参加机会应后移到中后期。
供氧流量对余钒的影响。当吹炼用氧气达到设计流量（22000m3/h），供氧强度大，吹炼时光短，炉温上升快，在铁水温度达到T转前，钒未充分氧化，导致钢中残钒高。采取小流量（＜20000m3/h）操作，由干软吹，渣中TFe偏高，渣中V2O5品位高，钢中余钒偏低。
顶底复吹对余钒的影响。钢水氧化性降低，钢渣接触面积增长，终点余锰量增长，同时余钒量也有所进步。
终点控制对余钒的影响。钢中余钒和余锰类似，后吹会使余钒量大幅度降低。重要原因是后吹前提下碳含量已经降到很低，氧开端和钢中余锰、余钒反响，并且后吹前提下渣中FeO增多，熔池中会产生2V+3FeO=V2O3+3Fe的反响，降低钢中余钒。在高拉碳前提下，转炉终点钢水温度对余钒的影响不明显。
临盆实践中余钒的应用
临盆实践中，因为余钒微量、化验标样和挡渣后果等原因，终点钢水余钒含量不稳定，配料时一般不推敲。但事实上，即便合金中钒的收得率按100%计算配加合金，成品钒都邑超出预期值。总结经验后，配料钒含量按成分下限控制，成果成品钒含量则正好达到中限，并且出钢下渣后，钢水会产生回钒现象。以上是临盆情况总结，本质问题重要在于未推敲钢中余钒。研究人员化验分析了宣钢的铁水和终点钢水成分，详见表2。成果显示，铁水含钒量为0.06%~0.09%，终点钢水余钒含量为0.002%~0.006%，钒收得率约为5%~6%。
若钢中余钒增长0.001%，则1吨钢降低钒氮合金0.013kg。钒氮合金单价为12.5万元/吨，吨钢节约成本为1.6元。按年产含钒低合金钢170万吨计算，每年创造效益272万元。综上所述，经由过程优化炼钢过程控制，进步终点余钒，经济效益明显。
（此文登载于《中国冶金报》2015年5月28日7版）
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