CN112176134A

CN112176134A - 一种护炉料包芯线及使用方法

Info

Publication number: CN112176134A
Application number: CN201910599872.7A
Authority: CN
Inventors: 孙立伟; 于原浩; 刘广; 马文英
Original assignee: Meikuang Metallurgical Technology Research Institute Suzhou Co ltd
Current assignee: Meikuang Metallurgical Technology Research Institute Suzhou Co ltd
Priority date: 2019-07-04
Filing date: 2019-07-04
Publication date: 2021-01-05

Abstract

本发明揭示了一种护炉料包芯线及使用方法，护炉料包芯线的芯粉中TiO₂含量高达35‑50%，TiO₂以钛铁矿的形式存在于钛精矿中，护炉料包芯线从高炉的风口处喂入，喂线速度为0.3‑0.5m/s。本发明的TiO₂以钛铁矿的形式存在于钛精矿中，将钛精矿直接作为护炉料包芯线，无有害杂质带入炉内，更好地实现护炉效果；喂线速度慢，确保风口回旋区内没有过量的未熔包芯线的积存，提高包芯线的利用率。

Description

一种护炉料包芯线及使用方法

技术领域

本发明钢铁冶炼技术领域，具体而言，尤其涉及一种护炉料包芯线及使用方法。

背景技术

高炉炉役末期采用含钛护炉料对炉缸、炉底施以保护是一项普遍使用的护炉措施，通常护炉料从炉顶随炉料一起加入，加入量为5～15kgTiO₂/ 吨铁。近年来也尝试以风口喷入粉状料的方式将护炉料送入炉内，但由于设备庞杂，管路磨损，粉状料随风口前回旋气流漂散难于控制等因素影响，该方法未得到普及应用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种护炉料包芯线及使用方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种护炉料包芯线，其芯粉按重量具体包括：

优选的，芯粉重量大于310g/m。

优选的，包芯线铁皮厚0.3mm。

优选的，TiO₂以钛铁矿的形式存在于钛精矿中，其中钛精矿包括TiO ≥47％，TFe≥32％，MgO≥2.5％，其它成份CaO、MnO含量皆小于1％，余量为杂质，杂质中S含量≤0.01％。

一种护炉料包芯线的使用方法，从高炉的风口处喂入，喂线速度为 0.3-0.5m/s。

优选的，喂线时将高炉渣铁口关闭。

本发明的有益效果主要体现在：

1、本项发明产品为Ti-Fe合金，Ti以金属钛形态存在，缩短了护炉反应周期，护炉响应迅速高效；钛的利用率高；

2、TiO₂以钛铁矿的形式存在于钛精矿中，将钛精矿直接作为护炉料包芯线，无有害杂质带入炉内，更好地实现护炉效果；

3、喂线速度慢，确保风口回旋区内没有过量的未熔包芯线的积存，提高包芯线的利用率。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

图1：本发明TiC、TiN含量沿高炉高度的变化示意图；

图2：不同温度下的粘度-时间曲线图；

图3：恒温不同时间粘度沿高度变化示意图(测定点为方头中心位置)。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限于本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

不限于本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

如图1所示，本发明揭示了一种护炉料包芯线，其芯粉按重量具体包括：TiO₂ 35-50％；ZrO₂ 5-10％；C 5-10％；S 0.05-1％；P 0.05-1％；H₂O 1.5-5％；余量为铁和杂质。其中：芯粉重量大于310g/m，包芯线铁皮厚0.3mm。

包芯线由煤枪出口从高炉的风口处喂入，喂线速度为0.3-0.5m/s。包芯线进入风口回旋区后，在高温作用下熔化，内置的含钛护炉料芯经历烧结、软熔、熔化，落入炉缸为渣同化，形成高浓度高钛渣，其中TiO₂经历渣焦、渣铁反应逐渐生成Ti(C、N)形成护炉粘结物，粘附于炉缸、炉底。

护炉料装入高炉起实质作用的是TiO₂还原产物。包芯线所用的钛精矿产自攀枝花，TiO₂以钛铁矿(FeO·TiO₂)型式存在于钛精矿中，钛精矿的主要成份：TiO≥47％，TFe≥32％，MgO≥2,5％，其它成份CaO、MnO等，含量皆小于1％，其余为杂质，杂质中S含量≤0.01％。由此可见，钛精矿基本无有害杂质带入炉内，是一种非常理想的护炉料。

如图1所示，TiO2在高炉条件下，可生成TiC、TiN及其连续固溶体 Ti(CN)。这些还原产物是引起渣、铁物理性质变化，形成炉缸粘结物的根本原因。关于TiO₂还原生成TiC、TiN的机制有多种说法，归纳起来有：

TiO₂→Ti₃O₅→TiC_0.67O_0.33→TiC_xOy→TiC

TiO₂→Ti₃O₅→Ti₂O₃→TiO→Ti→TiC→

TiO₂→[Ti]→TiC

在高炉内通过取样和0.8m³高炉解剖研究发现，Ti(C、N)的生成主要发生在炉腹高温区及风口间死区渣焦界面。图1是0.8m³高炉解剖调查中，TiC和TiN沿高炉高度的变化。由此可见，随炉料下降其含量不断增加，到风口平面达最高值。从炉腹到风口是TiC、TiN生成的关键部位，通过风口到达炉缸时Ti(C、N)被大量氧化，含量降低，试验表明800℃时 Ti(C、N)即开始生成，1200～1400℃反应快速进行。

高炉内渣焦反应是生成Ti(C、N)的主要形式，其反应式可表示如下：

(TiO₂)+3C＝TiC+2CO

在铁水中当[Ti]、[C]的浓度积达到一定程度后，便会析出TiC。

[Ti]+[C]_sat＝TiC

护炉料由风口区喂入，其TiO₂的还原历程与上述相同，只是还原部位避开炉腹高温区，而在炉缸内进行，这有利于消除炉顶加护炉料对高炉顺行带来的不利影响。现有技术中，含TiO₂炉渣与焦炭在高温下反应，由于所生成的Ti(C、N)改变了渣、焦两相的界面性质而使炉渣粘附于焦炭表面，堵塞焦炭床的孔隙，这就是炉顶加护炉料会引起高炉不顺的原因。

由风口向炉缸喂入的护炉料穿过焦炭床落入渣、铁熔池为渣所同化，形成局部高浓度TiO₂渣。在高温强还原条件下，(TiO₂)不断被还原生成T i(C、N)，改变了炉渣的性质而发挥出护炉功能，炉渣物性的变化特征是；

1、含钛炉渣高温还原变稠

在钒钛矿冶炼试验中发现，含钛炉渣在高温还原条件下随着Ti(C、N) 的生成，粘度由小变大以致完全不能从炉缸放出，变稠速度与TiO₂浓度及温度有关(图2)。本发明从风口喂入护炉料，即是将护炉料集中起来，人为地在侵蚀区造成高浓度TiO₂渣，使其迅速变稠而粘附于炉壁。这是喂线护炉不同于炉顶的特点之一。

2、渣铁界面粘稠层

在钒钛矿冶炼中发现，出铁末期总有一股粘渣从铁口流出，这种渣中布满细小铁粒，粘度大，比重大，且极易粘附于沟帮沟底，润湿性极强。在实验室中也观察到，当渣铁共存，随着还原恒温时间的延续，渣铁界面出现粘稠层且不断发展。冷却后观察，渣、铁间的粘稠层中布满铁珠，在高炉内这也是一类护炉粘结物。这类粘结物的生成速度也与[TiO2]浓度与温度呈成相关。

3、Ti(C、N)改变了相间界面性质

大量观察到的现象，如渣铁不分，焦炭粘渣等说明TiO₂的还原产物T i(C、N)降低了两相之间的界面张力，使原来不粘结的两相，如渣铁、渣焦、渣与耐火材料等发生粘结。为验证这种现象，在实验中测定了各种炉渣与石墨质及TiN质底板间的润湿性(图3)。实验表明，各种不同还原深度的钛渣在石墨底板上几乎无差别地呈球形，两者互不润湿，而在TiN底板上，无例外的呈护展润湿。TiC与TiN结构相似，可形成连续固溶体Ti (C、N)，所以不难设想，炉渣既能润湿TiN，也必然能润湿TiC。可见，界面间的Ti(C、N)对润湿起了关键作用，是两相润湿的“链桥”。

风口连续喂入护炉料，造成局部富集，为Ti(C、N)的生成及积聚创造了有利条件，使相界面Ti(C、N)，迅速提高，使原来不润湿的铁、渣、焦变成相互粘结，形成铁、渣、焦粘结物。

从以上分析可见，护炉料送入炉缸以后需经历一段还原时间，待生成一定量的Ti(C、N)后方能形成粘结物发挥护炉功效。护炉料在炉缸中的滞留时间与滞留量与出渣、出铁关系密切，当渣铁口都关闭时，送入的护炉料可稳定滞留。当打开渣铁口后部份护炉料必然会被渣流带出炉外，冶炼强度愈高，渣铁量愈大，则带出炉外部份愈多。这也是强化高炉不利护炉的难点之一。从有利于提高滞留量，增加滞留时间，快速形成局部高浓度TiO₂渣，要求尽可能提高喂线速度，而喂线速度的极限是保持风口回旋区内没有过量的未熔包芯线的积存。否则当积存一定量后，后续包芯线就无法继续送入。本发明中，喂线速度为0.3-0.5m/s。喂线时将高炉渣铁口关闭。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种护炉料包芯线，其特征在于：其芯粉按重量具体包括

TiO₂ 35-50%

ZrO₂ 5-10%

C 5-10%

S 0.05-1%

P 0.05-1%

H₂O 1.5-5%

余量为铁和杂质。

2.根据权利要求1所述的护炉料包芯线，其特征在于：芯粉重量大于310g/m。

3.根据权利要求1所述的护炉料包芯线，其特征在于：包芯线铁皮厚0.3mm。

4.根据权利要求1所述的护炉料包芯线，其特征在于：TiO₂以钛铁矿的形式存在于钛精矿中，其中钛精矿包括TiO≥47%，TFe≥32%，MgO≥2.5%，其它成份CaO、MnO含量皆小于1%，余量为杂质，杂质中S含量≤0.01%。

5.根据权利要求1所述的护炉料包芯线的使用方法，其特征在于：从高炉的风口处喂入，喂线速度为0.3-0.5m/s。

6.根据权利要求5所述的护炉料包芯线的使用方法，其特征在于：喂线时将高炉渣铁口关闭。