低钛生铁的高炉冶炼生产实践 ________________________________________ 发表日期：2007年10月31日 【编辑录入：base】 摘 要:分析了生铁中的钛源、生铁降钛途径及林钢高炉冶炼条件下钛的还原情况，介绍了冶炼低钛生铁(〔Ti〕≤03%)采取的精料、低硅操作、高风温、合理造渣等一系列技术措施。 关键字:高炉 精料 低炉温 低钛 生铁 前言 濮阳市林州钢铁有限责任公司(简称林钢)是一个专业炼铁厂，是豫北地区规模较大的铸造用生铁生产基地，具有低S、低P(一般〔S〕≤03％，〔P〕≤04％)质量特点的优质球墨铸铁用生铁是公司的拳头产品。近年来，随着我国汽车工业的结构性调整，许多精密铸件对生铁质量要求越来越高，尤其对生铁中的某些微量元素要求更严。因此，为满足市场对球墨铸铁用生铁低S、低P、低Ti(即三低)的质量要求，也为进一步扩大生铁的质量优势，决定组织攻关开发市场需求大、要求内在质量高的低钛生铁(〔Ti〕≤03％)新产品，经过理论计算、技术分析、原料优化、高炉操作，于2005年3月成功开发出低钛生铁新产品。现浅谈一下我们冶炼低钛生铁的生产实践。 生铁降钛的理论依据1生铁中钛的来源 林钢以冶炼铸造生铁为主，受原料条件和炉况波动的双重影响，即使生产炼钢生铁，炉温也常控制在较高水平，因此，生铁中的钛含量也比较高，是低钛生铁要求钛含量的两倍多。分析表明，在高炉冶炼所用的原燃料中，烧结矿中TiO2含量为13％，焦炭中TiO2含量为20%，因此，烧结矿和焦炭是生铁中钛的主要来源，林钢生铁化学成分见表1。 表1林钢生铁化学成分，％铁种 Si Mn S P C Ti铸造用生铁 57 28 019 035 38 083球墨铸铁用生铁 33 11 028 036 30 073炼钢用生铁 90 11 035 035 37 2钛在高炉内的还原及其影响因素 钛以TiO2形态存在于矿石中，TiO2比SiO2更稳定，更难还原。与Si的还原一样，Ti的还原需要消耗大量的热量，还原单位重量Ti所消耗的热量比还原Si时大14〔1〕倍。因此，在高炉内，钛的还原只能是在高温条件下的直接还原。 理论与实践表明：影响钛还原的主要因素有炉温、炉渣碱度、渣中TiO2含量、入炉TiO2负荷。炉温对Ti还原的影响体现在对Si的还原上。由实验证实，渣内SiO2和TiO2同时还原，并且〔Ti〕／(TiO2)和〔Si〕／(SiO2)几乎成直线的关系。因此，控制了硅的分配比，就能控制钛的分配比〔2〕，而炉温的高低影响着硅的还原，因此也影响着钛的还原，所以，炉温愈高，愈有利于钛的还原，炉温愈低，愈不利于钛的还原，生铁中的钛含量也就愈低。 炉渣碱度也严重影响〔Ti〕的增减，当渣中TiO2含量较高(>25％)时，〔Ti〕随碱度升高而减少；而TiO2含量较低(<25％)时，〔Ti〕却随碱度升高而增加〔3〕。因此，高炉冶炼低TiO2渣时，在保证生铁脱硫的条件下，保持较低的炉渣碱度，以减少TiO2的还原。当其它条件一定时，〔Ti〕随渣中TiO2含量的增加而增加，即炉渣中TiO2含量愈高，愈有利于Ti的还原，生铁中的Ti含量就愈高；炉渣中TiO2含量愈低，愈不利于Ti的还原，生铁中的Ti含量就愈低，林钢高炉冶炼(TiO2)量属于后者。 根据钛在炉内还原率公式ηTi=进入生铁Ti／入炉钛×100％知，入炉TiO2负荷升高，则〔Ti〕含量升高，但钛的还原率下降，入炉TiO2负荷降低，则〔Ti〕含量降低，但钛的还原率上升，因此，降低入炉TiO2负荷，可降低生铁中的钛含量。 综上所述，在高炉冶炼中，降低生铁中钛含量的主要途径有：降低入炉TiO2负荷、减少TiO2入炉量，低硅操作、低碱度、低渣量等。 高炉试验 钛的还原与硅的还原呈正相关关系，因此不同原料、不同高炉操作条件下，钛在高炉内的还原率是不同的，为掌握在林钢高炉冶炼条件下高炉内Ti与Si的定量关系，我们跟踪统计了95炉次〔Si〕≤0％的〔Si〕、〔Ti〕对应值，经一元线性回归分析后得出：〔Ti〕=075〔Si〕+0004(r=90)同时，计算出不同〔Si〕条件下钛在炉内的还原率(见表2) 表2钛在炉内的还原率，％〔Si〕 00～90 89～80 79～70 69～60 59～50 49～40Ti 70 43 24 96 22 85试验中还发现，〔Si〕的变化对生铁中的钛含量的影响，在〔Si〕低时生铁中钛含量降低得比〔Si〕高时更为明显。 低钛生铁的冶炼技术及生产实践 在分析了生铁中的钛源、降钛途径及高炉冶炼具体条件下炉内钛的还原情况后，根据我厂高炉用料杂、成分波动大、高炉容积小的特点，制订了下述冶炼低钛生铁的具体技术措施：1控制钛源，降低入炉TiO2负荷 在供给我厂高炉原燃料的供方中，经跟踪化验分析后，选择购进TiO2≤05％的精矿粉和TiO2≤12％的焦炭。2低硅操作 根据试验得出的〔Si〕、〔Ti〕定量关系及所购原燃料，经下列配料计算。原燃料：烧结矿TFe=59％，TiO2=072％，批重1700kg／批。焦炭TiO2=12％，批重650kg批。每批料的理论出铁量为：59×94=1067kg/批入炉Ti的总量为：〔(1700×072％)+(650×12％)〕×48／80＝2024kg/批则生铁中的钛含量为：〔Ti〕=2024×22％÷1067×100％=023％并确定将炉温控制在〔Si〕≤50％。3适宜的炉渣碱度 林钢高炉炉渣中TiO2含量在25％左右，小于5％，属低钛渣，根据炉渣碱度对〔Ti〕的影响，考虑到硫负荷的大小和炉内生铁脱硫的需要，选择炉渣二元碱度在95～10。4使用高风温 鼓风所带的物理热不仅能在高炉下部全部被利用，而且可替代部分焦炭燃烧所产生的热量，因此，提高风温，一方面可降低焦比，减少焦炭带入TiO2，减少渣量及(TiO2)含量；另一方面，可提高渣铁温度，保证炉缸充足的热量，使渣铁有足够的温度和良好的流动性，炉缸工作更均匀、活跃，脱硫条件也得以改善，因此，要求风温≥900℃。5精心操作，稳定炉况 冶炼低钛生铁的特点是必须控制较低的炉温水平，〔Si〕、〔S〕、〔Ti〕的含量与标准偏差要求十分严格，同时炉缸热量也处于十分紧张与接近平衡状态，工长必须精心操作，下部保持全风操作，尽量使用高风温，勤放上渣以缩短渣在炉内的停留时间，上部保持7PK+3KP(P—矿，K—焦)的装料制度，稳定两股气流，使高炉上稳下活，稳定顺行。6加强设备管理 冶炼低钛生铁是全厂综合水平的集中体现，要求原料、操作、设备管理各方面的密切配合，防止设备事故发生，尤其对高炉的冷却设备要加强巡视检查，发现问题应及时处理，防止因冷却设备漏水造成炉缸冻结。 在上述6条措施下，通过周密布署，合理组织，于2005年3月在两座高炉上同时进行了为期一周的低钛生铁生产，共产低钛生铁4260t，其化学成分(表3)完全符合低钛生铁的质量要求。 表3低钛生铁化学成分，％Si Ti S P≤50 ≤03 ≤03 ≤ 结语 （1）小高炉上冶炼低钛生铁是完全可以的，低钛生铁冶炼的基本条件是：精料、低炉温高炉操作及良好的设备管理，三者之中，精料是基础、操作是关键、设备是保证。 （2）由于钛在炉内的还原率随炉温不同而不同，因此，只有找出高炉具体冶炼条件下钛的还原率是多少，才能制订出相应的原料选择条件及高炉操作制度。 （3）凡能降低矿耗、降低焦比的任何措施，都可降低入炉TiO2。进而降低〔Ti〕含量，如提高入炉矿品位、提高风温、改善煤气利用和保持炉况顺行等，都有利于低钛生铁冶炼。但这些要以精料为基础。 （4）低钛生铁新产品的成功开发，进一步提高了生铁的内在质量，对企业产生了良好的经济效益和社会效益。读者注：本文试验是在林钢号称205m3实际是125m3的高炉上进行的。
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