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高炉加钛护炉过程中钛收得率的影响因素分析

时间:2019-08-22 13:50来源:1.东北大学材料与冶金学院 作者:孙 健1、2 储满生 点击:
  • 摘  要  针对首钢某大型高炉分别就钛负荷、铁温、炉温、铁中S含量、炉渣碱度等与钛收得率的相关性进行了统计分析。分析发现:钛负荷在7-10kg/t之间,钛资源的利用效率是最高的。钛收得率与铁温和炉温存在正相关性,与铁中硫含量存在负相关性,与炉渣碱度未发现明显相关性。几种存在相关性的因素中,炉温与钛的收得率相关性最好,最适合作为控制钛资源利用效率的指标。

    关键词  高炉  钛资源  长寿  钛收得率

    Analysis of Influence Factors of the Titanium yield in the Lining Protection with Titaniferous Meterial

    Jian Sun1、2   Mansheng1  Chu Hui Chen2   Jianlong Wu2   Hailong Liang2   Wei Wang2

    School of Materials & Metallurgy,Northeastern University,Shenyang 110004,

    Shougang Research Institute of Technology,Beijing,100043


    Abstract  A statistic analysis of the correlations camparing titanium load, iron temperature, furnace temperature, sulfur content in iron and basicity of slag with titanium yeild have been done 

    The result indicated it can get the highest titamium yield, when titanium load is between 7-10kg/t. There is a significant correlation between iron temperature, furnace temperature, and titanium yield, a negative correlation between sulfur content in iron and titanium yield, and no correlation between basicity of slag and and titanium yield. The furnace temperature is the highest correlation factor, is the suitable indicator to control the Titanium yield in the lining protection with titaniferous material.

    Keywords   Blast furnace; Titaniferous material; Long Campaign; Titanium yeild;


    1  前言

    多年来,高炉长寿问题是困扰炼铁工作者的主要问题之一,但随着高炉炉型设计、耐材性能、高炉操作等技术进步,现代高炉的寿命不断延长,如:日本千叶6号高炉打破了高炉长寿的世界记录,炉役寿命达到了20年9个月。在对比日本高炉在1975-1985年、1986-2000年和2011-2005年高炉停炉原因的过程中,发现由于炉顶、炉身和炉腹造成高炉大修的次数由1975年-1985年的43次不断下降,下降到1986-2000年间的22次,并且在2001年-2005年之间,已无高炉由于炉顶、炉身和炉腹的损坏造成高炉的大修。但是由于炉缸侧壁所引起的长寿并未完全解决。因此国内外达到一定使用年限的高炉基本均会存在炉缸存在高温点的问题。而目高炉加钛护炉是炼铁工作者控制炉缸高温点的主要手段[1-5]。

    在高炉炼铁工作者使用加钛护炉技术的过程中,主要关心的是高炉钛负荷、铁水中钛含量、炉温等指标来保证加钛护炉的效果,而忽视掉钛资源的利用效率的问题。这在部分情况下就会带来钛资源利用效率低的,浪费钛资源的问题。因此本文重点关注高炉加钛护炉过程中,钛资源使用效率的影响因素。

     2  钛资源利用效率的影响因素分析

    为了分析铁中钛收得率的影响因素,分别对钛负荷、铁温、炉温、铁中S含量、炉渣碱度等与钛收得率的相关性进行了统计分析。

    2.1  钛负荷对钛资源利用效率的影响

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    自高炉加钛护炉以来可将护炉过程可按钛负荷的不同整理成一下几个阶段:未护炉阶段O钛负荷为3kg/t、护炉阶段A钛负荷在6.2kg/t、护炉阶段B钛负荷在11.7kg/t、护炉阶段C钛负荷在7.3kg/t、护炉阶段D钛负荷在9.8kg/t。

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    图2为不同护炉阶段,太负荷、铁水钛含量和1kg钛负荷所带来的[Ti]含量的变化趋势。对比不同护炉阶段可见,铁液中的钛含量与钛负荷有很好的相关性,钛负荷升高,铁中钛也随之升高,但当入炉钛负荷超过10kg/t后,铁中钛含量却没有随着钛负荷的增加而增加。由图可见,吨铁钛负荷小于7kg/t时,1kg钛负荷所带来的[Ti]含量随着钛负荷的升高而升高,在大于7kg时,1kg钛负荷所带来的[Ti]含量随着钛负荷的升高而降低,甚至出现负值。说明在钛负荷超过7kg/t后,钛资源的利用效率将大幅降低。

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    图3为不同护炉阶段,钛负荷、渣中(TiO2)的变化趋势。由图可见,炉渣中钛含量随着钛负荷的增加而增加,即使钛负荷超过了10kg/t,渣中钛也是持续增加。

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    图4为不同护炉阶段,钛负荷、钛的收得率的变化趋势。由图可见,在钛负荷小于7.3kg/t时,随着钛负荷的升高钛的收得率越高,在钛负荷大于7.3kg/t时,随着钛负荷的升高,钛的收得率有所降低。

    由以上分析不难看出,钛负荷在7-10kg/t时,钛资源的利用效率较高。

    2.2  铁温对钛资源利用效率的影响

    分析了不同钛负荷条件下,铁温与钛收得率的相关性。

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    图5为不同钛负荷下,铁温与钛收得率的相关性分析。由图可见,在钛负荷小于7。3kg/t的条件下,铁温和钛的收得率均存在着一定的正相关性,而当钛负荷大于9。8kg/t时,相关性则有所降低。

    2.3  炉温对钛资源利用效率的影响

    分析了不同钛负荷条件下,炉温与钛收得率的相关性。

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    由图6可见,不同的钛负荷的条件下,炉温和钛的收得率均存在着较强的正相关性。

    2.4  铁水中S含量对钛资源利用效率的影响

    分析了不同钛负荷条件下,铁水中S含量与铁水中钛含量和钛收得率的相关性。

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    图7为不同钛负荷下,铁水中S与钛收得率的相关性分析。由图可见,不同的钛负荷的条件下,铁水中S含量和钛的收得率均存在着较强的负相关性。

    2.5  炉渣碱度对钛资源利用效率的影响

    分析了不同钛负荷条件下,炉渣碱度与钛收得率的相关性。

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    图8为不同钛负荷下,炉渣碱度与钛收得率的相关性分析。由图可见,未发现炉渣碱度和钛收得率均存在相关性。有学者认为[Si]+ [Ti]与铁水物理热有线性关系,故在铁水物理热一定时,[Si]+[Ti]也会稳定在一定范围。此时,提高炉渣碱度后,[Si]下降,有利于(TiO2)还原,进入生铁的[Ti]量增加,但本次统计并未发现该现象。

    3  结论

    (1)在比对不同护炉阶段,钛负荷与钛的收得率时,发现在铁中钛含量随这钛负荷的升高而升高,但当钛负荷超过10kg/t时,铁中钛含量不会持续升高,而渣中钛含量会持续升高,钛的收得率有所下降,说明钛负荷在7-10kg/t之间,钛资源的利用效率是最高的。

    (2)由于钛负荷对铁中钛含量影响较大,因此在分析其他因素对钛收得率的影响的过程中按不同的钛负荷进行分析。分析发现与钛收得率存在正相关性的因素有铁温、炉温等因素。存在负相关性的因素有铁中S含量。

    (3)由于铁温、炉温、铁中S含量几项本身就具备较强相关性,而且几项相关联的本质在于反应温度,反应温度对几项影响较大。说明在实际高炉生产中温度对钛还原的影响确实很大。而几项影响因素中炉温与钛含量和钛的利用效率的相关性最好,相比其他两个因素更适合于作为控制钛收得率的指标。

    (4)由于炉渣碱度对铁中钛含量和钛收得率的影响,在理论分析和统计分析的结果有所区别,有待进一步的研究验证。

    4  参考文献

    [1]汤清华.高炉炉缸炉底烧穿事故分析及解决对策[J].鞍钢技术, 2012,375(3):1-6.

    [2]任胜瑜.宝钢2号高炉钛球护炉生产实践 [J]. 湖南工业大学学报, 2010,24(6):14-18.

    [3]陈辉,马泽军,孙健,周继良.含钛炉渣冶炼及加钛护炉亟待关注的问题[C].第十三届全国大高炉炼铁学术年会,2012,9:705-712.

    [4]孙健,武建龙,储满生, 陈辉. 高炉炉缸侧壁温度升高与控制等相关问题的探讨[C].第六届宝钢年会,2015,9:5035-5041.

    [5]武建龙,孙健,陈辉,陈秀坤。不同类型钛资源冶金性能研究[C]。第十五届大高炉炼铁学术年会论文集, 2014,9:98-102。

    (责任编辑:zgltw)
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