用鈦礦或鈦球進行高爐護爐操作已是高爐操作者常用的護爐方法。其機理是當使用鈦礦護爐時，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)的沉積或團聚物被認為起到了保護爐襯的作用。

　　2008年以后，鞍鋼股份煉鐵總廠開始使用鈦球進行高爐護爐，由于最初無鈦球護爐經(jīng)驗，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，使用鈦球護爐后，鐵水鈦提高到0.12%～0.20%，最高時甚至超過0.20%。鐵水鈦含量升高，對煉鋼工序的操作產(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，濺渣護爐效果變差。因此，研究針對含鈦鐵水的冶煉技術(shù)，對降低冶煉成本、減輕或消除鐵水鈦含量升高對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

　　對鐵水預處理脫硫工序的影響。在鐵水預處理脫硫時，如果鈦含量較高，鎂鈣復合噴吹的載氣氮氣與鐵水中的碳、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；同時由于渣黏稠，噴吹時進入渣中的鐵液被包裹在渣中，造成扒渣工序鐵損增加。

　　對轉(zhuǎn)爐煉鋼的影響。在轉(zhuǎn)爐冶煉過程中，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)爐勢必增加渣料消耗，造成熔劑成本增加。同時渣量增加，直接導致轉(zhuǎn)爐冶煉吹損增加，并且白灰利用率的降低增加了轉(zhuǎn)爐脫磷負擔，冶煉終點補吹次數(shù)增加，造成終渣FeO含量高，在增加鐵損的同時惡化濺渣護爐效果。

　　含鈦鐵水脫硫工序冶煉實踐

　　目前國內(nèi)外針對含鈦鐵水脫硫的應對策略。德國等歐洲國家鋼廠對采用加釩鈦礦護爐的鐵水，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，通過脫硫噴槍噴入鐵水中。由于冰晶石熔點僅為600℃ ，能顯著降低脫硫渣的熔點。為防止氮化物的生成，可將脫硫載氣氮氣用氬氣代替。

　　由于國內(nèi)冰晶石資源貧乏，進口或國內(nèi)人造冰晶石的價格過高，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鐵水脫硫的影響。

　　渣鐵分離劑的開發(fā)和使用。為了減少扒渣鐵損，鞍鋼開發(fā)了一種渣鐵分離材料。該材料是通過添加適量的鈉鹽和鉀鹽來改善鐵渣成分，可以通過噴槍噴入鐵水中，也可在噴吹前加在鐵水表面或折鐵前加在鐵水罐底，通過噴吹或折鐵的動力學作用使其與鐵水渣充分反應，生成低熔點物質(zhì)，從而降低脫硫渣熔點，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。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，會造成鐵損增加。鞍鋼經(jīng)過生產(chǎn)實踐，確定對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，通過渣耙子的攪動促進聚渣劑融化和結(jié)膜；之后進行第二次扒渣操作；扒渣操作結(jié)束后進行第二次聚渣操作，第二次聚渣操作也要做到全覆蓋，但不必用渣耙子攪動助融；接著進行第三次扒渣操作即可。

　　含鈦鐵水表面裸露后，鐵水中的鈦會與空氣中的氧迅速反應，形成新的渣層，因此聚渣和扒渣操作的關鍵點是聚渣劑加入要快，同時聚渣和扒渣要交叉進行。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，造成扒渣終點難以判斷，誤導操作者增加聚渣和扒渣次數(shù)，導致扒渣鐵損增加。

　　工藝改進效果。采用渣鐵分離料并改進扒渣操作后，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LF等精煉手段脫硫時，一般不進行噴吹脫硫，而采用直接兌入轉(zhuǎn)爐冶煉的方式，必要時在爐外精煉完成脫硫任務。

　　含鈦鐵水轉(zhuǎn)爐工序冶煉實踐

　　在轉(zhuǎn)爐冶煉過程中，鈦優(yōu)先于硅氧化，形成鈦的氧化物進入渣中，有研究發(fā)現(xiàn)，在TiO2含量低于20%時，TiO2含量越低，渣熔點越高。

　　含鈦鐵水冶煉時，渣中含有一定量的TiO2，使得爐渣熔點降低，黏度增加，且TiO2易與CaO結(jié)合，導致白灰利用率降低，冶煉終點磷硫超標頻次增加，造成補吹爐次增多，鋼水過氧化，轉(zhuǎn)爐爐渣中FeO含量高，惡化了濺渣護爐效果。因此，對于含鈦鐵水，轉(zhuǎn)爐冶煉操作須要進行改進。

　　造渣方式的改進。為了保證爐渣的脫磷脫硫效果，應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題。

　　放渣時機的選擇。正常雙渣法冶煉，放渣時機一般選擇在冶煉過程進行到1/2～2/3的時刻進行，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)爐冶煉過程中，吹煉前期是去除鋼中鈦的有利階段。對于180噸轉(zhuǎn)爐而言，在吹煉1/4～1/3的時刻放渣，倒爐溫度平均在1370℃左右，落在1340℃～1400℃溫度區(qū)間內(nèi)，因此放渣時機選擇在1/4～1/3的時刻。為了最大量地去除爐渣中的鈦氧化物，倒爐放渣時盡量多放，放渣量至少要達到2/3～3/4，以爐口不見鋼為宜。

　　放渣前操作改進。放渣前，鈦和硅已經(jīng)完全氧化，為了保護爐襯，爐渣須要保持一定的堿度，同時為了爐渣發(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行。但堿度控制不易過高，石灰等造渣料加入過多，隨放渣操作的進行而損失掉，增加了熔劑消耗。加入量過大，爐渣不易起泡，放渣困難；加入量過少，也達不到放渣去除鈦的目的，因此應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。現(xiàn)場實際操作時，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。放渣后堿度應控制在3.0～3.5，根據(jù)鋼種磷含量要求適當調(diào)整，低磷鋼按照上限控制。白云石加入量按終點爐渣中MgO含量為8%～12%控制，從而滿足濺渣護爐要求。后期冶煉操作的重點是化渣。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。

　　熱平衡計算方法的改進。鈦在轉(zhuǎn)爐冶煉過程中氧化放熱，當鐵水中鈦含量在0.10%～0.20%時，發(fā)熱量較大，因此在計算熱平衡時必須考慮此部分的熱量增加，才能準確控制終點溫度。現(xiàn)場操作時，可按鈦和硅在轉(zhuǎn)爐冶煉過程放熱量一致進行對待，在熱平衡計算時應綜合考慮鐵水中的鈦和硅含量，在裝入制度上做適當調(diào)整，即調(diào)整廢鋼和冷卻劑的使用量，同時兼顧前期放渣對溫度的影響，才能準確控制冶煉終點溫度。

　　工藝改進效果。優(yōu)化造渣制度和熱平衡計算后，冶煉終點Ti、P、補吹率顯著降低，基本達到正常使用普通鐵水時的控制水平。