莱钢含铁炉料熔滴性能试验研究

安进博

（莱芜钢铁集团银山型钢有限公司，山东 莱芜271104）

1 前言

高炉顺行与否，与铁矿石的高温冶金性能息息相关，优良的铁矿石高温冶金性能有利于高炉的顺行以及节燃增产。因此，铁矿石的高温冶金性能是钢铁企业对铁矿石质量优劣的重要评测指标，熔滴性能试验是最为重要的检测方法。熔滴试验过程涵盖了冶金试验中矿石热爆裂性、还原性、粉化性、荷重软化性能、熔化滴落性能、料阻变化等基本冶金特性［1］。因此，该试验对于高炉含铁炉料冶金性能的把握具有重要的意义。尽管如此，该试验国内并未有统一的标准，试验过数据记录及参数衡量国内外也不尽相同［2-6］，且由于成本耗材高等原因，国内钢铁企业并未将该试验作为常规检测。

本研究利用莱钢现有熔滴设备及试验方法［7］，对莱钢常用铁矿石进行熔滴性能试验，分别进行了球团矿、块矿、烧结矿各单种矿以及混合矿的熔滴性能试验检测，对各单种矿以及混合矿之间熔滴性能的差异进行了分析。

表1 莱钢常用矿种成分 %

表2 莱钢常用球团矿及块矿熔滴性能

2 各单种矿熔滴性能

采用莱钢现有熔滴设备，依据莱钢企业内控标准LQB 101—2017对常用铁矿进行熔滴试验，其中各单矿种化学成分见表1。

2.1 球团矿及块矿熔滴性能

对莱钢常用球团矿及块矿进行熔滴试验，试验结果见表2。熔滴试验过程温度-位移收缩率曲线以及温度-压差曲线分别见图1、图2。

高炉冶炼需要铁矿石有良好的抗变形能力，以便缩短高炉料柱的“液态料柱区”，从而提高料柱的透气性，同时有利于间接还原，降低直接还原，节约焦炭。从球团矿温度-位移收缩曲线来看（见图1a），LK、KJ以及LN球团矿的低温热膨胀度相差不大，而YQ球团矿热膨胀度最低。各球团矿的初始软化温度T10相差不大，而进入高温段（＞1 000℃）时抗变形能力有所不同，抗变形能力LK＞KJ＞YQ＞LN。从球团矿温度-压差曲线来看（见图2a），KJ、LN及YQ球团矿最大压差都达到最大量程，而LK最小，且LK压差变化最缓，这有利于高炉冶炼操作。结合表2中熔滴特性指数S*，KJ、LN及YQ球团矿相差不大，而LK最小。因此，从熔滴性能来看，LK球团矿熔滴性能最优。高炉采购及配加时，应适当增加LK球团矿的使用。

从块矿温度-位移收缩曲线来看（见图1b），PB以及NM块的低温热膨胀度相差不大，而LBH块热膨胀度最低。PB与NM块初始软化温度T10及整个软化曲线相差不大，而LBH初始软化温度最低，高温抗变形能力也最差。从块矿温度-压差曲线来看（见图2b），LBH与PB块最大压差都接近最大量程，而NM块最大压差最小，且NM块压差变化最缓，这有利于高炉冶炼操作。结合抗变形能力、最大压差以及熔滴特性指数S*，NM块熔滴性能最优。因此，高炉采购及配块矿时，重点增加NM块的使用。

2.2 烧结矿熔滴性能

莱钢现有老区105烧结、二区265烧结以及型钢400烧结，其烧结机大小分别为105 m2、265 m2以及400 m2。分别取不同配料情况下的烧结矿进行熔滴性能试验，并对试验指标进行汇总分析，得出各指标大小及整体波动情况见图3。

图1 试验过程温度-位移收缩率曲线

图2 试验过程温度-压差曲线

图3 烧结矿熔滴性能箱线图

从图3a中可以看出，不同大小烧结机生产的烧结矿，其初始软化温度有所不同，初始软化温度整体上400烧结＞265烧结＞105烧结，这也说明了400烧结机的烧结矿具有更好的抗变形能力。

从图3b可以看出，105烧结矿的软熔区间波动最大，相对来说也比265烧结以及400烧结更高，而265烧结以及400烧结生产的烧结矿软熔区间稳定性更好，而且400烧结生产的烧结矿软熔区间相对来说更窄。

从图3c及图3d可以看出，400烧结生产的烧结矿熔滴特性指数以及最大压差相对来说更低。因此，综合各项指标来看，莱钢型钢公司400烧结生产的烧结矿质量更优，这应该与烧结配料以及烧结机大小不一等综合因素有关。

3 混合炉料熔滴性能分析

为了研究单种矿与混合炉料熔滴性能的关系，给高炉合理配料提供科学依据，分别选取了生产现场烧结矿、KJ球团矿以及PB块矿进行了单种炉料以及混合炉料的熔滴性能试验。混合炉料固定二元碱度为1.5，配料方案分别为：配料1，70%烧结矿＋29%KJ球团矿＋1%PB块矿；配料2，65%烧结矿＋20%KJ球团矿＋15%PB块矿；配料3，55%烧结矿＋1.5%KJ球团矿＋43.5%PB块矿。试验过程中的温度-收缩率曲线见图4，温度-压差曲线见图5，各单矿种及混合料的熔滴性能指标见图6。

从图4温度-位移收缩曲线来看，烧结矿与球团及块矿相比，具有最好的抗变形能力，这有利于铁矿在高炉中的间接还原，降低直接还原，降低焦比。块矿抗变形能力最差，球团矿次之，这也是为什么现代高炉主张使用熟料进行冶炼的原因。图中混合矿中的曲线均位于单矿之间，因而混合料中的抗变形能力表现为互补性。

从图5及图6b可以看出，单种矿的压差最大，其中球团矿的压差最高，PB块次之，烧结矿最低。而混合料最大压差则显著降低，且变化更缓，熔滴特性指数更低，因而更有利于高炉冶炼操作。由于是定碱度炉料结构，可以排除碱度对于压差的影响，所以，高炉存在合理的炉料结构，使得其具有更优的熔滴性能，这也是高炉冶炼工作者注重炉料结构优化的重要原因。很明显，单种矿进行混合时，混合炉料的熔滴指标体现了各单种炉料的互补性。因而，在现今不同品质铁矿石价格差别较大时，加强对混合炉料结构的优化研究，可以保证高炉炉况的稳定顺行，有利于高炉降本增效。

图4 单矿种及混合料温度-位移收缩率曲线

图5 单矿种及混合料温度-压差曲线

图6 各单矿种及混合料的熔滴性能

4 结论

4.1 在莱钢常用球团矿中，LK球团矿的熔滴性能最优，高炉采购及配加时，应适当增加LK球团矿的使用量。

4.2 在莱钢常用块矿中，NM块的熔滴性能最优，高炉采购及配加块矿时，重点增加NM块的使用。

4.3 莱钢不同大小烧结机生产的烧结矿熔滴性能变化规律明显，更大烧结机生产的烧结矿抗变形能力更好，软熔区间更窄，最大压差与熔滴特性指数也相对更低，因而熔滴性能更优。

4.4 通过定碱度炉料熔滴性能试验可知，混合炉料的熔滴性能指标体现了各单种炉料的互补性，混合料的最大压差显著降低，且变化更缓，熔滴特性指数更低，因而更有利于高炉冶炼操作。因此，需要进一步加强混合炉料结构的优化研究，保证高炉炉况的稳定顺行，降低高炉冶炼成本。