含鈦燒結礦冶金性能試驗研究

申勇　陳偉　左鴻濤　李衛敏

( 安陽鋼鐵股份有限公司 )

含鈦燒結礦冶金性能試驗研究

申勇陳偉左鴻濤李衛敏

( 安陽鋼鐵股份有限公司 )

摘要根據高爐護爐對燒結礦鈦含量的要求，在燒結杯試驗的基礎上，配加不同比例含鈦鐵精粉生產高鈦燒結礦，研究其燒結性能、軟熔滴落性能、還原度及低溫還原粉化性能變化趨勢，進而確定燒結工序配加鈦精礦合理配比、原料結構、工藝參數等，為燒結生產提供技術支持。

關鍵詞含鈦燒結冶金性能試驗研究

EXPERIMENTAL STUDY ON METALLURGICAL PROPERTIES OF SINTER WITH TITANIUM

Shen YongChen WeiZuo HongtaoLi Weimin

(Anyang Iron and Steel Stock Co., Ltd)

ABSTRACT According to the requirements of the titanium content for blast furnace protecting technology, high titanium sinter is produced by adding different proportion of Titanium containing iron powder based on the sintering cup test. Study on the sintering properties, softening dripping behavior, reduction degree and RDI trend is carried out, and then determine the sintering process with the reasonable proportion of titanium concentrate, raw material structure, process parameters to provide technical support for the sintering production.

KEY WORDSTisiteringmetallurgical propertyexperimental study

0前言

隨著高爐冶煉強度的提高，高爐承受的熱負荷也隨之增加，爐內軟熔帶以下，尤其是爐缸、爐底的長壽受到嚴重威脅，在此情況下，采用含鈦爐料護爐是保證高爐穩定順行，延長高爐壽命的重要措施之一。

爐內鈦的還原主要是通過渣中TiO2與焦炭中固定炭反應進行的，高爐內還原出的鈦可以溶入鐵水中，但當含量超過一定限度后就會從鐵水中析出，并很容易與C、N等生成高熔點化合物(TiC、TiN、TiCN)，這些鈦的氮化物和碳化物在爐缸及爐底生成、發育和集結，與鐵水及鐵水中析出的石墨等凝結在溫差較大的邊界區域(如被嚴重侵蝕的爐缸、爐底的磚縫和內襯表面)，由于Ti氮化物和碳化物的熔化溫度很高，純TiC為3150 ℃，TiN為2950 ℃，從而對爐缸、爐底內襯起到了保護作用。

在燒結工序配加含鈦精粉生產高鈦燒結礦其優點為爐料結構成本較配鈦球、鈦塊低，資源相對豐富，含鈦量易控制，可以很好地控制鈦負荷。

1含鈦原料護爐機理及燒結試驗方案

據資料介紹：當鐵水[Si]在0.45%左右時，鐵水中[Ti]在0.15%以上，高爐爐缸爐底有一定的鈦沉積量，能起到護爐作用；當[Ti]在0.2%以上時，護爐效果較明顯。

一般燒結礦鈦含量在0.2%以下。根據鈦平衡計算結果，確定成品燒結礦中鈦含量為0.30%、0.45%、0.60%、0.75%四檔進行燒結杯試驗研究。

試驗以安鋼360 m2燒結系統配料結構為依據，通過配加不同比例含鈦鐵精粉在燒結杯實驗室燒結不同鈦含量燒結礦，研究其燒結性能變化，從而在試驗研究的基礎上，確定燒結工序配加鈦精礦合理配比、原料結構、工藝參數等，為燒結生產提供技術支持。

1.1試驗原料

試驗研究使用的含鈦礦為兩種，一種是高鈦精粉，另一種為高鈦海砂。其它含鐵料及生石灰、白云石、固體燃料等均取自燒結現場。試驗原料化學成分見表1。

1.2試驗設備及工藝參數

混合機型號：Φ 600×1200 mm

混料時間：5 min

燒結杯型號：Φ 200×600 mm

料層厚度：600 mm

表1　試驗原料的化學成分　/ %

點火負壓：6000 Pa燒結負壓：9000 Pa

點火時間：1 min保溫時間：1 min

落下高度：3×2 m

1.3試驗方案及試驗結果

本試驗進行兩組燒結杯試驗，一組以高鈦精粉為含鈦原料進行燒結杯試驗(見編號S1～S4)，另一組為高鈦海砂為含鈦原料進行燒結杯燒結試驗(見編號S5～S8)。燒結杯試驗后選取其中一組試驗燒結礦成品進行熔滴性能、還原度和低溫粉化試驗，以便研究不同鈦含量燒結礦冶金性能變化。

試驗原料結構及配比見表2，燒結杯試驗燒結礦技術質量指標見表3，試驗燒結礦化學成分見表4，燒結礦熔滴試驗數據見表5，燒結礦還原度和低溫還原粉化指數數據見表6。

表2　試驗原料結構及配比　/ %

表3　燒結礦技術質量指標

表4　試驗燒結礦成分

表5　熔滴試驗數據　/ ℃

表6　還原度、低溫還原粉化指數　/ %

2試驗結果分析

2.1燒結指標分析

燒結杯試驗中配加高鈦精粉或高鈦海砂對燒結礦常規指標影響趨勢是有明顯區別。當燒結礦TiO2含量變化從0.35%升高至0.75%時，采用配加高鈦精粉進行燒結，燒結礦各項指標均無明顯變化，非常接近，都能滿足生產的需要，該結構煤粉比例不宜過大，否則對轉鼓指數有顯著負面影響；而采用配加高鈦海砂來提高燒結礦中TiO2含量時，燒結礦指標除了轉鼓指數外，其余指標處于同一水平，轉鼓指數有明顯下降趨勢。配加不同比例高鈦精粉、不同比例高鈦海砂對轉鼓指數、成品率的影響分別如圖1、圖2所示。

圖1　配加不同比例高鈦精粉對轉鼓指數、成品率的影響

圖2　配加不同比例高鈦海砂對轉鼓指數、成品率的影響

2.2燒結礦熔滴性能分析

隨著燒結礦中TiO2含量的升高，熔滴溫度、熔化區間有下降趨勢，當TiO2含量超過0.45%時，基本處于同一水平，但從試驗過程看出，隨著燒結礦中TiO2含量的升高，鐵水的粘度明顯增大，表現在滴落過程中不同程度出現“鐵條”現象。燒結礦中TiO2含量的變化對滴落溫度、熔化區間的影響如圖3所示。

圖3TiO2含量的變化對滴落溫度、熔化區間的影響

2.3還原度及低溫粉化性能分析

隨著燒結礦中TiO2含量的升高，燒結礦還原性能基本沒有多大變化，還原度均在86%以上，維持在較高水平。燒結礦中TiO2含量的變化對還原度的影響如圖4所示。

圖4TiO2含量的變化對還原度的影響

隨著燒結礦中TiO2含量的升高，燒結礦低溫還原粉化加劇，抗磨性能呈現下降趨勢。燒結礦中TiO2含量的變化對低溫還原分化率和抗磨指數的影響如圖5所示。

圖5TiO2含量的變化對低溫還原分化率和抗磨指數的影響

3結論

1)采用配加高鈦精粉進行燒結試驗，燒結礦各項指標均無明顯變化，非常接近，都能滿足生產的需要；而采用配加高鈦海砂來提高燒結礦中TiO2含量時，燒結礦指標除了轉鼓指數外，其余指標處于同一水平，轉鼓指數有明顯下降趨勢。

2)不同鈦含量燒結礦性能檢測分析認為：隨著燒結礦中TiO2含量的升高，熔滴溫度、熔化區間有下降趨勢，當TiO2含量超過0.45%時，基本處于同一水平；隨著燒結礦中TiO2含量的升高，燒結礦還原性能基本沒有多大變化，還原度均在86%以上，維持在較高水平；隨著燒結礦中TiO2含量的升高，燒結礦低溫還原粉化加劇，抗磨性能呈現下降趨勢。

綜上所述，進行含鈦燒結礦生產時，首先應選擇合適含鈦原料，其次確定好適宜的燒結礦含鈦量，使其既能滿足高爐護爐的需要，又不至于對燒結礦各項性能造成較大的負面影響。

4參考文獻

[1]王振龍.燒結原理與工藝[M].北京:兵器工業出版社,2003：1-10.

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收稿日期：聯系人：申勇，工程師，河南.安陽(455004)，安陽鋼鐵股份有限公司煉鐵廠技術科；2015—7—25 3. 在文稿首頁下方，注明聯系人：姓名、學位、職稱、職務，所在省市、郵編、工作單位、?；痦椖繎谖恼率醉摰啬_以“基金項目：”作為標識，注明基金項目名稱，并在圓括號內注明其項目編號?；痦椖康臉俗糜诼撓等诵畔⑸戏?。國家及省部級科研基金項目產生的論文優先發表。