文档介绍：高炉含钛炉料性能及护炉效果研究
张勇,魏丽艳,张殿伟
(首钢技术研究院北京,100043)
摘要:对高炉含钛炉料护炉机理进行了分析,并对钛球和钛矿两种护炉料的化学成分、冶金性能和实际使用效果等进行了研究。研究结果发现,钛球的碱金属含量偏高,钛矿的FeO和S含量偏高;钛球具有良好的冶金性能,而钛矿还原性和熔滴性能较差;实际护炉效果表明钛球护炉效果优于钛矿。
关键词:高炉;含钛炉料;钛球;钛矿
0 前言
近年来,我国许多钢铁企业的高炉出现了高炉炉缸烧出的恶性事故[1,3],高炉炉缸的长寿与安全倍受炼铁工作者重视。要延迟高炉使用寿命,必须从设计、施工和高炉操作等各方面进行全方位管理,但一旦高炉投产使用,维护高炉长寿就主要决定于高炉操作和加钛护炉技术。
含钛物料护炉是在高炉生产中维护炉缸的一项主要措施,它是指高炉配加含钛护炉料,在炉缸内形成高熔点含钛化合物沉积层,防止高炉进一步侵蚀的技术[4]。它既可保证高强化高炉炉缸炉底的安全生产,又可避免炉缸因异常侵蚀而发生烧穿事故,从而可以延长高炉寿命,增加炉役产量,节省大修费用,对钢铁企业具对重大经济意义。
目前国内所使用的含钛护炉料主要为钛矿和钛球,为了保证高炉在护炉期的正常运行,本文对护炉料的化学成分及冶金性能进行了研究,并对钛矿与钛球的护炉效果进行了对比,为冶金工作者今后使用含钛炉料护炉提供指导。
1 含钛护炉料护炉机理
在天然含钛铁矿中,钛元素主要以TiO2的形式存在于钛铁晶石(2FeO·TiO2)和钛铁矿(FeO·TiO2)中。而含钛氧化球团矿则由赤铁矿(Fe2O3)和铁板钛矿(Fe2O3·TiO2)组成。进入高炉的含钛炉料,在还原气氛下,随着温度升高,首先由复杂化合物转变为简单的TiO2化合物,最后在软熔带中形成含有TiO2的初渣,并且按照从高价到低价的规律逐级还原,即:
TiO2→Ti3O5→Ti2O3→TiO→Ti→TiC(TiN)
根据热力学条件,温度越高形成的TiC(或TiN)越多。从高炉解剖分析可知,TiC和TiN沿高炉高度变化,炉身下部软熔物中有少量的TiC和TiN生成,随着炉料下降和温度升高,其含量不断提高,并且在风口区达到最高值,当炉渣进入炉缸后,TiC和TiN有会有大量被氧化,其含量又迅速降低。进入炉缸后,在一定温度下钛在铁水中的溶解度是有限的,且温度越高溶解度越高。当铁水中的钛低于其饱和溶解度时,大部分TiC和TiN将溶于铁水,而当含钛铁水在炉缸下部周围(如炉墙附近)的低温区时,铁水中的含钛量将高于钛的饱和溶解度,TiC(或者TiN)将以固态结晶析出而沉积在炉墙上,当沉积量达到一定厚度后就能起到护炉效果,沉积越多,护炉效果越好。
2 含钛炉料化学成分
含钛炉料主要包括含钛铁精粉、钛精粉、含钛球团和钛矿。含钛铁精粉和钛精粉通常不直接入炉,往往配加在球团矿中变成含钛球团使用,也有少数高炉试验过从风口喷吹钛精粉、在炮泥中加入钛精粉护炉的,但并不常用,因此实际上高炉通常使用的含钛护炉料只有含钛球团和钛矿两种。
对各种含钛炉料进行了成分检验,结果见表1。从成分上,钛精粉的含钛量最高,%,%,而含钛铁精粉正好相反,其铁品位高,%。高炉经常使用的护炉料中,%,较钛矿低,但