首鋼高爐使用承德球護爐的研究

1、首鋼高爐使用承德球護爐的研究摘 要 木文從三種不同tio2含量承徳球的性能及含鈦爐料護爐的機理出發(fā)，研究了三種承徳球的使用方 法及綜合爐料冶金性能，結(jié)果表明承徳球b、承徳球c是適宜的高爐護爐爐料，高爐護爐實踐也表明承徳球b較 好解決了高爐爐缸維護與強化冶煉的矛盾。關(guān)鍵詞高爐護爐含鈦爐料the study of blast furnace protection by chengde pellet inshougang corporationabstract this article study the using measure and metallurgy performance of cha

2、rging integrated about three chengde pellets on base of the performance of three chengde pellets with different tic)2 content and the mechanism of blast furnace protection by charging with titanium. the result shows chengde pellet a and b are fitting charging for blast furnace protection. and the pr

3、actice of blast furnace protection shows that chengde pellet b can settle the contradiction with blast furnace hearth protection and blast furnace sharp working better.keywords blast furnace blast fumace protectioncharging with titanium前言承德首承礦業(yè)公司以含鈦精礦粉為原料， 通過鏈營機-回轉(zhuǎn)窯-環(huán)冷機生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)含 鈦球團礦（以下簡稱承徳球）。作為一種新型

4、高爐入爐熟料，承德球具有傳統(tǒng)氧化球團礦良 好的冶金性能，滿足高爐煉鐵生產(chǎn)“高熟料率” 的精料方針；并且在高爐屮口02被還原，生成 高熔點的tic、tin及其固熔體，起保護爐墻 的作用，能夠延長高爐使用壽命。首鋼1號、3號高爐容積2536m3,至2009 年7月，爐齡分別已滿15年、16年，高爐單 位容積產(chǎn)鐵量分別達12126噸、12826噸,接 近高爐長壽的國際先進水平，且兩座高爐近年 來強化程度不斷提高，各項經(jīng)濟技術(shù)指標處于 開爐之后的最好水平，爐缸維護與強化冶煉的 矛盾日益突出，利用含鈦爐料進行爐缸維護成 為高爐生產(chǎn)的重要內(nèi)容，本文從三種不同tio? 含量承徳球的性能及含鈦爐料的護爐機理出

5、 發(fā)，研究了三種承徳球的使用方法及綜合爐料 冶金性能。1爐料的性能1.1 爐料的化學成分高爐護爐可選用的承徳球共三種，其ti02 含量分別為0.5%、4.0%、10.0%,根據(jù)tio2 含暈的不同分別為承德球a、承德球b、承德 球c。表73爐料的化學成分種類tfe%sicb% amcao%feo%tio2%s%氧化球64.985.080.570.50070.003承徳球a63.43660.730.660.490.006承德球b60.455.060.992.253.960.006承德球c53.446.600.340.9710.200.0121.2 爐料的抗壓強度近，能夠滿足高爐煉鐵生產(chǎn)的要求，且

6、三種承承德球a、承德球b、承德球c的抗壓強 德球中粉末較少，表明三種承德球的耐磨強度 度均在2400n/個以上，與氧化球的抗壓強度接較好。表74爐料的抗壓強度種類氧化球承徳球a承徳球b承徳球c抗壓強度n/個24982531244024521.3 爐料的還原膨脹性能徳球c的還原膨脹性能最好，還原膨脹指數(shù)為承德球a、承德球b、承德球c的還原膨 13.96%。脹性能均好于氧化球的還原膨脹性能，其屮承表75爐料的還原膨脹性能氧化球 承徳球a 承徳球b 承徳球c2 爐料的2.1 含鈦爐料護爐的機理含鈦爐料的tio?在高爐內(nèi)高溫還原氣氛 條件下，生成tic、tin及其固熔體ti (cn), 其熔點都很高，

7、純的tic為3150°c, tin為 2950°co在高爐爐缸內(nèi)部溫度、煤氣壓力變化 不大的情況下，鈦在鐵水屮的溶解度、能夠生 成tic、tin及ti (cn)的最小鐵水鈦含量是 確定的，因此在既有爐況條件下，必然存在護 爐所需耍的最小鐵水鈦含量，只有鐵水的鈦含 量超過該值，爐內(nèi)才可能產(chǎn)生tic、tin及ti (cn)o但隨著鐵水鈦含量的升高，tic、tin 及ti (cn)懸浮顆粒的數(shù)量也越多，勢必影 響爐渣的黏度，最惡劣的結(jié)果將破壞爐況順 行，因此存在鐵水鈦含量的上限值。含鈦爐料 護爐過程中，鐵水鈦含量的下限值、上限值根 據(jù)各高爐操作條件等的不同而存在差異。爐缸內(nèi)部的溫

8、度梯度是tic、tin及ti (cn)產(chǎn)生團聚的條件，在爐缸內(nèi)部由內(nèi)向外 存在著溫度梯度，因此含鈦爐料護爐過程屮， 爐缸內(nèi)部由內(nèi)向外渣鐵的黏度逐步增加，在爐 缸內(nèi)部耐火材料與鐵水的交界處存在一定量 的tic、tin及ti (cn)的團聚。高爐正常生 產(chǎn)時依靠耐火材料與鐵水界面處存在的渣鐵 黏度增加和tic、tin及ti (cn)的團聚兩方 面因素，實現(xiàn)護爐的目的。高爐停風后，爐缸內(nèi)部的熱負荷減小，這 使爐缸耐火材料與鐵水界而處的溫度下降，從 而導致溫度梯度加大，界面處發(fā)生強烈的tic、 tin及ti (cn)的團聚，若界面處溫度下降至 1150°c以下，以渣鐵為主的渣皮也將在界面處

9、重新生成。高爐停風時依靠爐缸耐火材料與鐵 水界面處tic、tin及ti (cn)的團聚和渣皮 的重新生成兩方面因素，實現(xiàn)護爐的目的。高爐堵風口冶煉，該風口下部區(qū)域的熱負 荷減小，造成爐缸耐火材料與鐵水交界處的溫 度下降，從而為該風口下部區(qū)域tic、tin及 ti (cn)的團聚和渣皮的重新生成創(chuàng)造條件。2.2 爐料的使用原則現(xiàn)代高爐強化冶煉程度較高，尤其是處于 爐役末期的高爐，含鈦爐料的加入應成為爐缸 維護的日常措施，長期連續(xù)加入含鈦爐料，控 制適宜的tio?加入量，這樣一方而可在爐缸內(nèi) 部形成黏度較高的保護層，減緩鐵水對爐缸的 沖刷侵蝕，另一方面可在爐缸侵蝕處及時形成 tic、tin及ti

10、(cn)的聚集物，避免爐缸內(nèi) 部發(fā)生連續(xù)性侵蝕。若爐役末期的高爐若爐缸冷卻壁水溫差 出現(xiàn)突然的升高，可臨時大幅提高tio2加入 量，進行緊急的爐缸維護，待爐缸冷卻壁水溫 差回落至正常水平再降低tio2加入量。3 爐料的使用方法3.1 爐料的用量根據(jù)需要的入爐噸鐵tio?量，高爐分別確 定了承德球a、承德球b、承德球c的用量， 結(jié)果表明，入爐ti02量在3.5kg/噸鐵以下時， 可選用承德球a或承德球b；入爐tic)2量在 3.5kg/噸鐵以上時，必須選用承德球b或承德 球c。表76爐料的用量(礦批595噸)噸鐵含tio?量kg/ 噸3.04.05.06.07.09.08.010.011.()1

11、2.013.()14.015.()承徳球a "批8.0/ /承德球b ”批0.81.72.73.64.55.56.47.38.39.310.211.i12.0承徳球c "批/0.71.051.41.822.52.853.23.553.94.254.63.2 對入爐品位的影響位的影響表明，承德球a對入爐品位的影響最承徳球a、承徳球b、,承徳球c對入爐品大，承徳球c對入爐品位的影響最小。表77對入爐品位的影響噸鐵含鈦kg/ 噸3.04.05.06.07.09.08.010.011.012.013.014.015.0承德球a57,98/ /承徳球b58.205&1258.

12、0457.9657.8857.757.79257.6457.5557.4757.3957.3157.23承徳球c/58.1358.0657.9957.9057.857.74657.6957.6257.5557.4857.4157.343.3爐料的加入方式噸鐵，爐缸冷卻壁水溫差突然升高時8-10kg/參考國內(nèi)外高爐護爐過程的tio2加入量 噸鐵。 經(jīng)驗，確定tich加入量：日常生產(chǎn)時57kg/4 含承德球的綜合爐料冶金性能護爐過程既耍避免渣鐵黏度急劇增加，也 要避免爐內(nèi)軟熔帶透氣性能急劇變差，高爐要 重視綜合爐料冶金性能的變化，否則易在護爐 的同時，爐況的穩(wěn)定順行程度變差。4.1 承德球a的綜合

13、爐料冶金性能承德球a配用比例為15%時，綜合爐料熔 滴性能急劇變差，若使用承德球a護爐，則在 護爐的同時爐內(nèi)軟熔帶透氣性能變差，易破壞 爐況的穩(wěn)定順行。表78承德球a的綜合爐料冶金性能爐料結(jié)構(gòu)tio%t40%tshspm6at2ahs°c°c°cmmpa°c°cmmkpa.°c34%燒+34%礦燒+12%澳礦+20%氧化 球113713051434452064148551148034%燒+34%礦燒+12%澳礦+5%氧化 球+15%承徳a1173132913783425361481103252114.2 承德球b的綜合爐料冶金性能吋，

14、綜合爐料熔滴性能略有改善，承徳球b是承徳球b配用比例分別為3.5%. 7%、10%一種護爐的理想含鈦爐料。表79承德球b的綜合爐料冶金性能tio%tp%tspmtdt2ahs爐料結(jié)構(gòu)°c°c°cmmpa°c°cmmkpa.°c34%燒+34%礦燒+12%澳礦+20%氧化 球113713051434452064148551148034%燒+34%礦燒+12%澳礦+16.5%氧 化球+3.5%承德球b116913311429431674148152126234%燒+34%礦燒+12%澳礦+14%氧化 球+7%承徳球b11861325143

15、1441597147443104834%燒+34%礦燒+12%澳礦+10%氧化 球+10%承徳球b12001338144941154514803111334.3 承德球c的綜合爐料冶金性能4.2%、6.0%、7.8%時，熔滴性能變化不大，承承德球c配用比例分別為1.8%、3.0%、德球c也是一種護爐的理想含鈦爐料。表80承德球c的綜合爐料冶金性能tio%t40%爐料結(jié)構(gòu)°cts屮譏tdat?ah s°cmmpa°c°cmm也13151430432138148151158451.6% 一 燒 +17.2% 礦燒 +10% 澳礦 +21.2%氧化球51.6%

16、 一 燒 +17.2% 礦燒 +10% 澳礦.+ 19.4%氧化球+1.8%承徳球c'、1411411959147564169451.6% 一 燒 +17.2% 礦燒 +10% 澳礦+ 18.2%氧化球+3.0%承德球c51.6% 燒 +17.2% 礦燒 +10% 澳礦+ 17.0%氧化球+4.2%承徳球c120913491406371676147569178212051347141238179514746216811424401989147147147151.6% 一 燒 +17.2% 礦燒 +10% 澳礦.+ 15.2%氧化球+6.0%承徳球c1427412095147245157

17、251.6% 二燒 +17.2% 礦燒 +10% 澳礦_+13.4%氧化球+7.8%承徳c5爐料的使用實踐5.1 爐缸侵蝕狀況首鋼1號高爐1994年8月9日開爐，近 年來高爐不斷強化冶煉，主要經(jīng)濟技術(shù)指標接 近國內(nèi)先進水平。高爐一方面處于爐役末期， 而臨著爐缸維護這一必然過程，另一方而強化 冶煉程度不斷提高，利用系數(shù)、焦比、煤比等 指標處于整個爐役的最好時期，兩方面形成了 潛在的矛盾。2008年9月，爐缸二段1-7號部分冷卻壁 水溫差由0.4°c升至0.5°c, 2009年2月，該區(qū) 域部分冷卻壁水溫差由0.5°c升至0.6°c, 2009 年3月20-

18、26日高爐5天計劃檢修，水溫差升 高現(xiàn)象得到控制，2009年5月，該區(qū)域部分冷 卻壁水溫差又逐漸升高,7月份，爐缸二段1-10號冷卻壁水溫差普遍升至0.6°c,其中2號-1、 5號2、6號2水溫差升至0.7°c。高爐強化冶 煉與爐缸維護的矛盾逐漸暴露，在努力完成生 產(chǎn)任務的同時，高爐也在尋求妥善的爐缸維護 措施。5.2 爐料加入量的探索及水溫差變化8月19 h,高爐加入承德球b, tich加入 量5.35k0噸鐵，8月26日，tio?加入量提高 至6.42kg/噸鐵，爐況順行穩(wěn)定，焦炭負荷由 5.13增加至5.27,爐缸二段1-10號冷卻壁的水 溫差呈穩(wěn)定趨勢,9月3 r

19、16小時計劃檢修后, 堵該區(qū)域上方對應風口(1個)冶煉，水溫差 明顯下降。圖56爐缸二段部分冷卻壁的水溫差變化ii期5.3 爐料加入量及水溫差變化9月26日，爐缸二段冷卻壁水溫差上升至 0.5°c, 10月10日，升高至0.6°c, tich加入 量由5.25kg/噸鐵提高至&ookg/噸鐵，10月 14 h, tq加入量提高至&5()kg/噸鐵，爐缸 二段冷卻壁水溫差穩(wěn)定在0.6°c,爐況順行穩(wěn) 定，焦炭負荷增加至5.40。5.4 爐況表現(xiàn)高爐護爐期間，爐況順行穩(wěn)定，利用系數(shù) 保持在2.45t/m3.d以上，焦比在290kg/t 305kg/t,煤比在 150kg/t 155kg/t, 一級品 率在92%以上，與護爐前相比，各項經(jīng)濟技術(shù) 指標基本持平或略有改善，較好的解決了高爐 爐缸維護與強化冶煉的矛盾。表81高爐護爐期間的技術(shù)指標與護爐前的對比日期平均日產(chǎn)t利用系數(shù) t/md焦比kg/t煤比kg/t一級品率 %siv().25次83-8.963472.50302.0152.298.