萊鋼含鐵爐料熔滴性能試驗研究

安進博

（萊蕪鋼鐵集團銀山型鋼有限公司，山東 萊蕪271104）

1 前言

高爐順行與否，與鐵礦石的高溫冶金性能息息相關，優良的鐵礦石高溫冶金性能有利于高爐的順行以及節燃增產。因此，鐵礦石的高溫冶金性能是鋼鐵企業對鐵礦石質量優劣的重要評測指標，熔滴性能試驗是最為重要的檢測方法。熔滴試驗過程涵蓋了冶金試驗中礦石熱爆裂性、還原性、粉化性、荷重軟化性能、熔化滴落性能、料阻變化等基本冶金特性［1］。因此，該試驗對于高爐含鐵爐料冶金性能的把握具有重要的意義。盡管如此，該試驗國內并未有統一的標準，試驗過數據記錄及參數衡量國內外也不盡相同［2-6］，且由于成本耗材高等原因，國內鋼鐵企業并未將該試驗作為常規檢測。

本研究利用萊鋼現有熔滴設備及試驗方法［7］，對萊鋼常用鐵礦石進行熔滴性能試驗，分別進行了球團礦、塊礦、燒結礦各單種礦以及混合礦的熔滴性能試驗檢測，對各單種礦以及混合礦之間熔滴性能的差異進行了分析。

表1 萊鋼常用礦種成分 %

表2 萊鋼常用球團礦及塊礦熔滴性能

2 各單種礦熔滴性能

采用萊鋼現有熔滴設備，依據萊鋼企業內控標準LQB 101—2017對常用鐵礦進行熔滴試驗，其中各單礦種化學成分見表1。

2.1 球團礦及塊礦熔滴性能

對萊鋼常用球團礦及塊礦進行熔滴試驗，試驗結果見表2。熔滴試驗過程溫度-位移收縮率曲線以及溫度-壓差曲線分別見圖1、圖2。

高爐冶煉需要鐵礦石有良好的抗變形能力，以便縮短高爐料柱的“液態料柱區”，從而提高料柱的透氣性，同時有利于間接還原，降低直接還原，節約焦炭。從球團礦溫度-位移收縮曲線來看（見圖1a），LK、KJ以及LN球團礦的低溫熱膨脹度相差不大，而YQ球團礦熱膨脹度最低。各球團礦的初始軟化溫度T10相差不大，而進入高溫段（＞1 000℃）時抗變形能力有所不同，抗變形能力LK＞KJ＞YQ＞LN。從球團礦溫度-壓差曲線來看（見圖2a），KJ、LN及YQ球團礦最大壓差都達到最大量程，而LK最小，且LK壓差變化最緩，這有利于高爐冶煉操作。結合表2中熔滴特性指數S*，KJ、LN及YQ球團礦相差不大，而LK最小。因此，從熔滴性能來看，LK球團礦熔滴性能最優。高爐采購及配加時，應適當增加LK球團礦的使用。

從塊礦溫度-位移收縮曲線來看（見圖1b），PB以及NM塊的低溫熱膨脹度相差不大，而LBH塊熱膨脹度最低。PB與NM塊初始軟化溫度T10及整個軟化曲線相差不大，而LBH初始軟化溫度最低，高溫抗變形能力也最差。從塊礦溫度-壓差曲線來看（見圖2b），LBH與PB塊最大壓差都接近最大量程，而NM塊最大壓差最小，且NM塊壓差變化最緩，這有利于高爐冶煉操作。結合抗變形能力、最大壓差以及熔滴特性指數S*，NM塊熔滴性能最優。因此，高爐采購及配塊礦時，重點增加NM塊的使用。

2.2 燒結礦熔滴性能

萊鋼現有老區105燒結、二區265燒結以及型鋼400燒結，其燒結機大小分別為105 m2、265 m2以及400 m2。分別取不同配料情況下的燒結礦進行熔滴性能試驗，并對試驗指標進行匯總分析，得出各指標大小及整體波動情況見圖3。

圖1 試驗過程溫度-位移收縮率曲線

圖2 試驗過程溫度-壓差曲線

圖3 燒結礦熔滴性能箱線圖

從圖3a中可以看出，不同大小燒結機生產的燒結礦，其初始軟化溫度有所不同，初始軟化溫度整體上400燒結＞265燒結＞105燒結，這也說明了400燒結機的燒結礦具有更好的抗變形能力。

從圖3b可以看出，105燒結礦的軟熔區間波動最大，相對來說也比265燒結以及400燒結更高，而265燒結以及400燒結生產的燒結礦軟熔區間穩定性更好，而且400燒結生產的燒結礦軟熔區間相對來說更窄。

從圖3c及圖3d可以看出，400燒結生產的燒結礦熔滴特性指數以及最大壓差相對來說更低。因此，綜合各項指標來看，萊鋼型鋼公司400燒結生產的燒結礦質量更優，這應該與燒結配料以及燒結機大小不一等綜合因素有關。

3 混合爐料熔滴性能分析

為了研究單種礦與混合爐料熔滴性能的關系，給高爐合理配料提供科學依據，分別選取了生產現場燒結礦、KJ球團礦以及PB塊礦進行了單種爐料以及混合爐料的熔滴性能試驗。混合爐料固定二元堿度為1.5，配料方案分別為：配料1，70%燒結礦＋29%KJ球團礦＋1%PB塊礦；配料2，65%燒結礦＋20%KJ球團礦＋15%PB塊礦；配料3，55%燒結礦＋1.5%KJ球團礦＋43.5%PB塊礦。試驗過程中的溫度-收縮率曲線見圖4，溫度-壓差曲線見圖5，各單礦種及混合料的熔滴性能指標見圖6。

從圖4溫度-位移收縮曲線來看，燒結礦與球團及塊礦相比，具有最好的抗變形能力，這有利于鐵礦在高爐中的間接還原，降低直接還原，降低焦比。塊礦抗變形能力最差，球團礦次之，這也是為什么現代高爐主張使用熟料進行冶煉的原因。圖中混合礦中的曲線均位于單礦之間，因而混合料中的抗變形能力表現為互補性。

從圖5及圖6b可以看出，單種礦的壓差最大，其中球團礦的壓差最高，PB塊次之，燒結礦最低。而混合料最大壓差則顯著降低，且變化更緩，熔滴特性指數更低，因而更有利于高爐冶煉操作。由于是定堿度爐料結構，可以排除堿度對于壓差的影響，所以，高爐存在合理的爐料結構，使得其具有更優的熔滴性能，這也是高爐冶煉工作者注重爐料結構優化的重要原因。很明顯，單種礦進行混合時，混合爐料的熔滴指標體現了各單種爐料的互補性。因而，在現今不同品質鐵礦石價格差別較大時，加強對混合爐料結構的優化研究，可以保證高爐爐況的穩定順行，有利于高爐降本增效。

圖4 單礦種及混合料溫度-位移收縮率曲線

圖5 單礦種及混合料溫度-壓差曲線

圖6 各單礦種及混合料的熔滴性能

4 結論

4.1 在萊鋼常用球團礦中，LK球團礦的熔滴性能最優，高爐采購及配加時，應適當增加LK球團礦的使用量。

4.2 在萊鋼常用塊礦中，NM塊的熔滴性能最優，高爐采購及配加塊礦時，重點增加NM塊的使用。

4.3 萊鋼不同大小燒結機生產的燒結礦熔滴性能變化規律明顯，更大燒結機生產的燒結礦抗變形能力更好，軟熔區間更窄，最大壓差與熔滴特性指數也相對更低，因而熔滴性能更優。

4.4 通過定堿度爐料熔滴性能試驗可知，混合爐料的熔滴性能指標體現了各單種爐料的互補性，混合料的最大壓差顯著降低，且變化更緩，熔滴特性指數更低，因而更有利于高爐冶煉操作。因此，需要進一步加強混合爐料結構的優化研究，保證高爐爐況的穩定順行，降低高爐冶煉成本。