CN102337360A - 一种高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿的开炉方法 - Google Patents

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杜斯宏
宋剑
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曾华峰
张远祥
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Abstract

本发明提供了一种高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿的开炉方法。所述开炉方法包括装料、鼓风冶炼、出渣和出铁，其中，装料步骤包括：在点火冶炼前，用焦炭填充炉缸以及炉腹的中部和下部，用空料填充炉腹的上部和炉腰，将空料和正常料交替装入炉身，空料包括焦炭和石灰石并且不包括含铁炉料，正常料包括焦炭、含铁块矿和石灰石，在点火冶炼后，向高炉中加入正常料；在鼓风冶炼步骤中，将进风面积缩小为正常风口面积的60％～70％；所述开炉方法还包括转换料制步骤，转换料制步骤是指在进行1.5～2.0个冶炼周期时用高钛型钒钛磁铁烧结矿替换含铁块矿。本发明的方法能够实现操作稳定成功率高、达产达效速度快、改善开炉后炼铁生产的经济技术指标等效果。

Description

一种高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿的开炉方法
技术领域
本发明涉及高炉炼铁技术领域，更具体地讲，涉及一种高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿的快速开炉方法。
背景技术
高炉开炉是一项影响因素多、工艺技术复杂的生产组织过程，开炉顺利与否和达产速度的快慢关系到高炉一代炉役的寿命和设备安全，也关系到企业的投资效益和经济效益。实现快速开炉并尽快达产达效是每一个炼铁厂追求的目标，也是一个炼铁厂技术水平和组织管理水平的综合体现。
钒钛磁铁矿高炉冶炼具有普通矿高炉冶炼的一切共性，但由于高炉冶炼时的炉渣成分、使用的含钒钛炉料的冶金性能与普通矿有较大差异，决定了钒钛磁铁矿高炉冶炼的一些特殊性，这些特殊性在炉渣(TiO2)含量＞20％的高钛型钒钛磁铁矿冶炼的高炉体现更加突出。现有技术的高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿的开炉技术由于存在渣量大、产量低、消耗高、料制转换成功率不高及料制转换的速度慢等不足，所以影响到开炉后生产的经济技术指标，制约了高炉的达产达效进度，对钢铁企业带来较大的不利影响。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中的一个或多个问题。
本发明提供了一种高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿的开炉方法。所述开炉方法包括装料、鼓风冶炼、出渣和出铁，其中，所述装料步骤包括：在点火冶炼前，用焦炭填充炉缸以及炉腹的中部和下部，用空料填充炉腹的上部和炉腰，将空料和正常料交替装入炉身，所述空料包括焦炭和石灰石并且不包括含铁炉料，所述正常料包括焦炭、含铁块矿和石灰石，在点火冶炼后，向高炉中加入正常料；在所述鼓风冶炼步骤中，将进风面积缩小为正常风口面积的60％～70％；所述开炉方法还包括转换料制步骤，所述转换料制步骤是指在进行1.5～2.0个冶炼周期时用高钛型钒钛磁铁烧结矿替换含铁块矿。
根据本发明的高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿的开炉方法，其中，所述鼓风冶炼步骤包括点火冶炼后逐渐增加风量，并且随着风量的增加逐渐扩大进风面积。
根据本发明的高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿的开炉方法，其中，在所述鼓风冶炼步骤中，对进风面积的控制通过在风口处设置风口耐火套圈，所述风口耐火套圈具有面积为风口面积的60％～70％的通孔，并且能够通过扩大通孔来实现扩大进风面积。
根据本发明的高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿的开炉方法还包括在将所述空料和正常料装入高炉的同时执行带风操作，以增加料柱的透气性。
根据本发明的高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿的开炉方法，其中，所述带风操作包括在向炉身装入正常料的过程中，通过风口向高炉中送冷风，待装料至当前料面距离正常料线5m～7m时，将冷风改为热风，然后点火，同时继续装料至正常料线。
根据本发明的高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿的开炉方法，其中，在所述带风操作步骤中，所述冷风的温度小于或等于200℃，所述热风的温度为680℃～720℃。
根据本发明的高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿的开炉方法，其中，对炉容为1000～2000m3的高炉而言，热风的风压为0.6～0.8×0.1Mpa，对炉容为2000～5000m3的高炉而言，热风风压为0.7～1.0×0.1Mpa。
根据本发明的高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿的开炉方法，其中，所述转换料制步骤通过将在料柱的横截面上将边缘和中心的矿焦比控制在1.8～2.0的范围内来确保料柱边缘和中心均形成煤气通路。
根据本发明的高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿的开炉方法，其中，所述含铁块矿和石灰石的粒度为25mm～75mm。
根据本发明的高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿的开炉方法，其中，所述空料和/或正常料还包括硅石。
与现有技术相比，本发明的开炉方法的有益效果包括操作稳定成功率高、达产达效速度快、能够改善开炉后炼铁生产的经济技术指标等。
具体实施方式
根据本发明的高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿开炉方法包括装料、鼓风冶炼、出渣和出铁，其中，所述装料步骤包括：在点火冶炼前，用焦炭填充炉缸以及炉腹的中部和下部，用空料填充炉腹的上部和炉腰，将空料和正常料交替装入炉身，所述空料包括焦炭和石灰石并且不包括含铁炉料，所述正常料包括焦炭、含铁块矿和石灰石，在点火冶炼后，向高炉中加入正常料；在所述鼓风冶炼步骤中，将进风面积缩小为正常风口面积的60％～70％；所述开炉方法还包括转换料制步骤，所述转换料制步骤是指在进行1.5～2.0个冶炼周期后用高钛型钒钛磁铁烧结矿替换含铁块矿。这里，所述冶炼周期是指高炉炼铁过程中炉料在高炉内的停留时间。所述含铁块矿可以是天然的钒钛磁铁矿块矿或其它高炉常用的含铁块矿。
在本发明的开炉方法中，所述炉腹的中部和下部可以为从炉腹的下端向上计算炉腹容积的2/3，所述炉腹的上部可以为炉腹容积的剩余1/3。在装料步骤中，用焦炭填充炉缸以及炉腹的中部和下部能够在开炉时提供更多的热量以加热高炉；向高炉中装入空料能够进一步提供热量以加热高炉，同时能够满足高炉冶炼造渣对炉料碱度的要求。将进风面积缩小为正常风口面积的60％～70％，能够快速地活跃炉缸，当进风面积小于正常风口面积的60％时，会导致在开炉送风过程中风压升高，延缓开炉进程甚至破坏高炉顺行，当进风面积大于正常风口面积的70％时，会导致吹不透炉缸，影响炉缸活跃程度。所述转换料制步骤，即，在进行1.5～2.0个冶炼周期时用高钛型钒钛磁铁烧结矿替换含铁块矿，能够在确保顺利开炉的情况下提高开炉速度。当在进行1.5个冶炼周期前，用高钛型钒钛磁铁烧结矿替换含铁块矿会因为风量、煤气流分布、炉温等关键参数还没有达到一个适宜、匹配和稳定的状态，而造成开炉过程出现波动和不顺利，当在进行2.0个冶炼周期后，用高钛型钒钛磁铁烧结矿替换含铁块矿会降低开炉速度，进而降低生产效率。
在本发明的一个示例性实施例中，所述鼓风冶炼步骤包括点火冶炼后逐渐增加风量，并且随着风量的增加逐渐扩大进风面积。例如，在所述鼓风冶炼步骤中，通过在风口处设置风口耐火套圈来实现对进风面积的控制，所述风口耐火套圈具有面积为风口面积的60％～70％的通孔，并且能够通过扩大通孔来实现扩大进风面积。
在本发明的一个示例性实施例中，所述开炉方法还可以还包括在将所述空料和正常料装入高炉的同时执行带风操作，以增加料柱的透气性。所述带风操作包括在向炉身装入正常料的过程中，通过风口向高炉中送冷风，待装料至当前料面距离正常料线5m～7m时，将冷风改为热风，然后点火，同时继续装料至正常料线。所述带风操作能够改善料柱的透气性。当装入炉料的当前料面距离正常料线约5m～7m时，将冷风改为热风并点火冶炼，能够加快开炉进度，同时热风也可进一步改善料柱的透气性。
在本发明的一个示例性实施例中，在所述带风操作步骤中，所述冷风的温度小于或等于200℃，所述热风的温度为680℃～720℃。这里，冷风的温度高于200℃可能会导致由于温度的积累点燃焦炭。如果热风的温度低于680℃，则会导致热风不能及时点燃焦炭；如果热风的温度高于720℃，则会导致开炉操作过程中风压过高，不利于开炉操作。例如，对于炉容为1000～2000m3的高炉而言，带风操作时，冷风风量可以控制在1500～1800m3/min，如果冷风风量低于1500m3/min，则不能起到改善料柱透气性的作用；如果冷风风量高于1800m3/min，则会导致吹出量太大。对于炉容为2000～5000m3的高炉而言，带风操作时，冷风风量可以控制在1600～2200m3/min，如果冷风风量低于1600m3/min，则不能起到改善料柱透气性的作用；如果冷风风量高于2200m3/min，则会导致细颗粒炉料吹出量太大。在本发明的方法中，热风风压的确定是基于要保证开炉过程中的顺行，关系到开炉达产的快慢和顺利与否。确定了热风风压后，热风风量就是一个与热风风压对应的一个参数，即热风风压决定热风风量。热风风压与炉容有关，对1000～2000m3的高炉而言，热风风压一般为0.6～0.8×0.1Mpa，对2000～5000m3的高炉而言，热风风压一般为0.7～1.0×0.1Mpa。
在本发明的一个示例性实施例中，所述转换料制步骤通过将在料柱的横截面上将边缘和中心的矿焦比控制在1.8～2.0的范围内来确保料柱边缘和中心均形成煤气通路。
在本发明的一个示例性实施例中，所述含铁块矿和石灰石的粒度可以为25mm～75mm。将粒度为25mm～75mm的含铁块矿和石灰石装入高炉能够获得良好的料柱透气性和物料还原性，而且，粒度为25mm～75mm的含铁块矿和石灰石还具有加工容易、性价比高的优点。
根据本发明的高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿的开炉方法，其中，所述空料和/或正常料还包括硅石。向炉料中加入硅石主要是为了调节炉渣的生成量和成分。
本发明的高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿的开炉方法也可以通过以下步骤来实现。
(1)开炉方式与原料要求
采用焦炭填充炉缸以及炉腹的中部和下部、空料填充炉腹的上部和炉腰、空料和正常料交替装入炉身的装料方式，全天然磁铁块矿开炉方式。
开炉用原料可以为如下原料。
磁铁块矿：一般应选择渣量合适，易还原，粒度均匀，粒度可以为25～75mm且经过筛分后的矿石，尽量减少入炉粉末。例如，磁铁块矿中的全铁(TFe)含量可以为44～50wt％，二氧化硅(SiO2)含量可以为18～22wt％。石灰石粒度可以在25～75mm之间，且其中有效氧化钙(CaO)含量可以大于51wt％。此外，原料还可以包括用于调节高炉渣相成分的硅石，硅石中的氧化硅(SiO2)的含量可以大于85wt％。此外，原料中可以不加锰矿，以降低生产成本。
(2)鼓风操作
开炉初期由于风量小，鼓风动能不足难以吹活炉缸，故缩小进风面积(例如，为正常鼓风面积的60～70％)，并随着风量的增加逐渐扩大进风面积，从而避免了传统方法存在生产正常后需要休风扩大风口的弊端。可以采用在风口处加设风口耐火套圈并且随着操作的进行逐渐扩大风口耐火套圈的内径的方式来实现本发明的目的。从而，实现了开炉操作初期缩小进风面积、不堵风口，开炉操作中后期逐渐增大进风面积，而且实现了均匀送风。在实际开炉操作过程中，除安装了炉底点火吹管外的风口，其余风口全部加设耐火混凝土风口圈，随着开炉后风量的增加逐渐打掉套圈，以维持适宜的风速。风口耐火套圈的尺寸根据高炉的尺寸情况而定，例如，对于炉容为1000～2000m3的高炉，可以在其风口处加设尺寸为φ90mm的风口耐火套圈。所述风口耐火套圈的材质可以是各种耐火捣打料或混凝土。用加设风口圈的方式调整进风面积优点：一是可以促进进风的均匀；二是风口圈比较容易捅开；三是在炉况的恢复过程中，可以根据需要调整进风面积。
(3)带风装料
为了避免装料过程中，因炉料易破碎产生粉末，恶化高炉料柱透气性，导致风压高、顺行差，制约开炉达产速度。本发明采用带风装料方式以增加料柱的透气性，从而克服了这一弊端，使开炉达产速度明显加快。具体来说，在装空料操作完成之后，向高炉装入块矿和石灰石等炉料的过程中，通过风口向高炉中送冷风，冷风的温度可以小于或等于200℃，待装料至当前料面距离正常料线5～7m时，将冷风改为热风点火，同时继续装料至正常料线。带风装料起到的作用包括：吹出粉尘、松动料柱、改善料柱的透气性；物料预加热；冷风吹入炉缸，松动焦炭消除焦炭死区的大饼结构等。
(4)快速转换料制
通过缩短全块矿冶炼时间能够加快高炉的达产达效进度。在本发明的开炉方法中，在进行1.5～2.0个冶炼周期后用高钛型钒钛磁铁烧结矿替换含铁块矿，并且通过调整装料制度来确保料柱边缘和中心均形成煤气通路，从而能够实现比传统方法提前2天转换料制。具体来讲，通过将在料柱的横截面上将边缘和中心的矿焦比控制在1.8～2.0的范围内以获得既疏松边缘又疏松中心的料柱，以确保料柱边缘和中心均形成煤气通路，从而实现合理控制两道气流，保证边沿和中心都有一定的煤气通路。
以下，将参照具体的示例性实施例来详细说明本发明的方法。
实施例1
在冶炼高钛型钒钛磁铁矿的某高炉上使用本发明的开炉方法。该高炉炉容为1200m3。
含铁块矿为高钛型钒钛磁铁块矿，其中全铁(TFe)含量为44wt％，二氧化硅(SiO2)含量可以为18wt％，粒度在25～75mm的范围内。石灰石粒度在25～75mm之间，且其中有效氧化钙(CaO)含量大于51wt％。
风口面积的选择，除4个安装炉底点火吹管的风口外，其余全部安装φ90mm的风口耐火套圈，进风面积为正常鼓风面积的69.22％。首先，炉缸和炉腹的中部和下部用焦炭填充，炉腹的上部和炉腰装入空料，然后向炉身间隔装入空料和正常料时，开始通过混风阀向高炉送冷风，冷风的温度和风量分别为120℃和1500m3/min。料线达到6.5m时，改用热风阀送风开炉，风温680℃，风压0.70×0.1Mpa。下料正常后，逐步增加风量至2000m3/min后，根据炉况和加风需要逐个打掉风口耐火套圈。在冶炼1.5个冶炼周期后，转换料制，用高钛型钒钛磁铁烧结矿替换含铁块矿。并且，在转换料制的过程中，通过将在料柱的横截面上将边缘和中心的矿焦比控制为1.85来获得既疏松边缘又疏松中心的料柱，从而实现合理控制两道气流，保证边沿和中心都有一定的煤气通路。
实施例2
在冶炼高钛型钒钛磁铁矿的某高炉上使用本发明的开炉方法。该高炉炉容为2000m3。
块矿为高钛型钒钛磁铁块矿，其中全铁(TFe)含量为44wt％，二氧化硅(SiO2)含量可以为18wt％，粒度在25～75mm的范围内。石灰石粒度在25～75mm之间，且其中有效氧化钙(CaO)含量大于51wt％。
风口面积的选择，除4个安装炉底点火吹管的风口外，其余全部安装φ90mm的风口耐火套圈，进风面积为正常鼓风面积的68.72％。首先，炉缸和炉腹的中部和下部用焦炭填充，炉腹的上部和炉腰装入空料，再向炉身间隔装入空料和正常料时，开始通过混风阀向高炉送冷风，冷风的温度和风量分别为200℃和1800m3/min。料线达到6.9m时，改用热风阀送风开炉，风温718℃，风压0.73×0.1Mpa。风量至2000m3/min后，根据炉况和加风需要逐个打掉风口耐火套圈。在冶炼2.0个冶炼周期后，转换料制，用高钛型钒钛磁铁烧结矿替换含铁块矿。并且，在转换料制的过程中，通过将在料柱的横截面上将边缘和中心的矿焦比控制为1.9来获得既疏松边缘又疏松中心的料柱，从而实现合理控制两道气流，保证边沿和中心都有一定的煤气通路。
实施例3
在冶炼高钛型钒钛磁铁矿的某高炉上使用本发明的开炉方法。该高炉炉容为1280m3。
块矿为高钛型钒钛磁铁块矿，其中全铁(TFe)含量为46wt％，二氧化硅(SiO2)含量可以为20wt％，粒度在25～75mm的范围内。石灰石粒度在25～75mm之间，且其中有效氧化钙(CaO)含量大于55wt％。
风口面积的选择，除4个安装炉底点火吹管的风口外，其余全部安装φ90mm的风口耐火套圈，进风面积为正常鼓风面积的67.8％。首先，炉缸和炉腹的中部和下部用焦炭填充，炉腹的上部和炉腰装入空料，再向炉身间隔装入空料和正常料时，开始通过混风阀向高炉送冷风，冷风的温度和风量分别为190℃和1750m3/min。料线达到5m时，改用热风阀送风开炉，风温720℃，风压0.71×0.1Mpa。风量至2100m3/min后，根据炉况和加风需要逐个打掉风口耐火套圈。在冶炼2.0个冶炼周期后，转换料制，用高钛型钒钛磁铁烧结矿替换含铁块矿。并且，在转换料制的过程中，通过将在料柱的横截面上将边缘和中心的矿焦比控制为1.87来获得既疏松边缘又疏松中心的料柱，从而实现合理控制两道气流，保证边沿和中心都有一定的煤气通路。
表1示出了实施例1至3的开炉方法的效果数据。由表1可以看出，采用本发明的冶炼高钛型钒钛磁铁矿的开炉方法能够实现在开炉3天内使高炉的利用系数达到2.0t/(m3·d)以上。
表1实施例1至3的开炉方法的效果
Figure BSA00000572267300081
尽管上面已经结合一些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，在不脱离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修改和改变。

Claims (10)

1.一种高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿的开炉方法，所述开炉方法包括装料、鼓风冶炼、出渣和出铁，其特征在于，
所述装料步骤包括：在点火冶炼前，用焦炭填充炉缸以及炉腹的中部和下部，用空料填充炉腹的上部和炉腰，将空料和正常料交替装入炉身，所述空料包括焦炭和石灰石并且不包括含铁炉料，所述正常料包括焦炭、含铁块矿和石灰石，在点火冶炼后，向高炉中加入正常料；
在所述鼓风冶炼步骤中，将进风面积缩小为正常风口面积的60％～70％；
所述开炉方法还包括转换料制步骤，所述转换料制步骤是指在进行1.5～2.0个冶炼周期时用高钛型钒钛磁铁烧结矿替换含铁块矿。
2.如权利要求1所述的高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿的开炉方法，其特征在于，所述鼓风冶炼步骤包括点火冶炼后逐渐增加风量，并且随着风量的增加逐渐扩大进风面积。
3.如权利要求2所述的高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿的开炉方法，其特征在于，在所述鼓风冶炼步骤中，对进风面积的控制通过在风口处设置风口耐火套圈，所述风口耐火套圈具有面积为风口面积的60％～70％的通孔，并且能够通过扩大通孔来实现扩大进风面积。
4.如权利要求1所述的高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿的开炉方法，其特征在于，所述开炉方法还包括在将所述空料和正常料装入高炉的同时执行带风操作，以增加料柱的透气性。
5.如权利要求4所述的高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿的开炉方法，其特征在于，所述带风操作包括在向炉身装入正常料的过程中，通过风口向高炉中送冷风，待装料至当前料面距离正常料线5m～7m时，将冷风改为热风，然后点火，同时继续装料至正常料线。
6.如权利要求5所述的高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿的开炉方法，其特征在于，在所述带风操作步骤中，所述冷风的温度小于或等于200℃，所述热风的温度为680℃～720℃。
7.如权利要求6所述的高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿的开炉方法，其特征在于，对炉容为1000～2000m3的高炉而言，热风的风压为0.6～0.8×0.1Mpa，对炉容为2000～5000m3的高炉而言，热风风压为0.7～1.0×0.1Mpa。
8.如权利要求1所述的高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿的开炉方法，其特征在于，所述转换料制步骤通过将在料柱的横截面上将边缘和中心的矿焦比控制在1.8～2.0的范围内来确保料柱边缘和中心均形成煤气通路。
9.如权利要求1所述的高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿的开炉方法，其特征在于，所述含铁块矿和石灰石的粒度为25mm～75mm。
10.如权利要求1所述的高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿的开炉方法，其特征在于，所述空料和/或正常料还包括硅石。
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