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Emily147303
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牛牛1223

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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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紫雨洋依

冶金工程领域是研究从矿石等资源中提取金属或金属化合物,并制成具有良好的使用性能和经济价值的材料的工程技术领域。冶金是国民经济建设的基础,是国家实力和工业发展水平的标志,它为机械、能源、化工、交通、建筑、航空航天工业、国防军工等各行各业提供所需的材料产品。现代工业、农业、国防及科技的发展对冶金工业不断提出新的要求并推动着冶金学科和工程技术的发展,反过来,冶金工程的发展又不断为人类文明进步提供新的物质基础。冶金工程技术的发展趋势是不断汲取相关学科和工程技术的新成就进行充实、更新和深化,在冶金热力学、金属、熔锍、熔渣、熔盐结构及物性等方面的研究会更加深入,建立智能化热力学、动力学数据库,加强冶金动力学和冶金反应工程学的研究,应用计算机逐步实现对冶金全流程进行系统最优设计和自动控制。冶金生产技术将实现生产柔性化、高速化和连续化,达到资源、能源的充分利用及生态环境的最佳保护。随着冶金新技术、新设备、新工艺的出现,冶金产品将在支撑经济、国防及高科技发展上发挥愈来愈重要的作用。冶金工程与许多学科密切相关,相互促进发展。冶金工程包括:钢铁冶金、有色金属冶金两大类。冶金物理化学是冶金工程的应用理论基础。该工程领域与材料工程、环境工程、矿业工程、控制工程、计算机技术等工程领域及物理、化学、工程热物理等基础学科密切联系,相互促进,共同发展。培养目标“十二五”期间,依据国家产业政策彻底淘汰钢铁、有色金属落后产能,进一步提高先进产能所占比重。加快推进兼并重组,做大做强优势骨干企业。大力实施技术改造,加快产业结构调整和优化升级,规模总量和品种质量基本满足全国国民经济发展需求,促进全国冶金工业可持续健康发展。预测2015年我国粗钢导向性消费量将达到5亿吨。最高峰可能出现在2015年到2020年期间,峰值约7-2亿吨,此后峰值弧顶区仍将持续一个时期。而随着工业化、城镇化不断深入发展,以及经济发展方式转变和产业升级,我国钢铁需求增速将呈逐年下降之势,进入平稳发展期。培养冶金工程领域科学研究与开发应用、工程设计与实施、技术攻关与技术改造、新技术推广与应用、工程规划与冶金企业管理等方面的高层次人才。冶金工程领域工程硕士生应有扎实的现代冶金技术的基础理论和系统的专业知识,对冶金工程技术的国内外现状和发展趋势有较全面的了解。能熟练运用先进的科学技术和实验方法,具有从事工程技术研究、改造、开发与应用。 冶金工程的领域范围,可分为两大类:黑色冶金和有色冶金。从研究方向和技术性质可细分为:(1)冶金过程和材料合成的物理化学理论及应用。(2)矿物的资源综合利用及冶炼过程中的环境保护。(3)钢铁冶炼工艺、技术、装备及生产系统的设计、施工等。(4)凝固加工技术。(5)冶金过程模拟仿真。(6)纯洁钢制造技术。(7)钢铁制造流程的解析和综合集成。(8)有色冶金过程电化学冶金原理、工艺、技术的应用、固态离子学及其相关理论在冶金和材料中的应用。(9)有色冶过程中湿法冶金和粉体工程。(10)有色金属功能材料的开发与应用等。 主要课程:冶金工程概论、传输原理、金属学原理、金属材料及热处理、冶金物理化学、钢铁冶金学、有色金属冶金学、材料现代分析方法耐火材料等。 实践教学:包括金工实习、认识实习、生产实习、专业实验、计算机操作实验、课程设计、毕业实习、毕业设计。 结合冶金企业的实际课题进行研究工作,可以是冶炼新技术、新工艺、新设备、的研究和开发,可以是原冶金工艺和设备系统的技术革新,可以是冶金过程检测技术和质量控制,可以是冶金工艺设备的状态监测和故障诊断系统的研究,可以是大型冶金企业管理模式革新等。根据研究结果撰写论文:对于新产品设计与开发技术的结果,论文应该具有设计方案的比较、评估,设计计算书,完整的图纸;对于重大技术改造和革新的成果,应该具有对原设备与技术的评价,改造和革新方案的评述和结果的技术和经济效果分析;对于产品质量控制和试验的成果,必须有试验方案、完整的实验数据、数据处理分析方法、结果分析;对于生产设备管理成果,必须给出新的管理理论体系,对企业产量和质量作效果分析,并给出创新管理信息系统等。

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