本發(fā)明涉及釩鈦礦冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種釩鈦礦冶煉高爐的放殘鐵方法。
背景技術(shù)：
高爐放殘鐵是在停爐后將積存于鐵口中心線以下的殘鐵放干凈，首先應(yīng)大致判斷爐底侵蝕深度，用此深度數(shù)值從鐵口中心線向下確定一個方便出鐵的位置鉆眼放鐵。其目的是為了減少停爐檢修清除爐內(nèi)殘存渣鐵工作量，縮短檢修工期，降低爐前工的勞動強度。普通礦冶煉的高爐爐底和爐缸的侵蝕呈“蒜頭形”即“象腳形”，根據(jù)“拉姆熱工公式”等方法很容易確定其爐底和爐缸的侵蝕情況。
而長期冶煉釩鈦的高爐因爐料中的tio2被還原生成tic、tin或[ti]，在沉降過程中發(fā)生聚集長大及同類元素的富集，爐缸形成終渣時，終渣中的鈦氧化物與生鐵中的碳發(fā)生反應(yīng)，生成tic；由于鐵水對tic、tin的潤濕較小，高爐內(nèi)形成的鐵滴很容易粘附鈦的碳、氮化合物；鈦的碳、氮化合物熔點很高(碳化鈦和氮化鈦的熔點分別為3140℃和2950℃)，在接近爐殼、爐缸及爐底的低溫區(qū)域，鐵水中的ti高于其溶解度，就以tic和tin固熔體結(jié)晶析出，由于其熔點高，只能成半融狀或固態(tài)，隨著上部爐料的下降被擠壓粘附在磚襯上或沉積在爐缸、爐底的磚縫內(nèi)，從而達到護爐作用。因此冶煉釩鈦礦的高爐爐底和爐缸的侵蝕與普通礦完全不同。
承鋼于2004年和2008年分別在7號高爐和6號高爐上按照常規(guī)方法進行放殘鐵操作勻未放出，但是扒爐過程中發(fā)現(xiàn)爐底和爐缸存在大量渣鐵，爐容越大清理殘鐵的工作量越大，未放完的殘鐵的清理工作延長了檢修工期，同時增加了爐前工的勞動強度。
例如，某1號高爐有效容積1260m3，高爐死鐵層容積110m3，經(jīng)過長期的生產(chǎn)侵蝕，實際死鐵層容積達150m3以上，停爐后死鐵層內(nèi)殘存的渣、鐵、焦混合物達400噸左右。2008年12月停爐后扒爐工作進行了46天，消耗了5噸tnt炸藥，扒爐期間每天75名爐前工分三班輪流運轉(zhuǎn)，每天4名爆破手兩班輪流間斷性爆破，同時有近350噸殘渣鐵塊廢棄。扒爐成本高，用時長、勞動強度大、危險性高。
綜上所述，鑒于釩鈦礦的特殊性，無法利用普通礦經(jīng)驗對釩鈦礦冶煉高爐進行放殘鐵；而不放殘鐵又將導(dǎo)致扒爐成本高，用時長、勞動強度大、危險性高等問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
鑒于利用普通礦經(jīng)驗對釩鈦礦冶煉高爐放殘鐵失敗的教訓(xùn)和不放殘鐵扒爐工作量太大的問題，對釩鈦礦高爐安全放殘鐵進行深入研究，應(yīng)用對比分析方法正確標定高爐殘鐵口位置和確定出侵蝕形狀，準確計算出殘鐵量，制定出了科學(xué)安全的放殘鐵方案。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種釩鈦礦冶煉高爐的放殘鐵方法，能夠縮短檢修工期，降低爐前工的勞動強度，降低扒爐成本，實現(xiàn)高效安全放殘鐵。
本發(fā)明實施例所采取的技術(shù)方案是一種釩鈦礦冶煉高爐的放殘鐵方法，包括以下步驟：
步驟1：標定殘鐵口位置：
x=y-h-d×19%；
式中：x為殘鐵口中心線標高；y為鐵口中心線標高；h為死鐵層高度；d為爐缸直徑d；
步驟2：計算出爐底和爐缸的侵蝕形狀：
所述侵蝕形狀呈“圓臺+鍋底”狀侵蝕；
d1=d×85%；d2=d×60%；d3=d2；h1=d×39%-0.3-0.7；h2=0.7；
式中：d1為圓臺上直徑；d2為圓臺下直徑；d3為鍋底弦長；d為爐缸直徑；h1為圓臺高；h2為鍋底高；
步驟3：計算高爐殘鐵量：
t殘＝（（3.14×(d12+d1d2+d22)/12×h1+(1/3×3.14×d22/4×h2）)×γ鐵×k；
式中：t殘為殘鐵量，噸；k為侵蝕系數(shù)，0.4≤k≤0.6；γ鐵為鐵水密度，t/m3；d為爐缸直徑，m。
優(yōu)選地，k=0.4。
優(yōu)選地，k=0.6。
優(yōu)選地，γ鐵=7.0t/m3。
優(yōu)選地，所述“圓臺+鍋底”狀侵蝕中的鍋底為球形鍋底。
優(yōu)選地，所述“圓臺+鍋底”狀侵蝕中的圓臺和鍋底的連接處平滑過渡。
本發(fā)明的有益效果為：
應(yīng)用本發(fā)明實施例提供的放殘鐵方法，準確的選擇了某2號高爐、1號高爐和6號高爐的殘鐵口位置，明晰了侵蝕形狀，計算出了殘鐵量，使得檢修工期顯著縮短，爐前工的勞動強度大幅降低。
其中2009年9月3日2號高爐應(yīng)用本發(fā)明成功放出殘鐵約25噸，放殘鐵操作用時20小時，縮短檢修工期7天；2012年3月2日1號高爐應(yīng)用本發(fā)明成果成功放出殘渣鐵約350噸，放殘鐵操作用時27小時，縮短檢修工期39天；2015年6月24日6號高爐應(yīng)用本發(fā)明成功放出殘鐵約30噸，放殘鐵操作用時14小時，縮短檢修工期10天。
綜上所述，本發(fā)明提供的冶煉釩鈦礦高爐的放殘鐵方法，能夠顯著縮短檢修工期，大幅降低爐前工的勞動強度，進而降低扒爐成本，實現(xiàn)高效安全放殘鐵，非常值得在鋼鐵冶金企業(yè)推廣，尤其適合冶煉中鈦渣的企業(yè)，具有很好的經(jīng)濟效益和社會效益。
附圖說明
圖1為本發(fā)明實施例中釩鈦礦冶煉高爐的結(jié)構(gòu)示意圖。
上圖中附圖標記和部件名稱的對應(yīng)關(guān)系為：
1圓臺狀侵蝕；2鍋底狀侵蝕；3爐缸冷卻壁；4殘鐵溝；5殘鐵口中心線；6主鐵溝；7鐵口中心線。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
請參考圖1，本發(fā)明實施例提供的釩鈦礦冶煉高爐的放殘鐵方法，包括以下步驟：
(1)應(yīng)用比對分析法標定殘鐵口位置：
普通礦冶煉的高爐爐底和爐缸侵蝕呈“蒜頭形”即“象腳形”，而釩鈦礦冶煉高爐爐底和爐缸的侵蝕呈“圓臺狀侵蝕1+鍋底狀侵蝕2”，無法應(yīng)用爐皮測溫的方法確定殘鐵口標高。經(jīng)過對以往扒爐資料的整理和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)釩鈦礦高爐殘鐵口中心線5標高x確定為：x=鐵口中心線7標高y-死鐵層高度h-爐缸直徑d的19%，即：
x=y-h-d×19%；
式中：x為殘鐵口中心線標高；y為鐵口中心線標高；h為死鐵層高度；d為爐缸直徑d。
(2)應(yīng)用比對分析法計算出爐底和爐缸的侵蝕形狀：
普通礦冶煉的高爐爐底和爐缸侵蝕呈“蒜頭形”即“象腳形”，而釩鈦礦冶煉高爐爐底和爐缸的侵蝕呈“圓臺狀侵蝕1+鍋底狀侵蝕2”，無法用利用“拉姆熱工公式”等方法確定其爐底和爐缸侵蝕情況。經(jīng)過對以往扒爐資料的整理和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)釩鈦礦高爐爐底死鐵層部位侵蝕的圓臺上直徑d1為爐缸直徑d的85%，圓臺下直徑d2為爐缸直徑d的60%，即鍋底弦長d3為爐缸直徑d的60%，圓臺高h1等于爐缸直徑d×39%-0.3-0.7，而鍋底高h2為0.7m，即：
d1=d×85%；d2=d×60%；d3=d2；h1=d×39%-0.3-0.7；h2=0.7；
式中：d1為圓臺上直徑；d2為圓臺下直徑；d3為鍋底弦長；d為爐缸直徑；h1為圓臺高；h2為鍋底高。
(3)首次提出了冶煉釩鈦礦高爐殘鐵量的計算公式：
t殘＝（（3.14×(d12+d1d2+d22)/12×h1+(1/3×3.14×d22/4×h2）)×γ鐵×k
式中：t殘為殘鐵量，噸；k為侵蝕系數(shù)，即根據(jù)侵蝕嚴重情況選取的系數(shù)，范圍為：0.4≤k≤0.6，具體地，侵蝕嚴重時取上限0.6，侵蝕不嚴重時取下限0.4；γ鐵為鐵水密度，一般取7.0t/m3；d為爐缸直徑，m。
現(xiàn)以某1號高爐2012年3月2日放殘鐵為例詳述方法如下：
(1)應(yīng)用比對分析法標定了殘鐵口位置。
釩鈦礦高爐殘鐵口中心線5的標高x應(yīng)較鐵口中心線7的標高y低爐缸直徑d的19%。
殘鐵口中心線標高：x＝y(tǒng)-h-d×19%
=13.253-1.5-8.85×19%
=10.072(m)。
(2)應(yīng)用比對分析法計算出爐爐底爐缸侵蝕形狀。
釩鈦礦高爐爐底死鐵層部位侵蝕的圓臺上直徑d1為爐缸直徑d的85%，圓臺下直徑d2為爐缸直徑d的60%，鍋底弦長d3等于圓臺下直徑d2為爐缸直徑d的60%，圓臺高h1等于爐缸直徑d×39%-0.3-0.7，而鍋底高h2為0.7m。
代入爐缸直徑得到：
d1=8.85×85%=7.52(m)；
d2=8.85×60%=5.31(m)；
d3=d2=5.31(m)；
h1=8.85×39%-0.3-0.7=2.45(m)；
h2=0.7(m)。
(3)應(yīng)用釩鈦礦高爐殘鐵量的計算公式。
t殘＝（（3.14×(d12+d1d2+d22)/12×h1+(1/3×3.14×d22/4×h2）)×γ鐵×k
式中：t殘為殘鐵量，噸；k=0.6；γ鐵=7.0t/m3；d為爐缸直徑，m。
t殘＝（（3.14×(8.85×85%×8.85×85%+8.85×85%×8.85×60%+8.85×60%×8.85×60%)/12×(8.85×39%-0.3-0.7)+(1/3×3.14×8.85×60%×8.85×60%/4×0.7）)×7.0×0.6=358(噸)。
綜上所述，本發(fā)明提供的冶煉釩鈦礦高爐的放殘鐵方法，特別適用于1260m3及以下釩鈦磁鐵礦冶煉的高爐，能夠顯著縮短檢修工期，大幅降低爐前工的勞動強度，進而降低扒爐成本，實現(xiàn)高效安全放殘鐵，非常值得在鋼鐵冶金企業(yè)推廣，尤其適合冶煉中鈦渣的企業(yè)，具有很好的經(jīng)濟效益和社會效益。
本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。