CN104388612A

CN104388612A - 一种高炉低成本钛矿护炉方法

Info

Publication number: CN104388612A
Application number: CN201410570708.0A
Authority: CN
Inventors: 柯显峰; 潘协田; 岳争超; 张小毛
Original assignee: Daye Special Steel Co Ltd
Current assignee: Daye Special Steel Co Ltd
Priority date: 2014-10-23
Filing date: 2014-10-23
Publication date: 2015-03-04
Anticipated expiration: 2034-10-23
Also published as: CN104388612B

Abstract

本发明公开了一种高炉低成本钛矿护炉方法，该方法包括如下步骤：步骤一，在配制烧结原料时按比例添加印尼海砂并混匀；步骤二，将所述步骤一得到的混匀后的烧结原料放入烧结机中进行烧结，从而得到烧结矿；步骤三，将所述烧结矿作为入炉料之一加入高炉中进行高炉炼铁或护炉。该方法达到了高护炉效果好、护炉成本低，并且护炉期间高炉稳定顺行的目的。

Description

一种高炉低成本钛矿护炉方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，特别涉及一种采用高钛印尼海砂进行低成本高炉护炉的方法。

背景技术

在现代炼铁生产中，高炉的寿命主要取决于炉缸的工作状况，随着高炉生产的连续进行，以及受强化冶炼和其它客观因素(如冷却水强度不够、耐材砌筑质量等)的影响，炉缸碳砖不可避免的会受到一定程度的侵蚀，且这种侵蚀具有不可恢复性，炉缸侧壁温度的变化能够直接反应炉缸侵蚀程度，一般情况下，当炉缸侧壁某温度点升高时，即表明此位置附近炉缸侵蚀趋于严重。

在国内炼铁行业，治理炉缸侵蚀经常采取的一种措施是钛矿护炉技术，它能够有效的在侵蚀部位形成稳定的保护壳，从而起到减缓炉缸碳砖侵蚀的目的。含钛物料的具体护炉机理为：高炉采用含钛物料护炉时，在高炉还原气氛和碳、氮存在的条件下，炉料中的TiO₂被还原生成TiC、TiN或[Ti]，在沉降过程中发生聚集长大及同类元素的富集；炉缸形成终渣时，终渣中的钛氧化物与生铁中的碳反应，生成TiC；由于铁水对TiC、TiN的润湿角小，高炉内形成的铁滴很容易粘附钛的碳、氮化物；钛的碳、氮化合物熔点很高(碳化钛和氮化钛的熔点分别为3140℃和2950℃)，在接近炉壳、炉缸及炉底的低温区域，铁水中的Ti高于其溶解度，就以TiC和TiN固熔体结晶析出。上述情况下形成的粘稠物，在出渣出铁时不能全部流出炉外，随着渣、铁液面的下降而接近炉衬，由于其熔点高，只能成半融状或固态，随着上部炉料的下降被挤压粘附在砖衬上或沉积在炉缸、炉底的砖缝内，并且炉缸砖衬受侵蚀愈严重，冷却壁与铁水愈接近，形成的难熔保护层愈厚，从而达到护炉作用。同时，粘稠物弥散于铁水中，使铁水的粘度增加，流动性减弱，降低了铁水对炉底和炉缸的机械冲刷，也起到了保护炉缸和炉底的作用。但是需要重点指出的是，正是由于上述原因(铁水的粘度增加，流动性减弱)，客观上造成了炉缸不活跃，易形成炉缸堆积，进而影响到高炉的稳定顺行，铁水中[Ti]含量越高，这种影响就越大，这也是限制钛矿护炉技术在国内炼铁行业应用的原因之一。

目前，钛矿护炉技术通常采取的三种方法是：高炉风口区域在线喂线；在高炉入炉料中添加钒钛块矿或者钒钛球团矿；在烧结混匀料堆料时按照一定的配比添加含钛矿粉。

实践生产表明，上述三种钛矿护炉技术存在的主要问题有：

第一种护炉方法一次性投入成本较大，装备复杂，理论上这种护炉方法效果最好，但由于不能很好的将高钛粉定点投放到炉缸侵蚀区域，因此生产实践中这种护炉方法效果最不明显。

第二种护炉方法采用含钛块矿或者含钛球团进行护炉，但是由于含钛块矿和含钛球团价格普遍较高，因此采用这种护炉方法成本最高。

第三种护炉方法采用的是含钛粉矿，价格相对便宜，成本较低，方法是把含钛粉矿和其它含铁物料一起进行混匀，形成烧结用混匀料，实际生产中，一堆混匀料有数万吨，可供烧结生产连续使用10天左右，也就是说在该堆混匀料用完之前，如果高炉要求临时变换原料中的[Ti]含量是比较困难的，因此该方法对于高炉生产来说，灵活性不佳。

发明内容

针对现有技术缺陷，本发明的目的在于提供一种高炉低成本钛矿护炉方法，以同时满足高护炉效果好、护炉成本低，并且确保高炉稳定顺行的目的。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种高炉低成本钛矿护炉方法，包括如下步骤：

步骤一，在配制烧结原料时按比例添加印尼海砂并混匀；

步骤二，将所述步骤一得到的混匀后的烧结原料放入烧结机中进行烧结，从而得到烧结矿；

步骤三，将所述烧结矿作为入炉料之一加入高炉中进行高炉炼铁或护炉。

在上述方法中，作为一种优选实施方式，在所述步骤一中，所述印尼海砂占全部烧结原料的重量百分比为2％～4％。

在上述方法中，作为一种优选实施方式，在所述步骤三中，所述高炉炼铁或护炉过程中，铁水中硅含量控制在0.4～0.7wt％，物理热控制在1470～1500℃。

在上述方法中，作为一种优选实施方式，在所述高炉的炉缸侧壁最高温度为250～280℃时，所述印尼海砂占全部烧结原料的重量百分比为2％，烧结矿中TiO₂含量为0.5～0.6wt％，铁水中Ti含量为0.07～0.09wt％；

在上述方法中，作为一种优选实施方式，在所述高炉的炉缸侧壁最高温度为281～300℃，所述印尼海砂占全部烧结原料的重量百分比为2.5％，烧结矿中TiO₂含量为0.6～0.7wt％，铁水中Ti含量为0.08～0.11wt％；

在上述方法中，作为一种优选实施方式，在所述高炉的炉缸侧壁最高温度为301～330℃，所述印尼海砂占全部烧结原料的重量百分比为3％，烧结矿中TiO₂含量为0.7～0.8wt％，铁水中Ti含量为0.1～0.14wt％；

在上述方法中，作为一种优选实施方式，在所述高炉的炉缸侧壁最高温度331～360℃，所述印尼海砂占全部烧结原料的重量百分比为3.5％，烧结矿中TiO₂含量为0.8～0.9wt％，铁水中Ti含量为0.13～0.17wt％；

在上述方法中，作为一种优选实施方式，在所述高炉的炉缸侧壁最高温度361～400℃，所述印尼海砂占全部烧结原料的重量百分比为4％，烧结矿中TiO₂含量为0.9～1.0wt％，铁水中Ti含量为0.16～0.2wt％。

采用本发明的护炉方法，可以根据高炉生产要求，灵活调整其配比，本发明使用的含钛矿粉是含TiO₂较高、价格较低的印尼海砂，一般印尼海砂中TiO₂含量为10-12wt％，根据高炉炉缸侧壁温度的变化，通过灵活调剂印尼海砂在烧结原料中的配比(2％～4％)，来实现烧结矿和铁水中[Ti]含量的变换。当炉缸侧壁温度不是太高或下降较快时，考虑到钛矿对高炉生产的负面影响，可相应的降低铁水中[Ti]含量而有利于高炉稳定顺行；当炉缸侧壁温度较高或炉缸侧壁温度上升较快时，可相应地适度提高铁水中[Ti]含量。

更重要的是，通过发明人长期生产经验的摸索，还获得了一套更加完整精准的护炉方法，其达到了高护炉效果好、护炉成本低，并且护炉期间高炉稳定顺行的目的。

通过在某炼铁厂炉缸侵蚀高炉上的实施表明，截止至目前，高炉的寿命已延长了1年，炉缸侧壁温度各点温度值全部在警戒状态以内，并且期间未发生1例因炉缸堆积造成的炉况失常事故。

附图说明

图1是本发明高炉低成本钛矿护炉方法的流程图。

具体实施方式

下面采用具体实施方式对本发明做进一步说明。

本发明提供的一种高炉低成本钛矿护炉方法，包括如下步骤：

步骤一，在配制烧结原料时按比例添加印尼海砂并混匀；

在上述方法中，所述配制烧结原料时按比例添加印尼海砂是指按比例将印尼海砂与混匀料、白云石粉、生石灰、焦粉和返矿等烧结原料一起混合。本发明不是在混匀料中添加含钛矿粉，而是在烧结配料中添加印尼海砂，如附图1所示，即将印尼海砂与混匀料、白云石粉、生石灰、焦粉和返矿等烧结原料一起按照实际生产要求的配比再次混合，然后进入到烧结机中烧结，得到烧结矿产品供高炉使用。

钛矿护炉技术一方面对高炉炉缸护炉有显著效果，但是另一方面不适当的护炉也可能影响高炉的稳定顺行，因此本发明为了解决这对矛盾体，合理的调整了高炉入炉原料中的[Ti]入炉量，本发明中调整[Ti]入炉量即是通过调整印尼海砂在烧结原料中的重量百分比来实现的。当炉缸侧壁温度处于正常状态时，考虑到钛矿对高炉生产的负面影响，可相应的降低印尼海砂的用量或不用印尼海砂，这样有利于高炉稳定顺行；当炉缸侧壁温度处于警戒状态时，可增加印尼海砂的用量。从大量实践发现，当铁水中[Ti]含量达到0.08％时就能起到护炉效果，小于0.08％时护炉效果不明显，由此，高炉护炉时要求印尼海砂与所述烧结原料的重量百分比在2％以上。但是当铁水中[Ti]含量超过0.2％时，易造成炉缸堆积，高炉的稳定顺行受到较大影响，由此，高炉护炉时要求印尼海砂与所述烧结原料的重量百分比控制在4％以内。根据高炉炉缸温度的变化和生产情况，依据本发明总结出的生产经验，为了解决上述矛盾体，需要实时变更印尼海砂在烧结原料中的配比，以及时调整高炉入炉原料中的[Ti]入炉量，优选所述印尼海砂占全部烧结原料的重量百分比为2％～4％，即印尼海砂占全部烧结原料(包括印尼海砂本身)的重量百分比为2％～4％(比如2％、2.5％、3％、3.5％、4％)。

在所述高炉炼铁或护炉过程中，考虑到TiO₂发生还原反应的温度较高，要想达到较好的护炉效果，必须保证充足的炉温，而铁水中的硅含量多或少是炉温高或低的表征。实践中，在所述步骤三中，所述高炉炼铁或护炉过程中，铁水中硅含量控制在0.4～0.7wt％(比如0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％)，物理热控制在1470～1500℃(比如1475℃、1480℃、1485℃、1490℃、1495℃)。炉缸热量必须保持充足，以保证足够的Ti元素被还原到铁水中，而起到护炉的作用。

根据高炉长寿管理，确定了炉缸侧壁温度小于250℃时为正常状态，250～400℃为警戒状态，大于400℃为事故状态，并规定高炉炉缸侧壁温度在正常状态时可不采取护炉措施；在警戒状态时根据实际温度值采取不同配比的护炉措施；在事故状态时除必要的护炉措施外，还必须采取休风凉炉等极限措施。

本发明的护炉方法主要是在炉缸侧壁温度处于警戒状态时使用的，在250～400℃的温度区间内，本发明优选分5个阶段实施不同的护炉方案，具体如下：

在所述高炉的炉缸侧壁最高温度为250～280℃时，所述印尼海砂占全部烧结原料的重量百分比为2％，烧结矿中TiO₂含量为0.5～0.6wt％，铁水中Ti含量为0.07～0.09wt％；

在所述高炉的炉缸侧壁最高温度为281～300℃，所述印尼海砂占全部烧结原料的重量百分比为2.5％，烧结矿中TiO₂含量为0.6～0.7wt％，铁水中Ti含量为0.08～0.11wt％；

在所述高炉的炉缸侧壁最高温度为301～330℃，所述印尼海砂占全部烧结原料的重量百分比为3％，烧结矿中TiO₂含量为0.7～0.8wt％，铁水中Ti含量为0.1～0.14wt％；

在所述高炉的炉缸侧壁最高温度为331～360℃，所述印尼海砂占全部烧结原料的重量百分比为3.5％，烧结矿中TiO₂含量为0.8～0.9wt％，铁水中Ti含量为0.13～0.17wt％；

在所述高炉的炉缸侧壁最高温度为361～400℃，所述印尼海砂占全部烧结原料的重量百分比为4％，烧结矿中TiO₂含量为0.9～1.0wt％，铁水中Ti含量为0.16～0.2wt％。

本发明中的炉缸温度数据是根据特定高炉热电偶深度测量出来的，热电偶插入的较深，测量的温度就较高，所述高炉炉缸侧壁温度是将热电偶两点插入碳砖深度分别为80mm和200mm时测量得到的。

下面列举出生产实践中的一个实例对本发明进行说明。

以下实例中使用的印尼海砂中TiO₂含量为10-12wt％，针对某炼铁厂一座有效炉容1780m³、日生产能力4500t的大型高炉进行护炉，此高炉炉缸侧壁热电偶两点插入碳砖深度分别为80mm和200mm，入炉料结构长期稳定在78wt％烧结矿，12wt％块矿和10wt％球团矿。

某段时期高炉正常生产，炉缸侧壁1168A点温度最高为235℃，处于正常状态，烧结原料中未配用印尼海砂。

某日16:21，炉缸标高9.5m处，西南侧1169A点温度从216℃逐渐升高到23:13的254℃、次日3:52的269℃，12个小时内上升了50℃，上升幅度明显，附近区域部分温度点也有一定的上升，针对此种情况，于23:50通知烧结工序调整印尼海砂在全部烧结原料中的配比由0至2wt％，考虑到含钛烧结矿进入高炉，并发生反应需要一定的时间，即护炉起到效果有滞后性，此后主要观察1169A点温度变化情况，配比调整，且含钛烧结矿发生反应后，取样分析铁水中的Ti含量平均值为0.083wt％。至次日16:00，此点温度升高至324℃，但是上升幅度有所减缓，说明护炉开始起到作用，但是考虑到其仍在上升的趋势，于16:35通知烧结工序调整印尼海砂在全部烧结原料中的配比由2wt％至3wt％，并继续观察炉缸各点温度变化情况，配比调整，且含钛烧结矿发生反应后，取样分析铁水中的Ti含量平均值为0.128wt％。

第三日12:04，此点温度为354℃，但是上升趋势进一步遏制，为尽快控制异常情况，于13:10，通知烧结工序调整印尼海砂在全部烧结原料中的配比由3wt％至4wt％，此后炉缸异常区域的温度逐渐稳定，基本在357～365℃范围内波动，在此期间，取样分析铁水中的Ti含量平均值为0.15wt％左右。

第四至十二日，印尼海砂在全部烧结原料中的配比一直稳定在4wt％，初期高炉基本稳定顺行，炉缸1169A点温度呈缓慢下降趋势，至第十日已下降到289℃，在此期间高炉炉芯温度从474℃下降到了389℃，下降幅度明显，说明高炉中心死料柱增大过快，炉缸已有堆积现象，而且第十一日8:14发现风口小套烧损2个，崩料和滑料现象与正常生产相比，次数明显增加，为了防止高炉炉况出现失常，于第十三日7:40通知烧结工序调整印尼海砂的配比由4wt％至2wt％，调整前炉缸1169A点温度为286℃，后期观察到炉缸温度仍在继续下降，并且第十三日22:42已下降到248℃的正常状态，于第十四日0:00开始停用印尼海砂，此后高炉炉况也基本上趋于稳定。

某炼铁厂对一高炉进行护炉实践，通过实时调整印尼海砂的配比，根据不同阶段炉缸温度的变化情况实施不同强度的钛矿护炉技术，最大程度保证了高炉的温度顺行，历经14天的持续护炉，控制住了炉缸温度。经过上述护炉处理的高炉寿命已延长了1年，炉缸侧壁温度各点温度值全部在警戒状态以内，并且期间未发生1例因炉缸堆积造成的炉况失常事故。

此外，由于采取相对于主流矿石价格更低的印尼海砂资源，月底成本核算显示炼铁成本与正常生产时持平。

综上，本发明至少具有如下有益效果：

护炉效果好：印尼海砂中的Ti元素经过烧结工序进入到烧结矿中，由于高炉入炉料结构中烧结矿占到了75％～80％，远大于块矿和球团矿的配比，因此相比含钛块矿或者含钛球团矿的护炉方式，本方法护炉效果更佳。

调剂灵活：本方法可以灵活调剂印尼海砂在烧结原料中的配比，根据不同阶段炉缸温度的变化情况实施不同强度的钛矿护炉技术，以减小钛矿冶炼对高炉生产的不利影响。

可操作性强：经过多次生产实践的实施，总结出了一套完整的经验数据，同时兼顾到了高炉护炉和高炉稳定顺行这一对矛盾，可操作性强，便于实施。

使用成本低：印尼海砂产生于印度尼西亚近海滩，是受海水冲刷作用形成的天然含铁矿物，来源稳定，且价格低廉。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims

1.一种高炉低成本钛矿护炉方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，在配制烧结原料时按比例添加印尼海砂并混匀；

2.根据权利要求1所述的高炉低成本钛矿护炉方法，其特征在于，在所述步骤一中，所述印尼海砂占全部烧结原料的重量百分比为2％～4％。

3.根据权利要求1或2所述的高炉低成本钛矿护炉方法，其特征在于，在所述高炉的炉缸侧壁最高温度为250～280℃时，所述印尼海砂占全部烧结原料的重量百分比为2％，烧结矿中TiO₂含量为0.5～0.6wt％，铁水中Ti含量为0.07～0.09wt％。

4.根据权利要求1或2所述的高炉低成本钛矿护炉方法，其特征在于，在所述高炉的炉缸侧壁最高温度为281～300℃，所述印尼海砂占全部烧结原料的重量百分比为2.5％，烧结矿中TiO₂含量为0.6～0.7wt％，铁水中Ti含量为0.08～0.11wt％。

5.根据权利要求1或2所述的高炉低成本钛矿护炉方法，其特征在于，在所述高炉的炉缸侧壁最高温度为301～330℃，所述印尼海砂占全部烧结原料的重量百分比为3％，烧结矿中TiO₂含量为0.7～0.8wt％，铁水中Ti含量为0.1～0.14wt％。

6.根据权利要求1或2所述的高炉低成本钛矿护炉方法，其特征在于，在所述高炉的炉缸侧壁最高温度331～360℃，所述印尼海砂占全部烧结原料的重量百分比为3.5％，烧结矿中TiO₂含量为0.8～0.9wt％，铁水中Ti含量为0.13～0.17wt％。

7.根据权利要求1或2所述的高炉低成本钛矿护炉方法，其特征在于，在所述高炉的炉缸侧壁最高温度361～400℃，所述印尼海砂占全部烧结原料的重量百分比为4％，烧结矿中TiO₂含量为0.9～1.0wt％，铁水中Ti含量为0.16～0.2wt％。

8.根据权利要求1所述的高炉低成本钛矿护炉方法，其特征在于，在所述步骤三中，所述高炉炼铁或护炉过程中，铁水中硅含量控制在0.4～0.7wt％，物理热控制在1470～1500℃。

9.根据权利要求1所述的高炉低成本钛矿护炉方法，其特征在于，所述高炉炉缸侧壁温度是将热电偶两点插入碳砖深度分别为80mm和200mm时测量得到的。