鄭玉娥
摘要：分析了生鐵中的鈦源、生鐵降鈦途徑及林鋼高爐冶煉條件下鈦的還原情況，介紹了冶煉低鈦生鐵(〔Ti〕≤0.03%)采取的精料、低硅操作、高風(fēng)溫、合理造渣等一系列技術(shù)措施。
關(guān)鍵字:高爐；精料；低爐溫；低鈦；生鐵
1. 前言
濮陽市林州鋼鐵有限責(zé)任公司(簡稱林鋼)是一個專業(yè)煉鐵廠，是豫北地區(qū)規(guī)模較大的鑄造用生鐵生產(chǎn)基地，具有低S、低P(一般〔S〕≤0.03％，〔P〕≤0.04％)質(zhì)量特點的優(yōu)質(zhì)球墨鑄鐵用生鐵是公司的拳頭產(chǎn)品。近年來，許多精密鑄件對生鐵質(zhì)量要求越來越高，尤其對生鐵中的某些微量元素要求更嚴。因此，為滿足市場對球墨鑄鐵用生鐵低S、低P、低Ti(即三低)的質(zhì)量要求，也為進一步擴大生鐵的質(zhì)量優(yōu)勢，決定組織攻關(guān)開發(fā)市場需求大、要求內(nèi)在質(zhì)量高的低鈦生鐵(〔Ti〕≤0.03％)新產(chǎn)品，經(jīng)過理論計算、技術(shù)分析、原料優(yōu)化、高爐操作，于2005年3月成功開發(fā)出低鈦生鐵新產(chǎn)品。現(xiàn)淺談一下我們冶煉低鈦生鐵的生產(chǎn)實踐。
2. 生鐵降鈦的理論依據(jù)
2.1生鐵中鈦的來源
林鋼以冶煉鑄造生鐵為主，受原料條件和爐況波動的雙重影響，即使生產(chǎn)煉鋼生鐵，爐溫也常控制在較高水平，因此，生鐵中的鈦含量也比較高，是低鈦生鐵要求鈦含量的兩倍多。分析表明，在高爐冶煉所用的原燃料中，燒結(jié)礦中TiO2含量為0.13％，焦炭中TiO2含量為0.20%。
2.2鈦在高爐內(nèi)的還原及其影響因素
鈦以TiO2形態(tài)存在于礦石中，TiO2比SiO2更穩(wěn)定，更難還原。與Si的還原一樣，Ti的還原需要消耗大量的熱量，還原單位重量Ti所消耗的熱量比還原Si時大0.14〔1〕倍。因此，在高爐內(nèi)，鈦的還原只能是在高溫條件下的直接還原。
理論與實踐表明：影響鈦還原的主要因素有爐溫、爐渣堿度、渣中TiO2含量、入爐TiO2負荷。
爐溫對Ti還原的影響體現(xiàn)在對Si的還原上。由實驗證實，渣內(nèi)SiO2和TiO2同時還原，并且〔Ti〕／(TiO2)和〔Si〕／(SiO2)幾乎成直線的關(guān)系。因此，控制了硅的分配比，就能控制鈦的分配比〔2〕，而爐溫的高低影響著硅的還原，因此也影響著鈦的還原，所以，爐溫愈高，愈有利于鈦的還原，爐溫愈低，愈不利于鈦的還原，生鐵中的鈦含量也就愈低。
爐渣堿度也嚴重影響〔Ti〕的增減，當渣中TiO2含量較高(>25％)時，〔Ti〕隨堿度升高而減少；而TiO2含量較低(<25％)時，〔Ti〕卻隨堿度升高而增加〔3〕。因此，高爐冶煉低TiO2渣時，在保證生鐵脫硫的條件下，保持較低的爐渣堿度，以減少TiO2的還原。當其它條件一定時，〔Ti〕隨渣中TiO2含量的增加而增加，即爐渣中TiO2含量愈高，愈有利于Ti的還原，生鐵中的Ti含量就愈高；爐渣中TiO2含量愈低，愈不利于Ti的還原，生鐵中的Ti含量就愈低，林鋼高爐冶煉(TiO2)量屬于后者。
根據(jù)鈦在爐內(nèi)還原率公式ηTi=進入生鐵Ti／入爐鈦×100％知，入爐TiO2負荷升高，則〔Ti〕含量升高，但鈦的還原率下降，入爐TiO2負荷降低，則〔Ti〕含量降低，但鈦的還原率上升，因此，降低入爐TiO2負荷，可降低生鐵中的鈦含量。
綜上所述，在高爐冶煉中，降低生鐵中鈦含量的主要途徑有：降低入爐TiO2負荷、減少TiO2入爐量，低硅操作、低堿度、低渣量等。
3. 低鈦生鐵的冶煉技術(shù)及生產(chǎn)實踐
在分析了生鐵中的鈦源、降鈦途徑及高爐冶煉具體條件下爐內(nèi)鈦的還原情況后，根據(jù)我廠高爐用料雜、成分波動大、高爐容積小的特點，制訂了下述冶煉低鈦生鐵的具體技術(shù)措施：
3.1控制鈦源，降低入爐TiO2負荷
在供給我廠高爐原燃料的供方中，經(jīng)跟蹤化驗分析后，選擇購進TiO2≤0.05％的精礦粉和TiO2≤0.12％的焦炭。
3.2低硅操作
根據(jù)試驗得出的〔Si〕、〔Ti〕定量關(guān)系及所購原燃料，經(jīng)下列配料計算。
原燃料：燒結(jié)礦TFe=59％，TiO2=0.072％，批重1700kg／批。焦炭TiO2=0.12％，批重650kg批。
每批料的理論出鐵量為：
0.59×17000.94=1067kg/批
入爐Ti的總量為：
〔(1700×0.072％)+(650×0.12％)〕×48／80＝1.2024kg/批
則生鐵中的鈦含量為：
〔Ti〕=1.2024×20.22％÷1067×100％=0.023％
并確定將爐溫控制在〔Si〕≤0.50％。
3.3適宜的爐渣堿度
林鋼高爐爐渣中TiO2含量在0.25％左右，小于5％，屬低鈦渣，根據(jù)爐渣堿度對〔Ti〕的影響，考慮到硫負荷的大小和爐內(nèi)生鐵脫硫的需要，選擇爐渣二元堿度在0.95～1.10。
3.4使用高風(fēng)溫
鼓風(fēng)所帶的物理熱不僅能在高爐下部全部被利用，而且可替代部分焦炭燃燒所產(chǎn)生的熱量，因此，提高風(fēng)溫，一方面可降低焦比，減少焦炭帶入TiO2，減少渣量及(TiO2)含量；另一方面，可提高渣鐵溫度，保證爐缸充足的熱量，使渣鐵有足夠的溫度和良好的流動性，爐缸工作更均勻、活躍，脫硫條件也得以改善，因此，要求風(fēng)溫≥900℃。
4. 結(jié)語
（1）小高爐上冶煉低鈦生鐵是完全可以的，低鈦生鐵冶煉的基本條件是：精料、低爐溫高爐操作及良好的設(shè)備管理，三者之中，精料是基礎(chǔ)、操作是關(guān)鍵、設(shè)備是保證。
（2）由于鈦在爐內(nèi)的還原率隨爐溫不同而不同，因此，只有找出高爐具體冶煉條件下鈦的還原率是多少，才能制訂出相應(yīng)的原料選擇條件及高爐操作制度。
（3）凡能降低礦耗、降低焦比的任何措施，都可降低入爐TiO2。進而降低〔Ti〕含量，如提高入爐礦品位、提高風(fēng)溫、改善煤氣利用和保持爐況順行等，都有利于低鈦生鐵冶煉。但這些要以精料為基礎(chǔ)。
（4）低鈦生鐵新產(chǎn)品的成功開發(fā)，進一步提高了生鐵的內(nèi)在質(zhì)量，對企業(yè)產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。