用鈦礦或鈦球進(jìn)行高爐護(hù)爐操作已是高爐操作者常用的護(hù)爐方法。其機(jī)理是當(dāng)使用鈦礦護(hù)爐時(shí)，Ti(C，N)將在高爐爐缸鐵浴內(nèi)形成并沉積于爐缸受侵蝕部位的工作面或磚縫之中，而Ti(C，N)的沉積或團(tuán)聚物被認(rèn)為起到了保護(hù)爐襯的作用。
2008年以后，鞍鋼股份煉鐵總廠開(kāi)始使用鈦球進(jìn)行高爐護(hù)爐，由于最初無(wú)鈦球護(hù)爐經(jīng)驗(yàn)，鐵水的鈦含量顯著升高且控制不穩(wěn)定。在未加鈦球前，鐵水鈦穩(wěn)定控制在0.05%以下，使用鈦球護(hù)爐后，鐵水鈦提高到0.12%～0.20%，最高時(shí)甚至超過(guò)0.20%。鐵水鈦含量升高，對(duì)煉鋼工序的操作產(chǎn)生諸多不利影響，主要體現(xiàn)在：脫硫工序扒渣鐵損增加，轉(zhuǎn)爐冶煉工序熔劑消耗增加，濺渣護(hù)爐效果變差。因此，研究針對(duì)含鈦鐵水的冶煉技術(shù)，對(duì)降低冶煉成本、減輕或消除鐵水鈦含量升高對(duì)煉鋼操作的影響具有重要意義。
鐵水鈦含量升高的不利影響
對(duì)鐵水預(yù)處理脫硫工序的影響。在鐵水預(yù)處理脫硫時(shí)，如果鈦含量較高，鎂鈣復(fù)合噴吹的載氣氮?dú)馀c鐵水中的碳、鈦極易結(jié)合生成Ti(C，N)，且易與CaO結(jié)合，惡化鈣粉的脫硫效率，并使得脫后渣黏稠，增加噴吹粉劑消耗；同時(shí)由于渣黏稠，噴吹時(shí)進(jìn)入渣中的鐵液被包裹在渣中，造成扒渣工序鐵損增加。
對(duì)轉(zhuǎn)爐煉鋼的影響。在轉(zhuǎn)爐冶煉過(guò)程中，鈦的氧化物與石灰中的CaO結(jié)合使得白灰利用率降低，轉(zhuǎn)爐勢(shì)必增加渣料消耗，造成熔劑成本增加。同時(shí)渣量增加，直接導(dǎo)致轉(zhuǎn)爐冶煉吹損增加，并且白灰利用率的降低增加了轉(zhuǎn)爐脫磷負(fù)擔(dān)，冶煉終點(diǎn)補(bǔ)吹次數(shù)增加，造成終渣FeO含量高，在增加鐵損的同時(shí)惡化濺渣護(hù)爐效果。
含鈦鐵水脫硫工序冶煉實(shí)踐
目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)含鈦鐵水脫硫的應(yīng)對(duì)策略。德國(guó)等歐洲國(guó)家鋼廠對(duì)采用加釩鈦礦護(hù)爐的鐵水，采取的辦法是將冰晶石（K3AlF6）作為鐵水熔劑制作成粉末與流化石灰粉混合后，通過(guò)脫硫噴槍噴入鐵水中。由于冰晶石熔點(diǎn)僅為600℃ ，能顯著降低脫硫渣的熔點(diǎn)。為防止氮化物的生成，可將脫硫載氣氮?dú)庥脷鍤獯妗?/div>
由于國(guó)內(nèi)冰晶石資源貧乏，進(jìn)口或國(guó)內(nèi)人造冰晶石的價(jià)格過(guò)高，而鞍鋼的氬氣資源不足，因此須要研究新的方法以降低或徹底杜絕高鈦鐵水對(duì)鐵水脫硫的影響。
渣鐵分離劑的開(kāi)發(fā)和使用。為了減少扒渣鐵損，鞍鋼開(kāi)發(fā)了一種渣鐵分離材料。該材料是通過(guò)添加適量的鈉鹽和鉀鹽來(lái)改善鐵渣成分，可以通過(guò)噴槍噴入鐵水中，也可在噴吹前加在鐵水表面或折鐵前加在鐵水罐底，通過(guò)噴吹或折鐵的動(dòng)力學(xué)作用使其與鐵水渣充分反應(yīng)，生成低熔點(diǎn)物質(zhì)，從而降低脫硫渣熔點(diǎn)，使得渣中的鐵珠順利下落至鐵水融池，最后減少扒渣鐵損。采用渣鐵分離料后，鐵水渣流動(dòng)性提高，噴槍、扒渣板粘渣程度得到改善，渣鐵容易分離，渣中TFe含量顯著降低。
扒渣操作的改進(jìn)。含鈦鐵水的扒渣不同于普通鐵水（wTi≤0.05%，下同），扒渣操作不當(dāng)，會(huì)造成鐵損增加。鞍鋼經(jīng)過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐，確定對(duì)含鈦鐵水的聚渣和扒渣操作可固定為聚渣兩次、扒渣三次。首先扒除固態(tài)渣；然后第一次聚渣，第一次聚渣必須做到全覆蓋，通過(guò)渣耙子的攪動(dòng)促進(jìn)聚渣劑融化和結(jié)膜；之后進(jìn)行第二次扒渣操作；扒渣操作結(jié)束后進(jìn)行第二次聚渣操作，第二次聚渣操作也要做到全覆蓋，但不必用渣耙子攪動(dòng)助融；接著進(jìn)行第三次扒渣操作即可。
含鈦鐵水表面裸露后，鐵水中的鈦會(huì)與空氣中的氧迅速反應(yīng)，形成新的渣層，因此聚渣和扒渣操作的關(guān)鍵點(diǎn)是聚渣劑加入要快，同時(shí)聚渣和扒渣要交叉進(jìn)行。每次扒渣結(jié)束前即投入聚渣劑，防止鐵水裸露造成鈦氧化，造成扒渣終點(diǎn)難以判斷，誤導(dǎo)操作者增加聚渣和扒渣次數(shù)，導(dǎo)致扒渣鐵損增加。
工藝改進(jìn)效果。采用渣鐵分離料并改進(jìn)扒渣操作后，脫硫粉劑消耗及扒渣鐵損顯著降低，但其生產(chǎn)指標(biāo)與普通鐵水相比仍然較高。因此含鈦鐵水在硫磺含量滿足鋼種要求或可以通過(guò)LF等精煉手段脫硫時(shí)，一般不進(jìn)行噴吹脫硫，而采用直接兌入轉(zhuǎn)爐冶煉的方式，必要時(shí)在爐外精煉完成脫硫任務(wù)。
含鈦鐵水轉(zhuǎn)爐工序冶煉實(shí)踐
在轉(zhuǎn)爐冶煉過(guò)程中，鈦優(yōu)先于硅氧化，形成鈦的氧化物進(jìn)入渣中，有研究發(fā)現(xiàn)，在TiO2含量低于20%時(shí)，TiO2含量越低，渣熔點(diǎn)越高。
含鈦鐵水冶煉時(shí)，渣中含有一定量的TiO2，使得爐渣熔點(diǎn)降低，黏度增加，且TiO2易與CaO結(jié)合，導(dǎo)致白灰利用率降低，冶煉終點(diǎn)磷硫超標(biāo)頻次增加，造成補(bǔ)吹爐次增多，鋼水過(guò)氧化，轉(zhuǎn)爐爐渣中FeO含量高，惡化了濺渣護(hù)爐效果。因此，對(duì)于含鈦鐵水，轉(zhuǎn)爐冶煉操作須要進(jìn)行改進(jìn)。
造渣方式的改進(jìn)。為了保證爐渣的脫磷脫硫效果，應(yīng)將含有鈦氧化物的爐渣放出，避免冶煉后期影響磷硫的去除，即采用雙渣操作。由于鈦優(yōu)先于硅氧化，冶煉前期鈦即完全氧化，待鈦完全氧化后，將含有鈦氧化物的爐渣排除，重新造渣，即可避免鈦氧化物增加爐渣的黏度、降低白灰利用率的問(wèn)題。
放渣時(shí)機(jī)的選擇。正常雙渣法冶煉，放渣時(shí)機(jī)一般選擇在冶煉過(guò)程進(jìn)行到1/2～2/3的時(shí)刻進(jìn)行，放渣渣量選擇為倒出總渣量的1/2～2/3，然后加入渣料重新造渣。有研究顯示，在含鈦鐵水的吹煉過(guò)程中，鈦氧平衡常數(shù)隨著溫度的升高而增加，溫度升高，氧對(duì)鈦的氧化能力降低。而鐵水中鈦元素選擇氧化的轉(zhuǎn)化溫度為1340℃～1400℃，因此，在轉(zhuǎn)爐冶煉過(guò)程中，吹煉前期是去除鋼中鈦的有利階段。對(duì)于180噸轉(zhuǎn)爐而言，在吹煉1/4～1/3的時(shí)刻放渣，倒?fàn)t溫度平均在1370℃左右，落在1340℃～1400℃溫度區(qū)間內(nèi)，因此放渣時(shí)機(jī)選擇在1/4～1/3的時(shí)刻。為了最大量地去除爐渣中的鈦氧化物，倒?fàn)t放渣時(shí)盡量多放，放渣量至少要達(dá)到2/3～3/4，以爐口不見(jiàn)鋼為宜。
放渣前操作改進(jìn)。放渣前，鈦和硅已經(jīng)完全氧化，為了保護(hù)爐襯，爐渣須要保持一定的堿度，同時(shí)為了爐渣發(fā)泡，便于放渣，須要控制一定的渣量，從而有利于放渣操作的進(jìn)行。但堿度控制不易過(guò)高，石灰等造渣料加入過(guò)多，隨放渣操作的進(jìn)行而損失掉，增加了熔劑消耗。加入量過(guò)大，爐渣不易起泡，放渣困難；加入量過(guò)少，也達(dá)不到放渣去除鈦的目的，因此應(yīng)控制合適的堿度和渣量。堿度控制在2.3～2.6的范圍內(nèi)基本可以滿足去除鈦的要求?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作時(shí)，控制一次造渣總量占總渣量的1/3、放渣比在2/3為宜。為了達(dá)到最佳的放渣效果，放渣前槍位控制原則是低—高，即放渣前2min內(nèi)應(yīng)提高槍位化渣，爐內(nèi)渣發(fā)泡后穩(wěn)定控制30秒以上，然后放渣。
放渣后的操作優(yōu)化。放渣后堿度應(yīng)控制在3.0～3.5，根據(jù)鋼種磷含量要求適當(dāng)調(diào)整，低磷鋼按照上限控制。白云石加入量按終點(diǎn)爐渣中MgO含量為8%～12%控制，從而滿足濺渣護(hù)爐要求。后期冶煉操作的重點(diǎn)是化渣。爐渣中SiO2含量低，因此在二次吹煉初期就要配加適量的含鐵化渣劑提高渣中FeO含量，輔助白灰和白云石融化，提高爐渣的脫磷脫硫能力，而且槍位按高—低控制。
熱平衡計(jì)算方法的改進(jìn)。鈦在轉(zhuǎn)爐冶煉過(guò)程中氧化放熱，當(dāng)鐵水中鈦含量在0.10%～0.20%時(shí)，發(fā)熱量較大，因此在計(jì)算熱平衡時(shí)必須考慮此部分的熱量增加，才能準(zhǔn)確控制終點(diǎn)溫度。現(xiàn)場(chǎng)操作時(shí)，可按鈦和硅在轉(zhuǎn)爐冶煉過(guò)程放熱量一致進(jìn)行對(duì)待，在熱平衡計(jì)算時(shí)應(yīng)綜合考慮鐵水中的鈦和硅含量，在裝入制度上做適當(dāng)調(diào)整，即調(diào)整廢鋼和冷卻劑的使用量，同時(shí)兼顧前期放渣對(duì)溫度的影響，才能準(zhǔn)確控制冶煉終點(diǎn)溫度。
工藝改進(jìn)效果。優(yōu)化造渣制度和熱平衡計(jì)算后，冶煉終點(diǎn)Ti、P、補(bǔ)吹率顯著降低，基本達(dá)到正常使用普通鐵水時(shí)的控制水平。
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