青钢高炉渣中适宜镁铝比的探讨与实践7.doc

青钢高炉渣中适宜镁铝比的探讨与实践张宏星1,2，安秀伟2，王东2（1 北京科技大学；2 青岛特殊钢铁有限公司）摘 要：通过理论分析结合青钢新老厂区多年现场实际生产情况，对高炉渣中合理镁铝比进行了探讨，结果显示高炉适宜的镁铝比很大程度上取定于高炉的原燃料条件和操作环境。青钢原燃料条件下，老区500m3高于适宜的镁铝为0.65左右，新区1800m3高炉适宜的镁铝比为0.50左右，后期随冶炼条件的改善，可继续降低。关键词 高炉渣 物理热 镁铝比 粘度Exploration and investigation to Suitable for MgO-Al2O3 Ratio of Blast Furnace Slag of QingsteelZHANG Hongxing1,2 AN Xiuwei2 Wang Dong2(1.University of Science and Technology Beijing；2.Qingdao Special Steel Co., Ltd)Abstract Theoretical analysis combined with the years of actual production condition in the new district and the old district of Qingsteel, showed that the suitable for MgO-Al2O3 ratio of blast furnace slag much depended on the current conditions of raw material, fuel and the blast furnace operation. At the conditions of Qingsteel, the suitable for MgO-Al2O3 ratio of blast furnace slag is about 0.65 for the blast furnace of 500 m3 in the old district, and is about 0.50 for the blast furnace of 1800 m3 in the new district, which can be continued to reduce, with the improvement of operating condition. Key words blast furnace slag physical thermal MgO-Al2O3 ratio viscosity青钢新老厂区情况简介青钢老区原有6座500m3立方高炉，全部使用进口矿，焦炭使用二级冶金焦，高炉富氧率为2%，煤比170kg，热风温度为1090，块矿比例在20%左右。经多次工业实验，最终确定高炉渣中适宜的镁铝比为0.65左右，并以此为指导保持了高炉的长期稳定顺行。青钢董家口新区一期工程于2015年实现铁-钢-轧全线贯通。一期建设有两座1800m3高炉，其中1#高炉于2015年11月2日点火开炉，2#高炉将于近期择机开炉投产。1#高炉投产以来，所用原料全部为进口外矿，所用焦炭为自产7m顶装干熄焦，目前高炉干熄焦使用比例为70-80%。经过多方面的持续不断努力，高炉渣中的镁铝比从投产初期的0.65逐步降低到了0.5左右，并保持了高炉的长期稳定顺行和低燃料比消耗。1 MgO含量及温度对高炉渣性能影响的理论分析1.1 MgO含量对炉渣熔点的影响如下图1所示为Al2O3含量为15%时的SiO2-CaO-MgO- Al2O3四元渣系等温图。其中黑色粗实线为青钢高炉常用二元碱度为1.1时，不同MgO含量所对应的炉渣成分。实心黑点处为青钢生产中镁铝比为0.67时的炉渣成分，其熔点约为1440。可以看出，随着渣中MgO含量的降低，炉渣成分沿黑色粗实线左移，熔点逐渐降低。当MgO含量降低到0%时，其熔滴达到最低位1400，可见MgO含量对高炉渣的熔点影响并不大。图1 SiO2-CaO-MgO- Al2O3四元渣系等温图（Al2O3=15%）11.2 MgO含量对炉渣粘度的影响如图2所示为SiO2-CaO-MgO-Al2O3四元渣系等粘度图（温度=1500，Al2O3=15%），其中粗虚线为高炉常用碱度为1.1时，所对应的不同MgO含量时的炉渣成分。由图可以看出，随着渣中MgO含量的降低，炉渣粘度逐渐增加，且呈加速增加的趋势。图中黑色空心圆处为为青钢生产中镁铝比为0.67时的炉渣成分，其粘度约为2.9 泊。当炉渣沿着1.1碱度线向下移动时，渣中MgO含量逐渐降低，当降低到5%时，此时的镁铝比为0.33接近自然镁，对应炉渣的粘度增加到了约5泊，但仍然处于较低水平，对高炉冶炼不会造成本质上的影响。图2 1500时MgO-CaO-Al2O3三元渣系等粘度图（SiO2=35%，粘度单位：泊）1（上图方框中SiO2含量由36%改为35%）1.3 温度对炉渣粘度的影响图3表示了温度对不同Al2O3含量炉渣的粘度的影响。由图可以看出，不同Al2O3含量下，其粘度值均随温度的增加而迅速降低，当温度高于1480以上时，Al2O3含量对炉渣粘度的影响几乎可以忽略不计，且均处于5泊以下。图3 Al2O3含量对炉渣粘度的影响（MgO:10%,R=1.15）2总上可知，高炉渣中氧化镁含量对于高炉渣熔点和流动性均有一定影响，但还不足以影响高炉的顺行。同时，只要满足物理热在1480以上，即可大幅降低这种影响。基于以上理论，我们在青钢新老区进行了以追求高炉适宜镁铝比为终极目标的降低氧化镁含量的多次工业实验。2 青钢高炉炉渣适宜镁铝比的探索2.1 老厂区500m3高炉降低渣中镁铝比生产实践老厂区500m3高炉，受条件限制，全部使用外购二级焦，2010-2015年部分高炉生产数据如表1所示。表1 2015年前青钢老区500m3高炉生产情况时间焦炭等级富氧率/%热风风温度/炉渣铝含量/%入炉品位/%高炉煤比/kgt-1块矿比例/%镁铝比2010年二级1.56107017.156.5124200.712011年二级1.46113816.856.1160210.672012年二级1.88112116.555.8170190.652013年二级2.03109916.654.8173180.662014年二级2.01110016.855.6170200.632015年二级2.00109016.556.2164220.64青钢老区高炉使用块矿比例约20%左右，渣中镁铝比曾长期维持在0.70左右，其间实验逐步降低MgO含量到0.65左右，高炉依然能够保持顺行。但是当继续降低到0.60以下后，高炉顺行情况明显变差。主要表现在：当铁水硅含量较低时，高炉渣流动性开始阶段性变差，风压、风量呆板，实际出渣量经常性低于理论量，高炉操作难度增加，极易形成顽固悬料。而恢复过程中经常性被迫集中加焦，直至高炉物理热大幅度提高，渣铁流动性改善，大量出渣后，炉况才得以恢复。这样高炉反复数次，被迫恢复渣镁铝比为0.65。青钢小高炉大量使用外购二级焦炭，利用不算太大的代价，适当提高镁铝比，提高了渣铁流动性，弥补了小高炉二级焦炭透气性和透液性的不足不容易处境渣铁的劣势，大大降低了高炉的操作难度，保持了高炉稳定顺行。在炼铁工艺技术人员不断争论中，我们反复实践、探究，最终在实践中逐渐形成了认识的统一，即：青钢小高炉一般渣铁物理热较低（1480）,在高炉渣低镁铝比（76%的大于98%是维持高炉稳定、进一步降低高炉渣中镁铝比的重要保证。图5 青钢2016年4-6月份烧结矿转鼓强度情况3.2 焦炭质量图6和图7分别为青钢1#高炉所用焦炭M40和M10的数据。由图可以看出，青钢1#高炉所用焦炭的M40和M10均波动较大，尤其是M10维持在6.5-9%，处于较差水平，对炉况的稳定性影响较大。同时，由于高炉没有全部使用干熄焦生产，对高炉的稳定顺行和进一步降低炉渣中的镁铝比有一定的影响。图6 青钢2016年4-6月份焦炭耐磨（M10）情况图7 青钢2016年4-6月份焦炭转鼓强度（M40）情况3.3 风温水平受设备影响大目前高炉热风温度1140，主要原因是送风支管温度高，高炉不能够全风温操作，需要长期休风处理。综上所述，青钢新厂区高炉具备了降低高炉渣中镁铝比的条件，但由于青钢目前处于投产初期，烧结矿和焦炭质量波动较大、质量较差，降低炉渣中镁铝比可以采取分步进行，目前先降低到0.5左右，后续随焦炭质量、烧结矿质量、风温水平的进一步提高，可以试验进一步降低。4 结语（1）焦炭质量、富氧、风温高低、煤比水平、块矿比例等多种因素决定高炉炉渣适宜镁铝比的大小，不同条件下，其值也不同。（2）中小高炉炉缸蓄热量低，风温、富氧比不上大高炉，焦炭大多为二、三级焦炭，透气性、透液性差，在冶炼条件没有大幅度改善的情况下，降低渣中镁铝比，要慎重行事。（3）大型高炉焦炭质量好，物理热充足，长期顺行良好，可以逐步降低镁铝比甚至到自然镁。（4）同等级别的高炉，冶炼条件越好，适宜的镁铝比数值越低；反之，越高。具体数值，需反复摸索。（5）青钢原燃料条件下，老区500m3高炉适宜的镁铝为0.65左右，新区1800m3高炉目前适宜的镁铝比为0.5左右，后期随冶炼条件的改善，