青鋼高爐渣中適宜鎂鋁比的探討與實(shí)踐7

1、青鋼高爐渣中適宜鎂鋁比的探討與實(shí)踐張宏星1,2，安秀偉2，王東2（1 北京科技大學(xué)；2 青島特殊鋼鐵有限公司）摘 要：通過(guò)理論分析結(jié)合青鋼新老廠區(qū)多年現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)情況，對(duì)高爐渣中合理鎂鋁比進(jìn)行了探討，結(jié)果顯示高爐適宜的鎂鋁比很大程度上取定于高爐的原燃料條件和操作環(huán)境。青鋼原燃料條件下，老區(qū)500m3高于適宜的鎂鋁為0.65左右，新區(qū)1800m3高爐適宜的鎂鋁比為0.50左右，后期隨冶煉條件的改善，可繼續(xù)降低。關(guān)鍵詞 高爐渣 物理熱 鎂鋁比 粘度Exploration and investigation to Suitable for MgO-Al2O3 Ratio of Blast Furna

2、ce Slag of QingsteelZHANG Hongxing1,2 AN Xiuwei2 Wang Dong2(1.University of Science and Technology Beijing；2.Qingdao Special Steel Co., Ltd)Abstract Theoretical analysis combined with the years of actual production condition in the new district and the old district of Qingsteel, showed that the suit

3、able for MgO-Al2O3 ratio of blast furnace slag much depended on the current conditions of raw material, fuel and the blast furnace operation. At the conditions of Qingsteel, the suitable for MgO-Al2O3 ratio of blast furnace slag is about 0.65 for the blast furnace of 500 m3 in the old district, and

4、is about 0.50 for the blast furnace of 1800 m3 in the new district, which can be continued to reduce, with the improvement of operating condition. Key words blast furnace slag physical thermal MgO-Al2O3 ratio viscosity青鋼新老廠區(qū)情況簡(jiǎn)介青鋼老區(qū)原有6座500m3立方高爐，全部使用進(jìn)口礦，焦炭使用二級(jí)冶金焦，高爐富氧率為2%，煤比170kg，熱風(fēng)溫度為1090，塊礦比例在20%左

5、右。經(jīng)多次工業(yè)實(shí)驗(yàn)，最終確定高爐渣中適宜的鎂鋁比為0.65左右，并以此為指導(dǎo)保持了高爐的長(zhǎng)期穩(wěn)定順行。青鋼董家口新區(qū)一期工程于2015年實(shí)現(xiàn)鐵-鋼-軋全線貫通。一期建設(shè)有兩座1800m3高爐，其中1#高爐于2015年11月2日點(diǎn)火開(kāi)爐，2#高爐將于近期擇機(jī)開(kāi)爐投產(chǎn)。1#高爐投產(chǎn)以來(lái)，所用原料全部為進(jìn)口外礦，所用焦炭為自產(chǎn)7m頂裝干熄焦，目前高爐干熄焦使用比例為70-80%。經(jīng)過(guò)多方面的持續(xù)不斷努力，高爐渣中的鎂鋁比從投產(chǎn)初期的0.65逐步降低到了0.5左右，并保持了高爐的長(zhǎng)期穩(wěn)定順行和低燃料比消耗。1 MgO含量及溫度對(duì)高爐渣性能影響的理論分析1.1 MgO含量對(duì)爐渣熔點(diǎn)的影響如下圖1所示為A

6、l2O3含量為15%時(shí)的SiO2-CaO-MgO- Al2O3四元渣系等溫圖。其中黑色粗實(shí)線為青鋼高爐常用二元堿度為1.1時(shí)，不同MgO含量所對(duì)應(yīng)的爐渣成分。實(shí)心黑點(diǎn)處為青鋼生產(chǎn)中鎂鋁比為0.67時(shí)的爐渣成分，其熔點(diǎn)約為1440?？梢钥闯?，隨著渣中MgO含量的降低，爐渣成分沿黑色粗實(shí)線左移，熔點(diǎn)逐漸降低。當(dāng)MgO含量降低到0%時(shí)，其熔滴達(dá)到最低位1400，可見(jiàn)MgO含量對(duì)高爐渣的熔點(diǎn)影響并不大。圖1 SiO2-CaO-MgO- Al2O3四元渣系等溫圖（Al2O3=15%）11.2 MgO含量對(duì)爐渣粘度的影響如圖2所示為SiO2-CaO-MgO-Al2O3四元渣系等粘度圖（溫度=1500，Al

7、2O3=15%），其中粗虛線為高爐常用堿度為1.1時(shí)，所對(duì)應(yīng)的不同MgO含量時(shí)的爐渣成分。由圖可以看出，隨著渣中MgO含量的降低，爐渣粘度逐漸增加，且呈加速增加的趨勢(shì)。圖中黑色空心圓處為為青鋼生產(chǎn)中鎂鋁比為0.67時(shí)的爐渣成分，其粘度約為2.9 泊。當(dāng)爐渣沿著1.1堿度線向下移動(dòng)時(shí)，渣中MgO含量逐漸降低，當(dāng)降低到5%時(shí)，此時(shí)的鎂鋁比為0.33接近自然鎂，對(duì)應(yīng)爐渣的粘度增加到了約5泊，但仍然處于較低水平，對(duì)高爐冶煉不會(huì)造成本質(zhì)上的影響。圖2 1500時(shí)MgO-CaO-Al2O3三元渣系等粘度圖（SiO2=35%，粘度單位：泊）1（上圖方框中SiO2含量由36%改為35%）1.3 溫度對(duì)爐渣粘度

8、的影響圖3表示了溫度對(duì)不同Al2O3含量爐渣的粘度的影響。由圖可以看出，不同Al2O3含量下，其粘度值均隨溫度的增加而迅速降低，當(dāng)溫度高于1480以上時(shí)，Al2O3含量對(duì)爐渣粘度的影響幾乎可以忽略不計(jì)，且均處于5泊以下。圖3 Al2O3含量對(duì)爐渣粘度的影響（MgO:10%,R=1.15）2總上可知，高爐渣中氧化鎂含量對(duì)于高爐渣熔點(diǎn)和流動(dòng)性均有一定影響，但還不足以影響高爐的順行。同時(shí)，只要滿足物理熱在1480以上，即可大幅降低這種影響。基于以上理論，我們?cè)谇噤撔吕蠀^(qū)進(jìn)行了以追求高爐適宜鎂鋁比為終極目標(biāo)的降低氧化鎂含量的多次工業(yè)實(shí)驗(yàn)。2 青鋼高爐爐渣適宜鎂鋁比的探索2.1 老廠區(qū)500m3高爐降低

9、渣中鎂鋁比生產(chǎn)實(shí)踐老廠區(qū)500m3高爐，受條件限制，全部使用外購(gòu)二級(jí)焦，2010-2015年部分高爐生產(chǎn)數(shù)據(jù)如表1所示。表1 2015年前青鋼老區(qū)500m3高爐生產(chǎn)情況時(shí)間焦炭等級(jí)富氧率/%熱風(fēng)風(fēng)溫度/爐渣鋁含量/%入爐品位/%高爐煤比/kgt-1塊礦比例/%鎂鋁比2010年二級(jí)1.56107017.156.5124200.712011年二級(jí)1.46113816.856.1160210.672012年二級(jí)1.88112116.555.8170190.652013年二級(jí)2.03109916.654.8173180.662014年二級(jí)2.01110016.855.6170200.632015年二級(jí)

10、2.00109016.556.2164220.64青鋼老區(qū)高爐使用塊礦比例約20%左右，渣中鎂鋁比曾長(zhǎng)期維持在0.70左右，其間實(shí)驗(yàn)逐步降低MgO含量到0.65左右，高爐依然能夠保持順行。但是當(dāng)繼續(xù)降低到0.60以下后，高爐順行情況明顯變差。主要表現(xiàn)在：當(dāng)鐵水硅含量較低時(shí)，高爐渣流動(dòng)性開(kāi)始階段性變差，風(fēng)壓、風(fēng)量呆板，實(shí)際出渣量經(jīng)常性低于理論量，高爐操作難度增加，極易形成頑固懸料。而恢復(fù)過(guò)程中經(jīng)常性被迫集中加焦，直至高爐物理熱大幅度提高，渣鐵流動(dòng)性改善，大量出渣后，爐況才得以恢復(fù)。這樣高爐反復(fù)數(shù)次，被迫恢復(fù)渣鎂鋁比為0.65。青鋼小高爐大量使用外購(gòu)二級(jí)焦炭，利用不算太大的代價(jià)，適當(dāng)提高鎂鋁比，提

11、高了渣鐵流動(dòng)性，彌補(bǔ)了小高爐二級(jí)焦炭透氣性和透液性的不足不容易處境渣鐵的劣勢(shì)，大大降低了高爐的操作難度，保持了高爐穩(wěn)定順行。在煉鐵工藝技術(shù)人員不斷爭(zhēng)論中，我們反復(fù)實(shí)踐、探究，最終在實(shí)踐中逐漸形成了認(rèn)識(shí)的統(tǒng)一，即：青鋼小高爐一般渣鐵物理熱較低（1480）,在高爐渣低鎂鋁比（76%的大于98%是維持高爐穩(wěn)定、進(jìn)一步降低高爐渣中鎂鋁比的重要保證。圖5 青鋼2016年4-6月份燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度情況3.2 焦炭質(zhì)量圖6和圖7分別為青鋼1#高爐所用焦炭M40和M10的數(shù)據(jù)。由圖可以看出，青鋼1#高爐所用焦炭的M40和M10均波動(dòng)較大，尤其是M10維持在6.5-9%，處于較差水平，對(duì)爐況的穩(wěn)定性影響較大。同時(shí)

12、，由于高爐沒(méi)有全部使用干熄焦生產(chǎn)，對(duì)高爐的穩(wěn)定順行和進(jìn)一步降低爐渣中的鎂鋁比有一定的影響。圖6 青鋼2016年4-6月份焦炭耐磨（M10）情況圖7 青鋼2016年4-6月份焦炭轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度（M40）情況3.3 風(fēng)溫水平受設(shè)備影響大目前高爐熱風(fēng)溫度1140，主要原因是送風(fēng)支管溫度高，高爐不能夠全風(fēng)溫操作，需要長(zhǎng)期休風(fēng)處理。綜上所述，青鋼新廠區(qū)高爐具備了降低高爐渣中鎂鋁比的條件，但由于青鋼目前處于投產(chǎn)初期，燒結(jié)礦和焦炭質(zhì)量波動(dòng)較大、質(zhì)量較差，降低爐渣中鎂鋁比可以采取分步進(jìn)行，目前先降低到0.5左右，后續(xù)隨焦炭質(zhì)量、燒結(jié)礦質(zhì)量、風(fēng)溫水平的進(jìn)一步提高，可以試驗(yàn)進(jìn)一步降低。4 結(jié)語(yǔ)（1）焦炭質(zhì)量、富氧、風(fēng)溫高低、煤比水平、塊礦比例等多種因素決定高爐爐渣適宜鎂鋁比的大小，不同條件下，其值也不同。（2）中小高爐爐缸蓄熱量低，風(fēng)溫、富氧比不上大高爐，焦炭大多為二、三級(jí)焦炭，透氣性、透液性差，在冶煉條件沒(méi)有大幅度改善的情況下，降低渣中鎂鋁比，要慎重行事。（3）大型高爐焦炭質(zhì)量好，物理熱充足，長(zhǎng)期順行良好，可以逐步降低鎂鋁比甚至到自然鎂。（4）同等級(jí)別的高爐，冶煉條件越好，適宜的鎂鋁比數(shù)值越低；反之，越高。具體數(shù)值，需反復(fù)摸索。（5）青鋼原燃料條件下，老區(qū)500m3高爐適宜的鎂鋁為0.65左右，新區(qū)1800m3高爐目前適宜的鎂鋁比為0.5左右，后期隨冶煉條件的改善，