本發明涉及冶金領域，尤其是一種利用傾翻爐電鋁熱法制備低鋁中釩鐵的制備方法。
背景技術：
釩在鋼中起脫氧和細化晶粒的作用，少量的釩就可以改善鋼的性能并提高鋼的耐磨性、韌性和強度。釩鐵(釩鐵合金)因具有合金化程度高、釩收率高、雜質含量低等優點而成為冶煉含釩鋼種的主要合金添加劑。
目前國內大多數釩鐵廠家采用的是一步法電鋁熱冶煉工藝，將配制好的爐料在電爐內通電引弧發生反應生成金屬釩和氧化鋁并放出熱量，氧化鋁與爐料中加入的造渣劑結合形成低熔點、低密度的爐渣，爐料中配入的鐵粒熔化后與釩形成無限固熔體；配入的造渣劑可以降低熔渣熔點和提高熔體堿度，有利于合金沉降。因合金與爐渣密度差異較大，爐渣與釩鐵合金在熔融狀態下自動分層，經充分冷凝后渣鐵分離而獲得釩鐵合金。為了更徹底地將釩還原到合金中，傳統電爐冶煉過程中，配鋁量一般是理論計算值的1.04～1.05倍，渣中釩含量為2％，釩收率在95％左右。如果進一步提高配鋁量，過量的鋁將進入合金造成產品質量不達標；合金中的鋁含量不易控制，客戶需要低鋁釩鐵時，只能以犧牲釩的收率來滿足，釩鐵中鋁的成分和收率之間存在難以解決的矛盾。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是提供一種操作方便，降低渣中釩含量，經濟效益明顯，同時提高了釩鐵的冶煉收率，得到的中釩鐵產品鋁含量較低的利用傾翻爐電鋁熱法制備低鋁中釩鐵的制備方法。
本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：利用傾翻爐電鋁熱法制備低鋁中釩鐵的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：將原料氧化釩、鋁、鐵、石灰混勻后加入到可傾翻式電弧爐中，采用多期冶煉法，即：當每期的渣中釩含量降低后，除去大部分渣，之后再進行下一期的加料和出渣的反復操作，最后一期冶煉時渣鐵同出得到最終產品。
進一步的是，所述氧化釩包括V2O5和V2O3，其中V2O5為引弧料和脫鋁料，V2O3為反應主料。
進一步的是，所述多期冶煉法共分為3期，其中V2O3與V2O5的重量比例為3:1，每期氧化釩的加料重量比例依次為4：3：1；前兩期氧化釩配鋁系數高于理論計算值，第3期則使用不同重量的不配鋁的片釩對合金進行脫鋁，即前兩期的配鋁量為該期單位重量氧化釩理論計算值的1.10～1.20倍，第3期片釩的量為300kg～900kg。
進一步的是，所述當每期的渣中釩含量降低后除去大部分渣是指：當第1期渣中釩含量降低至0.1％～0.4％時，通過傾翻的方式除去80％以上的貧渣；當第2期渣中釩含量降低至0.5％～0.8％時，通過傾翻的方式除去80％以上的貧渣；當第3期渣中釩含量降低至1.5％～2.2％時，渣鐵同出。
進一步的是，制備方法為：a、將滿足生產要求的原料V2O5、V2O3、鋁、鐵、石灰混勻后加入到可傾翻式電弧爐中，第1期冶煉時加入V2O5 1份、V2O3 3份，配鋁量為氧化釩理論計算值的1.10～1.20倍；當第1期冶煉至渣中釩含量降低至0.1％～0.4％時，通過傾翻的方式除去80％以上的貧渣；
b、第2期冶煉時加入V2O3 3份，配鋁量為氧化釩理論計算值的1.10～1.20倍；第2期冶煉至渣中釩含量降低至0.5％～0.8％時，通過傾翻的方式除去80％以上的貧渣；
c、第3期冶煉時加入V2O5 1份，V2O5的量為300kg～900kg；第3期冶煉至渣中釩含量降低至1.5％～2％時，渣鐵同出，澆鑄到錠模中，冷卻后即可得到釩鐵合金。
進一步的是，所述可傾翻式電弧爐的容納釩鐵合金液重量為8～10t，出渣時的傾翻角度≤20°，渣鐵同出時的傾翻角度≤45°。
本發明的有益效果是：本發明對制備工藝進行了優化，讓釩鐵的冶煉收率大幅度的提高。由于在傳統工藝中，配鋁量一般是理論計算值的1.04～1.05倍，渣中釩含量為2％，釩收率在95％左右。如果進一步提高配鋁量，過量的鋁將進入合金造成產品質量不達標；合金中的鋁含量不易控制，客戶需要低鋁釩鐵時，只能以犧牲釩的收率來滿足，因此存在釩鐵中鋁的成分和收率之間難以解決的矛盾。本發明很好的調整了工藝中各個參數比例，從而降低渣中釩含量，提高經濟效益的同時，得到的中釩鐵產品鋁含量也較低。本發明尤其適用于制備低鋁中釩鐵的制備工藝中。
具體實施方式
本發明為利用傾翻爐電鋁熱法制備低鋁中釩鐵的制備方法，包括以下步驟：將原料氧化釩、鋁、鐵、石灰混勻后加入到可傾翻式電弧爐中，采用多期冶煉法，即：當每期的渣中釩含量降低后，除去大部分渣，之后再進行下一期的加料和出渣的反復操作，最后一期冶煉時渣鐵同出得到最終產品。一般的，所述氧化釩包括V2O5和V2O3，其中V2O5為引弧料和脫鋁料，V2O3為反應主料。
結合企業效益和成本，優選所述多期冶煉法共分為3期，其中V2O3與V2O5的重量比例為3:1，每期氧化釩的加料重量比例依次為4：3：1；前兩期氧化釩配鋁系數高于理論計算值，第3期則使用不同重量的不配鋁的片釩對合金進行脫鋁，即前兩期的配鋁量為該期單位重量氧化釩理論計算值的1.10～1.20倍，第3期片釩的量為300kg～900kg。這樣的設計不僅可以保證產品質量，也可以縮減不必要的工序，有效提高企業的效益。進一步的，所述當每期的渣中釩含量降低后除去大部分渣是指：當第1期渣中釩含量降低至0.1％～0.4％時，通過傾翻的方式除去80％以上的貧渣；當第2期渣中釩含量降低至0.5％～0.8％時，通過傾翻的方式除去80％以上的貧渣；當第3期渣中釩含量降低至1.5％～2.2％時，渣鐵同出。
在實際操作中，可以優選下述方法進行制備：a、將滿足生產要求的原料V2O5、V2O3、鋁、鐵、石灰混勻后加入到可傾翻式電弧爐中，第1期冶煉時加入V2O5 1份、V2O3 3份，配鋁量為氧化釩理論計算值的1.10～1.20倍；當第1期冶煉至渣中釩含量降低至0.1％～0.4％時，通過傾翻的方式除去80％以上的貧渣；b、第2期冶煉時加入V2O3 3份，配鋁量為氧化釩理論計算值的1.10～1.20倍；第2期冶煉至渣中釩含量降低至0.5％～0.8％時，通過傾翻的方式除去80％以上的貧渣；c、第3期冶煉時加入V2O5 1份，V2O5的量為300kg～900kg；第3期冶煉至渣中釩含量降低至1.5％～2％時，渣鐵同出，澆鑄到錠模中，冷卻后即可得到釩鐵合金。
上述傾翻爐電鋁熱法制備低鋁中釩鐵的方法中，所述傾翻爐的容納釩鐵合金液重量為8～10t，出渣時的傾翻角度≤20°，渣鐵同出時的傾翻角度≤45°。一般的，每次出渣量在80％以上是為了盡量將渣倒出，減薄爐內渣層厚度，方便后續爐料的添加以及反應。錠模冷卻后得到的釩鐵產品鋁含量較低，一般在0.5％以下。
實施例
實施例1
將原料氧化釩、鋁、鐵、石灰混勻后加入到可傾翻式電弧爐中分3期進行冶煉，前兩期配鋁系數為：1.10，第1期原料：片釩(V2O5質量含量98.0％)1000kg，V2O33000kg(含釩64.0％)，配鋁1922kg，鐵2276kg，石灰600kg。將料混合均勻后加入爐內，二次電壓190V通電引弧，爐料化清后二次電壓選用150V。冶煉通電90min后，快速分析渣中殘釩為0.36％，爐內理論渣量4400kg，出渣3550kg；之后加入第2期原料：V2O3 3000kg(含釩64.0％)，配鋁1375kg，鐵1707kg，石灰450kg；爐料化清后二次電壓選用150V，冶煉通電40min后，快速分析渣中殘釩為0.75％，爐內理論渣量3900kg，出渣3100kg；之后加入第3期原料：片釩(V2O5質量含量98.3％)302kg，鐵569kg，石灰150kg；爐料化清后二次電壓選用150V，冶煉通電40min后，快速分析渣中殘釩為2.06％，出爐澆鑄，之后隨錠模冷卻至室溫，取合金樣分析，鋁含量為0.3％，釩收率為97.0％。
實施例2
將原料氧化釩、鋁、鐵、石灰混勻后加入到可傾翻式電弧爐中分3期進行冶煉，前兩期配鋁系數為：1.15，第1期原料：片釩(V2O5質量含量98.2％)1000kg，V 2O33000kg(含釩64.2％)，配鋁2009kg，鐵2282kg，石灰600kg。將料混合均勻后加入爐內，二次電壓190V通電引弧，爐料化清后二次電壓選用150V。冶煉通電90min后，快速分析渣中殘釩為0.25％，爐內理論渣量4400kg，出渣3620kg；之后加入第2期原料：V2O33000kg(含釩64.4％)，配鋁1437kg，鐵1711kg，石灰450kg；爐料化清后二次電壓選用150V，冶煉通電40min后，快速分析渣中殘釩為0.69％，爐內理論渣量3880kg，出渣3080kg；之后加入第3期原料：片釩(V2O5質量含量98.5％)605kg，鐵570kg，石灰150kg；爐料化清后二次電壓選用150V，冶煉通電45min后，快速分析渣中殘釩為2.10％，出爐澆鑄，之后隨錠模冷卻至室溫，取合金樣分析，鋁含量為0.4％，釩收率為97.3％。
實施例3
將原料氧化釩、鋁、鐵、石灰混勻后加入到可傾翻式電弧爐中分3期進行冶煉，前兩期配鋁系數為：1.15，第1期原料：片釩(V2O5質量含量98.2％)1000kg，V2O33000kg(含釩64.8％)，配鋁2096kg，鐵2272kg，石灰600kg。將料混合均勻后加入爐內，二次電壓190V通電引弧，爐料化清后二次電壓選用150V。冶煉通電90min后，快速分析渣中殘釩為0.15％，爐內理論渣量4400kg，出渣3650kg；之后加入第2期原料：V2O33000kg(含釩64.6％)，配鋁1500kg，鐵1702kg，石灰450kg；爐料化清后二次電壓選用150V，冶煉通電40min后，快速分析渣中殘釩為0.54％，爐內理論渣量3950kg，出渣3150kg；之后加入第3期原料：片釩(V2O5質量含量97.9％)900kg，鐵569kg，石灰150kg；爐料化清后二次電壓選用150V，冶煉通電50min后，快速分析渣中殘釩為1.83％，出爐澆鑄，之后隨錠模冷卻至室溫，取合金樣分析，鋁含量為0.40％，釩收率為97.8％。