CN108660272B - 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

一种高炉复合护炉炉料及其制备和护炉方法
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
Figure BDA0001580903980000041
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
Figure BDA0001580903980000042
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
Figure BDA0001580903980000043
Figure BDA0001580903980000051
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
Figure BDA0001580903980000052
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
Figure BDA0001580903980000053
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
Figure BDA0001580903980000054
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
Figure BDA0001580903980000055
Figure BDA0001580903980000061
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
Figure BDA0001580903980000062
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
Figure BDA0001580903980000063
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
Figure BDA0001580903980000064
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
Figure BDA0001580903980000065
Figure BDA0001580903980000071
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
Figure BDA0001580903980000072
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
Figure BDA0001580903980000073
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
Figure BDA0001580903980000074
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
Figure BDA0001580903980000075
Figure BDA0001580903980000081
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
Figure BDA0001580903980000082
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
Figure BDA0001580903980000083
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
Figure BDA0001580903980000084
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
Figure BDA0001580903980000091
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
Figure BDA0001580903980000092
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 (7)

1.一种利用高炉复合护炉炉料的护炉方法，其特征在于：所述高炉复合护炉炉料，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；所述高炉复合护炉炉料的制备方法为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；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。
2.根据权利要求1所述的高炉复合护炉炉料的护炉方法，其特征在于：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的护炉方法，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的护炉方法，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.根据权利要求1所述的高炉复合护炉炉料的护炉方法，其特征在于：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。
6.根据权利要求1所述的高炉复合护炉炉料的护炉方法，其特征在于：所述铁水中钛元素质量百分含量为0.05％～0.25％。
7.根据权利要求1所述的高炉复合护炉炉料的护炉方法，其特征在于：所述之布料总圈数为10～20圈。
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