郑玉娥
摘要：分析了生铁中的钛源、生铁降钛途径及林钢高炉冶炼条件下钛的还原情况，介绍了冶炼低钛生铁(〔Ti〕≤0.03%)采取的精料、低硅操作、高风温、合理造渣等一系列技术措施。
关键字:高炉；精料；低炉温；低钛；生铁
1. 前言
濮阳市林州钢铁有限责任公司(简称林钢)是一个专业炼铁厂，是豫北地区规模较大的铸造用生铁生产基地，具有低S、低P(一般〔S〕≤0.03％，〔P〕≤0.04％)质量特点的优质球墨铸铁用生铁是公司的拳头产品。近年来，许多精密铸件对生铁质量要求越来越高，尤其对生铁中的某些微量元素要求更严。因此，为满足市场对球墨铸铁用生铁低S、低P、低Ti(即三低)的质量要求，也为进一步扩大生铁的质量优势，决定组织攻关开发市场需求大、要求内在质量高的低钛生铁(〔Ti〕≤0.03％)新产品，经过理论计算、技术分析、原料优化、高炉操作，于2005年3月成功开发出低钛生铁新产品。现浅谈一下我们冶炼低钛生铁的生产实践。
2. 生铁降钛的理论依据
2.1生铁中钛的来源
林钢以冶炼铸造生铁为主，受原料条件和炉况波动的双重影响，即使生产炼钢生铁，炉温也常控制在较高水平，因此，生铁中的钛含量也比较高，是低钛生铁要求钛含量的两倍多。分析表明，在高炉冶炼所用的原燃料中，烧结矿中TiO2含量为0.13％，焦炭中TiO2含量为0.20%。
2.2钛在高炉内的还原及其影响因素
钛以TiO2形态存在于矿石中，TiO2比SiO2更稳定，更难还原。与Si的还原一样，Ti的还原需要消耗大量的热量，还原单位重量Ti所消耗的热量比还原Si时大0.14〔1〕倍。因此，在高炉内，钛的还原只能是在高温条件下的直接还原。
理论与实践表明：影响钛还原的主要因素有炉温、炉渣碱度、渣中TiO2含量、入炉TiO2负荷。
炉温对Ti还原的影响体现在对Si的还原上。由实验证实，渣内SiO2和TiO2同时还原，并且〔Ti〕／(TiO2)和〔Si〕／(SiO2)几乎成直线的关系。因此，控制了硅的分配比，就能控制钛的分配比〔2〕，而炉温的高低影响着硅的还原，因此也影响着钛的还原，所以，炉温愈高，愈有利于钛的还原，炉温愈低，愈不利于钛的还原，生铁中的钛含量也就愈低。
炉渣碱度也严重影响〔Ti〕的增减，当渣中TiO2含量较高(>25％)时，〔Ti〕随碱度升高而减少；而TiO2含量较低(<25％)时，〔Ti〕却随碱度升高而增加〔3〕。因此，高炉冶炼低TiO2渣时，在保证生铁脱硫的条件下，保持较低的炉渣碱度，以减少TiO2的还原。当其它条件一定时，〔Ti〕随渣中TiO2含量的增加而增加，即炉渣中TiO2含量愈高，愈有利于Ti的还原，生铁中的Ti含量就愈高；炉渣中TiO2含量愈低，愈不利于Ti的还原，生铁中的Ti含量就愈低，林钢高炉冶炼(TiO2)量属于后者。
根据钛在炉内还原率公式ηTi=进入生铁Ti／入炉钛×100％知，入炉TiO2负荷升高，则〔Ti〕含量升高，但钛的还原率下降，入炉TiO2负荷降低，则〔Ti〕含量降低，但钛的还原率上升，因此，降低入炉TiO2负荷，可降低生铁中的钛含量。
综上所述，在高炉冶炼中，降低生铁中钛含量的主要途径有：降低入炉TiO2负荷、减少TiO2入炉量，低硅操作、低碱度、低渣量等。
3. 低钛生铁的冶炼技术及生产实践
在分析了生铁中的钛源、降钛途径及高炉冶炼具体条件下炉内钛的还原情况后，根据我厂高炉用料杂、成分波动大、高炉容积小的特点，制订了下述冶炼低钛生铁的具体技术措施：
3.1控制钛源，降低入炉TiO2负荷
在供给我厂高炉原燃料的供方中，经跟踪化验分析后，选择购进TiO2≤0.05％的精矿粉和TiO2≤0.12％的焦炭。
3.2低硅操作
根据试验得出的〔Si〕、〔Ti〕定量关系及所购原燃料，经下列配料计算。
原燃料：烧结矿TFe=59％，TiO2=0.072％，批重1700kg／批。焦炭TiO2=0.12％，批重650kg批。
每批料的理论出铁量为：
0.59×17000.94=1067kg/批
入炉Ti的总量为：
〔(1700×0.072％)+(650×0.12％)〕×48／80＝1.2024kg/批
则生铁中的钛含量为：
〔Ti〕=1.2024×20.22％÷1067×100％=0.023％
并确定将炉温控制在〔Si〕≤0.50％。
3.3适宜的炉渣碱度
林钢高炉炉渣中TiO2含量在0.25％左右，小于5％，属低钛渣，根据炉渣碱度对〔Ti〕的影响，考虑到硫负荷的大小和炉内生铁脱硫的需要，选择炉渣二元碱度在0.95～1.10。
3.4使用高风温
鼓风所带的物理热不仅能在高炉下部全部被利用，而且可替代部分焦炭燃烧所产生的热量，因此，提高风温，一方面可降低焦比，减少焦炭带入TiO2，减少渣量及(TiO2)含量；另一方面，可提高渣铁温度，保证炉缸充足的热量，使渣铁有足够的温度和良好的流动性，炉缸工作更均匀、活跃，脱硫条件也得以改善，因此，要求风温≥900℃。
4. 结语
（1）小高炉上冶炼低钛生铁是完全可以的，低钛生铁冶炼的基本条件是：精料、低炉温高炉操作及良好的设备管理，三者之中，精料是基础、操作是关键、设备是保证。
（2）由于钛在炉内的还原率随炉温不同而不同，因此，只有找出高炉具体冶炼条件下钛的还原率是多少，才能制订出相应的原料选择条件及高炉操作制度。
（3）凡能降低矿耗、降低焦比的任何措施，都可降低入炉TiO2。进而降低〔Ti〕含量，如提高入炉矿品位、提高风温、改善煤气利用和保持炉况顺行等，都有利于低钛生铁冶炼。但这些要以精料为基础。
（4）低钛生铁新产品的成功开发，进一步提高了生铁的内在质量，对企业产生了良好的经济效益和社会效益。