CN111270029A

CN111270029A - 一种铁水温度的表示方法及其应用

Info

Publication number: CN111270029A
Application number: CN202010195085.9A
Authority: CN
Inventors: 王亚力; 罗英杰; 葛居娜; 汪勤峰
Original assignee: Yunnan Titanium Industry Co Ltd
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Group Kunming Iron and Steel Co Ltd; Yunnan Titanium Industry Co Ltd
Priority date: 2020-03-19
Filing date: 2020-03-19
Publication date: 2020-06-12

Abstract

本发明提供了一种铁水温度的表示方法及其应用，检测并控制高炉内Si和Mn的合计含量在1.15％以上，则铁水物理热在1430℃以上，炉缸热状态保持稳定充足。本发明通过对Si在高炉内的还原机理以及Mn的存在对Si的影响进行理论分析，运用大数据方法对长期的低Si侧生产数据即Si与铁水物理热的关系进行回归分析，结合高炉运行状态，提出一种以[Si+Mn]形式表示铁水温度评价炉缸热状态的方法，铁水中即使检测不出Si，铁水物理热依然充足，炉缸热状态良好，高炉稳定顺行。有效解决低Si侧频发给高炉管理者、操作者造成的恐慌，避免反向调剂引起的炉况波动。

Description

一种铁水温度的表示方法及其应用

技术领域

本发明属于钢铁冶炼技术领域，具体涉及一种铁水温度的表示方法及其应用。

背景技术

传统高炉使用普通铁矿石冶炼炼钢铁水生产过程中，铁水温度的表示方法主要有以铁水含Si量表示的化学热法和以实测铁水温度表示的物理热法两种，两种表示方法具有一定的相关性，一般铁水含Si量越高，铁水物理热相应也高，炉缸热状态良好。反之铁水含Si量低，特别是当铁水含Si量＜0.25％后，铁水物理热急剧下降，反映炉缸热量不足，有变凉风险。以铁水含Si量的高低来表示铁水温度的高低以及评价炉缸热状态程度的好坏得到业届长期以来的一致认可。

但近年来，受国际国内经济下行、钢铁行业产能过剩、同质化不正当竞争、环保调控等多重影响，钢铁企业为了降低生产成本，一些特殊的含锰铁矿石资源被研究开发利用，打破了传统高炉普通铁矿石冶炼炉内复杂的氧化、还原反应过程平衡，高炉冶炼过程中经常发生铁水Si含量小于＜0.10％，甚至检测不出Si但物理热依然充足，炉缸热状态良好，高炉稳定顺行的“异常现象”，给高炉管理者、操作者造成极大的心理恐慌，往往按传统以Si表示的化学热法评价炉缸热状态方式进行处理，在铁水Si含量还在0.25％左右就果断采取措施以抑制Si的继续下行，结果导致炉温向热，料难行，甚至炉况不顺。以Si含量表示铁水温度的化学热法来评价炉缸热状态程度的好坏已不适应新形式下一些特殊矿种的冶炼要求，本发明提出的“一种铁水温度的表示方法”，即以铁水中[Si+Mn]含量的高低来表示铁水温度的高低以及评价炉缸热状态程度的好坏，为高炉冶炼含锰铁矿石炉温的判断调剂提供借鉴经验。

含锰铁矿石在高炉冶炼炼钢铁水过程中，铁水低Si侧比例偏高，≤0.10％与检测不出的比例达23％，≤0.25％比例达66％，给高炉管理者、操作者造成极大的心理恐慌，按传统以Si表示铁水温度评价炉缸热状态的方式进行处理，在铁水Si含量尚在0.25％就采取措施抑制Si的下行，结果导致炉温向热，料难行，甚至炉况不顺。针对上述问题，本发明通过对Si在高炉内的还原机理以及锰的存在对Si的影响进行理论分析，运用大数据方法对长期的低Si侧生产数据即Si与铁水物理热的关系进行跟踪回归，结合高炉运行状态，提出一种新的即以[Si+Mn]形式表示铁水温度的方法，铁水中即使检测不出Si，铁水物理热依然充足，炉缸热状态良好，高炉稳定顺行。有效解决低Si侧频发给高炉管理者、操作者造成的恐慌，避免反向调剂引起的炉况波动。

发明内容

为解决上述现有技术处存在的不足和缺陷，本发明提供的技术方案，打破传统以Si表示铁水温度的方法来评价炉缸热状态的限制，能避免低Si侧频发给操作者造成的恐慌，杜绝“无病乱投医”式的反向调剂造成的炉况波动。本发明通过下列技术方案与过程实现：

A、设定高炉矿石批重、入炉焦炭负荷后确定焦炭批重，在高炉槽下将质量配比65.00％～70.00％的烧结矿，20.00％～25.00％的球团矿，5.00％～10.00％的天然块矿分别进行筛分、称量，经皮带运输混匀后运到高炉炉顶料罐待用；将焦炭进行筛分、称量后经皮带运输到高炉炉顶料罐待用。

B、设定矿石、焦炭布料矩阵，按设定的布料矩阵经炉顶布料器分别将矿石、焦炭布入炉内，再按设定的高炉送风制度、热制度进行炼钢铁水冶炼。

C、运用大数据对大量生产数据进行分析，首先确定最低铁水含Si量对应的铁水最低温度评价炉缸是否存在向凉风险，再按Si≤0.10％、0.10％＜Si≤0.15％、0.15％＜Si≤0.20％、0.20％＜Si≤0.25％四个低Si侧温度区间对应的铁水物理热进行回归分析，评价炉缸热状态是否安全可靠。

D、在C步骤的基础上，对Si、Mn在高炉内的还原机理与行为进行理论分析低Si侧频发的原因，结合实际生产数据进一步分析评价炉缸热状态是否安全可靠。

E、在C、D步骤的基础上，实现铁水温度的表示方法设想，即以铁水中[Si+Mn]含量的高低来表示铁水温度的高低评价炉缸热状态的方法。

F、在E步骤的基础上，按Si≤0.10％、0.10％＜Si≤0.15％、0.15％＜Si≤0.20％、0.20％＜Si≤0.25％四个低Si侧温度区间对应的[Si+Mn]含量，再以[Si+Mn]对应的实测铁水温度进行回归分析，验证以[Si+Mn]含量的高低来表示铁水温度评价炉缸热状态的方法是可行的。

本发明与现有技术相比具有以下效果：本发明通过对Si在高炉内的还原机理以及Mn的存在对Si的影响进行理论分析，运用大数据方法对长期的低Si侧生产数据即Si与铁水物理热的关系进行回归分析，结合高炉运行状态，提出一种以[Si+Mn]形式表示铁水温度评价炉缸热状态的方法，铁水中即使检测不出Si，铁水物理热依然充足，炉缸热状态良好，高炉稳定顺行。有效解决低Si侧频发给高炉管理者、操作者造成的恐慌，避免反向调剂引起的炉况波动。

附图说明

图1为铁水低Si侧含量与铁水温度(实测物理热)的关系图；

图2为铁水低Si侧对应的[Si+Mn]含量与铁水实测温度(物理热)的关系图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

以某钢厂1350m³高炉使用含锰铁矿石冶炼炼钢铁水为期三个月的生产数据为例，对具体实施方式进行说明：

在本实施例中，所述的Si含量、Mn含量，以及Si+Mn的含量的检测手段为现有技术。

A、设定高炉矿石批重34t、焦炭批重7.55t，焦炭负荷4.50倍，在高炉槽下将质量配比65.00％的烧结矿，25.00％的球团矿，10.00％的天然块矿分别进行筛分、称量，经皮带运输混匀后运到高炉炉顶料罐待用；将焦炭进行筛分、称量后经皮带运输到高炉炉顶料罐待用。所述烧结矿含MnO1.50％～2.00％，球团矿、天然块矿为市场常见的普通铁矿石，入炉MnO负荷18kg/t～23kg/t。

B、设定矿石布料矩阵O⁷ ₂ ⁶ ₂ ⁵ ₂ ⁴ ₂、焦炭布料矩阵C⁸ ₂ ⁷ ₂ ⁶ ₂ ⁵ ₂ ³ ₂ ¹ ₂，按先矿后焦的顺序经炉顶布料器分别将矿石、焦炭布入炉内，再按设定的风量2600±50m³/min，风速200±10m/s，风压335±10Kpa，顶压175±10Kpa，铁水温度1450±20℃进行炼钢铁水冶炼。

C、运用大数据对三个月共8100罐铁水中低Si侧数据进行跟踪分析，Si≤0.10％与检测不出占比23％共1863罐，0.10％＜Si≤0.15％占比15％共1215罐，0.15％＜Si≤0.20％占比12％共972罐、0.20％＜Si≤0.25％占比16％共1296罐，低Si侧≤0.25％比例合计达66％共5346罐。在低Si侧5346罐中实测铁水最低物理热为1432℃，再按四个低Si侧温度区间对应的物理热进行线性回归，得到回归方程y＝17246x+1428.80，相关系数R²＝0.9305。如图1所示，通过上述低Si侧跟踪实测的最低铁水温度与回归分析，表明了在铁水中Si含量很低甚至没有的情况下，炉缸热状态依然充足，传统以Si表示铁水温度的方法评价炉缸热状态已不适应含锰铁矿石冶炼的冶炼，需提出新的表示评价方法。

D、在C步骤的基础上，对Si、Mn在高炉内的还原机理与行为进行分析，在高炉内滴落带炉渣中Si0₂与焦炭中的C反应生成气态Si0，同时在燃烧带附近，焦炭灰分中的Si0₂同焦炭自身的C反应生成气态Si0，气态Si0随高温煤气上升，遇到由软熔带向下滴落的渣、铁液时被吸收，被吸收的Si0被溶解在金属铁中的[C]还原出来(式①、式②)。在风口带以下铁水穿过炉渣层时，铁水中的[Si]又被渣中的金属氧化物氧化成SiO₂进入炉渣(式③、式④)。含锰铁矿石冶炼，渣中MnO含量高，MnO对[Si]的氧化能力强，同时MnO的存在还能提升FeO的脱[Si]能力，促进反应③、④的进行。Si的被还原与被氧化过程是造成铁水Si含量很低甚至没有，但炉缸热状态依然稳定充足。

Si0_2(l)+C_(s)＝SiO_(g)+CO_(g) ①

SiO_(g)+[C]＝[Si]+C0_(g) ②

[Si]+2(FeO)＝(Si0₂)+2[Fe] ③

[Si]+2(MnO)＝(Si0₂)+2[Mn] ④

E、在C、D步骤的基础上，提出一种新的铁水温度的表示方法设想，即以铁水中[Si+Mn]含量的高低来表示铁水温度的高低评价炉缸热状态的方法。

F、在E步骤的基础上，继续验证设想的可行性。按Si≤0.10％、0.10％＜Si≤0.15％、0.15％＜Si≤0.20％、0.20％＜Si≤0.25％四个低Si侧温度区间对应的[Si+Mn]含量，再对[Si+Mn]含量与实测铁水温度进行回归分析，回归方程y＝16356x+1241.60，相关系数R²＝0.9602，如图2所示，得到铁水[Si+Mn]含量控制在1.15％～1.40％之间，铁水温度满足设定的1450±20℃即1430℃～1470℃控制要求，可确保炉缸热状态稳定充足，炉况稳定顺行，以铁水中[Si+Mn]含量控制在1.15％～1.40％来表示铁水温度的方法是可行的。

实施例2：

以某钢厂1350m³高炉采用新的以[Si+Mn]表示铁水温度的方法与传统以[Si]表示铁水温度的方法生产数据对实施效果进行对比说明，新的以[Si+Mn]表示铁水温度的方法，只要保证铁水中[Si+Mn]含量大于1.15％，即使[Si]＜0.10％甚至检测不出，铁水物理热依然在1430℃以上，炉缸热状态稳定充足，无需采取升温措施，有效避免按传统方法在Si含量尚在0.25％就采取措施抑制Si下行而导致的炉缸向热、料难行、炉况不顺。新的表示方法使用后：①日均吃矿量、产量、利用系数提高；②燃料比、Si＞0.60％高Si侧比例下降；③滑料、挂料次数大幅度减少，炉况顺行改善，如下表所示。

表1实施效果

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims

1.一种铁水温度的表示方法，其特征在于，检测并控制高炉内Si和Mn的合计含量在1.15％以上，则铁水物理热在1430℃以上，炉缸热状态保持稳定充足。

2.根据权利要求1所述的一种铁水温度的表示方法，其特征在于，所述Si和Mn的合计含量控制在1.15％～1.40％之间。

3.根据权利要求1或2所述的一种铁水温度的表示方法，其特征在于，所述高炉的入炉矿石批重、入炉焦炭负荷后确定焦炭批重，并在高炉槽下将质量配比65.00％～70.00％的烧结矿，20.00％～25.00％的球团矿，5.00％～10.00％的天然块矿分别进行筛分、称量，经皮带运输混匀后运到高炉炉顶料罐待用。

4.根据权利要求3所述的一种铁水温度的表示方法，其特征在于，所述烧结矿含MnO1.50％～2.00％，球团矿、天然块矿为铁矿石，入炉MnO负荷18kg/t～23kg/t。

5.高炉内Si和Mn的合计含量在对高炉冶炼中铁水温度值表示的应用。