萊鋼高爐合理渣系的研究

羅霞光，王習(xí)東

(1.山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司，山東 萊蕪，271104;2.北京大學(xué)工學(xué)院，北京，100871)

萊鋼高爐合理渣系的研究

羅霞光1，王習(xí)東2

(1.山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司，山東 萊蕪，271104;2.北京大學(xué)工學(xué)院，北京，100871)

為使萊鋼高爐冶煉中具有合理渣系，保障高爐長期穩(wěn)定運行，對其爐渣二元堿度及MgO、Al2O3、FeO含量對爐渣黏度的影響進行研究。結(jié)果表明，為保證較低的黏度，高爐渣保持二元堿度約為1.15、w(MgO)為8%～10%較適宜；當(dāng)高爐渣Al2O3含量達到一定值時，其黏度會明顯提高，高爐渣中Al2O3含量最好應(yīng)控制在15%以內(nèi)；高爐渣黏度隨著FeO含量的增加而顯著降低，初渣中較高FeO含量可改善其流動性能。

高爐爐渣；黏度；二元堿度；渣系

近年來，國內(nèi)鋼鐵企業(yè)為了降低原料成本，入爐料的結(jié)構(gòu)變化和質(zhì)量波動范圍增大，傳統(tǒng)經(jīng)驗中的爐渣的成分配比很難達到。為保證高爐長期高效穩(wěn)定運行，如何控制爐渣的組分含量及二元堿度來獲得性能良好的爐渣備受重視[1-4]。

本文在山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司(以下簡稱萊鋼)高爐冶煉條件及生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，研究其渣系具備合理黏度時爐渣的二元堿度及MgO、Al2O3、FeO含量的控制范圍，以期為萊鋼高爐順行奠定基礎(chǔ)。

1 萊鋼高爐原料特點

近年來萊鋼高爐采用低品位經(jīng)濟爐料的操作方針，所用原料較雜，變動頻繁，且大比例配加塞拉利昂礦。塞拉利昂礦具有低硅高鋁、塊礦軟熔性能差的特點，其成分如表1所示。

鑒于塞礦的特性，萊鋼煉鐵廠在大比例冶煉塞礦后，爐渣中Al2O3較高，爐況出現(xiàn)了較大波動，高爐懸坐料次數(shù)顯著增加，懸料后，透氣性迅速惡化，高爐不接受風(fēng)量，必須休風(fēng)堵風(fēng)口進行恢復(fù)，對經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)影響較大。為了解爐內(nèi)渣鐵還原及爐渣的流動性情況，須對爐渣流動性的影響因素進行試驗研究。

2 試驗

2.1 試驗方案

根據(jù)萊鋼目前高爐冶煉情況，考慮到爐渣在不同冶煉條件下的成分波動情況，根據(jù)表2所示的因素水平，選用L49(78)的正交表進行正交試驗，測量不同終渣成分下爐渣的黏度。試驗終渣中，w(SiO2)=29.31%～40.26%；w(CaO)=34.36%～43.09%；w(Al2O3)=10.51%～17.50%；w(MgO)=4%～11.5%。

2.2 試驗設(shè)備及方法

黏度測試在RTW-04型熔體物性綜合測定儀上完成。由分析純Al2O3、CaO、MgO、SiO2化學(xué)試劑和自制的FeO、CaS按爐渣配料表配制成渣樣。取150 g渣樣裝入石墨坩堝，石墨坩堝盛爐渣部分要保證位于爐子的恒溫帶內(nèi)，爐渣熔化后渣層高度為40 mm，由計算機按控溫參數(shù)值自動升溫，當(dāng)爐溫升至400 ℃時開始從爐子的下部通入氮氣保護。測試時，先把爐渣升溫至1550 ℃，恒溫30 min后，當(dāng)溫度開始下降時采用連續(xù)降溫測定爐渣黏度。

3 結(jié)果與討論

3.1 堿度對爐渣黏度的影響

1450 ℃下，萊鋼爐渣黏度隨二元堿度R(R=m(CaO/)m(SiO2))變化的情況如圖1所示。由圖1中可知，當(dāng)二元堿度R≤1.15時，爐渣的黏度隨著堿度的增加而降低，R=1.15時，爐渣黏度降到最低點；當(dāng)R>1.15時，其黏度隨著堿度的增大而升高。從實驗結(jié)果來看，從爐渣黏度的角度考慮，保持1.15左右的二元堿度是適宜的。

Fig.1Effectofthebinarybasicityonslagviscosityat1450℃

3.2 MgO含量對爐渣黏度的影響

圖2所示為1450 ℃下，爐渣黏度隨MgO含量的變化情況。由圖2中可以看出，隨著w(MgO)的增大，爐渣的黏度呈下降的趨勢。這主要是由于渣中MgO能夠提供O2-離子，因而降低了(AlO4)5-復(fù)陰離子團的聚合度，破壞了其三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，形成了簡單的單、雙四面體結(jié)構(gòu)，同時MgO還可以與Al2O3形成低熔點化合物，改善爐渣的流動性。因此，萊鋼實際生產(chǎn)過程中，可采用提高MgO含量來改善高Al2O3爐渣的黏度。但是，過度提高MgO含量需配加大量的白云石等，導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加。綜上考慮，萊鋼高爐渣中w(MgO)維持在8%～10%為宜。

3.3 Al2O3含量對爐渣黏度的影響

不同溫度下萊鋼高爐渣中Al2O3含量對爐渣黏度的影響如圖3所示。由圖3中可見，在1450 ℃時，只要爐渣中w(Al2O3)低于16.5%，其黏度值則低于1.0 Pa·s，基本符合高爐冶煉的要求；而當(dāng)爐溫升至1500 ℃，即使w(Al2O3)達到17.5%以上，仍可獲得較低的爐渣黏度。因此，高爐渣Al2O3含量最好應(yīng)控制在15%以內(nèi)，當(dāng)Al2O3含量在15%～17.5%時，爐缸需儲備較高的熱量方能保證爐況順行，建議在冶煉高Al2O3含量爐渣時，要保持爐缸有足夠的熱儲備，以免爐溫波動導(dǎo)致爐渣凍結(jié)。

圖3 Al2O3含量對爐渣黏度的影響

Fig.3 Effect of Al2O3content on slag viscosity at different temperatures

3.4 FeO含量對爐渣黏度的影響

圖4所示為1500 ℃下爐渣黏度隨FeO含量的變化情況。由圖4中可見，爐渣黏度隨著FeO含量的增加而降低。但在高爐冶煉過程中，若爐料中FeO含量過高，在爐溫下降過程中FeO會不斷被還原，可能導(dǎo)致初渣和中間渣的黏度發(fā)生急劇變化，從而導(dǎo)致高爐爐況異常。因此，為保證高爐的穩(wěn)定順行，應(yīng)控制初渣中的FeO含量在適當(dāng)?shù)姆秶?。萊鋼生產(chǎn)過程中，應(yīng)加強對高爐初渣中FeO含量的控制，通過降低軟熔帶位置或適當(dāng)提高燒結(jié)礦金屬化率來降低初渣中的FeO含量。

4 結(jié)論

(1)為保證較低的黏度，萊鋼爐渣保持二元堿度為1.15左右、w(MgO)為8%～10%為宜。

(2)當(dāng)高爐渣Al2O3含量達到一定值時，其黏度會明顯提高，萊鋼高爐渣中Al2O3含量最好應(yīng)控制在15%以內(nèi)。

(3)萊鋼爐渣黏度隨著FeO含量的增加而顯著降低，初渣中較高的FeO含量能夠改善其流動性，但需控制在適當(dāng)范圍內(nèi)。

[1] 龍防.富 Al2O3礦對煉鐵原料及冶煉過程的影響[D].武漢：武漢科技大學(xué)，2006.

[2] 廖東海. 高爐富Al2O3爐渣性能分析及優(yōu)化[J]. 南鋼科技與管理，2004(3)：28-31.

[3] 胡夏雨，林李全，李遼沙. 高Al2O3爐渣性能的研究[J]. 中國冶金，2006，16(2)：36-41.

[4] 何環(huán)宇，王慶祥，韓秋影. MgO含量對高爐渣性能的影響研究[J].武漢科技大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2006，29(1)：5-8.

[責(zé)任編輯 鄭淑芳]

Reasonable compositions of BF slag in Laiwu Steel

LuoXiaguang1,WangXidong2

(1.Laiwu Branch of Shandong Iron and Steel Co., Ltd., Laiwu 271104, China;2.College of Engineering,Peking University,Beijing 100871,China)

In order to ensure the stable operation and reasonable slag composition of blast furnace in Laiwu Steel,the effects of the binary basicity and contents of MgO,Al2O3and FeO in BF slag on the slag viscosity were investigated.The results show that the binary basicity should be about 1.15 and the content of MgO should be kept in the range of 8%～10% to guarantee that slag system has lower viscosity.When the content of Al2O3in slag reaches a certain value,the slag viscosity will increase greatly,and the best choice for Al2O3content should be less than 15%.The viscosity of BF slag significantly decreases with the increment of FeO content,and higher FeO content in primary slag can improve its fluidity.

blast furnace slag; viscosity; binary basicity; flux

2014-06-18

羅霞光(1983-)，男，山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司工程師.E-mail:lxg806@163.com

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1674-3644(2015)02-0090-03