CN107119158A - 一种钒钛矿冶炼高炉的放残铁方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钒钛矿冶金技术领域，公开了一种钒钛矿冶炼高炉的放残铁方法，根据钒钛磁铁矿冶炼中钛渣高炉炉底和炉缸侵蚀的特殊性，发现钒钛矿冶炼中钛渣高炉炉底和炉缸的侵蚀呈“圆台+锅底”状，经过对以往扒炉资料的整理和数据的统计，应用比对分析方法来标定高炉残铁口位置、确定炉底和炉缸侵蚀情况并计算出残铁量。实践证明据此制定放残铁方案能够显著缩短检修工期，大幅降低炉前工的劳动强度，进而降低扒炉成本，更加精确高效科学合理。

Description

一种钒钛矿冶炼高炉的放残铁方法

技术领域

本发明涉及钒钛矿冶金技术领域，具体涉及一种钒钛矿冶炼高炉的放残铁方法。

背景技术

高炉放残铁是在停炉后将积存于铁口中心线以下的残铁放干净，首先应大致判断炉底侵蚀深度，用此深度数值从铁口中心线向下确定一个方便出铁的位置钻眼放铁。其目的是为了减少停炉检修清除炉内残存渣铁工作量，缩短检修工期，降低炉前工的劳动强度。普通矿冶炼的高炉炉底和炉缸的侵蚀呈“蒜头形”即“象脚形”，根据“拉姆热工公式”等方法很容易确定其炉底和炉缸的侵蚀情况。

而长期冶炼钒钛的高炉因炉料中的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发生反应，生成TiC；由于铁水对TiC、TiN的润湿较小，高炉内形成的铁滴很容易粘附钛的碳、氮化合物；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，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，从而达到护炉作用。因此冶炼钒钛矿的高炉炉底和炉缸的侵蚀与普通矿完全不同。

承钢于2004年和2008年分别在7号高炉和6号高炉上按照常规方法进行放残铁操作匀未放出，但是扒炉过程中发现炉底和炉缸存在大量渣铁，炉容越大清理残铁的工作量越大，未放完的残铁的清理工作延长了检修工期，同时增加了炉前工的劳动强度。

例如，某1号高炉有效容积1260m³，高炉死铁层容积110m³，经过长期的生产侵蚀，实际死铁层容积达150m³以上，停炉后死铁层内残存的渣、铁、焦混合物达400吨左右。2008年12月停炉后扒炉工作进行了46天，消耗了5吨TNT炸药，扒炉期间每天75名炉前工分三班轮流运转，每天4名爆破手两班轮流间断性爆破，同时有近350吨残渣铁块废弃。扒炉成本高，用时长、劳动强度大、危险性高。

综上所述，鉴于钒钛矿的特殊性，无法利用普通矿经验对钒钛矿冶炼高炉进行放残铁；而不放残铁又将导致扒炉成本高，用时长、劳动强度大、危险性高等问题。

发明内容

鉴于利用普通矿经验对钒钛矿冶炼高炉放残铁失败的教训和不放残铁扒炉工作量太大的问题，对钒钛矿高炉安全放残铁进行深入研究，应用对比分析方法正确标定高炉残铁口位置和确定出侵蚀形状，准确计算出残铁量，制定出了科学安全的放残铁方案。

本发明所要解决的技术问题是提供一种钒钛矿冶炼高炉的放残铁方法， 能够缩短检修工期，降低炉前工的劳动强度，降低扒炉成本，实现高效安全放残铁。

本发明实施例所采取的技术方案是一种钒钛矿冶炼高炉的放残铁方法，包括以下步骤：

步骤1：标定残铁口位置：

X=Y-H-D×19%；

式中：X为残铁口中心线标高；Y为铁口中心线标高；H为死铁层高度；D为炉缸直径D；

步骤2：计算出炉底和炉缸的侵蚀形状：

所述侵蚀形状呈“圆台+锅底”状侵蚀；

D1=D×85%；D2=D×60%；D3= D2；h1= D×39%-0.3-0.7 ；h2=0.7；

式中：D1为圆台上直径；D2为圆台下直径；D3为锅底弦长；D为炉缸直径；h1为圆台高；h2为锅底高；

步骤3：计算高炉残铁量：

T_残＝（（3.14×(D1²+D1D2+D2²)/12×h1+(1/3×3.14×D2²/4×h2）)×γ_铁×K；

式中：T_残为残铁量，吨；K为侵蚀系数，0.4≤K≤0.6；γ_铁为铁水密度，t/m³；D为炉缸直径，m。

优选地，K=0.4。

优选地，K=0.6。

优选地，γ_铁=7.0t/m³。

优选地，所述“圆台+锅底”状侵蚀中的锅底为球形锅底。

优选地，所述“圆台+锅底”状侵蚀中的圆台和锅底的连接处平滑过渡。

本发明的有益效果为：

应用本发明实施例提供的放残铁方法，准确的选择了某2号高炉、1号高炉和6号高炉的残铁口位置，明晰了侵蚀形状，计算出了残铁量，使得检修工期显著缩短，炉前工的劳动强度大幅降低。

其中2009年9月3日2号高炉应用本发明成功放出残铁约25吨，放残铁操作用时20小时，缩短检修工期7天；2012年3月2日1号高炉应用本发明成果成功放出残渣铁约350吨，放残铁操作用时27小时，缩短检修工期39天；2015年6月24日6号高炉应用本发明成功放出残铁约30吨，放残铁操作用时14小时，缩短检修工期10天。

综上所述，本发明提供的冶炼钒钛矿高炉的放残铁方法，能够显著缩短检修工期，大幅降低炉前工的劳动强度，进而降低扒炉成本，实现高效安全放残铁，非常值得在钢铁冶金企业推广，尤其适合冶炼中钛渣的企业，具有很好的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为本发明实施例中钒钛矿冶炼高炉的结构示意图。

上图中附图标记和部件名称的对应关系为：

1圆台状侵蚀；2锅底状侵蚀；3炉缸冷却壁；4残铁沟；5残铁口中心线；6主铁沟；7铁口中心线。

具体实施方式

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。

请参考图1，本发明实施例提供的钒钛矿冶炼高炉的放残铁方法，包括以下步骤：

(1)应用比对分析法标定残铁口位置：

普通矿冶炼的高炉炉底和炉缸侵蚀呈“蒜头形”即“象脚形”，而钒钛矿冶炼高炉炉底和炉缸的侵蚀呈“圆台状侵蚀1+锅底状侵蚀2”，无法应用炉皮测温的方法确定残铁口标高。经过对以往扒炉资料的整理和数据的统计，发现钒钛矿高炉残铁口中心线5标高X确定为：X=铁口中心线7标高Y-死铁层高度H -炉缸直径D的19%，即：

X=Y-H-D×19%；

式中：X为残铁口中心线标高；Y为铁口中心线标高；H为死铁层高度；D为炉缸直径D。

(2)应用比对分析法计算出炉底和炉缸的侵蚀形状：

普通矿冶炼的高炉炉底和炉缸侵蚀呈“蒜头形”即“象脚形”，而钒钛矿冶炼高炉炉底和炉缸的侵蚀呈“圆台状侵蚀1+锅底状侵蚀2”，无法用利用“拉姆热工公式”等方法确定其炉底和炉缸侵蚀情况。经过对以往扒炉资料的整理和数据的统计，发现钒钛矿高炉炉底死铁层部位侵蚀的圆台上直径D1为炉缸直径D的85%，圆台下直径D2为炉缸直径D的60%，即锅底弦长D3为炉缸直径D的60%，圆台高h1等于炉缸直径D×39%-0.3-0.7，而锅底高h2为0.7m，即：

D1=D×85%；D2=D×60%；D3= D2；h1= D×39%-0.3-0.7 ；h2=0.7；

式中：D1为圆台上直径；D2为圆台下直径；D3为锅底弦长；D为炉缸直径；h1为圆台高；h2为锅底高。

(3) 首次提出了冶炼钒钛矿高炉残铁量的计算公式：

T_残＝（（3.14×(D1²+D1D2+D2²)/12×h1+(1/3×3.14×D2²/4×h2）)×γ_铁×K

式中：T_残为残铁量，吨；K为侵蚀系数，即根据侵蚀严重情况选取的系数，范围为：0.4≤K≤0.6，具体地，侵蚀严重时取上限0.6，侵蚀不严重时取下限0.4；γ_铁为铁水密度，一般取7.0t/m³；D为炉缸直径，m。

现以某1号高炉2012年3月2日放残铁为例详述方法如下：

(1)应用比对分析法标定了残铁口位置。

钒钛矿高炉残铁口中心线5的标高X应较铁口中心线7的标高Y低炉缸直径D的19%。

残铁口中心线标高： X＝Y-H-D×19%

=13.253-1.5-8.85×19%

=10.072(m)。

(2)应用比对分析法计算出炉炉底炉缸侵蚀形状。

钒钛矿高炉炉底死铁层部位侵蚀的圆台上直径D1为炉缸直径D的85%，圆台下直径D2为炉缸直径D的60%，锅底弦长D3等于圆台下直径D2为炉缸直径D的60%，圆台高h1等于炉缸直径D×39%-0.3-0.7，而锅底高h2为0.7m。

代入炉缸直径得到：

D1=8.85 ×85%=7.52 (m)；

D2=8.85 ×60%=5.31(m)；

D3= D2=5.31(m)；

h1=8.85 ×39%-0.3-0.7=2.45(m)；

h2=0.7(m)。

(3)应用钒钛矿高炉残铁量的计算公式。

T_残＝（（3.14×(D1²+D1D2+D2²)/12×h1+(1/3×3.14×D2²/4×h2）)×γ_铁×K

式中：T_残为残铁量，吨；K =0.6；γ_铁=7.0t/m³；D为炉缸直径，m。

T_残＝（（3.14×(8.85×85%×8.85×85%+8.85×85%×8.85×60%+8.85×60%×8.85×60%)/12×(8.85×39%-0.3-0.7)+(1/3×3.14×8.85×60%×8.85×60%/4×0.7）)×7.0×0.6=358(吨)。

综上所述，本发明提供的冶炼钒钛矿高炉的放残铁方法，特别适用于1260m³及以下钒钛磁铁矿冶炼的高炉，能够显著缩短检修工期，大幅降低炉前工的劳动强度，进而降低扒炉成本，实现高效安全放残铁，非常值得在钢铁冶金企业推广，尤其适合冶炼中钛渣的企业，具有很好的经济效益和社会效益。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种钒钛矿冶炼高炉的放残铁方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：标定残铁口位置：

X=Y-H-D×19%；

式中：X为残铁口中心线标高；Y为铁口中心线标高；H为死铁层高度；D为炉缸直径D；

步骤2：计算出炉底和炉缸的侵蚀形状：

所述侵蚀形状呈“圆台+锅底”状侵蚀；

D1=D×85%；D2=D×60%；D3= D2；h1= D×39%-0.3-0.7 ；h2=0.7；

式中：D1为圆台上直径；D2为圆台下直径；D3为锅底弦长；D为炉缸直径；h1为圆台高；h2为锅底高；

步骤3：计算高炉残铁量：

T_残＝（（3.14×(D1²+D1D2+D2²)/12×h1+(1/3×3.14×D2²/4×h2）)×γ_铁×K；

式中：T_残为残铁量，吨；K为侵蚀系数，0.4≤K≤0.6；γ_铁为铁水密度，t/m³；D为炉缸直径，m。

2.根据权利要求1所述的钒钛矿冶炼高炉的放残铁方法，其特征在于， K=0.4。

3.根据权利要求1所述的钒钛矿冶炼高炉的放残铁方法，其特征在于，K=0.6。

4.根据权利要求1所述的钒钛矿冶炼高炉的放残铁方法，其特征在于，γ_铁=7.0t/m³。

5.根据权利要求1所述的钒钛矿冶炼高炉的放残铁方法，其特征在于， 所述“圆台+锅底”状侵蚀中的锅底为球形锅底。

6.根据权利要求1所述的钒钛矿冶炼高炉的放残铁方法，其特征在于， 所述“圆台+锅底”状侵蚀中的圆台和锅底的连接处平滑过渡。