一种高炉冶炼原料及其冶炼方法与流程

本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种高炉冶炼原料及其冶炼方法。

背景技术：

中国钢铁行业自2012年第1季度出现21世纪首次全行业亏损后，2015年已经进入全线主体行业亏损的局面。钢铁行业正面临着“三低一高”的“新常态”，即“低增长、低价格、低效益、高压力”。面对这种前所未有的“新常态”，钢铁企业必须通过不断改革创新和转型升级，才能找到未来的出路。炼铁作为钢铁产业链条中重要组成部分，占据着整个生产成本的70％，肩负着整个行业节能减排、降本增效的重任。如何以新挑战为契机，实现炼铁技术的转型、升级、创新，是解决钢铁行业困境的重要战略措施之一。

高炉造渣制度对高炉顺行、燃耗指标都有重要影响。高炉生产的顺利进行与炉渣的粘度密切相关。随着对生铁质量要求的进一步提高，高炉生产对炉渣的粘度相应提出了更高的要求，即炉渣要有适宜的粘度和流动性，以保证冶炼的顺利进行。近年来，随着廉价的高铝矿的大量引进和使用，我国很多高炉炼铁出现了高铝渣，不得不通过大量使用含镁熔剂性矿石(白云石、菱镁石等)来改善炉渣流动性能，从实际效果来看，炉渣性能虽有所改善，但造成了大量镁资源的浪费，并且显著增加了高炉冶炼成本。

根据发明检索结果，有发明为3000m³高炉提供了一种炉料及冶炼方法，即在不外加含镁熔剂性矿石的情况下，使用高铝低镁烧结矿78-82％、球团矿6-14％以及8-12％块矿，将高炉炉渣al2o3的含量控制在15-17％范围内，mgo含量控制在4-6％范围内，通过优化高炉操作及控制操作参数等保证冶炼的正常进行，可以降低冶炼成本。但对于4000m³以上特大型高炉来说，炉缸直径在14米以上，必须严格要求炉渣的流动性能。因此，在不外加含镁熔剂性矿石的情况下，便是完全忽略炉渣成分对于炉渣性能的影响。而实践证明，仅依靠控制热制度来改善炉渣流动性能是危险的，一但出现低炉温，那么炉渣流动性能便会明显下降或完全失去，因而造成炉缸活性失常，甚至发生炉缸堆积等恶性事故，带来巨大的经济损失。

针对我国4000m³以上大型高炉，为降低生铁成本，有必要研究一种低成本的高铝低镁含硼高炉炉料及采用该炉料的高炉冶炼方法。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

为了弥补已有技术的缺陷，提供一种高炉冶炼原料及其冶炼方法。

(二)技术方案

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种高炉冶炼原料，所述高炉冶炼炉料按重量份数包括：高铝低镁含硼烧结矿75-80份、球团矿15-20份以及块矿8-12份。

优选地，所述高铝低镁含硼烧结矿中al2o3的含量为1.5-3.5％，mgo含量为0.5-1.5％，b2o3含量为0.2-0.5％。

优选地，一种高炉冶炼原料的冶炼方法包括以下步骤：

1)送风制度：向高炉中鼓入温度为1190-1210℃的热风，使得高炉的燃烧温度为2200-2300℃，其中鼓风动能为155-165kj/s，风速为275-285m/s，鼓风富氧率为3.5-4.5％；

2)装料制度：采用以中心为主、兼顾边缘的装料制度，其中高炉的料线深度为1.3-1.5m，高炉的料速为5-6批/小时，且矿批重量为120-130t；在搭建合理稳定的焦炭平台的基础上，适当扩大矿角差，使得十字测温中心温度为600-700℃，边缘温度第一点为80-100℃；

3)热制度：将铁水化学热铁水中si的质量百分含量控制在0.45％-0.55％，铁水物理热控制在1500-1520℃的温度范围内，不追求低硅冶炼，以确保充足的铁水热度，使得高炉炉缸热量充足；

4)造渣制度：控制炉渣二元碱度r2为1.17-1.21，三元碱度r3为1.36-1.50，四元碱度r4为0.90-1.05；同时控制炉渣中al2o3的含量为14-16％，mgo的含量为4-6％，b2o3的含量为0.5-1.5％；

5)出铁制度：控制出渣铁时间为120-150min，控制出铁流速为6-7t/min，且出渣率在80％以上。

优选地，所述高炉为4000m³以上高炉。

优选地，所述步骤3中将铁水中的si的质量百分含量控制在0.48-0.52％。

优选地，所述步骤4中控制炉渣二元碱度r2为1.18-1.20，三元碱度r3为1.40-1.46，四元碱度r4为0.95-1.00。

优选地，所述步骤4中炉渣中al2o3的含量为14.5-15.5％，mgo的含量为4.5-5.5％，b2o3的含量为0.8-1.2％。

(三)有益效果

在传统的高炉冶炼原料的冶炼过程中，对于4000m³以上特大型高炉来说，需要加入大量含镁熔剂性矿石来进行冶炼，这在无形中增加了生产成本。而本发明通过使用所述的高铝低镁含硼高炉冶炼原料，并合理配加块矿，控制适宜的操作参数，能够保持高炉稳定顺行，降低高炉冶炼成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为炉渣的粘度和温度关系曲线图；

图2为al2o3含量固定的cao-mgo-sio2-al2o3-b2o3五元相图(ω(al2o3)＝16％，ω(b2o3)＝1.0％，t＝1200-1400℃)；

图3为1350℃的温度下cao-mgo-sio2-al2o3-b2o3五元相图(ω(al2o3)＝16％，ω(b2o3)＝0-1.0％)。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的高炉冶炼炉料由高铝低镁含硼烧结矿、球团矿以及块矿组成，所述高炉冶炼炉料除自身含有mgo成分外，均未配加含mgo矿石，所述高铝低镁含硼烧结矿为由高铝铁矿粉、硼镁铁矿粉和烧结辅料的混合物烧结而成，所述球团矿为普通球团矿，所述块矿为高品位块矿。

尽管提高渣中mgo含量有利于改善高炉炉渣流动性及脱硫效率，但考虑到成本，本发明在高炉冶炼过程中不配加任何含镁熔剂性矿石，仅在烧结配料中配加部分硼镁铁矿粉，达到既保证烧结矿品位又保证炉渣流动性能的目标。

本发明适用于4000m³以上的大型高炉，将鼓风动能控制在155-165kj/s范围内，风速控制在275-285m/s范围内，理论燃烧温度控制在2200-2300℃范围内。这样可以保证风口回旋区的位置在合理的范围内，稳定中心和边缘两股气流，使得高炉煤气流分布合理。鼓风富氧率控制在3.5-4.5％范围内，一定的富氧率保证了高炉喷吹煤粉的充分燃烧，保证理论燃烧温度的稳定。鼓风风温控制在1190-1210℃范围内，将风温控制在较高的水平为高炉炉缸提供了充足的热量来源。

此外，采用以中心为主、兼顾边缘的装料制度。控制高炉的料线和料速，料线深度控制为1.3-1.5m、矿批120-130t，料速控制在5-6批/小时；在搭建合理稳定的焦炭平台的基础上，适当扩大矿角差，以获得合理的中心和边缘煤气流分布，十字测温中心温度控制在600-700℃范围内，边缘温度第一点控制在80-100℃范围内，使炉料得到充分的预热和还原，从而提高煤气利用率，降低燃料消耗，保证高炉稳定顺行。

此外，将铁水化学热铁水中si的质量百分含量控制在0.45％-0.55％范围内，铁水物理热控制在1500-1520℃范围内，不一味追求低硅冶炼，以确保充足的铁水热度，保证大型高炉炉缸热量充足，有利于改善炉渣的流动性及脱硫能力。

此外，炉渣二元碱度r2控制在1.17-1.21范围内，三元碱度r3控制在1.36-1.50范围内，四元碱度r4控制在0.90-1.05范围内，炉渣中al2o3含量控制在14-16％范围内，mgo含量控制在4-6％范围内，b2o3含量控制在0.5-1.5％范围内，在不额外配加含镁熔剂矿石的情况下，降低生铁成本。

此外，出渣铁时间控制在120-150min，出铁流速控制在6-7t/min，且出渣率在80％以上。这使得高炉在有效的时间内出净渣铁，使炉缸具有充足的炉料下降空间。

实施例1：

下面结合实施实例来说明本发明的方法：

本实施例在烧结配料和高炉冶炼过程中不配加含镁熔剂性矿石，而是在烧结配料中配加一部分硼镁铁精矿，生产高铝低镁含硼烧结矿，硼镁铁精矿成分如表2，配加5％硼镁铁精矿的高铝低镁含硼烧结矿成分及含量如表3。

表2硼镁铁精矿主要成分及含量

表3高铝低镁含硼烧结矿主要成分及含量

本实施例高炉冶炼所需的高炉冶炼炉料按重量百分比包括：高铝低镁含硼烧结矿71％、球团矿23％以及6％块矿。

对于炉容为4747m3的高炉，其风口个数为38个，风口面积为0.4580m²。该高炉鼓风动能控制为160kj/s，风量控制约为6800m³/min，风速控制为280m/s，鼓风富氧率控制为3.5％，鼓风风温控制为1200℃。

采用以中心为主、兼顾边缘的装料制度，矿批重为125t，料线深度1.4m，料速为5.5批/小时。

出铁时间140min，出铁流速6.8t，出渣率90％。铁水化学热铁水si的质量百分含量为0.51％，铁水物理热控制为1510℃。

炉渣r2为1.19，三元碱度r3为1.40，四元碱度r4为0.93，al2o3含量16.8％，mgo含量7.26％，mgo/al2o3为0.43，b2o3含量为1.0％。

为了弄清楚该炉渣的冶金性能，对该炉渣进行了炉渣粘度实验和相图分析：

a.炉渣粘度实验

由熔体物性综合测定仪测出的是该炉渣在不同温度下的粘度数据，附图1为根据测出的实验数据作出的粘度随温度变化的曲线。

附图1是实施例炉渣的粘度和温度关系曲线。可以看出，该炉渣在1400℃-1500℃范围内的粘度均在1.0pa.s以下，满足高炉冶炼的要求。且熔化性温度为1308℃(普通炉渣一般为1350℃左右)，表明加入b2o3的炉渣更容易熔化成液态，且随着温度的继续升高，炉渣的过热度增加，此时炉渣的高温性质更趋于稳定，即表明加入b2o3的炉渣的高温性能更加稳定。

b.炉渣相图实验

(1)温度对cao-mgo-sio2-al2o3-b2o3渣系的影响；

温度是影响炉渣粘度的主要因素之一，所以有必要弄清楚温度对于cao-mgo-sio2-al2o3-b2o3渣系的影响规律。

具体方案是：al2o3含量固定为16％，b2o3含量分别为1.0％，温度变化范围为1200-1400℃，cao、mgo、sio2含量连续变化。

附图2中不同颜色的线代表不同温度的液相线，从图中可以看出，当渣系温度在1250-1400℃范围内以50℃的梯度递增时，渣系的液相区域都是逐渐增大的，由此说明升高炉温是有利于炉渣向液相区移动的。在实际高炉生产过程中，在高炉温操作条件下，炉渣更易熔化成液相，粘度降低，流动性变好。

(2)b2o3对cao-mgo-sio2-al2o3-b2o3渣系的影响；

具体方案是：将温度固定为1350℃，al2o3含量分别为16％，b2o3含量分别为0、0.2％、0.5％、1.0％，sio2、cao、mgo含量连续变化。

如附图3，从不同液相线所划分的区域比较可以得出，随着渣中b2o3含量增加，高炉渣的液相线范围是逐渐扩大的，由此说明b2o3的加入使高炉渣更易熔化成液相。从液相区域的扩大方向可以看出，随着渣中b2o3的增加，液相区域更多是向mgo的方向扩展，可见b2o3的加入可以减少炉渣中mgo的含量，从而降低炉渣中的mgo/al2o3可，减少烧结矿中含镁熔剂矿石的使用。

按照实施实例的相关参数，进行高炉对高铝低镁炉料的冶炼，冶炼生产3个月采取的控制参数结果数据如表4所示，所得的平均冶炼效果数据如表5所示。

表4实施例相关控制参数

表5实施例相关冶炼效果数据

综上所述，根据本发明的高铝低镁含硼高炉炉料及其冶炼方法，能够保证炉渣的冶金性能，实现高炉生产长期稳定顺行，降低冶炼成本。

从以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。