济钢高炉炉渣性能的研究与应用_图文

发布于:2021-05-12 22:40:09

第16卷第5期
2006年5月

中国冶金
China

V01.16。No.5

Metallurgy

May 2006

济钢高炉炉渣性能的研究与应用
杨金福
(济南钢铁集团总公司技术中心,山东济南250101)

摘要:以济钢现场高炉渣样为基准,通过调整炉渣中二氧化硅、氧化钙、氧化镁、三氧化二铝的质量分数,在实验 室研究了三氧化二铝、氧化镁的质量分数和二元碱度对炉渣的熔化性温度和炉渣粘度的影响,从而确定现有原燃 料条件下对高炉冶炼最有利的炉渣中三氧化二铝、氧化镁的质量分数和二元碱度。 关键词:高炉炉渣;熔化性温度;粘度;性能
中图分类号:TF534.1

文献标识码:A

文章编号:1006—9356(2006)05一0014一04

Study

on

Properties of BF Slag and Its Application
YANG Jin-fu

(Technical Center of

Ji’nan Iron and Steel Group,ji’nan 250101,Shandong,China)

Abstract:Taking the slag and the effect of
content

sample of Ji’gang BF
of A12 03 and
tO
ensure

as

the base,the

content

of

SiOz、CaO、MgO and A120 was adjusted temperature and viscosity of slag
at

MgO

and the dualistic basicity
content

on

melting

were studied.It is helpful

the

optimal

of A12 03 and

MgO and dualistic basicity

the

present

conditions of material and fuel. Key words:blast furnace

slag;melting temperature;viscosity;property

目前,济钢生产用铁矿粉80%以上依赖进口, 种类繁多,成分波动较大,且随着国际市场优质铁矿 粉资源越来越少,矿石中脉石逐渐增多。另外,冶金 焦资源的紧张和降成本的压力也造成济钢自产焦炭 中灰分、硫分逐年升高。因此,从2003年开始济钢 高炉渣中硼(A1。O。)从14%左右升高到16%以上, 炉渣二元碱度由1.16提高到1.22,造成炉渣的流动 性变差,直接影响炉况顺行。为了实现提高高炉指 标和降低成本的目标,开展了高炉炉渣性能的研究

精料的水*,从而提升炼铁系统的整体运行水*。 1

实验用原材料与设备
实验用原始高炉渣从现场取样,高纯度的氧化

1.1实验用原材料

钙块、石英砂、铝粉、镁粉和碳酸锰粉由实验室提供。 各种原材料主要成分见表1。 1.2实验设备

工作,探索适合济钢高炉操作所需的炉渣成分,指导 高炉生产,改善炉况。同时,通过控制和调整炉渣成 分和性质,指导烧结矿、球团矿和焦炭的生产,提高

种类——
表1


高炉渣物理性能检测使用的设备主要是RTw一

熔体物性综合测定仪。该仪器为圆柱体旋转粘度 计,采用计算机控制、程序升温、高精度扭矩传感器 检测系统、可控硅电压调整器;二硅化钼高温电阻

实验用原材料主要化学成分
composition of
test

Table

Chemical

materials

化学成分/%



∞(SiOz)

w(CaO)

w(MgO)w(AlzOs)w(MnO)

w(S)

w(FeO)

w(VzOs)w(TiOz)

作者简介:杨金福(1969一),男,大学本科,工程师;

E—mail:jszxgx@jigang.corn.cn,

修订日期:2006—02—08

万   方数据

第5期

杨金福:济钢高炉炉渣性能的研究与应用

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炉,高温区恒温带宽60 mitt,刚玉炉管内径庐55

mm,

配出各种不同成分的炉渣,测定炉渣粘度随成分和 温度变化的规律,分析高炉渣的物理性能,确定现有 原燃料条件下炼铁高炉炉渣合适的成分,从而指导 高炉生产。本次实验设定每次样品总量不变,固定 其他因素百分比不变,只改变三氧化二铝、氧化镁和 二元碱度(R)中的一个因素,研究其单一因素对炉渣 性能的影响。另外,为了研究含锰矿粉的使用价值, 还做了3组炉渣中氧化锰质量分数的变化对粘度的 影响。实验方案见表2。

石墨坩埚≯52 mm×40 mmx 80 mm、钼测头及驱动 装置;计算机自动检测和数据自动采集系统。该仪 器可检测熔体的粘度凝固温度熔化性温度、结晶率、 密度等指标。 2

实验方案的选择
实验以高炉上渣渣样为基准样,通过加入高纯

度的氧化钙块、石英砂、铝粉、镁粉和碳酸锰粉样品,

表2炉渣粘度实验方案
Table 2 Test

program of slag viscosity 变MgO
3 4 1.22 15.50 10.OO 5

方案
R 1.22 14.00 9.00 1.22 15.00 9.00 1.22 16.00 9.00 1.22 17.00 9.00 1.22 18.00 9.00 1.22 15.50 7.00 1.22 15.50 8.00

变A1203

w(A1203) ∞(MgO)

方案
2 1.20 ∞ 让 ∞ 15.50 9.OO

变R
3 1.22 15.50 9.00 4 1.24 15.50 9.OO 1 2 1.22 15.50 9.00 O.60

变MnO

l-22 15.50 9.00 1.00

R器一


3.1

实验结果与分析
变Al:O,实验结果与分析 根据*几年矿石资源情况以及降低生铁成本的

(2)从图1看出,在相同的硼(A1:O。)下,随着 温度的升高,炉渣粘度值降低,这说明温度越高炉渣 的流动性越好;在1400℃以上的高温区,炉渣的粘度

需求,在变三氧化二铝方案中设定炉渣R—1.22、 w(MgO)一9%,通过调整各种样品的加入量,使渣 中∞(A1。O。)由14%按1%逐步增加到18%,测定不 同w(A1。0。)下的炉渣粘度值和熔化性温度。测定 结果见图1、图2和图3。 (1)由图中看出,R一1.22和锄(MgO)不变,随 渣中w(A1:0。)的增加,其熔化性温度逐步升高,熔 化性温度与训(Al。0。)有明显的线性关系,y一7.4 (A1:0。%)+1 238.4,相关系数R2=0.98,炉渣中 w(A1:0。)每升高1%,熔化性温度*均升高7.5℃
(图2)。
10 Fig.2 p


赠 掣 孽 竣

w(A12∞腻
图2

Al:03与熔化性温度的关系
melting temperature and

Relationship between
content

of A12 03

言8


甚4
婆0

图1变AI:03方案实验粘度曲线
Fig.1 Effet of A12 03 variation
on

图3
curve

A1203与1500℃粘度的关系
between A12 03 and viscosity
at

viscosity

Fig.3

Relationship



500℃

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中国冶金

第16卷

均较低(≤1 Pa?s),说明它的流动性都很好。 (3)在同一温度下,随着硼(A1。O。)的增加,粘 度明显增加(图3)。叫(Al。O。)与1 500℃粘度也有 明显的对应关系,y,。。。℃=0.030 5(A120。%)一
0.101

(2)相同叫(MgO)下的炉渣,其粘度随着温度 的升高而降低,这说明温度越高,炉渣流动性越好。 (3)在同一温度下,随w(MgO)的升高,炉渣的 粘度也呈降低趋势;在1 500℃时,随硼(MgO)的升 高,粘度与训(MgO)有明显的线性关系:Y。。。。℃一 一0.0437(MgO%)+0.7497,相关系数R2—0.94, w(MgO)每升高l%,其粘度降低0.044 Pa?S左右 (图6)。w(MgO)在9%~10%时,其熔化性温度较 稳定,粘度相对较低。 3.3变碱度实验结果和分析 在冶炼制钢生铁时生铁脱硫主要依靠炉渣的脱 硫能力,而炉渣碱度是脱硫的关键性因素。因此变 碱度实验中,设定炉渣的锄(A1:O。)为15.5%,训 (MgO)为9%,测定不同碱度下的炉渣粘度和熔化 性温度。本次实验做了4组水*,实验结果见图7、 图8和图9。 (1)由图7看出,随炉渣碱度的升高,炉渣的熔

8,相关系数R2—0.977 9,即炉渣中叫(A120。)


每升高1%,粘度上升0.030

Pa?S。说明高炉渣

的流动性随三氧化二铝的增加而变差。 3.2变MgO试验结果和分析 氧化镁是高炉调整炉渣粘度的重要手段之一, 主要从烧结矿中加入。根据现场实际,在变氧化镁 方案中把炉渣R和砌(A1。O。)分别设定为1.22和 15.5%,而硼(MgO)从7%按1%的幅度提高到 11%,测定不同训(MgO)下炉渣的粘度及熔化性温 度变化情况,见图4、图5和图6。 (1)从图4、图5看出,R和叫(A1。O。)不变, 训(MgO)为7%~11%时,随渣中氧化镁的升高,其 熔化性温度呈降低趋势。





岔 ¥ 划 冀



∑ 趟 捶

图7变碱度方案实验粘度曲线
图4变MgO方案实验粘度曲线
Fig.4 Effet of Fig.7
carve

Effet of dualistic basicity variation
on

MgO

variation

on

viscosity

viscosity

curve



p、趟赠掣晕缎

划 赠 掣 莲 缝

图5
Fig.5

MgO与熔化性温度的关系
melting temperature
Fig.8

图8碱度与熔化性温度的关系
Relationship

Relationship between and
content

between melting temperature

of

MgO

and dualistic basicity

∞专d/趟契

图6
Fig.6

MgO与1500℃粘度的关系
between viscosity
of
at

图9碱度与1500℃粘度的关系
500℃
Fig.9 Relationship

Relationship and
content



between

viscosity

at



500℃

MgO

and dualistic basicity

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第5期

杨金福:济钢高炉炉渣性能的研究与应用

化性温度呈升高趋势。测试结果表明,R一1.16~ 1.24时熔化性温度为1 344~1 358℃,R一1.16时 熔化性温度最低(图8)。 (2)在相同温度下,随炉渣碱度的提高,粘度变 化不明显,但R>1.2后炉渣粘度呈上升趋势,其原 因是碱度过高易析出正硅酸钙的固体颗粒,不仅使 粘度升高,且降低了炉渣的实际碱度,影响脱硫效率 (图9)。但是,中小高炉由于炉温相对偏低,当渣中 硼(Al:O。)≥15%时须保证稍高的炉渣碱度,自由氧 化钙多才能保证较高的脱硫效率。
3.4

虑使用含锰高的矿粉,对高炉冶炼有利。 从以上分析看出:①随温度升高,炉渣的粘度降 低,说明温度越高则炉渣流动性越好。但碱性渣在 温度超过熔化性温度后,粘度都比较低,随温度的变 化也不大。②渣中碱度和MgO不变时,随三氧化二 铝的升高,炉渣的熔化性温度和粘度亦升高,炉渣的 流动性变差,不利于高炉顺行。因此,渣中三氧化二 铝升高时应适当提高R和7.O(MgO),改善炉渣流动 性。另外,应尽量考虑选用含w(A1:O。)低一些的矿 粉。③在一定范围内,提高渣中W(MgO),能有效 降低炉渣的粘度和改善其流动性。在R一1.2、
砌(A1。O。)一1 6%左右时,叫(MgO)控制在10%有

MnO对炉渣流动性的影响 济钢原燃料中锰较少,但氧化锰对炉渣有稀释

作用,能降低炉渣的熔化性温度和粘度。为了探讨 氧化锰对炉渣的影响,做了3组实验,测定锰对炉渣 粘度的影响,见图10。

利于改善炉渣的流动性和难熔性。④在MgO、 Al。O。一定,R一1.16~1.24,提高炉渣二元碱度,炉 渣溶化性温度和粘度有所上升,但变化幅度不大。 但R过高易使熔化性温度升高,且增加渣量;而偏低 又影响脱硫。这都不利于高炉的冶炼。因此,在目 前条件下炉渣的碱度控制在1.2的水*是比较可行 的。⑤氧化锰可降低渣的粘度、改善炉渣的流动性, 对高炉冶炼有利,今后可适当考虑使用含锰高的矿 粉。

图10变MnO炉渣粘度曲线
Fig.10 Effet of


curve

应用效果
根据高炉渣性能优化研究的结果,自2003年5

MnO variation

on

viscosity

(1)在叫(MgO)一9%、叫(A120。)一1 5.5%、 R一1.22保持不变的条件下,W(MnO)由0.25%增 加到1.0%,炉渣的熔化性温度由1 365℃降到
1 345℃。

月在第一炼铁厂6座350 m3高炉投入使用以来,高 炉炉渣性能明显改善,炉缸工作活跃,炉况顺行稳 定,带动了高炉喷煤比的提高和焦比的降低。同时, 也使高炉产量增加,为提高350 m3高炉的竞争力创 造了条件(表3)。 由表3看出,该项目在第一炼铁厂使用后,高炉

(2)由图10看出,在相同温度下,随着w(MnO) 的升高,炉渣粘度降低,流动性改善。因此,适当考

表3

项目应用前后高炉主要技术经济指标变化情况
Change of technical index in blast furnace

Table 3

利用系数提高0.04 t/(m3?d),入炉风量增加23 m3/rain,风渣口损坏降低6个,煤气利用率略有改 善,说明高炉炉况顺行显著改善。由此促进喷煤比 提高10 kg/t,焦比降低12 kg/t,其中由于煤比提高 而引起的焦比降低为8 kg/t;由于炉缸工作活跃,炉 况顺行改善,直接降低焦比4 kg/t。







(1)优化铁前原料结构时,除充分考虑配矿成 分和生铁成本外,也要研究炉渣的性能和高炉的接 受能力。 (2)在目前的资源条件下,通过优化配矿将炉

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中国冶金

第16卷

渣中w(A1。O。)控制在15。0%~15.5%的水*较为 合理。 (3)依据济钢的原料条件,炉渣中经济合理的 w(MgO)应保持在9.5%~10%的水*,炉渣碱度保 持在1.2左右。 (4)在选用矿粉时可适当考虑应用部分氧化锰

质量分数稍高的矿粉。 (5)对中小高炉来说,炉缸热量不是很充沛,保 证炉渣具有较高的流动性和稳定性尤为重要。炉渣 性能的研究应用对原料条件基本接*的高炉,具有 较高的推广应用价值,对炼铁技术水*的提高有促 进作用。

重点钢铁企业高炉炼铁先进技术指标前十名

万   方数据

济钢高炉炉渣性能的研究与应用
作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 被引用次数: 杨金福, YANG Jin-fu 济南钢铁集团总公司技术中心,山东,济南,250101 中国冶金 CHINA METALLURGY 2006,16(5) 3次

引证文献(3条) 1.徐辉.邹宗树 浅谈高炉风口喷吹熔剂[期刊论文]-中国冶金 2008(1) 2.杨双*.刘新梅.石自新.韩婧 翼钢高炉炉渣的冶金性能研究[期刊论文]-钢铁研究 2008(4) 3.马丽.竺维春.王冬青.苏展 首钢高炉合理渣系的研究[期刊论文]-鞍钢技术 2007(6)

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