CN104862437A - 一种钒钛磁铁矿冶炼的高炉炉型设计方法 - Google Patents

Abstract

一种适用于钒钛磁铁矿冶炼的高炉炉型。所述高炉炉型的炉身角β为75.5°～80.0°，还可进一步增加风口高度h_f，使渣口高度h_z与风口高度h_f之比k取值范围为0.2～0.4，从而使高炉炉型更加适应钒钛烧结矿低温还原粉化时体积膨胀严重、软熔带位置低的特点。采用本发明的方法减轻了由于外界因素导致的炉温变化对炉况的影响程度，增加中心料柱透气性，保证炉缸中炉渣的冶金效果，减小炉况波动，从而达到了增强料柱透气性、增大喷煤比、稳定炉况、强化冶炼、提高产量的目的。

Description

一种钒钛磁铁矿冶炼的高炉炉型设计方法

技术领域

本发明属于钒钛磁铁矿冶金技术领域，特别涉及一种高炉炉型设计方法，尤其是一种适用于钒钛磁铁矿冶炼的高炉炉型设计方法。

背景技术

高炉炉型由炉缸、炉腹、炉腰、炉身、炉喉五部分组成。高炉炉型合理与否对高炉冶炼过程有很大的影响，炉型设计合理是获得良好技术经济指标，保证高炉操作顺行的基础，而且是提高产量，降低燃料消耗的关键性因素。现阶段钒钛矿冶炼采用的高炉炉型与冶炼普通矿的高炉炉型完全相同，冶炼普通矿的高炉炉型设计经过长期的实践并不断改进已非常合理，目前国内冶炼钒钛矿的钢铁厂也都在沿用冶炼普通矿的高炉炉型。但由于钒钛矿与普通矿冶炼工艺存在很大差异，冶炼钒钛矿沿用冶炼普通矿高炉炉型存在以下问题。

首先，高炉冶炼钒钛矿中低温还原粉化严重，粉化率高，料柱透气性差。

高炉冶炼钒钛矿，实际是以钒钛烧结矿为原料。钒钛烧结矿的矿物组成为钛赤铁矿、钛磁铁矿、钙钛矿和含钛硅酸盐以及少量的的铁酸钙、铁板钛矿和残存的钛铁矿。钒钛烧结矿由于矿物组成的特点与普通烧结矿显著不同，具有低温还原粉化率高、热态下脆性大、强度差等特点。

钒钛烧结矿的低温还原粉化严重，粉化率高达60％～80％，与普通烧结矿相比高40％左右。主要原因是其在烧结过程中生成了硬而脆的钙钛矿。钙钛矿是钒钛烧结矿的特殊产物，属高熔点物相，不起粘结作用，且与铁酸钙在数量上呈此消彼长的关系。钙钛矿的生成减少了良好的粘结相，使烧结矿粉化严重，体积膨胀增加。钒钛烧结矿的急剧还原膨胀开始温度一般为580℃左右，急剧还原膨胀终了温度为725℃左右，最大线膨胀量在5.3％左右，比普通烧结矿约高3％。

高炉炉身角是高炉设计中的参数，高炉炉身部位的炉墙不是垂直的，其与水平参考面之间的夹角称为炉身角。目前高炉设计炉身角β_Ⅱ取值范围为80.5°～85.5°(见附图1中虚线所示的现行炉型II)，为普通烧结矿在炉料下降过程中的体积膨胀提供了适宜的空间，然而由于钒钛烧结矿的粉化率高、膨胀量大等特点，普通炉型的炉身角取值不能为钒钛矿的体积膨胀提供充足的空间，使炉料受到的压力增大，摩擦力增大，不利于炉料顺行，同时使炉料粉化加剧，透气性恶化。

其次，高炉冶炼钒钛矿中软化区间宽，软熔带位置低，接近风口，炉况稍有波动，炉温变化大。

钒钛烧结矿由于矿物组成的特点与普通烧结矿显著不同，高熔点矿物多，熔点差别大，开始软化和终了温度比普通烧结矿约高50～150℃，软化区间宽。从炉身下部到炉腹的1250～1350℃区间，直接还原发展，烧结矿软熔形成以粘结物为特征的软熔带，软熔带下部初渣开始形成，铁粒聚合。从炉腹到风口区的大于1350℃区间，金属铁渗碳，初渣形成，渣铁开始熔化滴落。

目前高炉设计中渣口高度h_z与风口高度h_fⅡ之比的取值为0.5～0.6(见附图1中虚线所示的现行炉型II)，在该范围内取值是普通矿的冶炼的合理炉型。然而由于钒钛矿的软熔带位置低，接近风口，在铁粒滴落过程中不能提供足够的滴落高度，升温空间小，热容量小，带入炉缸热量不足，当炉况稍有波动时，炉温变化大，不利于高炉顺行。

发明内容

针对现有技术的不足，在总结多年生产实践经验的基础上，发明人发现了一种适用于钒钛矿冶炼的高炉炉型。本发明的高炉炉型更加适应钒钛矿的高炉冶炼，改善了钒钛矿在高炉冶炼过程中由于低温粉化严重、体积膨胀率大，软化开始与终了温度高、软熔带位置低等特点所带来的不利影响。

为达上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种钒钛矿冶炼的高炉炉型，高炉炉型中的炉身角β为75.5°～80.0°。

在现有炉型设计方法中，高炉炉身角β_Ⅱ取值范围为80.5°～85.5°，本发明针对钒钛矿与普通矿相比粉化率约高40％、膨胀率约高3％的特点，将炉身角缩小，使炉身部位炉墙倾斜程度增加，横截面积变大，减小了炉墙对炉料的压力与摩擦力，使炉身更加适应钒钛矿炉料的体积膨胀，避免形成料拱(本发明的设计图见图1)。

作为优选，增大高炉炉型中的增大风口高度h_f。

作为优选，所述高炉炉型中的渣口高度h_z与风口高度h_f之比取值范围为0.2～0.4。

现有高炉炉型设计中渣口高度h_z与风口高度h_fⅡ之比取值范围为0.5～0.6，经研究发现钒钛烧结矿的开始软化和终了温度比普通烧结矿高50～150℃左右，软熔带位置约低1.5～2.5m，本发明基于保证软熔带至铁口中心线距离不变的原则，增加了风口高度，渣口高度h_z与风口高度h_fⅠ之比取值范围为0.2～0.4(见附图)，其中渣口高度h_z仍采用基础设计的计算方法。

作为优选，本发明所述的钒钛矿冶炼的高炉炉型设计方法，在设计中所述炉身角β取值范围为75.5°～80.0°，所述渣口高度h_z与风口高度h_f之比取值范围为0.2～0.4。这种设计使高炉炉型更加适应钒钛烧结矿低温还原粉化时体积膨胀严重、软熔带位置低的特点。使炉身更加适应钒钛矿炉料的体积膨胀，避免形成料拱，同时增大了液滴滴落高度，保证了炉渣的冶金效果，减轻了由于外界因素导致的炉温变化对炉况的影响程度。

采用本发明的技术方案所产生的有益效果在于：减小了炉身角，更加适应了钒钛烧结矿的还原膨胀性能，使得炉料在下降过程中所受压力与摩擦力减小，更利于炉料的顺行；同时增加了风口高度，增大了液滴滴落高度，保证了炉渣的冶金效果，减轻了由于外界因素导致的炉温变化对炉况的影响程度，增加中心料柱透气性，保证炉缸中炉渣的冶金效果，减小炉况波动，从而达到了增强料柱透气性、增大喷煤比、稳定炉况、强化冶炼、提高产量的目的。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明的炉型设计图。

图中：1、设计炉型I；2、现行炉型II；3、风口中心线I；4、风口中心线II；5、渣口中心线；6、渣口高度hz；7、现行炉型风口高度hfII；8、设计炉型风口高度hfI；9、铁口中心线。

具体实施方式

为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅用于帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1：

以2500m³钒钛磁铁矿冶炼高炉为例，适用于钒钛磁铁矿冶炼的高炉炉型设计方法的工艺步骤如下所述:

(1)缩小炉身角β：β由83.5°减为75.5°；

(2)增加风口高度h_f：渣口高度h_z与风口高度h_f之比取值为0.2。

采用此实施例的方法，高炉利用系数由现有高炉炉型设计的2.45提高到2.60。

实施例2：

以2000m³钒钛磁铁矿冶炼高炉为例，适用于钒钛磁铁矿冶炼的高炉炉型设计方法的工艺步骤如下所述:

(1)缩小炉身角β：β由85.5°减为80.0°；

(2)增加风口高度h_f：渣口高度h_z与风口高度h_f之比取值为0.4。

采用此实施例的方法，高炉利用系数由现有高炉炉型设计的2.50提高到2.65。

实施例3：

以2000m³钒钛磁铁矿冶炼高炉为例，适用于钒钛磁铁矿冶炼的高炉炉型设计方法的工艺步骤如下所述:

(1)缩小炉身角β：β由85.5°减为78.5°；

(2)增加风口高度h_f：渣口高度h_z与风口高度h_f之比取值为0.3。

采用此实施例的方法，高炉利用系数由现有高炉炉型设计的2.50提高到2.62。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (4)

1.一种钒钛矿冶炼的高炉炉型，其特征在于，高炉炉型中的炉身角β为75.5°～80.0°。

2.根据权利要求1所述的高炉炉型，其特征在于，增大高炉炉型中的风口高度h_f。

3.根据权利要求1或2所述的高炉炉型，其特征在于，所述高炉炉型中的渣口高度h_z与风口高度h_f之比取值范围为0.2～0.4。

4.根据权利要求1所述的高炉炉型，其特征在于，高炉炉型中的炉身角β为75.5°～80.0°，渣口高度h_z与风口高度h_f之比取值范围为0.2～0.4。