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1、维普资讯 http:/2001年第 4期马 钢 技 术马钢大高炉用高碱度烧结矿冶金性能研究技术中心 洪灶熬【摘要】作者统计了1997年一20OO年马蛔太高炉用南碱度烧蛄矿诚样的化学成务和冶奎性能评速其冶奎性能特点，务析辫逮烧培矿化学成务与冶奎性能的内在联系覆其彤响探 讨了冶奎性能与高炉利用承敷的关系以覆改善冶盘性能的造柱。【关蕾词】烧蛄矿 碱度 墙奎性能1 前言马钢大高炉于 1994年 4月投 产至今，经历了开炉试产期，逐渐适应期和稳定高产期三个阶段，高炉用烧结矿质量也在不断提高。开炉初期由于烧结厂投产不久，烧结矿化学成分波动较大。冶金 性能不够稳定。 1997年4月，烧结矿碱度定为 185后
2、，脏烧结矿冷强度改善，高炉生产趋于稳定展行利 用系数逐年提高。2001年 12月份 月均利用系数超过了 21。但高碱 度烧结矿冶金性能与高炉利用系数问的关系，烧结矿化学成分对冶金性能有何影响，以及改善烧结矿冶金性能的措施等同题，一直是马钢从事高炉炼铁生产及科研工作者所关心的问题。马铜技术中心炼铁试验室自 1997年 5月至 2U)O年 7月 ，从马铜四铁厂取烧结矿试样 21次 ，并对其进行了冶金性能试验，通过对试验结果的分析，发现了一些规律。2 试样化学成分所取 21个 烧结矿样的化学成分均值及标准偏差见表 l。从 表 l可 见，烧结矿化学成分波动范围较大，其中，1Fe、m02、A】2 反映了
3、不同混匀矿堆及同一堆内波动的影响，这是四年来配矿方案不断调整所致，FeO、CaO、h o的波动主要受烧结厂配料及烧结生产影响。需 要指出的是，其极值多出现在1997年一l998年的试样中，而 1999年 2U)O 年的试样中则明显减少，这反映了港务原料厂和烧结厂生产操作的稳定性逐年提高。裹 1 烧蕾矿棒化学成分统计分析表明，TFe与 m02有 较强的负相关关系，Si02降低 1， 将提高 2 1个 百分点。 由于混訇矿配料中，选用了较多高硅高铝或低硅低铝的矿种，St02、Al2o3之间也存在一定程度的正相关关系。在 烧结生产中，烧结矿 Mgo古量 一般固定不变，白云石配比也就不作调节。但烧 结
4、生产中白云石配比是波动的，造成烧结矿 CaO、Mg0古量 同时增大或减小，在一定程度上呈现正相关关系，Mg0增加 1，CaO将 提高 133个 百分点。维普资讯 http:/12马 钢3 烧结矿的冶金性能高碱度烧结矿的冶金性能包括还原粉化试验 (执行 GBT132429l标准)，还原度检验(GB1324191标准 )和熔滴试验 (企 业标准)。根据此 三项试验所得到的 ll项指 标，可以衡量烧结矿的综合冶金性能。21组 试样的冶金性能各项指标统计情况见表 2。 由表 2可见：技 术2001年第 4期烧结矿的标准，只有 RDI-0l5较好。烧结 矿还原性较好，砒达 8319。烧结 矿软化、熔融温
5、度不算高，L 仅 1090 ，Tm为 1293，在2500ra3大高炉筹建阶段所提烧结矿冶金性能建议 中，这两项指标分别为 1100 和 l3o0 ，在投产以后烧结矿冶金性能试验中，亦以此标准衡量其优劣，从这个意义上说，高碱度烧结矿的 T|、Tm均值 尚未达此标准。漓(1)从冶金性能均值看，烧结矿的下温度较适宜(1451)，原定标准为 1450RDI 3较低，RDI“亦较低，尚未达到优质左右。其余 为参考指标，不作分析。衰 2 烧结矿冶金性能统计值(2)冶金性能极值中，还原粝化指标范围较大，还原度范围相对适中，温度指标范围变化不大。为 90它左右 ，其余指标范围很大，这说明以富矿粉为主的烧结矿
6、还原性较好且较稳定，其余冶金性能指标相对不够稳定。但从相对短的时段内批量试样的试验结果看，其波动范围是较小的，说明冶金性能波动范差，相关式分别是：RDI+3 =8475 一3 RDIlo5， = 一084RDI+63=4873 一307RDI一05，7= 一064即 RDI o5降低 1，RDI+3 和 RDI+6，分别提高 3 和 3町 个百分点。在熔滴试验的 7项指标 中，温度指标、压差指标 (包 括透气性指标 )和滴下指标 (包 括围较大与混匀矿配矿方案变化有较大关系， 残罾量)之间无相关关系。熔融温度高，则滴从 1997年 5月至 20OO年 7月 ，配矿方案一直 下温度也高，具有一定
7、的正相关关系 。在不断调整优化。4 分析与讨论(1)冶金性能各指标问的关系根据 21组试 样冶金性能指标分析，烧结矿还原粉化、还原性和熔滴试验各指标之间不存在相关关系。在还原粉化三项指标之间，RDI“ 与 RDI !在较强的负相关关系，RDI 3与RD105之间亦有负相关荛系，但相关程度稍Ta=493+074Tm，7=066透气性指标 s与摄 高压差有较强正相关关系，漓下量与残罾量有强相关关系，相关式分剐为：S=4843+844 Pm“， =076MD=16930902 h，7=098以上这些相关关系，有助于我们进一步认识烧结矿的冶金性能指标。(2)冶金性能和高炉利用系数的关系按照高炉炼铁理论
8、炉料 还原性和还原维普资讯 http:/2001年第 4期马 钢粉化指标好，有利于改善煤气利用率，煤气气流更加台理分布，能改善高炉技术经济指标；而软熔带位置低而薄，有利于高炉顺行和高产。因此 冶金性能指标与高炉技术经济指标密切相关，在 21组试样 中，1998年 l2月至技 术l31999年 2月。有 8组试样对应的高炉操作稳定。其 冶金性能指标和高炉利用系数见表 3。将表中冶金性能数据按数学分析方法，计算出冶金性能质量指标 Ql，得到表 4，即试 样值与利用系数的对应关系a表 3 试样冶金性能和高炉利用系数将 Q。与 1进 行相关分析得： =178+oo76Q，7=0954， =086， =
9、0067。对比表 2和 表 3中的均值，按相同数学方法分析，可得表 2均 值的 Q也 为 4 57，其所对应的高炉利用系数为 213tm3d。按此分析，进一步改善烧结矿冶金性能的工作重点应放在改善还原粉化指标上，因为烧结矿的还原性良好，且熔滴试验的温度、透气性、滴下性能指标在 值中仅占 30左右，又由于高碱度烧结矿所固有的特点，使熔滴性能指标难以大幅度提高。因此 ，采取措施改善还原粉化指标是很有必要的。如果 RDI 提高到 70以上，RDI 3可达 50左右，RDI 5将 降到 4O左右，这三项的改善将使 Q提 高 28，相应 高炉利用系敛可达234trd，这样 2500m3高炉生产技术水平将
10、会迈上新的高度。(3)烧结矿化学成分对冶金性能的影响在烧结工序稳定条件下，烧结矿化学成分在一定程度上反映了烧结矿的矿物组成。烧结矿冶金性能主要取决于矿物组成和矿相结构，对高碱度烧结矿来说，矿相结构基本近似，矿物组成仅有量的差异。因此 化学成分对冶金性能有一定的影响。将 2l组 试样的化学成分和冶金性能相比较可得到图】、图 2、图 3、图 4和 图 5。这些图形反映出 We、啪 、r,to、 古量和CaOSi02对冶金性能的影响。维普资讯 http:/枣Il 0 i0维普资讯 http:/2001年第 4期马 钢 技 术l5所不同，相关分析表明，TFe、FeO、CaOSiOz对 TB、T岫、TD
11、有 较强的正相关关系，Mg0、对 Tl、Tn有 一定的负相关关系，但M 、A12 对的影响 明显。上述分析与讨论的内容是基于 21组 试样基础上的。在今 后试验工作中，随试样数量不断增加、数据不断积累，就有可能形成“混匀矿配矿方案一烧结矿化学成分烧结矿冶金性能一高炉生产实绩”的良性循环，这将对优化烧结配矿方案，提供强有力的依据。圄 5台 对冶金性能的影响影响还原粉化指标的主要因素是 FeO含量，相关分析表明，FeO 升高 1 ，RDI 3提高 32 ，RDI+315提高 22 ，RDI一05降低036。Mg0、Al：O3含量也有一定影响，从图可见，Mg0含量超过 24时，还原粉化指标将变差。A
12、ko3含 量小于 14时 ，还原粉化指标最好，当 A12O3为 16时，出现第 2 个拐点，当 A1203含 量超过 18以后，还原粉化指标将变差。碱度对还原度的影响较明显，随碱度升高，m 提高，但当碱度超过 195以 后，RI提高幅度变小。FeO对 RI的 影响是：当 FeO65时，Fe0升高，m 又有所上升。M 含量对RI也有影响，M 升高，RI提高但幅度不大 。 A12 对 m 的影响不明显 。熔滴试验中的温度指标受到 TFe、FeO、CaOSio2、Mg0甚至 Al203的影响，但程度有5 结语本文介绍了马钢 2500 高炉所使用的高碱度烧结矿的化学成分和冶金性能情况，分析了冶金性能指
13、标内在的关系，冶金性能与高炉利用系数的关系，以及化学成分对冶金性能的影响等问题。形成了以下几点初步看法：(1)冶金性能三项试验即还原粉化、还原度和熔滴试验的各个指标之间有一定的内在联系，但三项试验之间不存在相关关系。(2)还原粉化指标主要受 FeO含量的影响。Mg0含 量超过 25 时，还原粉化指标变差，Al： 含量超过 18 后，还原粉化指标亦变差。还 原性受碱度、FeO 及 Mg0含 量的影响。熔滴试验的温度指标受化学成分的练合影响。(3)冶金性能的主要指标经数学分析综合成 Q|值与 高炉利用系数存在相关关系。高碱度烧结矿冶金性能 Q 均值为 457时 ，对应的高炉利用系数为 213tm3
14、d。(4)高碱度烧结矿冶金性能的进一步改善，应着眼于改进还原粉化的指标，若还原粉化指标 RDIn 15提高到 70 以上，则 Q。值 可提高 28左右 ，对应的高炉利用系数可达到234t d。(下转第 29页)维普资讯 http:/2001年第 4期马 钢钢液混合，并产生下列效果：(1)对流运动使钢液的成分趋向均匀；(2)温度高并且存在部分偏析的薄板坯的液芯部分，由于软压下产生的对流运动，使液芯部分钢液和枝状晶端部接触后将其重熔，并和偏析较小的钢液混台而被稀释；(3)对流运动将脱离内表面的正在重熔的固态体晶送到薄板坯中心位置有 利于中心的凝固并形成较细的晶粒；(4)枝状晶重熔的热损失降低了过冷
15、度，有助于通过晶核作用进行凝固：(5)通过软压下的机械作用使枝状晶的端部断裂，加快晶核化；(6)机械作用在液芯区不能延伸太大，以避免压力大而形成裂纹，因此软压下必须是动态的。阿尔戈马钢厂是世界上第一家在薄板坯连铸机上采用达捏利动态软压下装置进行生产的厂家。其 最终铸坯的厚度为 7Oata，由于采用软压下的技术允许结晶器厚度为 9D盯m ，它与长漏斗形结晶器匹配使用，可为结晶器提供大量的钢水，其流体动力学与 150nma厚的结晶器相似。由于连铸机可对最终凝固阶段进行控制，所以避免了板坯中心疏橙并使偏析降低到最小程度。这意味着 窄带可采用宽的母带进行纵切生产，提高了生产率。软压下技术不仅适用于生产
16、碳索钢、高(上接第 l5页)由于试样数量较少，以上看法只是初步的，仅供参考。今后将继续进行试验研究以完善试验结果技 术碳钢、低合金高强钢，还能浇铸汽车用包晶钢，扩大了品种范围。阿尔戈马钢厂生产含碳 008 一01l的包晶钢，用于制造汽车轮箍和刹车盘，生产效果良好。4 结语液芯压下和动态软压下技术不仅可以调节薄衄坯连铸连轧之间的铸坯厚度匹配，同时还可以进一步改善铸坯的内部组织和质量。随着薄 板坯连铸连轧工艺的不断成熟和发展，该技术将得到更广泛地应用。液芯压下和动态软压下技术今后的研究重点为：在液芯压下时坯壳及其凝固前沿的应力及其应变分布；与液芯软压下相适应的坯壳厚度，表面温度和液芯长度控制技术，以防止铸坯内部裂纹的产生，保证获得最佳的效果。参考文献1 何国粱 陈士杰 锕铁工业前沿技术 中国金属学会编，加002 彭晓华 薄板坯连俦连轧的液芯压下技术 锕铁，1999，(9)：63673 侯张宝 薄板坯连铸连轧采用液落压下技术分析 钢铁，1997(4)：80834 田乃援 薄扳坯连铸连轧 冶金工业出版杜 1998(收稿日期 200l一0305)致谢参加该冶金性能试验的还有：江吉惠、张芸、李鸿斌、吴维龙等，特此致谢。(牧稿日期 20ol一0420)