CN108660272A - 一种高炉复合护炉炉料及其制备和护炉方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高炉复合护炉炉料及其制备和护炉方法。利用多层复合护炉用炉料,并采用中心和边缘同时布料的方式,使得有效护炉成分能充分到达炉底和炉缸的侵蚀部位,实现了护炉物料在炉内的最佳应用,同时还不影响高炉日常操作的稳定顺行,达到高炉炉役末期生产效果上的最优化。
Description
技术领域
本发明属于钢铁工业中炼铁技术领域,特别涉及一种高炉复合护炉炉料及其制备和护炉方 法。
背景技术
随着冶金行业装备的不断更新进步,高炉也呈现出了大型化、自控化的发展趋势,同时 企业从自身效益和现有高炉的利用效率角度出发,使得高炉的冶炼强度也较过去有较大幅度 的提升。高炉的炉缸、炉底设计结构,也随着材料加工工艺的进步,大多数都采用了超微孔 炭砖结合陶瓷衬体的砌筑结构,用以增强抵御炉内铁水、碱金属等的侵蚀能力,但这里必须 要指出的是,随着这些年冶炼强度的提升,多座高炉的生产实践均表明,无论是应用何种炉 衬结构,炉缸、炉底炭砖的破损,仍然是不可避免要发生的,且随着今天高炉冶炼强度的提 升,这种炉衬损毁还表现出了加剧的趋势,而炉缸、炉底与高炉一代炉役时间的长短有着最 为直接的关系,因此,炉缸炉底的在日常生产中的使用效果,尤其是炉役末期的状态维持, 成为制约各个企业的首要难题之一。
通常来讲,对于不同冶金企业,在判断进入炉役末期后,就不可避免的要都要采取一些 措施,用以减缓这种侵蚀砖衬不利于生产现象的发生。考虑到各个企业由于高炉装备、原燃 料条件和辅助工艺上的差异,采取的护炉方式也有较大差异,但归纳起来,可以说主要有以 下几类方法组成,第一类,从炉体装备维护角度出发,如采取新建软水站,增加管道泵和微 型冷却器、或者是改冷却软水为工业水等方式,从强化炉体冷却能力出发,通过加大炉体自 身的冷却能力,来实现抑制内部砖衬的侵蚀速度;第二类是从高炉日常操作角度出发,如采 取牺牲一定燃烧消耗,用以提升炉温,或者是升高炉渣二元碱度,增加炉渣粘度和减低其流 动性,再有就是,采取如减低富氧、减少风量、降低炉体压力等方式,通过降低冶炼强度, 来减缓炉内渣铁对于砖衬的侵蚀速度等方式,来实现炉役后期生产的维护,这种方式,目前 被广大企业所采用;第三类就是,从外围维护条件出发,如某些企业所采用的高品质炮泥, 通过维持合理的铁口深度,来保护铁口下方容易侵蚀区域的目的,第四类方式,也是应用 比较广泛的方式,就是采用外加含有钒钛成分物料,将含有TiO2的炉料加入高炉后,形成 Ti(C,N)并溶解于铁水中,当铁水在炉缸下部的低温区时,Ti(C,N)将以固溶体的形 态析出,并随出渣出铁过程而沉积下来,进而起到保护炉缸和炉底的作用。但这里必须要指 出的是,这些措施的应用,虽然一定程度上取得了护炉的效果,但也都存在着一些问题,要 么影响高炉的稳定顺行生产,影响经济型,或是仅能起到局部护炉作用,总之,都有其一定 的局限性。
而针对外加护炉炉料,由于高炉长寿生产的重要性,也引起了较多的科研院所、生产企 业的重视,但这些发明创造,虽也一定程度上的应用于高炉炉役末期的生产工作,但总体来 说,还未能够达到理想效果,如将一些含有钒钛成分的物料,做成烧结矿或球团矿,与普通 炉料从炉顶一起入炉的方法(见“用于高炉护炉的烧结矿”专利申请号:CN104120206A, “用于高炉护炉的高钛球团及其制备方法”专利申请号CN103924070A,“一种应用低钛球团 进行高炉护炉补炉的方法”专利申请号:CN1621535,“一种钛精矿烧结的护炉剂及其制备方 法”专利申请号:CN101805194A,“一种普通高炉用护炉钒钛球团矿及其生产方法”专利申 请号:CN103266223A等)这些新的技术,通过钒钛成分,在炉内的反应机理,达到一定程 度上的护炉效果,但这里也需要指出的是,这种方法,虽能够利用入炉炉料的钒钛成分,但 都会较大程度上的影响高炉顺行,给操作带来不便。还有就是,采取通过喷出的方式,进行 钒钛成分物料的外加入(见中国专利“一种通过喷吹系统将高炉护炉剂钛精粉入炉的方法” 专利申请号:CN102839241A,“一种利用高炉喷煤系统实现由风口喷钛护炉的方法”专利申 请号:CN106048110A等),此类发明创造,通过采取与煤粉等一起喷入高炉内的方式,进行 含有钒钛成分的物料外加入炉,此类方法能够一定程度上省去造块费用,经济上较划算,但 不利之处在于,与煤粉一起喷吹,会影响煤粉在风口回旋区的利用效果,导致其使用量上受 限制,护炉效果较差。再有就是一些采用其它方式,进行高炉炉役末期护炉的方法(见中国 专利“一种无包芯线含钛护炉料及其制备方法和使用方法”专利申请号:CN106636505A,“一 种可护炉无水炮泥”专利申请号:CN102320852A,“一种激光熔覆制备护炉型高炉碳砖的方 法”专利申请号:CN106929617A,“一种护炉碳砖CN202272888U,“一种护炉环保炮泥” CN105152656A,“一种护炉环保炮泥”CN1938433等)这类护炉技术,要么是停留在想法基 础上,实际中未能采纳应用,要么是应用起来比较苦难,同时对保护炉缸及铁口附近炉墙的 作用效果较差。还有就是国内外的一些可查阅的文献论述(见期刊《钢铁》“高炉钛矿护炉 规律的研究”2012年,47卷,11期,《炼铁》“韶钢6号高炉炉役后期护炉生产实践”2010 年,29卷,5期,《武钢技术》“武钢1号高炉护炉生产实践”2016年,54卷,2期等),这 些文献资料,要么是从理论上介绍论述了钒钛物料护炉机理,或者理论用量,或者还是采用 传统炉料护炉方法的说明,并未能够应用新的技术,从新技术角度出发,未能实现突破。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明依据高炉炉料在炉内的反应特性,从高炉操作特点出 发,提出一种高炉复合护炉炉料及其护炉方法,采用多层复合结构,采用中心和边缘同时布 料的方式,使得有效护炉成分能充分到达炉底和炉缸的侵蚀部位,实现了护炉物料在炉内的 最佳应用,同时还不影响高炉日常操作的稳定顺行。
本发明目的是通过下面的技术方案实现的:
一种高炉复合护炉炉料,其特征在于:包括球团和外裹的煤粉层,球团中含有钒钛精矿 粉占质量百分比90%~99%,膨润土占质量百分比为1%~10%,直径为3~10mm;外裹的 煤粉层厚度为5~50mm;所述的高炉复合护炉炉料为直径13~110mm的复合含碳球。
所述含有钒钛精矿粉中钒钛质量含量为3%~25%,粒度≤0.071mm所占质量百分比为 90%以上。
所述膨润土的蒙脱石质量含量为60%~95%,粒度≤0.071mm所占质量百分比为95% 以上。
所述煤粉粒度≤0.071mm所占质量百分比80%以上,单种焦煤或者焦煤、气煤、肥煤、 瘦煤的多种煤种的配合煤。
一种高炉复合护炉炉料制备方法,其特征在于,将含有钒钛成分的精矿粉按质量百分比 90%~99%与膨润土的质量比例为1%~10%混匀,混匀时间为5~30min,制得生球团,球 团直径为3~10mm,再进行焙烧,焙烧温度为1000~1300℃,焙烧时间为10~60min,制 得成品球团;再将成品球团放入圆盘造球机内,外滚厚度为5~50mm的煤粉后,厚度控制 范围,制得直径为13~110mm的复合含碳球,之后将复合含碳球经过干馏,干馏温度为900~ 1250℃,干馏时间为12~40h,最终得含有钒钛成分成品球团为核的多层复合护炉用炉料。
一种利用高炉复合护炉炉料的护炉方法,其特征在于:采用单独矿仓进行储存,与其它 高炉用普通焦炭,一起经主皮带运输至高炉炉顶料罐中,采用中心加焦布料模式,依据铁水 中钛元素质量百分含量作为布料依据,按照如下方法,进行复合护炉炉料的布料制度的执行,
MDSRing=αCentre+βEdge
αCentre=m×T
βEdge=n×T
γOther=A-(m×T+n×T)
公式中符号:
MDSRing为高炉复合护炉炉料布料圈数,圈;
αCentre为高炉复合护炉炉料布料中心布料圈数,圈;
βEdge为高炉复合护炉炉料布料边缘布料圈数,圈;
γOther为高炉普通焦炭在其它位置布料圈数,圈;
m为系数,取值范围为4~120,圈;
n为系数,取值范围为4~120,圈;
T为铁水中钛元素质量百分含量,%;
A为布料总圈数。
所述的高炉炉顶料罐中,上部及底部存放有种高炉复合护炉炉料,其它存放部位为高炉 用普通焦炭。
所述铁水中钛元素质量百分含量为0.05%~0.25%。
所述之布料总圈数为10~20圈。
本发明的有益效果是:利用多层复合护炉用炉料,并采用中心和边缘同时布料的方式, 使得有效护炉成分能充分到达炉底和炉缸的侵蚀部位,实现了护炉物料在炉内的最佳应用, 同时还不影响高炉日常操作的稳定顺行,达到高炉炉役末期生产效果上的最优化。
具体实施方式
下面结合具体实施例进行说明:
1实施例1(某钢铁厂有效炉容450m3高炉为例说明)
1.1含有钒钛成分的成品球团工艺参数
含有钒钛成分的成品球团工艺参数详见1。
表1含有钒钛成分的成品球团工艺参数
1.2钒钛成分成品球团为核的多层复合护炉用炉料工艺参数
钒钛成分成品球团为核的多层复合护炉用炉料工艺参数详见表2。
表2钒钛成分成品球团为核的多层复合护炉用炉料工艺参数
1.3相关布料制度
相关布料制度详见表3。
表3相关布料制度
1.4高炉应用取得效果
高炉应用取得效果详见表4。
表4高炉应用取得效果
按此方法,在有效炉容450m3高炉炉役末期应用复合护炉炉料后,采用中心和边缘布置 的复合护炉炉料方式,使得有效护炉成分能充分到达炉底和炉缸的侵蚀部位,实现了护炉物 料在炉内的最佳应用,同时还不影响高炉日常操作的稳定顺行,取得了降低燃料比15kg/t, 生铁产量增加40t/d,延长高炉服役时间半年的良好效果,达到高炉炉役末期生产效果上的 最优化。
2实施例2(某钢铁厂有效炉容1180m3高炉为例说明)
2.1含有钒钛成分的成品球团工艺参数
含有钒钛成分的成品球团工艺参数详见5。
表5含有钒钛成分的成品球团工艺参数
2.2钒钛成分成品球团为核的多层复合护炉用炉料工艺参数
钒钛成分成品球团为核的多层复合护炉用炉料工艺参数详见表6。
表6钒钛成分成品球团为核的多层复合护炉用炉料工艺参数
2.3相关布料制度
相关布料制度详见表7。
表7相关布料制度
2.4高炉应用取得效果
高炉应用取得效果详见表8。
表8高炉应用取得效果
按此方法,在有效炉容1180m3高炉炉役末期应用复合护炉炉料后,采用中心和边缘布 置的复合护炉炉料方式,使得有效护炉成分能充分到达炉底和炉缸的侵蚀部位,实现了护炉 物料在炉内的最佳应用,同时还不影响高炉日常操作的稳定顺行,取得了降低燃料比10kg/t, 生铁产量增加70t/d,延长高炉服役时间半年的良好效果,达到高炉炉役末期生产效果上的 最优化。
3实施例3(某钢铁厂有效炉容2580m3高炉为例说明)
3.1含有钒钛成分的成品球团工艺参数
含有钒钛成分的成品球团工艺参数详见9。
表9含有钒钛成分的成品球团工艺参数
3.2钒钛成分成品球团为核的多层复合护炉用炉料工艺参数
钒钛成分成品球团为核的多层复合护炉用炉料工艺参数详见表10。
表10钒钛成分成品球团为核的多层复合护炉用炉料工艺参数
3.3相关布料制度
相关布料制度详见表11。
表11相关布料制度
3.4高炉应用取得效果
高炉应用取得效果详见表12。
表12高炉应用取得效果
按此方法,在有效炉容2580m3高炉炉役末期应用复合护炉炉料后,采用中心和边缘布 置的复合护炉炉料方式,使得有效护炉成分能充分到达炉底和炉缸的侵蚀部位,实现了护炉 物料在炉内的最佳应用,同时还不影响高炉日常操作的稳定顺行,取得了降低燃料比8kg/t, 生铁产量增加150t/d,延长高炉服役时间一年的良好效果,达到高炉炉役末期生产效果上 的最优化。
4实施例4(某钢铁厂有效炉容3200m3高炉为例说明)
4.1含有钒钛成分的成品球团工艺参数
含有钒钛成分的成品球团工艺参数详见13。
表13含有钒钛成分的成品球团工艺参数
4.2钒钛成分成品球团为核的多层复合护炉用炉料工艺参数
钒钛成分成品球团为核的多层复合护炉用炉料工艺参数详见表14。
表14钒钛成分成品球团为核的多层复合护炉用炉料工艺参数
4.3相关布料制度
相关布料制度详见表15。
表15相关布料制度
4.4高炉应用取得效果
高炉应用取得效果详见表16。
表16高炉应用取得效果
按此方法,在有效炉容3200m3高炉炉役末期应用复合护炉炉料后,采用中心和边缘布 置的复合护炉炉料方式,使得有效护炉成分能充分到达炉底和炉缸的侵蚀部位,实现了护炉 物料在炉内的最佳应用,同时还不影响高炉日常操作的稳定顺行,取得了降低燃料比13kg/t, 生铁产量增加160t/d,延长高炉服役时间一年的良好效果,达到高炉炉役末期生产效果上 的最优化。
5实施例5(某钢铁厂有效炉容4038m3高炉为例说明)
5.1含有钒钛成分的成品球团工艺参数
含有钒钛成分的成品球团工艺参数详见17。
表17含有钒钛成分的成品球团工艺参数
5.2钒钛成分成品球团为核的多层复合护炉用炉料工艺参数
钒钛成分成品球团为核的多层复合护炉用炉料工艺参数详见表18。
表18钒钛成分成品球团为核的多层复合护炉用炉料工艺参数
5.3相关布料制度
相关布料制度详见表19。
表19相关布料制度
5.4高炉应用取得效果
高炉应用取得效果详见表20。
表20高炉应用取得效果
按此方法,在有效炉容4038m3高炉炉役末期应用复合护炉炉料后,采用中心和边缘布 置的复合护炉炉料方式,使得有效护炉成分能充分到达炉底和炉缸的侵蚀部位,实现了护炉 物料在炉内的最佳应用,同时还不影响高炉日常操作的稳定顺行,取得了降低燃料比15kg/t, 生铁产量增加300t/d,延长高炉服役时间两年的良好效果,达到高炉炉役末期生产效果上 的最优化。
Claims (9)
1.一种高炉复合护炉炉料,其特征在于:包括球团和外裹的煤粉层,球团中含钒钛精矿粉占质量百分比90%~99%,膨润土占质量百分比为1%~10%,直径为3~10mm;外裹的煤粉层厚度为5~50mm;所述的高炉复合护炉炉料为直径13~110mm的复合含碳球。
2.根据权利要求1所述的高炉复合护炉炉料,其特征在于:所述含钒钛精矿粉中钒钛质量含量为3%~25%,粒度≤0.071mm所占质量百分比为90%以上。
3.根据权利要求1所述的高炉复合护炉炉料,其特征在于:所述的膨润土的蒙脱石质量含量为60%~95%,粒度≤0.071mm所占质量百分比为95%以上。
4.根据权利要求1所述的高炉复合护炉炉料,其特征在于:所述之煤粉粒度≤0.071mm所占质量百分比80%以上,单种焦煤或者焦煤、气煤、肥煤、瘦煤的多种煤种的配合煤。
5.一种权利要求1所述的高炉复合护炉炉料的制备方法,其特征在于:将含有钒钛成分的精矿粉按质量百分比90%~99%与膨润土的质量比例为1%~10%混匀,混匀时间为5~30min,制得生球团,球团直径为3~10mm,再进行焙烧,焙烧温度为1000~1300℃,焙烧时间为10~60min,制得成品球团;再将成品球团放入圆盘造球机内,外滚厚度为5~50mm的煤粉后,厚度控制范围,制得直径为13~110mm的复合含碳球,之后将复合含碳球经过干馏,干馏温度为900~1250℃,干馏时间为12~40h,最终得含有钒钛成分成品球团为核的多层复合护炉用炉料。
6.一种利用权利要求1所述的高炉复合护炉炉料的护炉方法,其特征在于:采用单独矿仓进行储存,与其它高炉用普通焦炭,一起经主皮带运输至高炉炉顶料罐中,采用中心加焦布料模式,依据铁水中钛元素质量百分含量作为布料依据,按照如下方法,进行复合护炉炉料的布料制度的执行,
MDSRing=αCentre+βEdge
αCentre=m×T
βEdge=n×T
γOther=A-(m×T+n×T)
公式中符号:
MDSRing为高炉复合护炉炉料布料圈数,圈;
αCentre为高炉复合护炉炉料布料中心布料圈数,圈;
βEdge为高炉复合护炉炉料布料边缘布料圈数,圈;
γOther为高炉普通焦炭在其它位置布料圈数,圈;
m为系数,取值范围为4~120,圈;
n为系数,取值范围为4~120,圈;
T为铁水中钛元素质量百分含量,%;
A为布料总圈数。
7.根据权利要求6所述的高炉复合护炉炉料的护炉方法,其特征在于:所述的高炉炉顶料罐中,上部及底部存放有种高炉复合护炉炉料,其它存放部位为高炉用普通焦炭。
8.根据权利要求6所述的高炉复合护炉炉料的护炉方法,其特征在于:所述铁水中钛元素质量百分含量为0.05%~0.25%。
9.根据权利要求6所述的高炉复合护炉炉料的护炉方法,其特征在于:所述之布料总圈数为10~20圈。
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