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746-低硅高炉锰铁冶炼实践

发布时间:

1999 年第 6 期 总第 149 期

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1999 Νο .6 Τοτ .149

低硅高炉锰铁冶炼实践
候 兴 熊冬保 蒋海冰
新余

新余钢铁有限责任公司





分析了锰铁高炉内硅还原机理 !冶炼低硅高炉锰铁的基本条件 !途径和工艺措施 指出 硅 低含量 高炉锰铁

了高炉冶炼低硅锰铁的技术经济优势 ? 关键词

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高炉冶炼低硅锰铁是高炉锰铁生产的 一项重要技术进步 ? 我公司较早开发和应 用了低硅高炉锰铁冶炼技术 本文就这一技 术 从理论和实践两方面作一阐述 ?

≥ ≥ ≈≥ ≈≥ ≥ ≈≤



≥ ≈≥

≤ ≤ ≈ ≥ ≥ ≈?

?

风口前焦炭燃烧后释放出的灰分中的

1

还原机理
据*年有关研究 高炉内硅的还原是按

虽进入炉渣 但基本上呈自由状态 活 容易进

度大 与焦炭接触良好 所以反应 照≥
ψ≥ ψ ≥ 的顺序逐级进行的 ? 高

行 使 ≥ 极易转变为气态 ≥ ? 气态 ≥ 在滴落带挥发上升过程中与下降的铁水接 触 被铁水中的≈ ≤ 还原而进入生铁 ? 因此 在风口高温区和滴落带 反应式
!

炉中硅还原进入生铁的过程主要是在滴落 带进行 并以 ≥ 气体为中介还原转入铁水 中 其还原机理可综合为如下反应

的热

力学条件和动力学条件都是有利的 即在

# 10 #







1999 年

风口*面上是增硅的过程 ? 风口*面以下 则由于反应式
!

条件 ? 试想若设备故障频繁 无计划休风次 数多 时间长 则连正常生产都保不住 更勿 论冶炼低硅锰铁 ?

的进行而使已还原进

入生铁的≈≥ 发生再氧化而呈现降硅过程 ? 这一系列还原过程已为国内外高炉解剖及 生产实践所证实 ? 由于 锰 铁 高 炉 炉 渣 中
?

3
含量比 的再氧化脱
1

冶炼低硅高炉锰铁的途径
根据国内外冶炼低硅生铁的先进经验

含量高得多 显然

≥ 作用要比 ?

大 这一点是与生铁高炉

高炉降硅主要有两种途径 低燃料比操作 即提高理论燃烧温度和煤气利用率 减

显著不同的 ?

2
211

冶炼的基本条件
原燃料条件稳定 精料是高炉冶炼的物质基础 锰铁含硅

少炉体散热损失 从而增加焦炭负荷 热流 比增加
312

降低滴落带高度 减少反应时间 向铁水转移 ?

进而减少气态 ≥

高燃料比操作 即降低焦炭负荷 提高煤气利用率 以

量的高低与精料水*密切相关 ? 这是因为 锰铁 高 炉 一 般 容 积 较 小 * 均 容 积 [ 最大容积 [ 热贮备少 低硅 操作时炉缸热量更为紧张 对外界条件变化 极其敏感 炉缸工作易波动而造成失常 ? 若 使用成分波动大的原燃料 高炉操作炉冷风 险大 ? 为了防止炉冷 操作者往往被迫采用 低风温轻负荷 留有较大余地以备不测 但 锰铁含硅量难以降低 ?
212

减少炉体散热损失从而降低理论燃烧温度 减少气态 ≥ 的发生 量 进而减少 ≥ 向铁水中转移 ? 根据我国国情 显然我们应采取低燃料 降低滴落带温度 比操作的降硅方针 ? 我公司从 生产高炉锰铁 ? 年开始 年代末 为了节能降耗 年来 我公司冶

满足用户要求 开始尝试降低锰铁含硅量 冶炼低硅高炉锰铁 ? * 炼低硅高炉锰铁既有成功的经验 也有失败 的教训 ? 各历史时期利用系数 !入炉焦比 ! 锰金属回收率 !产品合格率 !锰铁含锰量等 主要技术经济指标见表
?

操作管理水*高 冶炼低硅高炉锰铁使炉缸热贮备长期

处于炉况所允许的热临界状态下 经受不起 炉况的剧烈波动 ? 一旦顺行遭到破坏 需要 炉缸在短期内付出巨额热量支出 势必带来 诸如炉冷 !炉缸冻结 !连续性质量事故等严 重后果 ? 而且 处于重焦炭负荷低硅操作下 的高炉 一旦顺行遭到破坏 由于其惯性较 大 需要热补偿多 要恢复到正常顺行的稳 定状态 必须要付出比轻焦炭负荷较高含硅 量操作更大的代价 ? 显然 操作管理水* 低 失误多 也难以冶炼低硅锰铁 ?
213

4

冶炼低硅锰铁工艺措施
总结我公司低硅高炉锰铁生产实践 在

满足上述三项基本条件的前提下 还应辅之 以相应工艺措施 ?
411

采用高碱度高

烧结锰矿 提高 烧结锰

熟料比 采用较高比例的高碱度高 矿有利于提高焦炭负荷 降低焦比 使热流比 增加 成渣带变薄 降低了软熔带位置 缩

设备管理良好
/ 工欲善其事 必先利其器0 ? 欲冶炼低

硅高炉锰铁 设备管理良好是又一重要先决

第6期 表

侯兴等

低硅高炉锰铁冶炼实践

# 11 #

新钢各历史时期高炉锰铁含硅量及相关指标

短了滴落带区间 ? 据我公司统计数据 若烧 结锰矿
1 1 1

414

冶炼高牌号锰铁 据日本住友金属公司和歌山钢铁厂经

每提高 1 锰铁含 ≈ ≥ 则下降 每增加 ? 1 ? 若烧结锰矿 则锰铁含 ≈≥ 相应下降 1 ?
? 若熟料比每提高

含量 可使铁水中 ≥ 的活 度升高 从而减少 ≥ 向铁水中的转移量 ? 若 含量每上升 1 则生铁 ≈≥ 含量相应下降 1 ? 如果锰铁高炉渣中 含量较高 则能提高炉渣氧位 在炉缸 中发生 ≥ 反应 ≥ ≈ 从而导致锰铁≈≥ 含量下降 ≈ 含量上升 ? 据我公司统计数据 锰铁 ≈ 含量每上升 锰铁≈≥ 含量则下降 1 ? 415 适当富氧 富氧能改善高炉内热量分布 缓和锰铁 高炉特有的/ 上热下凉0 矛盾 促进高炉强化 冶炼进程 降低入炉焦比 提高利用系数 从 而降低锰铁含硅量 ? 据我公司统计数据 富 氧率 每 上 升
1

验 提高生铁≈ 生铁中≈

锰铁含≈≥

则减少 1 ? 1 ? 412 减少入炉 ΣιΟ2 量 焦炭灰分和熔剂中的 ≥ 大多以自由态 是气 锰矿 存在 活度高 ? 焦炭灰分中的自由 ≥ 态 ≥ 的主要来源 ? 使用高品位低 ≥ 降低其活度 有利于降低焦比 ?
413

和低灰分焦炭 减少原燃料带入的自由 ≥ 选择合理造渣制度 根据高炉内锰还原特点 适当提高炉渣 碱度和渣中 含量 选择高碱度高 难熔渣系 可使更多的 ≤ ! 与自由 结合而降低 ≥ 的活度 抑制 ≥ 还 ≥ 原并改善炉渣流动性 ? 我公司锰铁高炉造 渣制 度 一 般 是
1 ! [ 1 ? 1 ! 1 ? ? 实践证明 用三元碱

可增加产量 1
? 1 ?

?

焦比下降 1
?

锰回收

率提高
416

提高入炉风温 提高风温可增加热流比 降低软熔带高

度控制锰铁含硅量的效果更佳 ? 据我公司 统计数据 炉渣 每提高 1 锰铁 ≈≥ 含 量下 降 1 每提高 ? 1 ? 炉渣 1 锰铁≈≥ 含量下降 1 ? 1 ?

度和吨铁热耗 减少 ≥ 和气态 ≥ 与铁 滴及焦炭的接触时间和空间 可抑制 ≈≥ 生 成量 ? 杭钢冶炼低硅生铁的经验是 风温每

# 12 #







1999 年

提高
1

ε 生铁≈≥ 含量可降低 1

?

约 差
419

铁 ? 阳泉铁合金厂经验是高炉能 锰铁 因而视之为/ 生命线0 ? 推行标准化操作 提高炉温控制技术 高炉冶炼低硅锰铁的最大威胁是炉冷

? 在采用高碱度渣操作时 提高风温

否获得/ 中心开放型0 煤气曲线 入炉焦比相

的降硅效果更佳 ? 据此推断 锰铁高炉采用 高风温的降硅效果好于生铁高炉 ?
417

提高炉内 ΠΧΟ 由反应 ≥ ≈≤ ≈≥ ≤ 知 若提高炉内 °≤ 可抑制≈≥ 的还原 ? °≤ 与

风险 ? 由于炉缸热贮备处于炉况允许的最 经济水* 精心操作稳定炉温 减少漏水 !崩 料 !低料线等恶性炉况 提高炉温控制技术 水*显得尤为重要 ? 炉温稳定的重要标志 是获得最小的锰铁含硅标准偏差值 ? 即含 硅标准偏差值愈小 则炉温愈稳定 允许的 *均含硅量下限愈低 ?

炉内总压和煤气中 ≤ 浓度有关 ? 因锰铁 高炉煤气中 ≤ 浓度高 是冶炼低硅锰铁的 一个有利因素 ? 因此 保持全风操作 减少 临时性减风降压 有利于降低锰铁含硅量 ?
418

提高煤气利用率 减少炉体散热损失 高炉合理的煤气分布通常应符合三条 有利于高炉稳定顺行 有利于改 有利于

原则

冶炼低硅高炉锰铁的经济优势
511

善煤气利用率 以获得低燃料比 维护合理炉型 延长高炉寿命 ?

节焦

国内外先进高炉无一例外均采用/ 中心 发展型0 煤气分布 ? 首钢采用/ 分装大批重 重边缘 高风速 高喷吹重负荷 实现中心开 放型煤气流0 ? 马钢的经验是/ 吹透中心 加 重边缘0 都获得了生铁含硅量降低 增产节 焦的好效果 ? 实践证明 和生铁高炉类似 锰铁高炉合理煤气曲线应是/ 中心开放型0 ? 这种煤气分布使炉缸生成的煤气优先集中 于炉缸中心 炉缸工作均匀活跃 料柱疏松 炉内压差降低 形成位置较低的倒 ? 型软 熔带 对外部条件变化的适应能力强 有利 于稳定炉况 ? 同时使边缘气流减弱 炉墙热 负荷及温度下降 炉体散热损失减少 有利 于改善煤气利用率和延长高炉寿命 易于获 得低硅锰铁 ? 获得/ 中心开放型0 煤气分布曲线的一 个重要措施是采用类似法国 ≥? ° 锰铁公 司的/ 上大下小 较高炉喉0 高炉内型 以便 充分利用煤气热量预热炉料 降低煤气流 速 适当延长冶炼周期 增强中心气流 加重 边缘 提高煤气利用率 ? 据日本新日铁数 据 炉内煤气流速每加快 焦比将增加

硅是高炉内难还原元素之一 ? 由 ≥ 中直接还原 ≥ 所需热量相当于从 ? 中直接还原 接还原
? 的

倍 是从

中直



倍 ? 据我公司统计数 相应的入炉

据 锰铁含硅量每增加 1 焦比增加 ? ?
512

节矿 锰矿是比铁矿经济价值更高 !更为稀缺

的宝贵矿产资源 ? 冶炼低硅高炉锰铁有利 于减少锰的高温挥发损失 ? 同时 由于焦比 降低 渣量减少 炉渣锰损失也相应下降 ? 这些都有利于降低锰矿消耗 ? 据我公司统 计数据 锰铁含硅量每增加 1 回收率则下降 1 ? 1 ?
513

锰金属

增产 冶炼低硅高炉锰铁时 由于焦比降低

锰金属回收率提高 因而锰铁产量可相应增 加 ? 据我公司统计数据 锰铁含硅量每增加
1 1 514

相应的高炉利用系数则降低 1
# ?

?

优质 冶炼低硅高炉锰铁时 由于锰铁含硅*

第6期

侯兴等

低硅高炉锰铁冶炼实践

# 13 #

均水*下降 高硅废品将减少 有利于提高 锰铁合格率 ? 据我公司统计数据 锰铁含硅 量每上升 1
1 515 ? 1

锰铁冶炼技术 但因工艺不完善 !设备不配 套以及管理和操作技术不高等原因而出现 反复 ? 尽管低硅冶炼取得了一些进展 但成 绩远非尽如人意 ? 采用低硅锰铁冶炼技术 有利于改善技术经济指标 促进工艺完善和 设备配套 提高企业综合素质 !管理水*和 经济效益 是生产高炉锰铁亏损企业走出困 境 求得生存和发展的技术手段 也是盈利 企业增加技术贮备 促进发展后劲的有用工 具 ? 为此 各企业宜根据现有条件合理确定 锰铁含硅下限 努力降低含硅标准偏差 促 进低硅锰铁冶炼技术的推广和应用 ?
收稿日期
2 2

相应的锰铁合格率将下降
?

加价 原冶金部和国家物价局文件规定 高炉 组硅 ≥ [ 1 交货者可加价 年冶炼低硅高炉锰铁以来 其 ?至
?

锰铁按

加价曾使我公司年增利

万元 ?

6

结束语
虽然我公司较早开发和应用低硅高炉




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