煉鐵專業(yè)論文

1、安徽冶金科技職業(yè)學院2008級冶金技術專業(yè)學年論文 安 徽 冶 金 科 技 職 業(yè) 學 院畢 業(yè) 論 文低硅生鐵冶煉學生姓名 曹 瑞 專業(yè)名稱 冶 金 技 術 班級名稱 冶 金 一 班 指導教師 李 士 玲 2010年 12 月 淺談高爐低硅生鐵冶煉的措施曹 瑞摘要：冶煉低硅生鐵是增鐵節(jié)焦的一項技術措施。煉鋼采用低硅鐵水可減少渣量和鐵耗，縮短冶煉時間，獲得顯著的經(jīng)濟效益。因此如何降低生鐵中硅的含量縣的尤為重要。本文對高爐內(nèi)降低硅含量的措施（控制硅源，控制低落帶高度，增加爐缸中的氧化性）分析硅還原機理著手進行探討分析。關鍵詞：堿度 高爐冶煉 鐵水含硅量 緒論： 隨著近年來煉鋼技術的發(fā)展，生鐵中的

2、硅作為發(fā)熱劑的作用早已不很重要，為了滿足無渣或步渣煉鋼的需要，縮短煉鋼時間，煉鋼生鐵的含硅量逐漸降低。同時，低硅生鐵對于鐵水爐外預處理(脫磷、脫硫等)有利。另外，冶煉低硅生鐵對降低焦比和提高產(chǎn)量也是很有益的， 經(jīng)驗表明，生鐵中硅每降低01 ，焦比降低4-7kgt鐵?，F(xiàn)代高爐都以降低能耗為操作指導方針，非常重視降低生鐵含硅量，現(xiàn)在西歐各國擬定冶煉平均含硅量03 以下的生鐵，并有繼續(xù)降低這一指標的趨向。日本某些高爐冶煉的生鐵含硅量已低于02 ，而我國先進企業(yè)，如首鋼，生鐵含硅約0304 ，杭鋼生鐵硅可達0203 柳鍶1994年、1995年生鐵含硅分別為069 和064 ，與先進指標相比有較大差距。

3、所以降低生鐵的含硅量對冶金行業(yè)有著重要的發(fā)展意義及良好的經(jīng)濟效益!1 低硅生鐵冶煉的意義 隨著科學技術和社會經(jīng)濟的發(fā)展，要求冶金行業(yè)提供的是更多的優(yōu)質(zhì)的鋼材，相應地對鋼中的S、P等有害元素的限制也就更加嚴格。低硅生鐵冶煉技術是高爐生產(chǎn)的一項先進冶煉技術，是生鐵鐵降耗的重要途徑之一，是高爐冶煉發(fā)展的趨勢。對于煉鋼來說，低硅煉鋼生鐵可實現(xiàn)無渣或少渣冶煉，縮短煉鋼時間，降低能耗和費用。 國內(nèi)外先進高爐的煉鋼生鐵含硅量近來均顯著降低。如日本水島2# 高爐1984年、6月生鐵硅平均為018，福山2# 高爐(2828)為015。我國的首鋼和杭鋼的煉鋼生鐵Si年平均達030，攀鋼1998年生鐵Si平均為0，

4、18。可見，水鋼的低硅生鐵冶煉水平還落后于國內(nèi)、國外的先進水平，我們必須迎頭趕上，才能在當前的市場競爭中站住腳根。2國內(nèi)外低硅鐵冶煉水平2.1國外情況日本是研究低硅鐵冶煉技術最早的國家。日本在低硅冶煉機理研究以及操作技術均處于領先地位。日本高爐貼水Si含量已由20世紀70年代的0.5%0.6%水平降低至0.3%0.4%左右，并且部分高爐降低至0.15%0.25%左右。例如1984年4月福山3號高爐月平均Si含量為0.2%，而且生鐵含S僅為0.019%。歐洲一些國家生鐵Si含量也在降低。德國漢堡廠4號高爐生鐵Si含量有1979年的0.39%降低到1980年112月的0.29%。法國索爾梅，瑞典S

5、SAB，等廠高爐追求低硅冶煉，鐵水Si含量0.28%0.4%。 北美國家的高爐鐵水Si含量稍高一些，但近年來也有所降低。例如美國鐵水含Si水平在20世紀80年代前后大體在0.8%左右，近年來也在不斷降低，但是與日本相比，仍有較大差距。2.2國內(nèi)情況 我國從1979年開始推廣冶煉低硅低硫生鐵的先進經(jīng)驗，重點企業(yè)高爐生鐵Si含量逐年降低。例如，1978年8月我國重點冶金企業(yè)鐵水水平均Si含量為076%，1982年6月為0.62%，1984年9月為0.54%。其中，馬鋼、杭鋼、唐鋼等廠高爐一般Si含量維持在0.30%0.50%左右。目前，我國大型鋼鐵廠如寶鋼在1999年已降至0.30%0.33%左右

6、。首鋼、武鋼、鞍鋼等廠大高爐分別在0.4%，0.50%，0.6%左右。其他一些廠大體也在此水平左右，與國外先進高爐相比尚有0.2%左右的差距。3造渣制度與低硅冶煉的關系低硅生鐵對爐渣性質(zhì)的要求，一是粘度低；二是脫流能力強；三是控制硅的還原。在保證順行的基礎上必須適當提高爐渣堿度，它不僅抑制 S i O2還原反應 ,而且能夠提高爐渣脫硫能力和熔化溫度有利于保持充足的爐缸溫度。二元堿度( CaO S i O2 ) 控制在 1.051.1 5之間， 三元堿度( ( C a O +Mg O) S i O 2 ) 控制在 13 01 .3 5之間，渣中高含量的 C a O主要 為了脫硫,提高熔化溫度保持

7、爐缸充分的物理熱量，降低二氧化硅的活度d以控制揮發(fā)量,同時還有間接脫硅的作用,而 Mg O除了有上述類似作用 之外，主要在二元堿度較高條件下,可以改變爐渣的流動性與穩(wěn)定性 ，以利于爐況穩(wěn)順。3.1渣堿度與生鐵含硅的關系 保持適當高的渣堿度既是控制低硅防止鈦過還原的主導因素，又是在低硅鈦操作爐溫相對較抵和渣中含有17%±Ti O2，15%±AI2O3，等不利情況下完成脫硫重任的根本。鈦渣冶煉主要是用高堿度控制硅還原而達到抑制鈦還原的目的 ( Ti ) 一( S i) 關系見后邊熱制度部份。當然Ti O2；在渣中呈弱酸性， 提高渣度能降低T i O2的活度，也可抑制鈦還原Ca

8、OSiO2與【Si】【Ti】的關系見表1表1 CaOSiO2與【Si】【Ti】 的關系N n R按CaOSiO2分組范圍【Si】 【Ti】1 81.216 1.211.25 0.315 0.3332171.274 1.261.25 0.316 0.3713291.334 1.311.35 0.283 0.3184441.38 1.351.40 0.258 0.3095491.43 1.411.45 0.227 0.2886481.475 1.461.50 0.225 03043.2渣中MgO與生鐵含硅關系 MgO在液態(tài)渣中同樣可以提供游離的堿性氧化物，有類似于CaO的作用，可以控制硅的還原。此

9、外，脈石中Mg O含量上升會使其熔滴溫度上升，對抵制Si O2, 生成有利，Mg O還會降低爐渣對焦碳的潤濕性，使渣間接觸面積減少，這些都能起到抑制硅還原的作用 。 MgO在鈦渣中更有其特殊的作用，可稀釋爐渣降低鈦渣物理粘度，提高初渣穩(wěn)定性和渣鐵水溫度，進而提高鈦渣脫硫效率起到降硅作用MgO對鈦渣脫硫的影響（見圖1），總之 ，一切有利于脫硫 的因素，都對降硅有益。 圖1 MgO對鈦渣脫硫的影響4低硅生鐵含硅量與爐溫的關系4.1爐溫的準確概念我國高爐工作者衡量鐵水溫度的高低，即爐溫的標志，有兩種表示方法。化學熱：一般鐵水中含有Fe以外的五大元素為C、Si、Mn、P、S。人們常以Si含量的高低來衡

10、量鐵水溫度的高低，并確定其位爐缸熱制度的主要參數(shù)。由于是以一個化學元素來衡量鐵水溫度高低，故稱其位化學熱法。物理熱：常以鐵水實際溫度來衡量爐溫，習慣上稱為鐵水物理熱。有的咕嚕采用連續(xù)測溫儀測試，有的高爐采用快速測溫偷或紅外測溫儀測試，國外高爐大部分采用物理熱的概念。根據(jù)Fe-C相圖，鐵水的融化與凝固只與物理溫度有關，而與鐵水【Si】含量高低絲毫無關。一次采用物理熱概念能準確地表征鐵水溫度變化狀態(tài)，所以是比較科學的。高爐降硅過程是個降溫的過程。低硅生鐵冶煉時也不例外, 其爐缸熱量也顯得緊張但只要改善和穩(wěn)定原燃料質(zhì)量尤其是高溫性能, 選擇適當?shù)母郀t操作制度特別是造渣制度和冶煉方法, 改善煤氣能利用

11、使焦比降低, 在穩(wěn)定爐溫的基礎上逐步降硅, 則高爐能夠獲得低硅高溫低硫鐵水, 保證爐缸溫度和爐缸工作正常當然做到這些難度很大, 技術和管理水平要求很高因此, 低硅操作與低爐溫操作是有緊密聯(lián)系但又有所區(qū)別, 二者并不等同低硅生鐵冶煉的成功關錠擾在于通過上述的技術措施能夠使爐缸具有較好的和穩(wěn)定的熱狀態(tài),在降硅的同時能使鐵水溫度不致降低甚而有所提高。國內(nèi)外低硅生鐵的( S i ) 及T p比較見表2表2 國內(nèi)外低硅生鐵的( S i ) 及T p比較項 目 杭 鋼馬鋼首 鋼武 鋼 日 本南朝鮮光陽廠1號高爐君津4號高爐水島2號高爐Si,%<0.30.20.32-0.600.44-0.520.21

12、-0.60038-0.40 0.300.30-0.35Tp,1360-138013501380-14201460-14801460-1490 15201480-1490 15005 合理的煤氣流分布合理的煤氣流分布，是保持良好爐缸工作的重要條件， 困為良好的爐缸工作，即整個爐缸沿圓周和截面溫度分布臺理、熱量充足、工作話躍，它首先取決于初始氣流沿爐缸徑向和圓周臺理均勻的分布?；钴S中心，開放中心氣流、消除死角，可抑制鈦還原，同時邊緣氣流減弱、爐墻熱負荷減輕，既有利于保護爐體又有助于吹透中心，加強爐缸反應，提高脫硫效果。6采取措施6.1 穩(wěn)定爐料成分改善焦炭質(zhì)量提高焦 炭反應后強度 原料的混勻， 過

13、篩后人爐料含粉率小于 5 mm不大于5 是冶煉低硅操作的可靠基礎， 焦炭質(zhì)量的穩(wěn)定， 特別是低 S 、 低灰分的焦炭和噴吹煤是它的有力保證。焦炭的機械強度和粒度組成影響下部高溫料柱透氣性。高爐下部高溫區(qū)以固體狀態(tài)存在的只有焦炭，它承受著上部料柱的巨大壓力，如果焦炭反應后強度不高 ，在重壓下會碎裂成粉未，不僅惡化料柱的透氣性，而且焦未進入渣中使爐渣粘稠，引起高爐爐況難行。6.2采用適當爐料批重。抑制邊緣與疏通的裝料制度爐料的一個相對固定的位置形成堆角， 滾向邊緣與中心，當?shù)V石批重過小時，爐喉 中心將布不到礦石，批重越大，礦石在爐喉 的分布越均勻，有利于煤氣利用的改善。但擴大礦石批重是有限度的，它

14、的限制因素是 高爐順行與煤氣能量的利用。礦石和焦炭 在爐喉平面各點的比例是影響煤氣流分布的重要因素。只有保持邊緣、中心各點適當?shù)谋壤椭行呐c邊緣礦層的合理差別才能達到煤氣流的合理分布。當?shù)V批增大到爐 喉平面，邊緣與中心的礦、焦比例差別小到一定限度時，不僅會破壞煤氣流的合理分布 ，還會隨礦石加厚 ，煤氣上升阻力增大，破壞高爐順行，引起崩料、懸料。 63適當降低軟熔帶位置和最佳的爐料結構。爐料結構是指人爐料的品位、品種及高溫冶金性能的合理配比。軟熔性能要高一點，要有合適的篩分組成，低溫粉化率要低，含F(xiàn)e品位要高。適當降低軟熔帶就是減少滴落帶高，因為生鐵中的硅量是通過上升的CO2氣體與滴落鐵水中Si

15、 作用而還原，可減少鐵中碳與SiO2氣體接觸的機會。有利于降低生鐵含硅量。高爐內(nèi)軟熔帶見圖2圖2高爐低落帶示意圖64高爐工長精心操作，及時調(diào)節(jié)。保持爐況穩(wěn)定順行 保持爐況穩(wěn)定順行是冶煉低硅生鐵的基本前提 ，是重中之重，只有保證了爐況的穩(wěn)順，才能穩(wěn)定控制鐵水含硅量在 0 4 左 右， 由于對 s i s 的含量與標準偏差要求十分嚴格，爐缸熱量處于十分緊張接近平衡狀態(tài)，必須精心操作，時刻注意爐內(nèi)變化，及時進行調(diào)節(jié)。 65加強對風口、冷卻壁的檢查力度。風口，冷卻壁破損如不及時檢查出來，就會把冷卻水流入爐內(nèi)，造成爐缸爐溫 急劇下降，就會引起爐涼事故的發(fā)生，因此 必須加大對風口、冷卻壁的檢查力度，杜絕

16、高爐冷卻水不進入爐內(nèi)。 66采用低硅燒結技術。 進一步降低燒結礦SiO2含量按照 2003年配礦方案中各礦種要求的 T F e 、 S i O ： 含量控制進廠原料 的 T F e下限、S i O 含量上限，分堆堆放 ，均勻配加，避免急劇波動。燒結中和采取合理的堆高層數(shù)及變起點定終點，端部料處理工藝，盡量加大一次品種配加數(shù)量，各種堆配 比平穩(wěn)過度，穩(wěn)定中和料中T F e 、SiO2含量。 67提高爐頂壓力 提高爐頂壓力，不利于SiO2還原反應，有利于降低生鐵硅量。根據(jù)煉鐵廠目前高 爐爐頂設備現(xiàn)狀，盡量提高爐頂壓力。 七 結語：（1）冶煉低硅生鐵的增鐵節(jié)焦效益顯著。（2）低硅生鐵冶煉原理是還原與氧化反應的結合， 即抑制SiO2的還原，發(fā)展Si你的氧化。（3）精料