高炉软熔带的研究

本文描述首钢实验高炉 (23m~3) 解剖后出现的软熔带形状和分布特征,它基本上是焦矿交替的倒V形结构.高炉解剖发现有粘结层,它是形成软熔带的过渡层.软熔带全部形成过程包括固相反应、粘结、软熔和滴落等.决定软熔带形状的是温度场和矿物组成.在软熔带渣铁开始分离,软熔带主要由未渗碳、熔点高的金属铁组成,平坦式的软熔带分布能保证高炉顺行和最大限度提高间接还原率.     

高炉炉料软熔滴落性能的研究现状与展望

高炉生产能耗高、CO₂排放量大,在国家“双碳”背景下,稳定顺行是高炉节能减排的重要前提。高炉软熔带的形状、厚度、位置决定着炉内煤气流的二次分布,对高炉顺行起决定性作用。含铁炉料的软熔滴落性能试验在一定的负载和还原条件下模拟高炉内渣铁形成过程,是目前表征高炉软熔带矿石软化熔融过程的最直接手段。综述了高炉炉料软熔滴落性能的研究现状及影响因素,指出改善炉内矿石还原条件及炉料造渣过程是优化炉料软熔滴落性能与软熔带分布的根本。在不影响高炉炉渣性能的前提下,适当调整炉料化学成分、调整炉料结构、增加球团矿比例、向焦炭中添加CaO等碱性物质以及使用富氢气体还原等均能改善矿石在高炉内的还原条件,优化软熔滴落性能。高炉富氢冶炼是未来高炉发展的重要方向,对高炉炼铁节能减排及高炉顺行具有重要意义。     

高炉富氢对钒钛矿软熔滴落性能的影响

高炉富氢冶金是降低高炉能耗与碳排放重要途径,研究了富氢还原对钒钛矿软熔滴落过程的影响,并采用历程中断法分析表征了钒钛矿渣铁形成过程中的还原度与初渣渣量的变化。研究结果表明,钒钛矿的软熔收缩行为与其还原过程密切相关,富氢还原失氧率加快使钒钛矿500～900℃的还原膨胀有所加剧,温度小于1 100℃时,FeO的大量生成使钒钛矿中低温收缩变形率增加,温度为1 100℃时,H₂的还原速率是CO还原速率的8倍,逐渐增厚的铁壳及初渣熔点的升高导致钒钛矿的熔融滴落温度升高。富氢率为10%时,高炉初渣渣量由接近900 kg/t降低到460 kg/t左右,初渣渣量减少将近1/2,接近终渣渣量,这将使煤气阻力损失明显降低,大大改善高炉软熔滴落带的透气性。同时富氢还原减少了高温条件下钒钛矿中FeO与钛铁矿FeTiO₃、钛铁晶石Fe₂TiO₄等含钛矿物的相互结合与耦合反应,促进了软熔带渣铁的分离,有效减少了炉腹泛液现象。冶炼钒钛矿高炉富氢后软熔带位置下移、厚度减薄,尤其是透气性最差的熔融区间变窄、透气性增加,这表明冶炼钒钛...     

不同富矿配比对钒钛烧结矿软熔滴落性能的影响

钒钛烧结矿在软熔带的还原过程极其复杂,该矿在还原过程中渣液粘稠,渣铁难分,滴落困难,对高炉冶炼的影响比普通矿显著得多。本试验在实验室条件下,模拟高炉的还原条件,对不同普通富矿粉配比的钒钛烧结     

小高炉冶炼钒钛磁铁矿解剖研究

介绍了小高炉冶炼高钛型钒钛烧结矿的冶炼状况、解剖程序和方法。采用Ar一N_2冷却以保持高炉炉内特征。叙述了炉内块状带、软熔带、滴落带、风口区和炉缸渣铁界面的宏观状况。论述了钒钛矿高炉冶炼过程,TiO_2、V_2O_5在炉内的还原过程和走向,Ti（C,N）在炉内生成的特点和规律,以及铁氧化物还原和渣铁形成过程。     

碳循环氧气高炉内软熔带上部炉料反应行为

近年来，在中国“碳达峰”“碳中和”战略背景下，低碳高炉炼铁已成为中国低碳冶金技术发展的重要方向。在高炉炼铁工序，由于大量使用化石燃料及炉顶煤气利用率低，导致CO₂排放量过多。为降低高炉炼铁的碳排放，提出富氢碳循环氧气高炉新工艺。以碳循环氧气高炉为研究对象，通过数值模拟与实验室试验相结合的方式，对高炉内软熔带上部含铁炉料的还原行为和焦炭气化行为进行了研究。通过SEM-EDS对烧结矿和球团矿的还原程度及渣铁分离现象加以分析，同时采用矿相显微镜对焦炭气化后的微观形貌进行表征。通过数值模拟和实验室试验得到的高炉内含铁炉料还原度变化规律基本一致，验证了数值模拟与实验室试验相结合方法的可行性。研究表明，在高炉的同一竖直方向上，随着位置的降低，含铁炉料的还原度和金属化率不断升高，焦炭的气化率不断上升。在高炉中心位置软熔带上方，含铁炉料的还原度为0.91,金属化率为67.58%,焦炭的气化率为20.91%。在高炉边缘位置软熔带上方，含铁炉料的还原度为1,金属化率为96.91%,焦炭的气化率为21.36%。并且，随着炉料下行，还原后含铁炉料的金属铁面积越大，渣铁分离越明显，观察到的...     

高炉冶炼钒钛磁铁矿配加普通矿的作用

根据对高炉各带炉料行为的模拟研究，分析了高炉冶炼钒钛烧结矿配加普通块矿后，在高炉块状带、软熔带的炉料熔化速度、初渣生成及炉缸中还原与脱硫反应结果的变化，说明了高炉配加普通块矿后高炉冶炼行程的变化。     

太钢大型高炉开炉生产经验

对太钢大型高炉2次开炉的生产组织和技术经验进行了总结。认为,确立大型高炉开炉过程的主要节点是关键;在装开炉料前,要确立入炉各段和全炉料的焦比和目标渣、铁成分;开炉送风后,要做好送风初期的高炉操作,平稳过渡软熔带的形成过程,确定出第一炉铁的累计风量和时间,出好第一炉铁。     

铁焦与铁矿石混装对高炉初渣形成的影响

 软熔带的形状和位置是影响高炉稳定运行的关键因素之一。研究了综合炉料中混入高反应性铁焦对高炉初成渣形成过程的影响。针对综合炉料进行研究,结果表明,铁焦的加入导致试样的变形开始温度降低,这是由于在较低温度下铁焦即开始与CO2反应,增加了煤气中的CO浓度与平衡浓度的差值,加速了铁矿石的间接还原。铁焦的加入一般使软化结束温度升高、滴落温度下降,使得软熔区间大幅度收窄,表明向铁矿石中混入铁焦能够显著改善高炉料柱的透气性。加入铁焦还使滴落熔铁中的碳含量明显提高。优先考虑对料柱透气性的影响,建议使用加入20%(质量分数)矿粉A的铁焦。     

钒氧化物在高炉中的还原行为研究

通过模拟高炉内部钒氧化物发生还原的三个主要反应区,并运用相关热力学计算,分别研究影响高炉块状带、软熔滴落带及炉缸钒氧化物还原的各种因素。研究结果表明:炉料还原性能的提高有利于钒在块状带的还原;软熔滴落带温度的升高、初渣中FeO量的降低都有利钒的还原;炉缸温度应维持在1 450℃以上,渣铁间V的反应有利于提高铁水V的收得率;硅与钒氧化物的耦合反应,不仅可促进钒氧化物的还原,而且可以降低生铁含硅量。     

不同料柱模式下高炉内煤气流分布的模拟

高炉炼铁广泛使用高铝炉料，冶炼过程中需要控制渣成分以满足炼铁需求，这会导致渣比增加和软熔带位置改变，进而影响高炉煤气流的分布。为此，基于Flunt数值模拟手段，研究了不同料柱模式下高炉内煤气流的分布情况。结果表明，不同料柱模式主要影响软熔带附近煤气流分布，对炉身上部煤气流分布情况影响较小。倒V形软熔带的料柱模式下，随着软熔带的高度升高、厚度增加，高炉内中心处11.1 m到13.0 m高度平均煤气流速由0.76 m/s减弱到0.69 m/s,边缘处8.6 m到11.1 m高度平均煤气流速增加了0.05 m/s。W形软熔带的料柱模式下软熔带下部的煤气流速高于倒V形软熔带料柱模式下的流速。研究结果可为指导高炉大渣量冶炼提供理论依据。     

氯元素在高炉软熔滴落带分配规律

为了解氯元素在软熔滴落带的分配规律,对高炉内氯元素的反应行为进行热力学分析,同时研究了氯元素入炉量和炉料碱度对氯元素在高炉软熔滴落带渣、铁及焦炭中分配规律的影响。结果表明:随着入炉氯元素含量的增加,软熔滴落带铁和渣中的氯元素含量均不断增加,且渣中氯元素含量的增加幅度大于铁中氯元素含量的增加幅度。随着入炉氯元素含量的增加,软熔带总特征值(S值)逐渐减小,透气性逐渐增强,焦炭中的氯元素含量逐渐降低。随着入炉炉料碱度的增加,软熔滴落带铁中的氯元素含量无明显变化,渣中的氯元素含量增加,焦炭中的氯元素含量的大小主要受软熔带透气性的影响。     

不同碱度条件下FeO对初渣软熔特性的影响

高炉初渣软熔特性对高炉冷却壁挂渣能力的影响巨大,进而影响高炉顺行及安全生产。根据高炉解剖试验结果确定高炉初渣成分变化范围,采用纯试剂配制高炉初渣,研究了初渣中FeO质量分数变化对高炉初渣软熔性能的影响。结果表明,在不同碱度条件下,FeO质量分数变化均对初渣软熔性能影响巨大,随着FeO质量分数的上升,初渣软熔温度下降;初渣碱度在1.3左右时初渣软熔温度较低,过高或过低的初渣碱度均不利于形成稳定的渣皮。     

冶炼钒钛矿高炉富氢非等温还原行为及合适富氢率的探讨

高炉富氢是降低高炉能耗与碳排放重要途径,为确定高炉合适富氢率,研究了不同富氢率条件下钒钛矿的软熔滴落过程,并采用历程中断法分析了钒钛烧结矿、球团矿的非等温还原行为。研究结果表明,高炉富氢改善了钒钛矿还原条件,随煤气富氢率的增加,钒钛烧结矿、球团矿的还原度升高,尤其是高温条件下,煤气富氢率对还原的影响更为明显,初渣中FeO含量减少,初渣渣量降低,冶炼钒钛矿高炉富氢后软熔带位置下移,厚度减薄,尤其是透气性最差的熔融区间变窄,透气性增加;由于物理形貌和结构特征的不同,钒钛烧结矿与球团矿的还原速率随富氢率的增加表现出不同的变化趋势,富氢后钒钛烧结矿的还原速率在900～1 000℃达到最大值,而钒钛球团矿的还原速率随温度的增加呈增加趋势。高炉富氢恶化了钒钛矿非等温还原过程的粉化指标,适当减小炉身角可缓解富氢高炉块状带钒钛矿还原粉化现象。当煤气中富氢率以5%幅度增加时对钒钛矿非等温还原和软熔滴落性能的影响是不同的,富氢率由0增加到5%时的影响最大,其次是由5%增加到10%,富氢率超过10%时对钒钛烧矿的还原及软熔滴落行为影响较小,综合考虑还原气体富氢率对钒钛矿非温度还原、软熔滴落性能和软熔带分布的...     

X射线透视法在炼铁学研究中的应用

本文利用X射线透视法观测研究了铁矿石的软熔行为以及不同炉料组成和料柱结构对软熔过程的影响。此外，还利用X射线装置直接观察了高钛渣中泡沫渣和渣中带铁的形成过程。     

莱钢高炉解剖软熔带含铁炉料特性分析

基于莱钢2007年120 m3生产高炉科学解剖研究内容,系统分析了含铁炉料在软熔带位置物化属性。结果表明,高炉软熔带呈不规则倒V形分布,软熔层矿石还原度由低温侧向高温侧逐渐增加,其中烧结矿的还原度由40%~70%增加至80%~95%,球团矿的还原度由40%~50%增加至70%。软熔层低温侧烧结矿金属化率为20%~45%,球团矿的金属化率为10%~20%,在高温侧烧结矿的金属化率为70%~95%,球团矿的金属化率约为50%~70%。含铁炉料在软熔带区域发生了剧烈的还原反应,其中烧结矿金属化率增加的幅度大于球团矿的主要原因为烧结矿的还原性好于球团矿的还原性。矿相分析表明软熔带中球团矿已没有Fe₂O₃、Fe₃O₄存在,铁主要以FeO和金属铁存在,在软熔带区域存在被还原生成中空的铁壳球团矿。     

氧气高炉块矿与烧结矿软熔过程交互作用

 以不同预还原度的块矿及块矿与烧结矿的混合矿为研究对象,利用单颗粒荷重软化试验装置,考察了氧气高炉及传统高炉还原气氛对块矿及混合炉料软熔性能的影响。研究发现,高还原势的氧气高炉条件下,含铁炉料还原度的提高导致其颗粒内部铁相数量增加,低熔点渣相数量减少,块矿的软熔性能与传统高炉条件相比有所改善。同时,通过对软熔过程相关数据及炉料颗粒微观结构的分析,发现氧气高炉条件下,块矿-烧结矿混合炉料在界面上发生了交互作用;由于铁相数量的增加及渣相的减少,不同渣相的接触时间被推迟,接触的渣量也减少,导致相对于传统高炉条件,氧气高炉条件下发生交互作用的温度升高,其作用强度减弱。     

不同反应性焦炭在炉料还原-软熔过程中的作用行为

随着钢铁企业“双碳”目标的提出，明确焦炭在炼铁过程中的作用行为至关重要。同时高炉富氢冶炼技术的推广给高炉内原燃料的反应行为带来了较大的变化，因此，研究在无氢和有氢气氛下不同反应性焦炭在高炉炉料还原-软熔过程中的作用行为对高炉冶炼具有重要意义。模拟高炉实际炉料结构，研究了不同反应性焦炭对矿石还原度和焦炭的气化率及孔隙结构变化的影响，探索焦炭反应性对炉料软熔性能及软熔带透气性的影响，解析不同反应性焦炭与渣铁界面作用行为的变化机理。研究结果表明，焦炭的反应性提高使各温度下矿石还原度和焦炭气化率均提高，各温度下焦炭的表层孔隙率增加，在无氢气氛下孔隙率的增加幅度低于有氢气氛，焦炭内部孔隙结构整体变化幅度较小。焦炭反应性提高后，炉料的软化温度区间减小且向低温区移动，在无氢气氛下熔化温度区间降低，在有氢气氛下熔化温度区间略有增加，焦炭表层碳基体劣化严重且强度降低，料层最大压差增加，透气性劣化，无氢时的影响程度强于有氢时的影响程度。增加焦炭反应性后，在无氢气氛下渣铁分离较好，且炉渣可以与焦炭灰分有效融合，使熔化带向低温区移动；在有氢气氛下，焦炭表层灰分含量较高，且不能及时与炉渣融合更新焦炭表面的活性点...     

萤石和氧化镁对含钒钛高炉炉料熔滴性能的影响

利用高温熔滴炉模拟实际高炉软熔带的运行情况,探讨CaF2和MgO加入炉料后,对钒钛高炉炉料透气性、软熔带厚度、压差陡升温度、软熔区间、熔融区间等炉料高温物理性能的影响;为改善软熔带透气性,找出高炉合适软熔带位置,从而达到解决利用钒钛磁铁矿带来的不利影响的目的,为提高高炉强化冶炼目的提供重要依据。结果表明:炉料中添加萤石后对软化开始温度基本无明显影响,但使软化温度区间变窄,初渣带位置形成过早,软熔带厚度、最大压差、总特性值都升高。MgO的加入使软化开始温度升高,软化温度区间变窄,说明MgO的加入使软熔带位置下移,软熔带变薄。     

印度高炉的炉料结构

1 前言自70年代初日本专家冷却并解剖了若干生产高炉后,人们对高炉软熔带有了明确的认识。为了提高高炉透气性,增进固态还原并降低铁水含硅,该带位置应低且薄,由此带来了对高炉操作的全面改进。由于软化温度高、软熔区间窄的含铁炉料有助于形成良好的软熔带,故而在炉料设计中重视了对这些