CN116064979A - 一种消除高炉冶炼钒钛矿边缘堆积的方法 - Google Patents

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董晓森
郑魁
胡鹏
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Abstract

本发明公开了一种消除高炉冶炼钒钛矿边缘堆积的方法，针对高炉冶炼钒钛矿时形成的富含熔点高、黏度大的TiC、TiN及其固溶体所导致的炉缸边缘堆积，将废钢单独或与焦炭混合后加入高炉内，在布料时，将废钢或其与焦炭的混合物只布于炉喉边缘，其布料角度小于或等于某一料线时含铁原料与炉墙发生碰撞的角度，且与该角度的差值不大于1.5°；废钢的加入量为不加废钢时每批含铁炉料理论TFe重量的80‑100％；根据实际生产情况确定加入废钢的频次。通过废钢的合理作用，提高高炉炉墙液态铁水的滴落，以达到冲刷边缘堆积的作用，解决了高炉冶炼高钛型钒钛矿时边缘堆积技术问题；进而保证了炉况的稳定顺行，提高了现代化高炉的冶炼效率。

Description

一种消除高炉冶炼钒钛矿边缘堆积的方法
技术领域
本发明属于高炉炼铁技术领域，具体涉及一种消除高炉冶炼钒钛矿边缘堆积的方法。
背景技术
攀钢高炉渣铁比高、渣中TiO2含量超过20％。在冶炼过程中，炉渣中的TiO2极易被还原生成TiC、TiN及其固溶体Ti(C，N)等在高炉冶炼条件下不能被熔化的高熔点物相，从而导致炉渣粘稠，使高炉冶炼的难度增大。严重时，TiC、TiN及其固溶体Ti(C，N)等在高炉内特别是炉缸中与炉渣混合在一起，不能及时从铁口排出高炉。当这种富含TiC、TiN及其固溶体Ti(C，N)的混合物逐渐聚集，体积逐渐增大，就在高炉内形成极其粘稠混合物，从而形成炉缸堆积。其次，由于渣铁比高，相比于冶炼入炉品位高、渣铁比低的普通矿的高炉，一方面炉缸中心更易聚集渣铁，另一方面从风口鼓入的热风以及形成的高温煤气更难到达中心区域，因此攀钢高炉更易形成中心堆积。
长期以来，由于钒钛矿的自身特点，攀钢高炉形成了以开放边缘气流、发展中心气流为主要特征的装料制度，并结合大风量、大鼓风动能的送风制度，以保证高炉的稳定顺行和提高高炉抵抗外部因素如焦炭质量突然恶化等对高强度冶炼的不利影响。但是，这样的操作制度需要消耗大量焦炭。如宝钢等高炉的焦比低于300kg/t，而攀钢高炉的焦比达到440-450kg/t，比先进水平高约150kg/t。
降低焦比是降低高炉碳排放和生铁成本的重要手段。为此，通过操作制度的优化，逐渐形成了以适当抑制边缘气流、发展中心气流的为主要特征的装料制度结合大鼓风动能、高富氧率的强化冶炼技术，焦比逐渐降低。但这样的操作制度，使得边缘气流减弱，形成边缘堆积的风险增加。铁水的密度为7.0t/m3，远大于炉渣的密度(约3.0t/m3)。高炉生产实践表明，液态铁水的冲刷能力远大于液态炉渣。近年来，往高炉添加废钢逐渐成为低品位高炉提高产量和冶炼强度的有效措施之一。对废钢软熔性能的测试表明，虽然废钢C含量低，熔点高，但在软熔过程中，随着渗碳反应的进行，废钢在1200℃就可以滴落，滴落温度远低于烧结矿和球团矿等常用的含铁炉料。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明通过废钢的合理作用，提高高炉炉墙液态铁水的滴落，以达到冲刷边缘堆积的作用。
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种消除高炉冶炼钒钛矿边缘堆积的方法，包括如下步骤：
①对高炉冶炼钒钛矿过程中炉缸堆积现象进行判断；所述的判断方法包括：高炉接受风量的能力减弱，风量逐渐降低，并且长时间无法恢复到常规的水平；炉喉温度的降低；产量降低。
②将废钢单独或与焦炭混合后加入高炉内，不与烧结矿或球团矿等其它含铁原料一同加入高炉内。
③在布料时，将废钢或其与焦炭的混合物只布于炉喉边缘，其布料角度小于或等于某一料线时含铁原料与炉墙发生碰撞的角度，且与该角度的差值不大于1.5°。例如矿石布料角度，从炉喉外侧向中心，当料线为2.0m时，含铁原料角度为39°时，炉料将与炉墙碰撞，则废钢或其与焦炭的混合矿的布料角度最大为39°，最小为37.5°。
④当单独加入废钢时，每批废钢的重量为其TFe重量与不加废钢时每批含铁炉料理论TFe重量的80％～100％；与此相对应，当加入废钢后，应立即在下一批加入焦炭时，按不加废钢时的每批矿石理论TFe重量与焦炭负荷(矿石总重量与焦炭总重量的比例，焦炭包括单独加入的焦炭和与矿石混合的小粒度焦炭)的比值，通过计算后在该批焦炭中增加相应的焦炭重量。
当废钢与焦炭混合加入时，废钢的加入量仍为不加废钢时每批含铁炉料理论TFe重量的80％～100％，与其混合的焦炭重量由按不加废钢时的每批矿石理论TFe重量与焦炭负荷(矿石总重量与焦炭总重量的比例，焦炭包括单独加入的焦炭和与矿石混合的小粒度焦炭)的比值计算得到。
⑤根据步骤①确定的边缘堆积程度确定加入废钢的频次，可每5批料、10批料或30批料加入一次废钢；所述的每批料包括加入一次含铁原料和一次焦炭。
一种上述方法在高炉冶炼中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明针对高炉冶炼高钛型钒钛矿时形成的富含熔点高、黏度大的TiC、TiN及其固溶体混合物所导致的炉缸边缘堆积，采用独特工艺方式，将废钢单独或与焦炭混合后加入高炉内，不与烧结矿、球团矿或块矿等含铁原料一同使用；废钢的加入量仍为不加废钢时每批含铁炉料理论TFe重量的80-100％；解决了高炉冶炼高钛型钒钛矿时炉缸边缘堆积物问题。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不以任何方式限制本发明。为免赘述，以下实施例中的原材料若无特别说明则均为市购，所用方法若无特别说明则均为常规方法。
实施例1
某有效容积为1750m3的高炉，其装料制度如表1所示，入炉品位为51.48％，焦炭负荷为4.46t/t，即41.5/(8.5+0.8)＝4.46。
表1某1750m3高炉装料制度
Figure BDA0003991956200000031
一种消除高炉冶炼钒钛矿边缘堆积的方法，包括如下步骤：
①对高炉冶炼钒钛矿过程中炉缸边缘堆积现象进行判断；由于炉缸堆积，高炉风量由4150m3/min减小至3920m3/min，炉喉温度由120℃降低至87℃，产量由4521吨/天降低至4120吨/天。由此判断，炉缸边缘堆积已产生，应采取措施进行消除。
②将废钢单独或与焦炭混合后加入高炉内，不与烧结矿或球团矿等其它含铁原料一同加入高炉内；
③在布料时，将废钢或其与焦炭的混合物只布于炉喉边缘，其布料角度小于或等于某一料线时含铁原料与炉墙发生碰撞的角度，且与该角度的差值不大于1.5°；
④当单独加入废钢时，按每批废钢的TFe重量与不加废钢时每批含铁炉料理论TFe重量的比例为80-100％计算集中加入的每批废钢重量；与此相对应，当加入废钢后，应立即在下一批加入焦炭时，按不加废钢时的每批矿石理论TFe重量与焦炭负荷的比值，通过计算后在该批焦炭中增加相应的焦炭重量；
当废钢与焦炭混合加入时，废钢的加入量仍为不加废钢时每批含铁炉料理论TFe重量的80％-100％，与其混合的焦炭重量由按不加废钢时的每批矿石理论TFe重量与焦炭负荷的比值计算得到；
⑤根据步骤①确定的边缘堆积程度确定加入废钢的频次，可每5批料、10批料或30批料加入一次废钢。。
以上②至⑤步骤，单独加入废钢为17.09吨(占每批含铁炉料的TFe的80％)，废钢的布料角度为38°。在加入废钢后，立即在下一批次的焦炭中多加入3.83吨焦炭，即下一批次焦炭的批重为12.33吨/批，其余的小块焦炭0.8吨含铁炉料(烧结矿和球团矿)一同加入，每10批料加入一次废钢。
采用上述方法，每10批料加入一次废钢后，经过约140批料后，边缘气流得到发展，炉喉温度升高至113℃，风量由3920m3/min逐渐增大至4138m3/min，及时制止了由于边缘堆积引起的炉况的逐渐恶化，说明炉缸边缘堆积已经消除。
实施例2
某有效容积为2000m3的高炉，高炉布料制度见表2，入炉品位为50.91％，焦炭负荷为4.36t/t。
表2高炉装料制度
角度(°) 42 41.5 40.5 38.5 36.5 34.0 28.0 批重(t) 料线(m)
矿石(环数) 2 3 3 3 2 2 46.69 1.8
焦炭(环数) 2 2 2 2 2 2 4 10.23 1.8
一种消除高炉冶炼钒钛矿边缘堆积的方法，包括如下步骤：
①对高炉冶炼钒钛矿过程中炉缸边缘堆积现象进行判断；由于炉缸堆积，风量由4490m3/min明显逐渐降低至4070m3/min，产量由约4930吨/天降低至4070吨/天，炉喉温度由137℃降低至93℃。由此判断，炉缸边缘堆积已产生，应采取措施进行消除。
②将废钢单独或与焦炭混合后加入高炉内，不与烧结矿或球团矿等其它含铁原料一同加入高炉内；
③在布料时，将废钢或其与焦炭的混合物只布于炉喉边缘，其布料角度小于或等于某一料线时含铁原料与炉墙发生碰撞的角度，且与该角度的差值不大于1.5°；
④当单独加入废钢时，按每批废钢的TFe重量与不加废钢时每批含铁炉料理论TFe重量的比例为80％-100％计算集中加入的每批废钢重量；与此相对应，当加入废钢后，应立即在下一批加入焦炭时，按不加废钢时的每批矿石理论TFe重量与焦炭负荷的比值，通过计算后在该批焦炭中增加相应的焦炭重量；
当废钢与焦炭混合加入时，废钢的加入量仍为不加废钢时每批含铁炉料理论TFe重量的80％-100％，与其混合的焦炭重量由按不加废钢时的每批矿石理论TFe重量与焦炭负荷的比值计算得到；
⑤根据步骤①确定的边缘堆积程度确定加入废钢的频次，可每5批料、10批料或30批料加入一次废钢。。
以上②至⑤步骤中，将废钢与焦炭混合后加入高炉，废钢和焦炭重量分别为21.39吨(为矿石理论TFe的90％)和4.90吨，布料角度为42°。每20批料加入一次废钢和焦炭的混合物。
采用上述方法，每20批料加入一次废钢和焦炭的混合物，约280批料后，高炉风量恢复至4468m3/min，产量增加至4898吨/天，炉喉温度增加至139℃，说明炉缸边缘堆积已经消除。
实施例3
某效容积为12000m3的高炉，高炉布料制度见表3，入炉品位为50.64％，焦炭负荷为4.37t/t。
表3高炉装料制度
Figure BDA0003991956200000051
一种消除高炉冶炼钒钛矿边缘堆积的方法，包括如下步骤：
①对高炉冶炼钒钛矿过程中炉缸边缘堆积现象进行判断；由于形成边缘堆积，高炉风量由2940m3/min逐渐降低至2420m3/min，生铁产量由3450吨/天降低至3000吨/天，炉喉温度由158℃降低至89℃，炉缸边缘堆积已产生，应采取措施进行消除。
②将废钢单独或与焦炭混合后加入高炉内，不与烧结矿或球团矿等其它含铁原料一同加入高炉内；
③在布料时，将废钢或其与焦炭的混合物只布于炉喉边缘，其布料角度小于或等于某一料线时含铁原料与炉墙发生碰撞的角度，且与该角度的差值不大于1.5°；
④当单独加入废钢时，按每批废钢的TFe重量与不加废钢时每批含铁炉料理论TFe重量的比例为80％-100％计算集中加入的每批废钢重量；与此相对应，当加入废钢后，应立即在下一批加入焦炭时，按不加废钢时的每批矿石理论TFe重量与焦炭负荷的比值，通过计算后在该批焦炭中增加相应的焦炭重量；
当废钢与焦炭混合加入时，废钢的加入量仍为不加废钢时每批含铁炉料理论TFe重量的80％-100％，与其混合的焦炭重量由按不加废钢时的每批矿石理论TFe重量与焦炭负荷的比值计算得到；
⑤根据步骤①确定的边缘堆积程度确定加入废钢的频次，可每5批料、10批料或30批料加入一次废钢。。
以上②至⑤步骤中，单独加入废钢为13.93吨(占每批含铁炉料的TFe的100％)，废钢的布料角度为38.5°。在加入废钢后，立即在下一批次的焦炭中多加入3.19吨焦炭，即下一批次焦炭的批重为8.99吨/批，其余的小块焦炭0.5吨含铁炉料(烧结矿和球团矿)一同加入。每15批料加入一次废钢。
采用上述方法，每15批料加入一次废钢，约90批料后，风量恢复正常，炉喉温度恢复至146℃，说明炉缸边缘堆积已经消除。
对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种消除高炉冶炼钒钛矿边缘堆积的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
①对高炉冶炼钒钛矿过程中炉缸边缘堆积现象进行判断；
②将废钢单独或与焦炭混合后加入高炉内，不与烧结矿或球团矿等其它含铁原料一同加入高炉内；
③在布料时，将废钢或其与焦炭的混合物只布于炉喉边缘，其布料角度小于或等于某一料线时含铁原料与炉墙发生碰撞的角度，且与该角度的差值不大于1.5°；
④当单独加入废钢时，每批废钢的重量按其TFe重量为不加废钢时每批含铁炉料理论TFe重量的80％-100％来计算；与此相对应，当加入废钢后，应立即在下一批加入焦炭时，按不加废钢时的每批矿石理论TFe重量与焦炭负荷的比值，通过计算后在该批焦炭中增加相应的焦炭重量；
当废钢与焦炭混合加入时，废钢的加入量仍为不加废钢时每批含铁炉料理论TFe重量的80％-100％，与其混合的焦炭重量由按不加废钢时的每批矿石理论TFe重量与焦炭负荷的比值计算得到；
⑤根据步骤①确定的边缘堆积程度确定加入废钢的频次，可每5批料、10批料或30批料加入一次废钢。
2.根据权利要求1所述一种消除高炉冶炼钒钛矿边缘堆积的方法，其特征在于：步骤①所述的判断方法包括高炉接受风量的能力减弱，风量逐渐降低，并且长时间无法恢复到常规的水平。
3.根据权利要求1所述一种消除高炉冶炼钒钛矿边缘堆积的方法，其特征在于：步骤①所述的判断方法包括炉喉温度的降低。
4.根据权利要求1所述一种消除高炉冶炼钒钛矿边缘堆积的方法，其特征在于：步骤①所述的判断方法包括产量降低。
5.根据权利要求1所述一种消除高炉冶炼钒钛矿边缘堆积的方法，其特征在于：步骤④所述焦炭负荷为矿石总重量与焦炭总重量的比例，焦炭包括单独加入的焦炭和与矿石混合的小粒度焦炭。
6.根据权利要求1所述一种消除高炉冶炼钒钛矿边缘堆积的方法，其特征在于：步骤⑤所述的每批料包括加入一次含铁原料和一次焦炭。
7.一种权利要求1-6任一所述方法在高炉冶炼中的应用。
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