3高炉护炉操作研究'> 莱钢1880m3高炉护炉操作研究

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【摘 要】本文简单介绍了应用含钛原料护炉机理和莱钢1880m3高炉采用含钛球团护炉操作，及高炉侵蚀的因素。经过查阅资料和实践操作分析，得出采用含钛物料进行高炉护炉时，[Ti]含量通常保持在0.10%～0.20%，同时应加大炉缸的冷却以有利于TiC与TiN的析出。

【关键词】高炉；含钛炉料；护炉；钛溶解度

1 前言

高炉冶炼后期经常出现的问题就是高炉炉缸内侧受到过度侵蚀，从而使炉壁温度升高，甚者出现严重的炉缸烧穿等事故。因此高炉后期的护炉操作显得异常重要。用含钛原料进行护炉操作也已经成为我国大部分钢企护炉的首选。本人秉着学习的态度对高炉后期服役异常进行保护性操作研究。

2 炉缸、炉底侵蚀原因

炉缸、炉底损坏的主要形式有炭砖环裂，炉缸、炉底交界处“蒜头状”侵蚀和炭砖脆化。其主要原因是：渣铁和煤气流的机械冲刷、热应力破坏、煤气中CO2，O2，H2O和漏入炉内水的氧化作用、铁和碱金属的渗透引起炭砖变质，并在渗透层和炭砖之间产生环形裂缝。

3 钛化物护炉机理

炉底钛化物的生成与钛在铁水中的溶解度有关，当铁水中钛达到一定浓度时，就会析出TiC。

从图1中可以看出2条曲线交于A点，其对应温度为1840K。而高炉炉墙附近铁水的温度一般达不到这么高，如果达到了也就意味着炉墙要损坏。所以在研究铁水中TiC析出时，应在低于A点温度区域讨论。

在炉缸铁水温度较高区域（区域1），当T为1773K时，渣铁平衡时铁水中的的w（[Ti]）e为0.157，铁水中钛的溶解度w（[Ti]）s为0.576，w（[Ti]）e w（[Ti]）e，所以这一区域很难生成TiC.但是在铁水温度较低区域（区域2），因温度下降时w（[Ti]）s减少，假设炉缸中1773K的铁水流动到炉缸的炉墙附近，铁水温度降至1473～1573K时，铁水中钛的溶解度w（[Ti]）s只有0.068～0.153，小于1773K时铁水w（[Ti]）e，所以TiC只能在炉缸温度较低的部位生成。

从上图中可以看出，区域3的温度高于A点温度此时渣-铁界面钛的平衡浓度大于钛的溶解度，会生成TiC.故用钛球护炉时，如果加入过多的钛球， 渣中的TiO2增多，使渣-铁界面钛的浓度过大，生成大量的TiC，导致炉渣和铁水变稠，高炉操作困难所以冶炼温度不能高于A点。

炉缸中形成钛沉积物的原理是：在渣-铁界面即炉缸的高温区域，发生反应TiO2+2（C）=[Ti]+2CO（g），渣中的Ti O2被还原成钛，反应[Ti]+[C]=TiC（S） ⑴ 在高温下很难发生所以在铁水高温区域不会有TiC生成，而炉缸侵蚀部位的低温区域能满足反应式⑴发生的条件，故铁水中的钛主要在渣铁界面生成，通过铁水流动或扩散到达炉缸低温侵蚀部位，不断生成TiC，不断积累沉积，达到护炉目的。

4 护炉操作情况

我厂1# 1880m3高炉已经投产八年，属于服役后期，7月18日以来炉缸二层冷却壁温度第4和第6测温点出现异常升高，（最高温度分别为318℃和330℃）针对莱钢1880m3高炉炉壁实际情况进行炉顶配加含钛球团护炉操作。成分如下表：

高炉矿批平均为每12分钟一批料，每批料为64吨左右，经过逐步摸索配加钛球剂量，定为每批料配加500kg～800kg含钛球团，经过一段时间的配加，炉缸异常温度点有所缓解，第二层2点逐步从最高318℃恢复到正常温度230℃，第二层4点从330℃恢复到200℃上下，达到预期效果，目前高炉每批料扔配加500kg含钛球团。根据实践数据得知当配加钛球后铁水中的成分钛含量有了明显增加，基本稳定在0.1%～0.2%之间。如下表：

考虑到铁水中的硅含量限制了铁水中的钛含量（w（[Ti]0.2w（[Si]）），所以控制合适的冶炼温度促进渣中TiO2还原的同时还要提高铁水中硅含量，以保证铁水中有足够的钛，另一方面，通过降低侵蚀碳砖表面温度来降低钛的溶解度，促进侵蚀部位铁水中钛的析出，使得含钛保护层脱落后能在短时间内迅速形成。

4 结论

（1）由上述可知[Ti]+[C]=TiC（S）在高温下很难发生，所以在铁水高温区域不会有TiC生成，而炉缸侵蚀部位的低温区域能满足反应式发生的条件，故铁水中的钛主要在渣铁界面生成，通过铁水流动或扩散到达炉缸低温侵蚀部位，不断生成TiC，不断积累沉积，达到护炉目的。

（2）根据实践操作经验和其它高炉护炉数据对比，得出采用含钛物料进行高炉护炉时，[Ti]含量通常保持在0.10%～0.20%，同时应加大炉缸的冷却以有利于TiC与TiN的析出。

（3）考虑影响[TiC]含量的因素，在护炉操作时应提高铁水中硅含量，以保证铁水中有足够的钛，另一方面，通过降低侵蚀碳砖表面温度来降低钛的溶解度，促进侵蚀部位铁水中钛的析出，使得含钛保护层脱落后能在短时间内迅速形成。

参考文献：

[1]马家源，孙希文，刁日升，高炉冶炼钒钛磁铁矿理论与实践[M].北京：冶金工业出版社，2000.

[2]李永权.高炉钛矿护炉的机理研究[J].宝钢技术，2002（1）.

[3]宋建成.高炉含钛物料护炉技术[M].北京：冶金工程出版社，1994.

[4]蔡浩宇等.高炉钛矿护炉规律研究[J].钢铁，2012.