含钛烧结矿冶金性能试验研究

申勇　陈伟　左鸿涛　李卫敏

( 安阳钢铁股份有限公司 )

含钛烧结矿冶金性能试验研究

申勇陈伟左鸿涛李卫敏

( 安阳钢铁股份有限公司 )

摘要根据高炉护炉对烧结矿钛含量的要求，在烧结杯试验的基础上，配加不同比例含钛铁精粉生产高钛烧结矿，研究其烧结性能、软熔滴落性能、还原度及低温还原粉化性能变化趋势，进而确定烧结工序配加钛精矿合理配比、原料结构、工艺参数等，为烧结生产提供技术支持。

关键词含钛烧结冶金性能试验研究

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

随着高炉冶炼强度的提高，高炉承受的热负荷也随之增加，炉内软熔带以下，尤其是炉缸、炉底的长寿受到严重威胁，在此情况下，采用含钛炉料护炉是保证高炉稳定顺行，延长高炉寿命的重要措施之一。

炉内钛的还原主要是通过渣中TiO2与焦炭中固定炭反应进行的，高炉内还原出的钛可以溶入铁水中，但当含量超过一定限度后就会从铁水中析出，并很容易与C、N等生成高熔点化合物(TiC、TiN、TiCN)，这些钛的氮化物和碳化物在炉缸及炉底生成、发育和集结，与铁水及铁水中析出的石墨等凝结在温差较大的边界区域(如被严重侵蚀的炉缸、炉底的砖缝和内衬表面)，由于Ti氮化物和碳化物的熔化温度很高，纯TiC为3150 ℃，TiN为2950 ℃，从而对炉缸、炉底内衬起到了保护作用。

在烧结工序配加含钛精粉生产高钛烧结矿其优点为炉料结构成本较配钛球、钛块低，资源相对丰富，含钛量易控制，可以很好地控制钛负荷。

1含钛原料护炉机理及烧结试验方案

据资料介绍：当铁水[Si]在0.45%左右时，铁水中[Ti]在0.15%以上，高炉炉缸炉底有一定的钛沉积量，能起到护炉作用；当[Ti]在0.2%以上时，护炉效果较明显。

一般烧结矿钛含量在0.2%以下。根据钛平衡计算结果，确定成品烧结矿中钛含量为0.30%、0.45%、0.60%、0.75%四档进行烧结杯试验研究。

试验以安钢360 m2烧结系统配料结构为依据，通过配加不同比例含钛铁精粉在烧结杯实验室烧结不同钛含量烧结矿，研究其烧结性能变化，从而在试验研究的基础上，确定烧结工序配加钛精矿合理配比、原料结构、工艺参数等，为烧结生产提供技术支持。

1.1试验原料

试验研究使用的含钛矿为两种，一种是高钛精粉，另一种为高钛海砂。其它含铁料及生石灰、白云石、固体燃料等均取自烧结现场。试验原料化学成分见表1。

1.2试验设备及工艺参数

混合机型号：Φ 600×1200 mm

混料时间：5 min

烧结杯型号：Φ 200×600 mm

料层厚度：600 mm

表1　试验原料的化学成分　/ %

点火负压：6000 Pa烧结负压：9000 Pa

点火时间：1 min保温时间：1 min

落下高度：3×2 m

1.3试验方案及试验结果

本试验进行两组烧结杯试验，一组以高钛精粉为含钛原料进行烧结杯试验(见编号S1～S4)，另一组为高钛海砂为含钛原料进行烧结杯烧结试验(见编号S5～S8)。烧结杯试验后选取其中一组试验烧结矿成品进行熔滴性能、还原度和低温粉化试验，以便研究不同钛含量烧结矿冶金性能变化。

试验原料结构及配比见表2，烧结杯试验烧结矿技术质量指标见表3，试验烧结矿化学成分见表4，烧结矿熔滴试验数据见表5，烧结矿还原度和低温还原粉化指数数据见表6。

表2　试验原料结构及配比　/ %

表3　烧结矿技术质量指标

表4　试验烧结矿成分

表5　熔滴试验数据　/ ℃

表6　还原度、低温还原粉化指数　/ %

2试验结果分析

2.1烧结指标分析

烧结杯试验中配加高钛精粉或高钛海砂对烧结矿常规指标影响趋势是有明显区别。当烧结矿TiO2含量变化从0.35%升高至0.75%时，采用配加高钛精粉进行烧结，烧结矿各项指标均无明显变化，非常接近，都能满足生产的需要，该结构煤粉比例不宜过大，否则对转鼓指数有显著负面影响；而采用配加高钛海砂来提高烧结矿中TiO2含量时，烧结矿指标除了转鼓指数外，其余指标处于同一水平，转鼓指数有明显下降趋势。配加不同比例高钛精粉、不同比例高钛海砂对转鼓指数、成品率的影响分别如图1、图2所示。

图1　配加不同比例高钛精粉对转鼓指数、成品率的影响

图2　配加不同比例高钛海砂对转鼓指数、成品率的影响

2.2烧结矿熔滴性能分析

随着烧结矿中TiO2含量的升高，熔滴温度、熔化区间有下降趋势，当TiO2含量超过0.45%时，基本处于同一水平，但从试验过程看出，随着烧结矿中TiO2含量的升高，铁水的粘度明显增大，表现在滴落过程中不同程度出现“铁条”现象。烧结矿中TiO2含量的变化对滴落温度、熔化区间的影响如图3所示。

图3TiO2含量的变化对滴落温度、熔化区间的影响

2.3还原度及低温粉化性能分析

随着烧结矿中TiO2含量的升高，烧结矿还原性能基本没有多大变化，还原度均在86%以上，维持在较高水平。烧结矿中TiO2含量的变化对还原度的影响如图4所示。

图4TiO2含量的变化对还原度的影响

随着烧结矿中TiO2含量的升高，烧结矿低温还原粉化加剧，抗磨性能呈现下降趋势。烧结矿中TiO2含量的变化对低温还原分化率和抗磨指数的影响如图5所示。

图5TiO2含量的变化对低温还原分化率和抗磨指数的影响

3结论

1)采用配加高钛精粉进行烧结试验，烧结矿各项指标均无明显变化，非常接近，都能满足生产的需要；而采用配加高钛海砂来提高烧结矿中TiO2含量时，烧结矿指标除了转鼓指数外，其余指标处于同一水平，转鼓指数有明显下降趋势。

2)不同钛含量烧结矿性能检测分析认为：随着烧结矿中TiO2含量的升高，熔滴温度、熔化区间有下降趋势，当TiO2含量超过0.45%时，基本处于同一水平；随着烧结矿中TiO2含量的升高，烧结矿还原性能基本没有多大变化，还原度均在86%以上，维持在较高水平；随着烧结矿中TiO2含量的升高，烧结矿低温还原粉化加剧，抗磨性能呈现下降趋势。

综上所述，进行含钛烧结矿生产时，首先应选择合适含钛原料，其次确定好适宜的烧结矿含钛量，使其既能满足高炉护炉的需要，又不至于对烧结矿各项性能造成较大的负面影响。

4参考文献

[1]王振龙.烧结原理与工艺[M].北京:兵器工业出版社,2003：1-10.

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