当前位置: 首页 » 技术文献 » 炼铁文献 » 新工艺 » 正文

玉钢450 m3高炉钒钛矿冶炼合理造渣制度探讨

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-11-06  作者:李佳俊  浏览次数:652
 
核心提示:摘要:玉钢两座450 m3高炉于2008年开始实施钒钛矿冶炼,炉渣TiO2含量达到11.5~14.0 %,属于典型的“中钛渣”。 玉钢炉渣性能在很大程度上受渣中TiO2还原程度的影响,其熔化性温度较高、熔化性温度区间较窄,在正常炉况下液态炉渣的粘度约0.5Pa.S,能满足高炉强化冶炼的要求。本文旨在通过对高炉冶炼钒钛矿的炉渣特性进行分析研究,找出适宜的炉渣组成结构,并提出高炉合理造渣制度的控制要求。 关键词: 钒钛矿冶炼;渣相结构;炉渣粘度;熔化性粘度
 玉钢450 m3高炉钒钛矿冶炼合理造渣制度探讨

李佳俊

(玉溪新兴钢铁有限公司)

摘要:玉钢两座450 m3高炉于2008年开始实施钒钛矿冶炼,炉渣TiO2含量达到11.5~14.0 %,属于典型的“中钛渣”。 玉钢炉渣性能在很大程度上受渣中TiO2还原程度的影响,其熔化性温度较高、熔化性温度区间较窄,在正常炉况下液态炉渣的粘度约0.5Pa.S,能满足高炉强化冶炼的要求。本文旨在通过对高炉冶炼钒钛矿的炉渣特性进行分析研究,找出适宜的炉渣组成结构,并提出高炉合理造渣制度的控制要求。  

关键词 钒钛矿冶炼;渣相结构;炉渣粘度;熔化性粘度

玉钢1、2号高炉于2005年 2月建成投产,高炉设计炉容为450 m3,风口数目为14个,进风面积0.144 m2。2008年因原料供应紧张,高炉维持均衡稳定经济生产受到威胁,玉钢公司经过充分调研之后,决定组织开展钒钛矿冶炼和提钒炼钢的生产工艺技术路线转型。玉钢公司于2008年5月在完成了球团矿筛、水冲渣系统、炉前出铁场4#铁沟,旋风除尘及新建4#热风炉等一系列的重大改造之后,决定正式组织实施高炉钒钛矿冶炼的工业性试验。钒钛矿冶炼的难点在于控制好渣铁流动性,使冶炼进程能够正常进行。根据炉渣的物理化学特性,进入渣中的TiO2会形成碳氮化钛、镁铝尖晶石、富钛透辉石、攀钛透辉石等物相,这些物相的熔点相差很大,如炉渣中熔点最高的碳氮化钛熔点约为3 000 ℃左右,而熔点最低的攀钛透辉石熔点仅为1 200~1 300 ℃,两者相差1 700~1 800 ℃。炉渣中相关物相的化学成分、组织结构及含量的变化,都会导致炉渣熔点、粘度等性能的变化,从而对高炉冶炼行程造成影响。所以研究炉渣的组成结构对钒钛矿冶炼的意义重大,本文旨在通过对高炉冶炼钒钛矿的炉渣特性进行分析研究,找出合理的炉渣组成结构,并提出高炉合理造渣制度的控制要求。                                                                        

1  高炉炉料结构及炉渣成分比对

1.1  玉钢高炉炉料结构及原料成分

玉钢实施钒钛矿冶炼期间典型的炉料结构及原燃料成分详见表1~表4。

表1    炉料结构

焦炭批重

矿石批重

烧结矿

钒钛球团

3.7 t/批

14.0 t/批

70 %

30 %

                        

表2    烧结矿成份分析

TFe /%

CaO/%

SiO2/%

FeO/%

MgO/%

AL2O3/%

TiO2/%

V2O5/%

R2

S/%

51.30

12.80

6.58

7.16

2.78

1.453

2.540

0.224

1.94

0.051

表3    钒钛球团矿成份分析(%)

TFe

CaO

SiO2

MgO

S

AL2O3

TiO2

V2O5

MnO

54.24

0.90

4.56

1.39

0.005

1.58

11.396

0.719

0.19

表4     焦炭成份(%)

H2O

A

V

C

S

4.63

15.26

1.08

83.26

0.52

从表1~4中可以看出,玉钢实施钒钛矿冶炼期间,典型的炉料结构为“70 %烧结矿+30 %钒钛球团矿”,其中烧结矿含TiO22.54 %,钒钛球团矿含TiO211.40 %、含V2O5 0.72 %。

1.2  钒钛矿冶炼炉渣成分比对

 云南及周边相关钢厂实施钒钛矿冶炼的炉渣成份比对见表5。

表5   各钢厂钒钛矿冶炼炉渣成分

 

SiO2%

CaO/%

AI2O3/%

MgO/%

S/%

FeO/%

TiO2/%

R2

川威

24.91

31.98

13.62

8.59

1.00

/

15.98

1.28

24.11

32.36

11.63

8.53

0.29

/

17.98

1.34

德钢

26.83

33.6

/

8.67

/

0.95

/

1.25

26.49

33.38

14.04

8.9

0.996

0.88

13.33

1.26

26.99

32.89

14.72

8.52

0.964

1.07

12.74

1.22

新钢业

24.80

27.41

/

/

/

/

21.38

1.105

24.71

27.39

/

/

/

/

21.49

1.108

24.39

27.03

/

/

/

/

21.95

1.090

攀钢

24.64

27.05

14.15

7.56

0.456

/

22.19

1.10

24.48

26.88

14.41

7.89

0.456

/

22.46

1.10

24.33

27.37

14.36

8.12

0.502

/

22.63

1.12

玉钢

29.85

32.52

11.52

6.93

0.459

1.12

12.429

1.09

29.99

32.63

11.67

6.93

0.436

0.89

14.010

1.09

34.25

37.71

12.30

6.89

0.389

1.09

11.505

1.10

 

从表5中可以看出,与周边几家同样实施钒钛矿冶炼的厂家相比,玉钢高炉渣成份具有如下特点:1)炉渣碱度及渣中MgO含量相对较低,分别为1.10倍左右和6.8 %左右;2)渣中TiO2含量也相对较低,有11.5~14.0 %,属于中钛渣水平,与德钢渣TiO2含量接近,仅有攀钢渣中钛含量的60 %存在;3)渣中FeO含量为0.89~1.12 %,与德渣中FeO含量接近,表明玉钢高炉渣中带铁控制情况较好,已与长期坚持钒钛矿冶炼的德钢控制水平基本一致。

2  玉钢高炉渣特性实验研究

为了探索钒钛矿冶炼高炉渣的特性,寻找到适宜的渣相结构和合理的造渣制度,玉钢专门委托昆明理工大学开展了一系列的实验研究工作。

2.1  不同TiO2含量炉渣特性分析

昆明理工大学实验室对玉钢不同TiO2含量条件下,炉渣熔化性温度、物相组成,以及温度-粘度曲线检测结果见表6、表7和图1。


表6  不同TiO2含量炉渣熔化性温度检测结果
表6

 不同含钛炉渣的矿物组成   玉钢高炉不同TiO2含量炉渣

表7  不同TiO2含量炉渣物相检测结果(%)

表7 

 

图1 

系列1 TiO2—16%     系列2 TiO2—18%    系列3 TiO2—20%

图1   不同TiO2含量炉渣温度-粘度曲线

 

从表6、表7和图1可以看出,随着渣中TiO2含量增加,炉渣的熔化性温度呈逐步升高的趋势,当渣中TiO2含量超过18 %以后,渣相中钛辉石含量明显增加,炉渣的熔化性温度已经超过程1 400 ℃,这会对炉缸的安全稳定运行造成一定影响,也对高炉工长的操控稳定性提出了更高的要求。

2.2 不同Al2O3含量温度-粘度曲线分析

     不同Al2O3含量炉渣温度-粘度曲线见图2。

图2 

 1—12.5%,2—11% ,3—9%

图2  不同Al2O3含量炉渣温度-粘度曲线

从图2中可以看出,玉钢高炉渣Al2O3含量在9~12.5 %范围内,Al2O3含量变化对炉渣粘度的影响并不大。

 

2.3  不同的 MgO含量炉渣温度-粘度曲线分析

不同MgO含量炉渣温度-粘度曲线见图3。

 

图3 

 

 1—7.5%; 2—8.0%; 3—8.5%;4—9.0%

图3  不同MgO含量炉渣温度-粘度曲线

从图3中可以看出,随着MgO含量在7.5~9.0 %范围内逐步提高,玉钢炉渣熔化性温度有上升的趋势,因此在玉钢条件下,开展钒钛矿冶炼,渣中MgO含量不宜过高。

 

2.4  不同碱度炉渣温度-粘度曲线分析

不同碱度炉渣温度-粘度曲线见图4。

图4

1—R=1.15    2—R=1.20   3—R=1.25

图4  不同碱度炉渣温度-粘度曲线

 

    从图4中可以看出,炉渣碱度对炉渣粘度和熔化性温度影响并不明显,实际生产中可

以根据高炉冶炼需要对炉渣碱度进行相应调整。

3  玉钢高炉渣实际取样检测结果分析

3.1   实际生产中高炉铁水成分及炉渣成分分析

在玉钢冶炼钒钛矿冶炼的实际生产中,典型的铁水成分及炉渣成分见表8。

表8   高炉铁水成分及炉渣成分分析

炉次

Si

%

V

%

Ti

%

SiO2

%

CaO

%

AL2O3

%

MgO

%

MnO

%

S

%

FeO

%

TiO2

%

R2

1

0.26

0 .267

0.315

29.99

33.19

11.80

6.96

0.51

0.484

0.88

13.102

1.11

2

0.24

0.265

0.322

30.19

33.37

11.82

6.96

0.51

0.489

0.87

12.646

1.11

3

0.24

0.281

0.285

30.20

32.96

11.88

6.97

0.52

0.485

0.83

13.118

1.09

4

0.26

0.270

0.290

30.25

33.25

11.84

6.97

0.59

0.459

0.91

12.655

1.10

5

0.25

0.264

0.302

29.93

31.91

11.63

6.97

0.79

0.414

1.06

12.913

1.07

6

0.25

0.288

0.295

29.85

32.52

11.52

6.93

0.58

0.459

1.12

12.429

1.09

7

0.25

0.281

0.367

30.42

32.68

12.02

6.93

0.55

0.470

0.96

13.333

1.07

8

0.24

0.261

0.237

29.99

32.63

11.67

6.93

0.66

0.436

0.89

14.010

1.09

 

从表8中可以看出,在玉钢实际生产过程中,铁水[Si]含量控制较低,稳定性较好,与此相对应,比较适宜的炉渣成份控制范围为TiO2含量12.5~14%,MgO含量6.90~7.0%,Al2O3含量11.5~12%,炉渣碱度R2为1.07~1.11倍。

3.2  高炉渣实际取样温度-粘度曲线检测结果分析    

玉钢实施钒钛矿冶炼期间,炉渣温度-粘度关系详见图5

图5 

图5   高炉渣实际取样温度-粘度曲线

玉钢高炉渣熔化性温度为1 320~1 360 ℃,与普通高炉渣相比具有熔化性温度高、结晶性能强的特点[1]。随着渣中TiO2含量逐渐降低,渣中钙钛矿、镁铝尖晶石和镁黑钛石等高熔点矿物含量逐渐降低,炉渣熔化性温度逐渐降低;在正常炉缸工作温度下,高炉渣粘度一般为0.5Pa·s左右,能够满足高炉生产的要求。

高炉治炼能够正常进行,首要条件是防止炉渣变稠,根据钒钛矿冶炼研究的结果表明,TiN和TiC在软熔带以上就开始生成,最初生成的TiN和TC是由与铁结合的TiO2优先反应生成的,与金属铁共生。而大部分TiC、N),是在软熔带以下,从滴落带至风口平面,由炉渣中的TiO2生成的,这一区间是Ti(C、N)的关键生成区间。炉渣中的Ti(C、N)含量在风口平面达到最高值,在风口平面以下Ti(C、N)含量逐步减少,到达渣口平面Ti(C、N)含量接近终渣水平[2]

一般认为,Ti(C、N)通常以几微米的固体悬浮物呈弥散状分布在炉渣中,是导致炉渣变稠的主要原因;炉渣中夹杂的大量表面包裹着T(C、N)微粒不能相互汇聚的铁珠,是炉渣黏度剧增的重要原因[3]。玉钢高炉冶炼钒钛矿期间,高炉炉况稳定顺行,主要技术经济指标不断改善,长期的生产实践证明,玉钢已经掌握了高炉冶炼钒钛矿的关键技术,中钛型钒钛渣的造渣制度不会为高炉强化冶炼的限制性环节。

 4   结论

(1)玉钢两座450 m3高炉于2008年开始使用钒钛矿冶炼以来,渣中TiO2含量长期保持在11.5~14.0%之间,与周边德钢高炉渣的TiO2含量接近,属于典型的“中钛渣”。

(2)玉钢高炉渣具有熔化性温度高、结晶能力强,可操作温度区间窄等特点,对高炉的精益操作和管理提出了新的要求,长期的生产实践证明,造渣制度不会成为玉钢实施钒钛矿冶炼的限制性环节。

(3)根据实验研究结果和生产实践经验,作者提出玉钢相对适宜的造渣制度为R2 1.05~1.15倍,TiO2含量11.5~14%,MgO含量6.5~7.5,FeO含量0.85~1.10%。

参考文献

[1]  丁跃华,钒钛矿高炉冶炼技术.技术总结

[2]  王莜留,高炉生产知识问答[M].北京:冶金工业出版社,2004.

[3]  周传典,高炉炼铁生产技术手册[M].北京:冶金工业出版社,2003.

 
 
[ 技术文献搜索 ]  [ 加入收藏 ]  [ 告诉好友 ]  [ 打印本文 ]  [ 关闭窗口 ]

 

 

 
关于我们 联系方式 付款方式 电子期刊 会员服务 版权声明 冀ICP备13016017号