莱钢高炉合理渣系的研究

罗霞光，王习东

(1.山东钢铁股份有限公司莱芜分公司，山东 莱芜，271104;2.北京大学工学院，北京，100871)

莱钢高炉合理渣系的研究

罗霞光1，王习东2

(1.山东钢铁股份有限公司莱芜分公司，山东 莱芜，271104;2.北京大学工学院，北京，100871)

为使莱钢高炉冶炼中具有合理渣系，保障高炉长期稳定运行，对其炉渣二元碱度及MgO、Al2O3、FeO含量对炉渣黏度的影响进行研究。结果表明，为保证较低的黏度，高炉渣保持二元碱度约为1.15、w(MgO)为8%～10%较适宜；当高炉渣Al2O3含量达到一定值时，其黏度会明显提高，高炉渣中Al2O3含量最好应控制在15%以内；高炉渣黏度随着FeO含量的增加而显著降低，初渣中较高FeO含量可改善其流动性能。

高炉炉渣；黏度；二元碱度；渣系

近年来，国内钢铁企业为了降低原料成本，入炉料的结构变化和质量波动范围增大，传统经验中的炉渣的成分配比很难达到。为保证高炉长期高效稳定运行，如何控制炉渣的组分含量及二元碱度来获得性能良好的炉渣备受重视[1-4]。

本文在山东钢铁股份有限公司莱芜分公司(以下简称莱钢)高炉冶炼条件及生产技术指标的基础上，研究其渣系具备合理黏度时炉渣的二元碱度及MgO、Al2O3、FeO含量的控制范围，以期为莱钢高炉顺行奠定基础。

1 莱钢高炉原料特点

近年来莱钢高炉采用低品位经济炉料的操作方针，所用原料较杂，变动频繁，且大比例配加塞拉利昂矿。塞拉利昂矿具有低硅高铝、块矿软熔性能差的特点，其成分如表1所示。

鉴于塞矿的特性，莱钢炼铁厂在大比例冶炼塞矿后，炉渣中Al2O3较高，炉况出现了较大波动，高炉悬坐料次数显著增加，悬料后，透气性迅速恶化，高炉不接受风量，必须休风堵风口进行恢复，对经济技术指标影响较大。为了解炉内渣铁还原及炉渣的流动性情况，须对炉渣流动性的影响因素进行试验研究。

2 试验

2.1 试验方案

根据莱钢目前高炉冶炼情况，考虑到炉渣在不同冶炼条件下的成分波动情况，根据表2所示的因素水平，选用L49(78)的正交表进行正交试验，测量不同终渣成分下炉渣的黏度。试验终渣中，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 试验设备及方法

黏度测试在RTW-04型熔体物性综合测定仪上完成。由分析纯Al2O3、CaO、MgO、SiO2化学试剂和自制的FeO、CaS按炉渣配料表配制成渣样。取150 g渣样装入石墨坩埚，石墨坩埚盛炉渣部分要保证位于炉子的恒温带内，炉渣熔化后渣层高度为40 mm，由计算机按控温参数值自动升温，当炉温升至400 ℃时开始从炉子的下部通入氮气保护。测试时，先把炉渣升温至1550 ℃，恒温30 min后，当温度开始下降时采用连续降温测定炉渣黏度。

3 结果与讨论

3.1 碱度对炉渣黏度的影响

1450 ℃下，莱钢炉渣黏度随二元碱度R(R=m(CaO/)m(SiO2))变化的情况如图1所示。由图1中可知，当二元碱度R≤1.15时，炉渣的黏度随着碱度的增加而降低，R=1.15时，炉渣黏度降到最低点；当R>1.15时，其黏度随着碱度的增大而升高。从实验结果来看，从炉渣黏度的角度考虑，保持1.15左右的二元碱度是适宜的。

Fig.1Effectofthebinarybasicityonslagviscosityat1450℃

3.2 MgO含量对炉渣黏度的影响

图2所示为1450 ℃下，炉渣黏度随MgO含量的变化情况。由图2中可以看出，随着w(MgO)的增大，炉渣的黏度呈下降的趋势。这主要是由于渣中MgO能够提供O2-离子，因而降低了(AlO4)5-复阴离子团的聚合度，破坏了其三维网状结构，形成了简单的单、双四面体结构，同时MgO还可以与Al2O3形成低熔点化合物，改善炉渣的流动性。因此，莱钢实际生产过程中，可采用提高MgO含量来改善高Al2O3炉渣的黏度。但是，过度提高MgO含量需配加大量的白云石等，导致生产成本增加。综上考虑，莱钢高炉渣中w(MgO)维持在8%～10%为宜。

3.3 Al2O3含量对炉渣黏度的影响

不同温度下莱钢高炉渣中Al2O3含量对炉渣黏度的影响如图3所示。由图3中可见，在1450 ℃时，只要炉渣中w(Al2O3)低于16.5%，其黏度值则低于1.0 Pa·s，基本符合高炉冶炼的要求；而当炉温升至1500 ℃，即使w(Al2O3)达到17.5%以上，仍可获得较低的炉渣黏度。因此，高炉渣Al2O3含量最好应控制在15%以内，当Al2O3含量在15%～17.5%时，炉缸需储备较高的热量方能保证炉况顺行，建议在冶炼高Al2O3含量炉渣时，要保持炉缸有足够的热储备，以免炉温波动导致炉渣冻结。

图3 Al2O3含量对炉渣黏度的影响

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

3.4 FeO含量对炉渣黏度的影响

图4所示为1500 ℃下炉渣黏度随FeO含量的变化情况。由图4中可见，炉渣黏度随着FeO含量的增加而降低。但在高炉冶炼过程中，若炉料中FeO含量过高，在炉温下降过程中FeO会不断被还原，可能导致初渣和中间渣的黏度发生急剧变化，从而导致高炉炉况异常。因此，为保证高炉的稳定顺行，应控制初渣中的FeO含量在适当的范围里。莱钢生产过程中，应加强对高炉初渣中FeO含量的控制，通过降低软熔带位置或适当提高烧结矿金属化率来降低初渣中的FeO含量。

4 结论

(1)为保证较低的黏度，莱钢炉渣保持二元碱度为1.15左右、w(MgO)为8%～10%为宜。

(2)当高炉渣Al2O3含量达到一定值时，其黏度会明显提高，莱钢高炉渣中Al2O3含量最好应控制在15%以内。

(3)莱钢炉渣黏度随着FeO含量的增加而显著降低，初渣中较高的FeO含量能够改善其流动性，但需控制在适当范围内。

[1] 龙防.富 Al2O3矿对炼铁原料及冶炼过程的影响[D].武汉：武汉科技大学，2006.

[2] 廖东海. 高炉富Al2O3炉渣性能分析及优化[J]. 南钢科技与管理，2004(3)：28-31.

[3] 胡夏雨，林李全，李辽沙. 高Al2O3炉渣性能的研究[J]. 中国冶金，2006，16(2)：36-41.

[4] 何环宇，王庆祥，韩秋影. MgO含量对高炉渣性能的影响研究[J].武汉科技大学学报：自然科学版，2006，29(1)：5-8.

[责任编辑 郑淑芳]

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

罗霞光(1983-)，男，山东钢铁股份有限公司莱芜分公司工程师.E-mail:lxg806@163.com

TF531

A

1674-3644(2015)02-0090-03