天鋼3200m3高爐應(yīng)用低品位礦冶煉操作實踐

楊曉棟，姚紅新，孫 亮，李宏飛

（天津鋼鐵集團(tuán)有限公司煉鐵廠，天津300301）

1 引言

天津鋼鐵有限公司煉鐵廠共有3座高爐，2#高爐有效容積3200 m3，高爐由中冶京誠工程技術(shù)有限公司設(shè)計，高徑比H/D為2.15，屬于矮胖型高爐，風(fēng)口32個，鐵口4個，鐵口夾角為39.375°。爐底采用水冷炭磚爐底、爐缸采用陶瓷杯先進(jìn)技術(shù)，爐體為全冷卻壁設(shè)計薄壁爐襯，冷卻系統(tǒng)采用軟水閉路循環(huán)冷卻，其中爐腹、爐腰及爐身下部共5段銅冷卻壁。爐頂為PW公司串罐式無鐘爐頂，及4座俄國卡魯金頂燃式熱風(fēng)爐等先進(jìn)設(shè)備，INBA法水沖渣工藝。

2 高爐生產(chǎn)簡述

表1 高爐參數(shù)值

高爐具體數(shù)據(jù)見表1。

天鋼3200 m3高爐自2006年5月2日開爐投產(chǎn)到2009年底，一直處于低水平冶煉狀態(tài)，各種生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不夠理想，而且爐況經(jīng)常波動，反復(fù)燒爐和洗爐，給公司帶來了很大的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重影響了公司和煉鐵廠的正常生產(chǎn)和經(jīng)營，成為了制約鐵廠乃至公司發(fā)展的一個瓶頸。為了打破這個瓶頸，優(yōu)化3200 m3高爐生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)就顯得極為重要，但優(yōu)化指標(biāo)的同時是尋找“短板”和彌補(bǔ)“短板”的過程。在2009年，煉鐵廠3200 m3高爐進(jìn)行了一系列的改革和創(chuàng)新，并借鑒寶鋼、武鋼等先進(jìn)企業(yè)的先進(jìn)技術(shù)和管理，彌補(bǔ)了許多技術(shù)上的不足，2009年雖然指標(biāo)不好，但是進(jìn)行的工藝改進(jìn)，技術(shù)的投入和管理的革新為2010年打下了堅實的基礎(chǔ)。正是這些不斷優(yōu)化，使得天鋼3200 m3高爐在2010年各項指標(biāo)獲得了質(zhì)的飛躍，同時管理技術(shù)水平更上一個臺階，更是直接解決了3200 m3高爐制約公司發(fā)展的限制性環(huán)節(jié)。但由于2011年受外圍市場影響，入爐品位從6月開始大幅度下降，渣鐵比大幅度上升，最高到450 kg/t，導(dǎo)致整體壓差升高，爐況出現(xiàn)頻繁波動現(xiàn)象，在保證爐況順行的基礎(chǔ)上適當(dāng)降低高爐強(qiáng)度，不追求高產(chǎn)。我們認(rèn)真落實煉鐵廠的工作部署，通過挖掘自身潛力，強(qiáng)化細(xì)節(jié)操作，使?fàn)t況基本維持順行，具體生產(chǎn)指標(biāo)見表2（焦比包括焦丁比）。

表2 2#高爐生產(chǎn)指標(biāo)

表2中顯示在2011年中旬開始入爐品位開行明顯，由于爐況不太適應(yīng)，燃料比上行較多，經(jīng)過一系列的措施，爐況恢復(fù)穩(wěn)定，燃料比恢復(fù)正常。2012年由于市場進(jìn)一步惡化，公司要求限制產(chǎn)量，所以2012年產(chǎn)量明顯下降。品位與燃料比趨勢見圖1。

3 高爐低品位冶煉的技術(shù)措施

3.1 保證充沛的中心的同時適當(dāng)發(fā)展邊緣氣流

圖1 2011-01—2012-01期間入爐品位、燃料比對比

由于原燃料條件的限制，2009年年底高爐放棄中心不加焦的裝料制度，采用了中心加焦的布料方式。高爐冶煉實踐表明，高爐想要維持長期穩(wěn)定順行，必須要在開放中心的同時適當(dāng)發(fā)展邊緣。2011年下半年開始，高爐原燃料條件受鋼鐵市場影響進(jìn)一步惡化，入爐品位從58%下降到最低54.5%，渣鐵比最高上升到470 kg/t，導(dǎo)致爐況長時間波動，壁體難以穩(wěn)定，燃料比上行較多。裝料制度從表3調(diào)為表4，之后爐況漸漸適應(yīng)現(xiàn)原料條件。

表3 原裝料制度/rad

表4 調(diào)整后裝料制度/rad

3.2 實行工長操作標(biāo)準(zhǔn)化

爐溫趨勢判斷是高爐操作的重點，能否正確判斷爐溫發(fā)展趨勢是高爐工長的必須要求，爐溫發(fā)展趨勢管理就是把影響爐溫的各類因素，如觀察風(fēng)口的狀態(tài)變化、爐溫的現(xiàn)狀、變化趨勢以及調(diào)劑量的方向和作用效果等，進(jìn)行全方位分析和判斷，依照爐溫發(fā)展趨勢，預(yù)先調(diào)整熱量不是以當(dāng)前現(xiàn)狀調(diào)爐溫，這樣可以盡量減少爐溫的波動，達(dá)到早動少動的效果。如果不按爐溫發(fā)展趨勢進(jìn)行管理，只靠當(dāng)時的鐵水溫度來調(diào)，就會發(fā)生由于滯后調(diào)節(jié)而導(dǎo)致的爐溫大熱和大涼現(xiàn)象，從而使?fàn)t況發(fā)生大的波動。由于高爐冶煉周期長，往往一個班的調(diào)整，下個班才會表現(xiàn)出來，也會造成操作上的分歧。所以對工長操作必須制定標(biāo)準(zhǔn)，首先接班先對上班操作進(jìn)行分析，正確判斷爐溫趨勢，然后對本班情況進(jìn)行預(yù)判斷，制定操作方案，然后在操作中按照方案進(jìn)行調(diào)節(jié)，交班時對本班操作進(jìn)行總結(jié)，給下班建議，同時預(yù)判斷下班之后第1爐爐溫，并將其作為考核范圍，這樣既提高了工長的操作水平，又可以減少爐溫的大的波動。

3.3 加強(qiáng)原燃料管理

3.3.1 加強(qiáng)焦炭管理

由于天鋼全部采用的外購焦炭，焦炭入爐粉末較多，僅憑槽下焦篩無法滿足入爐粒度要求，2010年2月我們投入了焦炭預(yù)篩分系統(tǒng)，在焦炭水分得到有效控制后，通過預(yù)篩分系統(tǒng)，將焦炭的大部分粉末篩下，而后在高爐槽下進(jìn)行二次篩分，有效地控制了焦炭的入爐含粉量，改善了高爐的透氣性，促進(jìn)了爐況的順行。同時對礦槽焦篩進(jìn)行大幅度改造，焦炭篩網(wǎng)間距28～25 mm，焦篩改造后效果非常明顯，使槽下小于25 mm入爐焦炭由25%降到5%以下，同時充分利用好當(dāng)前的焦炭，高爐增加對焦丁的用量，所有篩下返回的焦丁全部入爐。

3.3.2 燒結(jié)礦實行T/H值管理，對高爐入爐料進(jìn)行精細(xì)管理，確保精料入爐

通過控制下料閘門及加裝料流擋板等措施，控制燒結(jié)礦的過篩量，保證燒結(jié)礦的充分過篩效果。要求燒結(jié)礦的T/H值（小時過篩量）＜120，在中控室計算機(jī)增加了實時曲線圖，并納入全員投入產(chǎn)出管理進(jìn)行考核；每天對篩分情況進(jìn)行抽查，并抓好篩網(wǎng)的清堵工作，使篩分率提高，降低了入爐料的粉末。進(jìn)一步加強(qiáng)槽下爐料篩分管理，嚴(yán)格控制篩分時間，在保證上料速度的前提下，盡量延長篩分時間，調(diào)整給料機(jī)振幅，調(diào)整料倉下料口料流棒的個數(shù)，控制料流，延長篩分時間，提高篩分效果，同時杜絕合格料的流失。為保證高爐上強(qiáng)度時原燃料的篩分質(zhì)量，天鋼3200 m3高爐對篩網(wǎng)進(jìn)行了一系列的改造。燒結(jié)篩：篩網(wǎng)間距由3.5 mm改為5.5 mm，篩分粒度由4.5 mm改為6.5 mm，并且把原來的二層篩網(wǎng)改為三層篩網(wǎng)。

3.3.3 合理搭配爐料結(jié)構(gòu)

根據(jù)各種礦石價格指數(shù)采取了合理的礦架結(jié)構(gòu)，保證噸鐵成本最低，同時兼顧高爐順行情況。天鋼高爐根據(jù)當(dāng)前的市場環(huán)境和自身技術(shù)條件，爐料結(jié)構(gòu)根據(jù)最優(yōu)搭配一般控制在：75%燒結(jié)礦+15%球團(tuán)礦+10%塊礦。因此，燒結(jié)礦質(zhì)量直接影響高爐生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，與高爐的優(yōu)質(zhì)、低耗、高效益密切相關(guān)。天鋼燒結(jié)廠全部生產(chǎn)高堿度燒結(jié)礦以滿足高爐配料結(jié)構(gòu)。高堿度燒結(jié)礦強(qiáng)度高、還原性好，而酸性球團(tuán)礦形狀均勻規(guī)則，粉末少、品位高、強(qiáng)度高、FeO含量低、有很好的還原性。從技術(shù)角度考慮，二者相互搭配的爐料結(jié)構(gòu)屬于最優(yōu)爐料結(jié)構(gòu)。

3.4 強(qiáng)化爐前出鐵管理

3200 m3高爐共有東西2個出鐵廠，4個鐵口，高爐正常生產(chǎn)時采用對角出鐵，每天鐵次控制在11～12次。鐵口深度日常生產(chǎn)控制在3200 mm，開口鉆頭用直徑55 mm，出鐵時間控制在2 h左右。由于渣比上來較多，出鐵時間明顯變長，每爐鐵下渣量明顯較多，導(dǎo)致鐵口不好維護(hù)，鐵口附近壁體溫度上升較快。為此車間制定了嚴(yán)格的爐前操作標(biāo)準(zhǔn)：零間隔出鐵，減少鐵口冒泥現(xiàn)象，鉆頭用直徑60 mm，控制出鐵時間在2～2.5 h，下渣時間控制在0.5 h以內(nèi)，否則重疊出鐵。開口時盡量避免燒鐵口作業(yè)。

3.5 采用低硅低硫冶煉

經(jīng)驗證明，鐵中硅含量每下降1%，焦比可以下降4 kg/t，由此可知低硅冶煉是降低高爐燃料消耗的有效手段，低硅冶煉的前期必須要有充足的物理熱作保證，燃料比下降后，由于原料帶入高爐的硅明顯減少，有利于低硅冶煉，3200 m3高爐長期冶煉經(jīng)驗證明，鐵水溫度長期低于1500℃，會導(dǎo)致爐缸堆積，不接受風(fēng)量，從而爐況難行，目前高爐鐵中硅控制在0.35%～0.45%，硫含量控制在0.025%～0.030%，物理熱控制在1510℃左右，全年鐵水平均一級品率達(dá)到90%以上，鐵水合格率100%。

3.6 保持合理的實際風(fēng)速和鼓風(fēng)動能

高爐下部調(diào)劑是基礎(chǔ)，風(fēng)口帶是初始煤氣流分布的起點，爐缸煤氣流對2、3次煤氣流分布起主導(dǎo)作用。2011年以前高爐采用28個直徑130 mm，4個直徑140 mm，風(fēng)口面積為0.4330 m3，風(fēng)量控制在6150 m3/min左右，實際風(fēng)速在270 m/s左右，鼓風(fēng)動能在15000 kg·m/s左右。由于市場原因，低品位礦的冶煉和公司對高爐產(chǎn)量的限制，風(fēng)口更換為27個130 mm和7個103 mm，風(fēng)口面積0.39 m3，風(fēng)量控制在5800 m3/min，實際風(fēng)速依然保持在270 m/s，鼓風(fēng)動能在 15000 kg·m/s左右，使高爐煤氣流的合理分布，保證了爐況沒有因為限制產(chǎn)量和原料條件變差而難行。

3.7 提高爐頂壓力

根據(jù)理論，頂壓每提高0.01 MPa，會提高冶煉強(qiáng)度2%左右，爐頂壓力提高，高爐工作空間壓力也隨之提高，煤氣流體積縮小，同時在爐內(nèi)流速降低，整體壓差損失也隨之降低，從而促進(jìn)高爐順行。天鋼3200 m3高爐在設(shè)備安全的范圍內(nèi)，逐步提高爐爐頂壓力。在強(qiáng)化冶煉的過程中頂壓從225 kPa提高到235 kPa，從而提高了高爐煤氣利用率，為高爐強(qiáng)化冶煉奠定了基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

在高爐原燃料條件變差的情況下，特別是大型高爐品位低于56%，焦炭都采用外購且成分波動較大的情況下，通過加強(qiáng)入爐原燃料管理，優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)和高爐基本操作制度，沒有經(jīng)過大的爐況波動，實現(xiàn)了高爐長期穩(wěn)定、均衡和高效化生產(chǎn)，為大型高爐低品位冶煉提供了經(jīng)驗，為企業(yè)在鋼鐵市場低迷的情況下提高了競爭力。

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