高钛球团在首钢长钢8号高炉的应用

杨军昌，刘海峰，王继萍

（首钢长钢炼铁厂，山西 长治046031）

1 长钢8号高炉概述

首钢长钢8号高炉二代炉龄自2012年4月开炉生产，有效炉容1 080 m3，设南北2个铁口，采用陶瓷杯碳砖综合炉缸、水冷炉底结构。其中炉底是一至五层满铺炭砖，炉缸是第六至十一层环炭砖。主要依靠埋设的热电偶进行监测，炉缸部位炭砖内热电偶个数和具体位置：

1）炉基（标高3 900 mm）中心处有1个测温点，高炉炉底炭捣料与炉底水冷管之间（标高4 430 mm）中心处有1个测温点。

2）炉底（标高5 298 mm与6 503 mm）水平面分别安装13支热电偶，中心1支，其余按6个方位在不同深度各设置2个测温点。

3）炉缸与炉底交界处（标高7 196 mm）、炉缸（标高8 199 mm、9 202 mm、10 205 mm）水平面分别安装12支热电偶，按6个方位在不同深度（内环伸入炭砖250 mm，外环伸入炭砖150 mm）各安装2个测温点。

2014年后炉缸标高7 196 mm、标高8 199 mm热电偶温度开始升高、炉缸二段、三段冷却壁热流强度升高，高炉开始护炉。采用的护炉料主要包括高钛球、高钛矿、高钛机烧等。高炉使用的炉料结构主要有机烧配加生矿、辅料和机烧配加酸性球团矿、生矿。2019年后采用高钛球团护炉，逐步稳定成机烧配加酸性球团矿配加生矿的炉料结构，形成以高钛球团最为主护炉料的炉料使用模式。使用高钛球团矿后，高炉对操作制度进行了一些相应的调整，高炉炉况稳定顺行，护炉效果明显，技术经济指标良好。

2 原料情况简介

长钢8号高炉近二年来使用的原料主要有机烧、球团、生矿。机烧全部为自产机烧，碱度控制曾使用过三种1.8倍、2.0倍、2.2倍。球团为酸性球团矿，有普通球团矿和高钛球团矿两种，全部采用外购。生矿使用主要有五种，分别为库宾矿、SP10矿，南非矿，澳矿，伊朗矿等。自2019年以来使用的炉料结构为机烧矿配加球团矿配加生矿的用料模式，各种炉料成分见下页表1、表2、表3。

从以上三个表中各种炉料的成分可以看出，机烧、球团、生矿中都含有不等成分的TiO2，在不使用高钛球团期间，机烧配加普通球团矿配加生矿，此炉料结构的钛负荷水平3.00 kg/t左右。在使用高钛球团期间，高钛球团比例使用在3%～12%之间，

3 操作实践

针对高钛球团作为酸料和炉炉料的特性，采取上下部相结合的措施，运用多环布料、缩小风口面积、提高炉渣碱度、加强出铁组织等手段，摸索不同比例条件下的钛负荷水平及护炉效果，探索长期使用高钛球团情况下的操作制度。

3.1 高钛球护炉使用

高钛球团中w（TiO2）较高，在1.42%～3.21%之间，利用高钛球团含TiO2含量较高的性质进行护炉。8号高炉曾使用的高钛球团比例在3%～12%，钛负荷在3.2～8.3 kg/t之间。在不同的使用比例条件下，钛负荷水平不同，生铁中的TiO2含量也不相同。在相同比例条件下，因入炉料品位不同，钛负荷水平也会产生差别。在相同钛负荷条件下，因含硅量不同，生铁中TiO2含量还会产生差别。不同高钛球比例，不同的钛负荷水平，不同的含硅量、物理热条件下，生铁中TiO2含量不同。2020年以来各种生产条件下的TiO2情况统计具体见下页表4。

表1 机烧成分统计表

表2 球团成分统计表

表4 各种生产条件下w（TiO2）统计表

从表4中可以看出，在正常生产条件下，主要是指在炉缸工作全面均匀活跃、炉温稳定充沛稳定、煤气流分布合理稳定、下料均匀顺畅的条件[1]。随着高钛球团比例的增加，入炉钛负荷水平也会增加。生铁TiO2含量会随着生铁含硅量的升高而升高。同等钛负荷、含硅量条件下，物理热高的TiO2含量要略高。在使用含钛护炉时，正常TiO2加入量维持在每吨铁5 kg左右，不仅不影响高炉冶炼而且起到护炉作用[2]，以钛负荷作为参考点。在实践生产中，我们发现，当生铁中w（TiO2）≥0.060%，护炉就会有效果。当生铁中的w（TiO2）在0.060%～0.100%范围，在起到护炉作用的同时，不会影响高炉正常冶炼，还可用生铁中的TiO2含量作为参考点。当生铁中w（TiO2）在0.100%～0.120%时，出铁过程中，铁水在小壕中流动时不明显出现粘稠，在出完铁后撇渣器中沉淀，会发现铁水粘稠，在下次出铁前要搅动撇渣器，预防铁流不畅。当生铁中w（TiO2）≥0.120%时，会出现炉渣和铁水明显粘稠，铁水在小壕中会出现挂壕，流动性明显变差，炉渣黏稠，渣铁分离不好现象。

表3 生矿成分统计表 %

护炉生产条件下，高钛球比例保持在3%～4%，主要是弥补炉缸内的TiO2损失。高炉生产过程中，由于渣铁侵蚀，环流影响，机械冲刷等因素，会使沉积炉缸内的TiO2逐步减少，为保证炉缸内有一定的沉积钛，需要补充一定的TiO2，即加入的炉内的TiO2减去流出炉外的TiO2钛结果要大于零，使有一定的钛沉积残留在炉内，从而产生护炉效果。高钛球比例保持在5%～10%，是护炉生产时正常使用的高钛球团比例，当w（Si）≥0.35%，物理热≥1 470℃，能满足护炉生产要求。当炉缸热电偶温度明显上升，要增加高钛球比例至11%～12%；当高钛球比例使用12%，生铁中w（TiO2）≥0.120%，依然不能有效控制热电偶温度上升时，要及时增加采取其他护炉措施配合护炉。

在高炉长期休风、复风过程中，或有计划的对高炉进行检修的前一天要停用高钛球。在炉况出现异常，处理过程中要停用高钛球，待炉况恢复正常在使用。

3.2 调整热制度，稳定炉温

日常生产操作过程中要先保证铁水物理热，在物理热1 470℃～1 510℃的前提下，可适当降低生铁含w（Si）在0.35%～0.55%。在调剂上要主动、早动、小动，避免大幅度的调整，减少炉温波动。当使用高钛球团比例≥3%，要适当降低负荷，提高燃料比控制水平稳定炉温。8号高炉在2020年5月7日—14日停用高钛球期间，含硅量平均0.53%，燃料比平均520.91 kg/t，5月15日—23日使用高钛球比例3%期间，含硅量平均0.49%，平均燃料比525.72 kg/t，升高4.81 kg/t。7月23日—29日高钛球比例3%期间，含硅量平均0.39%，平均燃料比532.91 kg/t；7月30日—8月9日高钛球比例5%期间燃料比538.53 kg/t，含硅量平均0.46%，升高5.62 kg/t。

3.3 调整造渣制度，提高炉渣二元碱度

8号高炉炉渣中w（TiO2）≤4%，属于低钛渣冶炼[3]。在使用高钛球团护炉期间，重点控制炉渣二元碱度，一般二元碱度在1.16～1.26范围。炉渣碱度较高，其热晗值也高，有利于保持充沛的物理热，有温度就有利于保持炉渣良好的流动性。其次，较高的炉渣碱度有利于脱硫；在2019年以后由于炼钢工序冶炼品种钢，对生铁中的硫含量要求严格，必保w（S）＜0.025%，为保证脱硫效果，炉渣碱度控制在1.16～1.26。较高的炉渣碱度控制，在实践生产中，也取得了较好的效果。但是在休复风过程中，在处理炉况过程中，必须下调炉渣碱度。具体炉渣成分控制见表3。表中序号1是2019年平均炉渣碱度，序号2是2020年1月—10月平均炉渣碱度，序号3是长期休风检修时炉渣碱度，序号4是入炉高钛球比例较高时炉渣成分。

表3 炉渣成分统计表

3.4 量化炉前出铁管理

加强对炉前出铁组织的管理，对打泥量、铁口深度、出铁时间详细记录。堵口打泥量控制在150～200 kg，铁口深度维护在2 400～2 800 mm，出铁时间控制在80～100 min，出铁炉次15～16炉次/日。及时联系铁水罐，做好出铁前的各项准备工作，提高正点出铁率≥90%；保持泥套完好、适宜、坚固，杜绝冒泥，保证打泥量，提高铁口合格率≥98%；正确开堵口操作和准确的开堵口判断，控制避免开铁口时直接钻漏和钻开；制好铁口孔道，减少烧铁口、焖炮等非常规手段使用，控制铁口流速2.5～3.5 t/min，控制铁量差≤10%。推行“零间隔出铁”缩短渣铁在炉内的停留时间，安全、及时排净渣铁。

3.5 调整送风制度，提高风速，发展中心气流

首先是提高风温，风温由2019年年初的1 100℃逐步提高到现在的1 193℃使用，提高风温后，煤气流速增大，实际风速提高，有利于煤气流的一次分布布向中心。其次是缩小风口面积；2019年初时风口面积为0.221 6 m2，2020年10月风口面积为0.214 2 m2，风口面积缩小了0.007 4 m2，在风量不变的情况，有利于提高风速，吹透中心，活跃炉缸。同时，缩小风口面积，发展中心气流，也有利减弱环流对炉缸边缘的冲刷和减弱边缘气流，有利护炉。

3.6 调整装料制度，发展中心气流，稳定边缘气流

球团矿是直径8～16 mm的球状炼铁原料，其自然堆角小，24°～27°，在炉内滚动性好，安息角小，在高炉内布料时易于滚向炉子中心[4]。当球团矿比例较大时将导致中心过重，使中心气流会明显减弱甚至消失。所以，生产中对布料角度进行调整，具体是调整焦炭最小环位角度为20°～22°，增加该环位布料比例至18%～20%。控制布料角度的最大环位≤34°，矿角差保持在0°～2°，确保中心气流有，边缘气流不过重。

其次是加强筛粉；球团矿还原性能好，但酸性球团矿的还原软熔温度一般较低，低温还原粉化严重，高温强度差[5]，这些不利因素将导致料柱透气性变差；加上长距离倒搬运输，粉末偏高。所以要加强入炉球团料的筛粉工作。对入场粉末多的外购球团，在原料场进行一次筛粉，在高炉槽下进行二次筛粉再入炉。布料角度的调整上，边缘气流不能过分压制，要稳定边缘气流，以利顺行。原则还是确保中心气流有，边缘气流不过重。

4 实践效果

4.1 护炉效果

炉缸热电偶温度降低。进入2020年来，炉缸标高7 200 mmF点温度由192℃最高上升至247℃，J点热电偶温度由135℃最高升至233℃。标高8 199 mm的F点热电偶温度由198℃最高升至266℃，J点热电偶温度由119℃最高升至180℃。通过长期的使用高钛球团护炉后，炉缸标高7 200 mmF点温度下降至现在的200℃，J点热电偶温度下降至现在的130℃。标高8 199 mm的F点热电偶温度下降至现在的195℃，J点热电偶温度下降至现在的123℃。其它标高的热电偶温度也有不同程度的下降，整个炉缸热电偶温度受控，护炉效果明显。

4.2 技术经济指标

技术经济指标良好。在使用高钛球团期间，高炉炉况稳定顺行，炉温充沛，渣铁流动性好，技术经济指标也维持在较好的水平，具体指标见表4。

表4 8号高炉部分技术经济指标

5 结论

高钛球团护炉，可作为一种常态化的护炉措施实施。入炉比例控制在5%～10%之间，w（Ti）在0.060%～0.100%之间，起到护炉作用的同时，基本不会影响高炉的正常生产。也可作为护炉的配合措施进行使用。当高炉出现难行，长期休风、复风计划检修时，要停止高钛球团使用。

使用高钛球团期间，要加强生铁含硅量和炉渣碱度的调控。保证炉温适当高些，生铁含w（Si）为0.35%～0.55%，不能连续低于下限操作，保证铁水中的TiO2含量，确保护炉效果。炉渣碱度控制在1.16～1.26之间，保证良好的流动性，保证脱硫效果。

使用高钛球团期间，要加强炉前出铁组织，量化对炉前的出铁管理。要保证正点出铁率，铁口合格率，铁量差等指标在要求范围。

使用高钛球期间，随着使用比例的升高，上部要加强筛粉控制，减少粉末入炉，采取发展中心气流和稳定边缘气流的装料制度，下部要采取发展中心的送风制度，保证中心气流顺畅，边缘气流隐约出现。