CN110283952A - 一种高炉冶炼高纯生铁铁水增氮剂及增氮方法 - Google Patents

一种高炉冶炼高纯生铁铁水增氮剂及增氮方法 Download PDF

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代兵
季益龙
龙红明
冉松林
吕辉鸿
吴玉喜
王健涛
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
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    • C21B5/001—Injecting additional fuel or reducing agents
    • C21B5/003—Injection of pulverulent coal

Abstract

本发明提供了一种高炉冶炼高纯生铁铁水增氮剂，包括以下重量百分比的组分：N 25‑30％，Mn 10‑15％，Si 35‑55％。本发明还提供了上述高炉冶炼高纯生铁铁水增氮剂的增氮方法，包括以下步骤：S1、将增氮剂经过破碎、筛分，然后按比例与高炉正常喷吹煤粉混合均匀，得到混合喷煤料；S2、将含增氮剂的混合喷煤料放入高炉喷煤系统的喷吹罐中，经喷吹管路输送到高炉风口，经风口喷煤枪进入高炉内。本发明喷入增氮剂，增氮剂进入铁水，避免了渣层的影响，改善了铁水增氮的环境。结合正常喷煤过程，增氮剂均匀喷吹，不产生增氮剂与煤粉的偏析现象，能够显著增加铁水中N含量，没有改变高炉生产工艺和设备流程，工业生产适应性强。

Description

一种高炉冶炼高纯生铁铁水增氮剂及增氮方法
技术领域
本发明涉及高炉炼铁技术领域，具体涉及一种高炉冶炼高纯生铁铁水增氮剂及增氮方法。
背景技术
高纯生铁是指Ti，Mn，S，P等元素含量低、特定微量元素含量很少的专供优质铸件生产的生铁。目前，高纯生铁的冶炼方法主要有氧化法和精料法。氧化法是指对铁液用氧气或空气吹炼，脱除其中的Si，Mn，Ti，V，Cr，P等。该工艺对高炉原料无特殊要求，生铁中微量元素可以控制，但是该工艺技术复杂，成本高，产量低。精料法是通过选用优质精矿粉、焦炭、煤等原燃料，采用配矿方法，控制有害元素入炉量，改善高炉操作制度，优化高炉冶炼条件，实现对某些有害元素还原的控制，从而生产高纯生铁。
国外大多采用氧化法生产高纯生铁，我国大多铸铁生产企业采用精料法。但是，随着精料的越来越少，精料法生产高纯生铁的局限性较逐渐显现。尤其Ti元素，随着低Ti精料的日益短缺，因Ti超标导致高纯生铁“不纯”的现象，屡见不鲜。Ti是个十分活泼的元素，与C，N，O具有很强的化学亲和力，易形成TiN，TiC和Ti(N、C)固溶体等化合物。从热力学和动力学条件分析，TiN、TiC和Ti(N、C)固溶体析出与铁水中N含量和温度有关。在Ti含量一定时，铁水温度越高，铁水中N含量越高，达到析出条件的TiN就越多。
现有的高纯生铁冶炼方式，可以控制和提高铁水温度，但不能提高铁水中N含量，因此导致铁水中Ti和N不能充分结合析出更多的TiN而留在炉内，导致铁水中的Ti居高不下。因此，在不改变现有的高纯生铁生产方式及流程的条件下，急需开发一种高炉冶炼高纯生铁过程中炉内铁水增氮剂和增氮方法。
发明内容
本发明目的是为了弥补已有技术缺陷，提供一种高炉冶炼高纯生铁铁水增氮剂及增氮方法，提高铁水中的N含量，促进了TiN的析出，从而提高了高纯生铁的品质。
为实现上述目的，本发明通过以下方案予以实现：
本发明提供了一种高炉冶炼高纯生铁铁水增氮剂，包括以下重量百分比的组分：N25-30％，Mn 10-15％，Si 35-55％。
优选地，增氮剂固体料最大粒径≤2.0mm，小于200目粒度的占比为60-90％。
本发明还提供了一种高炉冶炼高纯生铁铁水增氮方法，包括以下步骤：
S1、将增氮剂经过破碎、筛分，然后按比例与高炉正常喷吹煤粉混合均匀，得到混合喷煤料；
S2、将含增氮剂的混合喷煤料放入高炉喷煤系统的喷吹罐中，经喷吹管路输送到高炉风口，经风口喷煤枪进入高炉内。
优选地，增氮剂占混合喷煤料的质量比为10-30％，喷吹煤粉占混合喷煤料的质量比为70-90％。
优选地，增氮剂占混合喷煤料的质量比为25％，增氮剂占混合喷煤料的质量比为75％。
优选地，步骤S1中增氮剂和喷吹煤粉混合的具体步骤如下：
(1)将上述增氮剂装入高炉喷煤原煤场的配煤仓，通过配煤仓仓底的给料装置加入到原煤的主皮带，与原煤一起进入制粉的原煤仓；
(2)在原煤仓内初步混合的增氮剂原煤，经磨煤机和布袋收粉器加工为混合均匀的含增氮剂的混合喷煤料。
本发明的有益效果是：
本发明增氮剂成分简单，其中N与铁水中的Ti结合，生成TiN析出，Mn和Si也可以形成难熔固体，不会给高纯生铁铁水体系中带入新的杂质，从而降低了高纯生铁中Ti的含量，提高了高纯生铁的纯度。
本发明将增氮剂与正常喷吹煤粉混合，放入高炉喷煤系统的喷吹罐中，经喷吹管路输送到高炉风口，经风口喷煤枪进入高炉内，避免了渣层的影响，改善了铁水增氮的环境，没有改变高炉生产工艺和设备流程，工业生产适应性强。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
在某150m3高炉喷吹含增氮剂的喷煤料，按质量百分比包括增氮剂10％，煤粉90％，将混合均匀的含增氮剂的喷煤料经高炉喷煤系统输送入高炉内。
增氮剂的化学成分及含量为N＝29％，Mn＝14％，Si＝48％。
增氮剂固体料最大粒径≤1.8mm，小于200目粒度的占72％。
利用上述高炉冶炼高纯生铁铁水增氮剂的增氮方法，包括以下步骤：
(1)将增氮剂与原煤一起投入制粉的原煤仓，经磨煤机和布袋收粉器加工为混合均匀的含增氮剂的混合喷煤料；
(2)将混合均匀的含增氮剂的混合喷煤料放入高炉喷煤系统的喷吹罐中，经喷吹管路输送到高炉风口，经风口喷煤枪进入高炉内。
分别在含增氮剂的喷煤料喷吹前和喷吹6小时后，在高炉出铁口主沟取铁水样品并进行成分检测。
检测结果，喷吹前铁水中N＝0.0042％，喷吹后铁水中N＝0.0068％，N增加61.9％。
实施例2
在某400m3高炉喷吹含增氮剂的喷煤料，按质量百分比包括增氮剂20％，煤粉80％，将混合均匀的含增氮剂的喷煤料经高炉喷煤系统输送入高炉内。
增氮剂的化学成分为N＝30％，Mn＝14％，Si＝46％。
增氮剂固体料最大粒径≤1.8mm，小于200目粒度的占68％。
利用上述高炉冶炼高纯生铁铁水增氮剂的增氮方法，包括以下步骤：
(1)将增氮剂与原煤一起投入制粉的原煤仓，经磨煤机和布袋收粉器加工为混合均匀的含增氮剂的混合喷煤料；
(2)将混合后的含增氮剂的混合喷煤料放入高炉喷煤系统的喷吹罐中，经喷吹管路输送到高炉风口，经风口喷煤枪进入高炉内。
检测结果，喷吹前铁水中N＝0.0038％，喷吹后铁水中N＝0.0061％，N增加60.5％。
实施例3
在某220m3高炉喷吹含增氮剂的喷煤料，按质量百分比包括增氮剂25％，煤粉75％，将混合均匀的含增氮剂的喷煤料经高炉喷煤系统输送入高炉内。
增氮剂的化学成分为N＝25％，Mn＝15％，Si＝50％。
增氮剂固体料最大粒径≤1.4mm，小于200目粒度的占70％。
利用上述高炉冶炼高纯生铁铁水增氮剂的增氮方法，包括以下步骤：
(1)将增氮剂与原煤一起投入制粉的原煤仓，经磨煤机和布袋收粉器加工为混合均匀的含增氮剂的混合喷煤料；
(2)将混合后的含增氮剂的混合喷煤料放入高炉喷煤系统的喷吹罐中，经喷吹管路输送到高炉风口，经风口喷煤枪进入高炉内。
检测结果，喷吹前铁水中N＝0.0029％，喷吹后铁水中N＝0.0052％，N增加79.3％。
实施例4
在某340m3高炉喷吹含增氮剂的喷煤料，按质量百分比包括增氮剂30％，煤粉70％，将混合均匀的含增氮剂的喷煤料经高炉喷煤系统输送入高炉内。
增氮剂的化学成分为N＝26％，Mn＝15％，Si＝48％。
增氮剂固体料最大粒径≤1.5mm，小于200目粒度的占85％。
利用上述高炉冶炼高纯生铁铁水增氮剂的增氮方法，包括以下步骤：
(1)将增氮剂与原煤一起投入制粉的原煤仓，经磨煤机和布袋收粉器加工为混合均匀的含增氮剂的混合喷煤料；
(2)将混合后的含增氮剂的混合喷煤料放入高炉喷煤系统的喷吹罐中，经喷吹管路输送到高炉风口，经风口喷煤枪进入高炉内。
检测结果，喷吹前铁水中N＝0.0043％，喷吹后铁水中N＝0.0071％，N增加65.1％。
实施例5
在某250m3高炉喷吹含增氮剂的喷煤料，按质量百分比包括增氮剂25％，煤粉75％，将混合均匀的含增氮剂的喷煤料经高炉喷煤系统输送入高炉内。
增氮剂的化学成分为N＝30％，Mn＝15％，Si＝45％。
增氮剂固体料最大粒径≤1.7mm，小于200目粒度的占80％。
利用上述高炉冶炼高纯生铁铁水增氮剂的增氮方法，包括以下步骤：
(1)将增氮剂与原煤一起投入制粉的原煤仓，经磨煤机和布袋收粉器加工为混合均匀的含增氮剂的混合喷煤料；
(2)将混合后的含增氮剂的混合喷煤料放入高炉喷煤系统的喷吹罐中，经喷吹管路输送到高炉风口，经风口喷煤枪进入高炉内。
检测结果，喷吹前铁水中N＝0.0037％，喷吹后铁水中N＝0.0063％，N增加70.3％。
实施例6
在某340m3高炉喷吹含增氮剂的喷煤料，按质量百分比包括增氮剂15％，煤粉85％，将混合均匀的含增氮剂的喷煤料经高炉喷煤系统输送入高炉内。
增氮剂的化学成分为N＝27％，Mn＝14％，Si＝46％。
增氮剂固体料最大粒径≤1.9mm，小于200目粒度的占82％。
利用上述高炉冶炼高纯生铁铁水增氮剂的增氮方法，包括以下步骤：
(1)将增氮剂与原煤一起投入制粉的原煤仓，经磨煤机和布袋收粉器加工为混合均匀的含增氮剂的混合喷煤料；
(2)将混合后的含增氮剂的混合喷煤料放入高炉喷煤系统的喷吹罐中，经喷吹管路输送到高炉风口，经风口喷煤枪进入高炉内。
检测结果，喷吹前铁水中N＝0.0042％，喷吹后铁水中N＝0.0067％，N增加59.5％。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种高炉冶炼高纯生铁铁水增氮剂，其特征在于，包括以下重量百分比的组分：N25-30％，Mn10-15％，Si35-55％。
2.根据权利要求1所述的高炉冶炼高纯生铁铁水增氮剂，其特征在于，所述增氮剂固体料最大粒径≤2.0mm，小于200目粒度的占比为60-90％。
3.一种权利要求1或2所述的高炉冶炼高纯生铁铁水增氮剂的增氮方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将增氮剂经过破碎、筛分，然后按比例与高炉正常喷吹煤粉混合均匀，得到混合喷煤料；
S2、将含增氮剂的混合喷煤料放入高炉喷煤系统的喷吹罐中，经喷吹管路输送到高炉风口，经风口喷煤枪进入高炉内。
4.根据权利要求3所述的高炉冶炼高纯生铁铁水增氮剂的增氮方法，其特征在于，所述增氮剂占混合喷煤料的质量比为10-30％，喷吹煤粉占混合喷煤料的质量比为70-90％。
5.根据权利要求3所述的高炉冶炼高纯生铁铁水增氮剂的增氮方法，其特征在于，所述增氮剂占混合喷煤料的质量比为25％，增氮剂占混合喷煤料的质量比为75％。
6.根据权利要求3所述的高炉冶炼高纯生铁铁水增氮剂的增氮方法，其特征在于，所述步骤S1中增氮剂和喷吹煤粉混合的具体步骤如下：
(1)将上述增氮剂装入高炉喷煤原煤场的配煤仓，通过配煤仓仓底的给料装置加入到原煤的主皮带，与原煤一起进入制粉的原煤仓；
(2)在原煤仓内初步混合增氮剂和原煤，经磨煤机和布袋收粉器加工为混合均匀的含增氮剂的混合喷煤料。
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