CN102041331A - 一种高炉冶炼钒钛磁铁矿的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高炉冶炼钒钛磁铁矿的方法。所述方法包括：分别将不同炉容的高炉的鼓风动能、风量和风速控制在不同的范围内，并且在高炉的铁口两侧均设置一个长度为450～480mm的风口；鼓风的富氧率控制在2.6～3.0％范围内；鼓风的风温控制在1150～1200℃范围内；高炉的炉温控制在1450～1500℃范围内。本发明的方法通过调整鼓风动能、鼓风量、鼓风风温、控制料速、高炉反应温度和炉渣碱度等方式，实现了高炉强化冶炼钒铁磁铁矿，并且提高了高炉的利用系数，降低了铁损。
Description
技术领域
本发明涉及高炉炼铁技术领域，更具体地讲，涉及一种使用高炉高强度冶炼钒钛磁铁矿的方法。
背景技术
由于钒钛烧结矿含有较多的TiO2并且具有粘结相少、强度低、软熔温度高、粉末多、品位低、冶炼时渣量大等特点，所以使用高炉冶炼钒钛磁铁矿具有特殊性。具体地讲，采用高炉冶炼钒钛磁铁矿时，通常在炉内会形成宽度窄且位置偏低的软熔带，这将导致料柱透气性差、压差高。由于以上原因，采用高炉冶炼钒钛磁铁矿生产铁水工艺的利用系数一般较低且铁损高，例如，利用系数和铁损分别为1.618t/m3d和10％。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种使用高炉高强度冶炼钒钛磁铁矿的方法，该方法通过调整鼓风动能、鼓风量、鼓风风温、控制料速和高炉反应温度等方式，从而改善了料柱透气性差且压差高的缺点，实现了高炉强化冶炼钒铁磁铁矿，并且提高了高炉的利用系数，降低了铁损。
本发明提供了一种高炉冶炼钒钛磁铁矿的方法，所述方法包括：如果高炉的炉容为1000～1250m3，则将鼓风动能控制在260～290kJ/s范围内，将风量控制在3050～3100m3/min范围内，将风速控制在185～190m/s范围内；如果高炉的炉容为1300～1450m3，则将鼓风动能控制在300～340kJ/s范围内，将风量控制在3300～3450m3/min范围内，将风速控制在210～220m/s范围内；如果高炉的炉容为1700～2100m3，则将鼓风动能控制在380～450kJ/s范围内，将风量控制在4400～5000m3/min范围内，将风速控制在260～270m/s范围内；在高炉的铁口两侧均设置一个长度为450～480mm的风口；鼓风的富氧率控制在2.6～3.0％范围内；鼓风的风温控制在1150～1200℃范围内；高炉的炉温控制在1450～1500℃范围内。
在一个实施例中，本发明的高炉冶炼钒钛磁铁矿的方法还可包括：采用开放中心、抑制边沿气流的装料制度，同时控制高炉的料线深度和料速，如果钟式高炉的炉容为1000～1250m3，则将炉料批重控制为20.6～21t，将料线深度控制为2.7～2.8m，将料速控制为12.5～13批/小时；如果无料钟高炉的炉容为1000～1250m3，则将炉料批重控制为22～22.5t，将料线深度控制为1.8～1.9m，将料速控制为10.5～11批/小时；如果无料钟高炉的炉容为1300～1450m3，则将炉料批重控制为23.5～24t，将料线深度控制为1.8～1.9m，将料速控制为11.5～12批/小时；如果无料钟高炉的炉容为1700～2100m3，则将炉料批重控制为36.5～40t，将料线深度控制为1.8～1.9m，将料速控制为9.5～10批/小时。
在一个实施例中，本发明的高炉冶炼钒钛磁铁矿的方法还可包括：出渣铁时间控制为80～90min，且每次出渣铁操作的有效出铁量不小于3.5t。
在一个实施例中，本发明的高炉冶炼钒钛磁铁矿的方法还可包括将铁水中的[Ti]的重量百分含量控制在0.25％～0.30％范围内，[Si]的重量百分含量控制在0.15％～0.25％范围内。
在一个实施例中，本发明的高炉冶炼钒钛磁铁矿的方法还可包括将高炉炉渣的碱度控制为：一元碱度R在1.05～1.15的范围内。
与现有技术相比，根据本发明的高炉冶炼钒钛磁铁矿的方法的有益效果是：有效地控制高炉上部气流的稳定性，克服了由于炉料批重小，上部气流难以控制的缺陷；提高了煤气利用率，稳定了顺行，活跃了炉缸，有效的抑制了钛的过还原，改善了高炉的技术经济指标。
具体实施方式
考虑到高炉冶炼钒钛磁铁矿的特殊性，本发明的方法通过调整鼓风动能、装料制度、炉缸热制度、造渣制度的同时，提出了适宜高炉强化冶炼钒钛磁铁矿的料速控制方法。本发明可以有效控制上部气流的稳定性，克服了由于炉料批重小，上部气流难以控制的缺陷；提高了煤气利用率，稳定了顺行，活跃了炉缸，有效的抑制了钛的过还原，改善了高炉的技术经济指标。
本发明的高炉冶炼钒钛磁铁矿的方法包括以下内容：
(1)如果高炉的炉容为1000～1250m3，则将鼓风动能控制在260～290kJ/s范围内，将风量控制在3050～3100m3/min范围内，将风速控制在185～190m/s范围内；如果高炉的炉容为1300～1450m3，则将鼓风动能控制在300～340kJ/s范围内，将风量控制在3300～3450m3/min范围内，将风速控制在210～220m/s范围内；如果高炉的炉容为1700～2100m3，则将风量控制在4400～5000m3/min范围内，将风速控制在260～270m/s范围内。本发明的所确定的鼓风动能能够确保高炉冶炼钒钛磁铁矿时炉缸活跃且初始煤气分布均匀合理，有利于高强度冶炼钒钛磁铁矿时高炉的顺行。在本发明的方法中，鼓风动能、风量和风速的选择主要与高炉的炉容、高径比、原燃料质量来确定。具体来讲，炉容大的高炉的鼓风动能应大；原燃料质量好的高炉的鼓风动能应大；高径比大高炉的鼓风动能应小；相同容积高炉，在相同冶炼条件下，风口数目多的高炉的鼓风动能应大；反之亦然。当鼓风动能、风量和风速的值超出其各自上述的范围的上限或下限时，将导致高炉的冶炼强度降低，炉况变差，技术经济指标下滑。并且在高炉的铁口两侧均设置一个长度为450～480mm的风口，从而能够适当加长铁口区域风口回旋区的长度，且在出铁过程中降低了铁口区域气流的强度，有利于出铁时铁口的稳定，增加有效出铁量，按料批出尽炉缸内渣铁，保证炉料有下降的足够空间，同时有利稳定铁口深度。当设置在铁口两侧的风口的长度小于450mm，将会造成铁口区域气流的强度增加，不利于出铁时铁口的稳定，并且会减少每次的有效出铁量，不能按料批出尽炉缸内渣铁，不能保证炉料有下降的足够空间，从而产生冶炼强度降低等诸多不利影响，同时不利于铁口深度的稳定维护。当设置在铁口两侧的风口的长度大于480mm，铁口区域风口回旋区的长度偏长，将会导致中心气流过强，造成中心过吹，同时还会导致边沿和中心气流分布不均，使炉况顺行变差。
(2)鼓风的富氧率控制在2.6～3.0％范围内，从而有助于喷煤煤粉的燃烧，提高理论燃烧温度，提高料速。当富氧率小于2.6％，将会降低冶炼强度，料速减慢，引起炉况波动；当富氧率大于3.0％，会导致炉内的煤气流速降低，鼓风动能相对降低，也会降低冶炼强度，鼓风含氧量增加，单位生铁所需风量减少，鼓风带入的热量也减少，将使高炉的热量收入降低，不利于高炉在高强度冶炼条件下的顺行。
(3)鼓风的风温控制在1150～1200℃范围内，这里，将风温控制在1150～1200℃范围内有利于增大燃料的喷吹量并降低焦比。
(4)高炉的炉温控制在1450～1500℃范围内，以确保炉缸的物理热充沛，炉缸的热制度合理，有利于钛渣消稠，可抑制钛还原。当炉温小于1450℃时会出现炉缸的物理热不充分，软熔带下移，导致透气性变差，出现“管道行程”，同时相对煤气温度也降低，相对向上的浮力也降低，造成下料不均，顺行破坏，煤气利用变差。当炉温小于1450℃时会出现炉缸的物理热过高，导致钛的过还原，使钛渣变稠，严重时形成“泡沫渣”，渣铁的流动性极差，渣铁不能从铁口流出，造成热结，冶炼的正常行程不能进行。
此外，本发明的高炉冶炼钒钛磁铁矿的方法还可包括：采用开放中心、抑制边沿气流的装料制度，以控制高炉的料线深度和料速，对于炉容为1000～1250m3的钟式高炉，炉料批重控制为20.6～21t，料线深度控制为2.7～2.8m，料速控制为12.5～13批/小时；对于炉容为1000～1250m3的无料钟高炉，炉料批重控制为22～22.5t，料线深度控制为1.8～1.9m，料速控制为10.5～11批/小时；对于炉容为1300～1450m3的无料钟高炉，炉料批重控制为23.5～24t，料线深度控制为1.8～1.9m，料速控制为11.5～12批/小时；对于炉容为1700～2100m3的无料钟高炉，炉料批重控制为36.5～40t，料线深度控制为1.8～1.9m，料速控制为9.5～10批/小时。在本发明的方法中，通过对料线深度和料速的控制，能够获得料柱上部合理的中心和边沿煤气流分布，保证高炉顺行，合理地利用了煤气化学能和热能。具体来讲，对于炉容为1000～1250m3的钟式高炉，如果料线深度小于2.7米或料速小于12.5批/小时，则会导致边沿气流过分发展，影响料柱上部合理的中心和边沿煤气流分布和高炉顺行，并且不能合理地利用煤气化学能和热能。如果料线深度大于2.8米或料速大于13批/小时，则会影响料柱上部合理的中心和边沿煤气流分布和高炉顺行，并且不能合理地利用煤气化学能和热能。对于炉容为1000～1250m3、1300～1450m3或1700～2100m3的无料钟高炉，由于无钟式采用的是多环，多角度布料，布一批料的时间短为72秒左右，对边沿气流的抑制作用较弱，因此，将它们的料线深度和料速分别设置在如上范围，能够确保高炉顺行，并合理地利用煤气化学能和热能。
此外，本发明的高炉冶炼钒钛磁铁矿的方法还可包括：出渣铁时间控制为80～90min，且每次出渣铁操作的有效出铁量不小于3.5t，从而能够确保在有效的出铁时间内，达到有效的出铁量，使炉缸有足够的炉料下降空间，使料速均匀稳定。
此外，本发明的高炉冶炼钒钛磁铁矿的方法还可包括将铁水中的[Ti]的重量百分含量控制在0.25％～0.30％范围内，[Si]的重量百分含量控制在0.15％～0.25％范围内，从而实现对高炉炉温的控制。
此外，本发明的高炉冶炼钒钛磁铁矿的方法还可包括将高炉炉渣的碱度控制为：一元碱度R在1.05～1.15的范围内。
下面将结合示例性实施例来详细说明本发明的方法。
实施例1
对于炉容为2100m3的无料钟高炉，其风口数量为28个，风口面积为0.313m2。风口中设置在铁口两侧的长风口的长度为480mm。将该高炉的鼓风动能设置为450kJ/s，风量控制为约5000m3/min，风速控制为260m/s范围内。鼓风的富氧率控制为3.0％。鼓风的风温控制为1200℃。高炉的炉温大约为1450℃。采用开放中心、抑制边沿气流的装料制度，以控制高炉的料线深度和料速。炉料批重控制为约40t，料线深度控制为约1.8m，料速控制为9.5批/小时。出渣铁时间控制为80min，且每次出渣铁操作的有效出铁量约为3.5t。在本实施例中，铁水中Ti的重量百分含量约为0.25％，Si的重量百分含量约为0.15％。
实施例2
对于炉容为1700m3的无料钟高炉，其风口数量为24个，风口面积为0.32m2。风口中设置在铁口两侧的长风口的长度为450mm。将该高炉的鼓风动能设置为380kJ/s，风量控制为约4400m3/min，风速控制为270m/s范围内。鼓风的富氧率控制为2.6％。鼓风的风温控制为1150℃。高炉的炉温大约为1500℃。采用开放中心、抑制边沿气流的装料制度，以控制高炉的料线深度和料速。炉料批重控制为约36.5t，料线深度控制为约1.9m，料速控制为10批/小时。出渣铁时间控制为90min，且每次出渣铁操作的有效出铁量约为4t。在本实施例中，高炉炉渣的碱度为：一元碱度R＝1.05。在本实施例中，铁水中Ti的重量百分含量约为0.30％，Si的重量百分含量约为0.20％。
实施例3
对于炉容为1000m3的无料钟高炉，其风口数量为18个，风口面积为0.264m2。风口中设置在铁口两侧的长风口的长度为450mm。将该高炉的鼓风动能设置为260kJ/s，风量控制为3050m3/min，风速控制为185m/s范围内。鼓风的富氧率控制为2.6％。鼓风的风温控制为1200℃。高炉的炉温大约为1480℃。采用开放中心、抑制边沿气流的装料制度，以控制高炉的料线深度和料速。炉料批重控制为22t，料线深度控制为1.8m，料速控制为10.5批/小时。出渣铁时间控制为80min，且每次出渣铁操作的有效出铁量约为3.5t。在本实施例中，高炉炉渣的碱度为：一元碱度R约为1.05。在本实施例中，铁水中Ti的重量百分含量约为0.28％，Si的重量百分含量约为0.25％。
实施例4
对于炉容为1250m3的无料钟高炉，其风口数量为20个，风口面积为0.262m2。风口中设置在铁口两侧的长风口的长度为480mm。将该高炉的鼓风动能设置为290kJ/s，风量控制为3100m3/min，风速控制为190m/s范围内。鼓风的富氧率控制为3.0％。鼓风的风温控制为1150℃。高炉的炉温大约为1500℃。采用开放中心、抑制边沿气流的装料制度，以控制高炉的料线深度和料速。炉料批重控制为22.5t，料线深度控制为1.9m，料速控制为11批/小时。出渣铁时间控制为90min，且每次出渣铁操作的有效出铁量约为4t。在本实施例中，高炉炉渣的碱度为：一元碱度R约为1.15。在本实施例中，铁水中Ti的重量百分含量约为0.27％，Si的重量百分含量约为0.22％。
实施例5
对于炉容为1300m3的无料钟高炉，其风口数量为19个，风口面积为0.263m2。风口中设置在铁口两侧的长风口的长度为450mm。将该高炉的鼓风动能设置为300kJ/s，风量控制为3300m3/min，风速控制为220m/s范围内。鼓风的富氧率控制为2.6％。鼓风的风温控制为1150℃。高炉的炉温大约为1450℃。采用开放中心、抑制边沿气流的装料制度，以控制高炉的料线深度和料速。炉料批重控制为23.5t，料线深度控制为1.8m，料速控制为11.5批/小时。出渣铁时间控制为80min，且每次出渣铁操作的有效出铁量约为4t。在本实施例中，高炉炉渣的碱度为：一元碱度R约为1.10。在本实施例中，铁水中Ti的重量百分含量约为0.28％，Si的重量百分含量约为0.22％。
实施例6
对于炉容为1450m3的无料钟高炉，其风口数量为20个，风口面积为0.264m2。风口中设置在铁口两侧的长风口的长度为480mm。将该高炉的鼓风动能设置为340kJ/s，风量控制为3450m3/min，风速控制为210m/s范围内。鼓风的富氧率控制为3.0％。鼓风的风温控制为1200℃。高炉的炉温大约为1500℃。采用开放中心、抑制边沿气流的装料制度，以控制高炉的料线深度和料速。炉料批重控制为24t，料线深度控制为1.9m，料速控制为12批/小时。出渣铁时间控制为90min，且每次出渣铁操作的有效出铁量约为4.5t。在本实施例中，高炉炉渣的碱度为：一元碱度R约为1.10。在本实施例中，铁水中Ti的重量百分含量约为0.29％，Si的重量百分含量约为0.18％。
按照实施例1至实施例6的相关参数，使用高炉对钒钛磁铁矿进行高强度冶炼，冶炼数十炉次后所得的平均结果数据如表1所示。
表1根据实施例1至实施例6的相关冶炼结果数据
综上所述，根据本发明的高炉冶炼钒钛磁铁矿的方法通过调整鼓风动能、装料制度、炉缸热制度、造渣制度以及料速控制方法，能够有效地控制高炉上部气流的稳定性，克服了由于炉料批重小，上部气流难以控制的缺陷；提高了煤气利用率，稳定了顺行，活跃了炉缸，有效的抑制了钛的过还原，并且提高了高炉的利用系数，降低了铁损。
尽管上面已经结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，本发明不限于上述示例性实施例，在不脱离由权利要求所限定的精神和范围的情况下，可以对上述示例性实施例进行各种修改和变形。
Claims (6)
1.一种高炉冶炼钒钛磁铁矿的方法，所述方法包括：
如果高炉的炉容为1000～1250m3，则将鼓风动能控制在260～290kJ/s范围内，将风量控制在3050～3100m3/min范围内，将风速控制在185～190m/s范围内；如果高炉的炉容为1300～1450m3，则将鼓风动能控制在300～340kJ/s范围内，将风量控制在3300～3450m3/min范围内，将风速控制在210～220m/s范围内；如果高炉的炉容为1700～2100m3，则将鼓风动能控制在380～450kJ/s范围内，将风量控制在4400～5000m3/min范围内，将风速控制在260～270m/s范围内；
在高炉的铁口两侧均设置一个长度为450～480mm的风口；
鼓风的富氧率控制在2.6～3.0％范围内；
鼓风的风温控制在1150～1200℃范围内；
高炉的炉温控制在1450～1500℃范围内。
2.如权利要求1所述的高炉冶炼钒钛磁铁矿的方法，其特征在于，所述方法还包括：
采用开放中心、抑制边沿气流的装料制度，同时控制高炉的料线深度和料速，如果钟式高炉的炉容为1000～1250m3，则将炉料批重控制为20.6～21t，将料线深度控制为2.7～2.8m，将料速控制为12.5～13批/小时；如果无料钟高炉的炉容为1000～1250m3，则将炉料批重控制为22～22.5t，将料线深度控制为1.8～1.9m，将料速控制为10.5～11批/小时；如果无料钟高炉的炉容为1300～1450m3，则将炉料批重控制为23.5～24t，将料线深度控制为1.8～1.9m，将料速控制为11.5～12批/小时；如果无料钟高炉的炉容为1700～2100m3，则将炉料批重控制为36.5～40t，将料线深度控制为1.8～1.9m，将料速控制为9.5～10批/小时。
3.如权利要求1或2所述的高炉冶炼钒钛磁铁矿的方法，其特征在于，所述方法还包括：出渣铁时间控制为80～90min，且每次出渣铁操作的有效出铁量不小于3.5t。
4.如权利要求3所述的高炉冶炼钒钛磁铁矿的方法，其特征在于，所述方法还包括将铁水中的Ti的重量百分含量控制在0.25％～0.30％范围内，Si的重量百分含量控制在0.15％～0.25％范围内。
5.如权利要求1或2所述的高炉冶炼钒钛磁铁矿的方法，其特征在于，所述方法还包括将铁水中的Ti的重量百分含量控制在0.25％～0.30％范围内，Si的重量百分含量控制在0.15％～0.25％范围内。
6.如权利要求1或2所述的高炉冶炼钒钛磁铁矿的方法，其特征在于，所述方法还包括将高炉炉渣的碱度控制为：一元碱度R在1.05～1.15的范围内。
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