濟鋼高爐低硅低成本冶煉實踐

劉存芳，劉德樓，孟令君，安銘，王聰

（山鋼股份濟南分公司煉鐵廠，山東濟南 250101)

節(jié)能減排

濟鋼高爐低硅低成本冶煉實踐

劉存芳，劉德樓，孟令君，安銘，王聰

（山鋼股份濟南分公司煉鐵廠，山東濟南 250101)

濟鋼以提升高爐風量為核心，通過調(diào)整送風制度，降低軟熔帶和壓縮滴落帶高度，提高熟料比，降低休慢風率等措施，解決了高渣比、高（Al2O3）帶來的技術(shù)難題，實現(xiàn)了低硅冶煉、生鐵成本降低的高效冶煉，提升了風量、風溫、頂壓等操作參數(shù)水平，鐵水含硅達到歷史最低水平，生鐵成本得到大幅度降低，達到44.1元/t。

風量；送風制度；熟料比；低硅冶煉；低成本

1 前言

濟鋼自2003年1#1 750 m3高爐自開爐以來，操作水平雖然不斷提高，各項指標也逐步向全國先進行業(yè)靠攏，但由于長期風量偏小，鼓風動能不足，爐缸活性不夠，鐵水物理熱一直不足，為保證正常冶煉需要的渣鐵物理熱和流動性，1 750 m3鐵水［S］長期在0.50%以上，3 200 m3高爐鐵水［Si］在0.45%～0.50%，制約著煉鐵燃耗的進一步降低，致使煉鋼成本升高。

近年來由于鋼鐵市場嚴峻形勢，國內(nèi)鋼鐵廠都在實施降成本戰(zhàn)略，而煉鐵成本約占整個鋼鐵生產(chǎn)系統(tǒng)成本的70%左右，高爐生鐵成本是否具備競爭力，在一定程度上直接決定著鋼鐵企業(yè)的競爭力。濟鋼高爐噸鐵成本2012年比行業(yè)平均水平高105.20元，2013年煉鐵廠雖然通過推進強動力冶煉技術(shù)，噸鐵成本與行業(yè)噸鐵差距縮小到54.43元，但依然處于虧損狀態(tài)，需要持續(xù)推進系統(tǒng)低成本戰(zhàn)略，深層次推進強動力冶煉。

2 低硅低成本冶煉技術(shù)措施

由于高爐使用大量低品位、高（Al2O3）經(jīng)濟礦的爐料結(jié)構(gòu)，原燃料條件持續(xù)變差，綜合入爐品位不斷降低，渣比，渣中（Al2O3）大幅上升（見表1），對爐內(nèi)透氣性、爐缸活躍、操作爐型的控制造成很大影響。同時，經(jīng)濟料冶煉造成渣鐵流動性差，爐缸活性降低，中心不開，風量持續(xù)萎縮，高爐實際風速和鼓風動能大幅降低，燃料比居高不下，并直接導致爐缸鐵水環(huán)流加劇，使爐缸侵蝕加重，高爐一代壽命受到影響。

大風量、高風速、高動能是解決透氣透液問題的根本途徑。根據(jù)風口回旋區(qū)截面積達到爐缸截面積的50%原則，高爐可獲得最佳的透氣性和燃料比，即［（D2-（D-2L）2］/D2=0.5時最佳，式中D為爐缸直徑，L為循環(huán)區(qū)深度。由此計算，濟鋼3 200 m3高爐理論最佳循環(huán)區(qū)深度L=1.858m，1 750 m3高爐理論最佳循環(huán)區(qū)深度L=1.392 m。而高爐爐缸循環(huán)區(qū)的深度除受原燃料質(zhì)量等條件影響外，最主要的控制手段即是高爐的送風制度，其中以風量也即送風比最為關(guān)鍵，只有達到一定的送風比時，才能保證適宜的循環(huán)區(qū)深度和爐腹煤氣量，才能保證爐缸工作活躍，中心氣流充沛［1］。

表1 1750 m3高爐和3 200 m3高爐渣比、爐渣（Al2O3）變化趨勢

2.1 調(diào)整送風制度

針對渣比高、品位低、渣中（Al2O3）相對偏高、入爐硫負荷高、焦炭質(zhì)量相對較差的冶煉條件，確定了送風制度技術(shù)體系。通過確立合適的進風面積，提高標準風速水平和鼓風動能。

風口循環(huán)區(qū)是煤氣流分布的起點，對氣流二、三次分布起主導作用。從圖1看出，隨著風口直徑的增大，循環(huán)區(qū)前端距風口最大水平距離變短。以縮小、加長風口為調(diào)整方向優(yōu)化送風制度，提高鼓風動能，為高渣比、高（Al2O3）、低硅冶煉提供了動力學基礎(chǔ)。

圖1 風口直徑與循環(huán)區(qū)前端距風口最大水平距離的關(guān)系

濟鋼3 200 m3高爐分別于2014年2月20日、4月22日兩次休風時將剩余7個570 mm的風口全部加長，32個風口長度全部620 mm,進風面積控制在0.397～0.405 m2，實際風速、鼓風動能分別保持在280 m/s、16 500 kg·m/s以上的水平；2#1 750 m3高爐3月12日將進風面積由0.274 m2縮小為0.268 m2，在2014年6月停爐前逐步增加650 mm的風口數(shù)量，水溫差及圓周氣流保持穩(wěn)定，爐缸活性提升，高爐適應高渣比、高（Al2O3）冶煉能力增強，同時側(cè)壁溫度長期偏高的局面得到了有效控制，護爐效果明顯。

2.2 改進上部操作制度

圍繞料面形狀穩(wěn)定、中心氣流暢通、高爐易接受大風量、煤氣利用率高等控制要求，結(jié)合強動力冶煉的推進情況，逐步修正并固化了高爐布料制度基本操作參數(shù)的控制標準。3 200 m3高爐以無中心加焦、平臺加漏斗的布料模式為基準，配合下部送風制度的調(diào)整，逐漸減小礦石最大角度，縮小礦石角差至6.0°～6.5°，形成穩(wěn)定的料面形狀，以滿足爐腰焦層厚度＞230 mm，爐喉焦層厚度＞600 mm為原則，確定了82～88 t的合適礦批范圍，改善軟熔帶透氣性，提升高爐風量。同時，以爐喉徑向煤氣分布合理為原則，確定了十字測溫和爐頂溫度控制標準，以指導高爐徑向礦焦比的調(diào)整，煤氣利用率由2013年的47.74%提高至2014年的48.44%。1 750 m3高爐針對長期高渣比冶煉的實際，以中心加焦布料模式為基礎(chǔ)，進一步固化完善小礦批高料速操作模式，以礦批43～45 t、料速以7.5～8批/h為控制標準，改善料柱透氣性，提升高爐風量。隨著高爐風量及動能的提高，逐步降低邊緣礦焦比，控制穩(wěn)定的焦炭平臺，提升高爐煤氣利用率。

2.3 降低軟熔帶和壓縮滴落帶高度

1）提高風溫水平，使高溫區(qū)下移，爐缸熱量集中且有利于軟熔帶下降。自2014年2月1 750 m3高爐風溫不作為調(diào)劑爐溫的手段，日常操作時全關(guān)冷風大閘；3 200 m3高爐配合適量加濕，在不關(guān)閉冷風大閘的前提下，風溫使用水平也大幅度提升。2014年，兩個級別的高爐風溫長期控制在1 210℃以上。

2）提升富氧率水平，使高溫區(qū)下移。自2014年1月，高爐開始提升富氧率，2014年兩個級別高爐的富氧率與2013年相比分別提升0.5%、0.34%。提升富氧率，可以減少噸鐵爐腹煤氣量，彌補焦炭質(zhì)量的不足，緩解高渣比、高（Al2O3）冶煉的不利影響，同時對提升煤氣利用率、渣鐵溫度，創(chuàng)造了良好條件，

3）提升頂壓水平，降低煤氣流速，提高煤氣利用率。為了緩解高富氧、高風溫致使理論燃燒溫度上升造成的高爐操作壓差上升的弊端，同時達到降低煤氣流速，提升煤氣利用率的目的，自2014年2月兩個級別的高爐嘗試提升頂壓水平，1 750 m3高爐頂壓逐步提升至210 kPa；下半年3#1 750 m3高爐實現(xiàn)頂壓220 kPa的目標，3 200 m3高爐頂壓逐步提升至230 kPa，2014年2—8月份，比2013年分別提升15 kPa和4 kPa。

4）提高爐渣堿度和渣中（MgO）含量，使滴落帶內(nèi)中間渣的a（SiO2）活度降低，抑制了硅的還原。2014年2月，兩個級別的高爐逐步提升R2，同時穩(wěn)定渣中MgO/Al2O3≥0.65，R3≥1.5，1 750 m3高爐R2為1.2，R3為1.57，相比2013年分別提升0.07、0.09；3 200 m3高爐R2為1.18，上升0.01，R3提升至1.50，提升0.02。

2.4 開展焦炭配煤、燒結(jié)配礦系統(tǒng)降成本工作

1）以高爐強動力冶煉為中心，實施焦炭配煤技術(shù)體系。鐵焦聯(lián)動，先強化高爐強動力冶煉，后優(yōu)化配煤結(jié)構(gòu)降成本。在繼續(xù)提升焦炭致密性的前提下，減少焦煤、肥煤配比，控制揮發(fā)份，追求高爐焦炭的適應性和經(jīng)濟性，優(yōu)化配煤結(jié)構(gòu)。

2）以高爐強動力冶煉為中心，實施燒結(jié)配礦技術(shù)體系。繼續(xù)開展塞礦+高硅礦粉優(yōu)化攻關(guān)試驗，充分利用山鋼塞礦經(jīng)濟爐料資源，適當降低高爐綜合品位、控制合適的（Al2O3）范圍，充分利用塞拉利昂礦價格優(yōu)勢。2014年燒結(jié)原料結(jié)構(gòu)繼續(xù)執(zhí)行經(jīng)濟料路線，低價位低品質(zhì)礦比例平均達到了61%，比2013年同期增加12.8%。400 m2燒結(jié)機—3 200 m3高爐產(chǎn)線加大了低品質(zhì)礦配加使用的步伐，平均比例已達到43.4%，比2013年同期增加11.6%，塞拉利昂礦呈穩(wěn)步增加的趨勢，120、320、400 m2燒結(jié)機配加比例分別提高11.7%、7.8%和5.8%。

2.5 提高熟料比

性能穩(wěn)定的原料是高爐爐況穩(wěn)定的必要條件，也是冶煉低硅生鐵的前提。爐料成分越穩(wěn)定則爐況越平穩(wěn)，生鐵中硅的波動也相應減小；大量采用成分穩(wěn)定、還原性好且熔化溫度高的熟料，可擴大塊狀帶區(qū)、減少高溫區(qū)的熱量消耗而使軟熔帶下移；在縮短硅還原路徑的同時，鐵水可保持較高溫度，有利于抑制硅的還原而獲得低硅鐵水。而使用成分波動大的原燃料煉鐵，往往會造成爐溫和生鐵質(zhì)量的波動。

針對各種原料經(jīng)濟性變化情況及高MgO燒結(jié)帶來的燒結(jié)質(zhì)量下降問題，對高爐增加酸性鎂質(zhì)熔劑、提高燒結(jié)礦比例、燒結(jié)降低MgO含量對系統(tǒng)成本的影響進行了詳細測算，并以此為方向開展熔劑結(jié)構(gòu)優(yōu)化工作。2014年1 750 m3高爐、3 200 m3高爐燒結(jié)配比分別達到85%、82%；比2013年分別提高8%、7%，高爐入爐熟料都超過了92%，比2013年分別提升5%，在穩(wěn)定原料成分的同時，生鐵原料成本大大降低。

2.6 降低休慢風率

截至2014年8月1 750 m3高爐休風率0.663%，比2013年降低0.814%；3 200 m3高爐因5月24日齒輪箱傾動減速機傳動渦輪局部齒面磨損打齒，計劃外長期休風，截至8月休風率1.032%，與2013年相比偏高，但是2014年1—4月休風率為0.764%，與2013年0.728%基本持平，6—8月休風率為0，休風率的降低為成本的降低提供了有力支撐。

3 效益分析

3.1 經(jīng)濟技術(shù)指標提高

2014年7、8月，濟鋼1 750 m3高爐分別達到0.365%和0.395%的低硅冶煉水平，實現(xiàn)歷史性突破，3 200 m3高爐7、8月也達到0.40%的水平，與2013年相比分別降低0.1%、0.04%，品位分別降低1.04%、0.9%。在（Al2O3）分別上升0.68%、0.54%的條件下，燃料比分別達到554 kg/t、529 kg/t，比2013年分別提升9、4 kg/t，高爐主要技術(shù)經(jīng)濟指標不斷進步和產(chǎn)能大幅度提升（見表2）。

表2 1750 m3和3 200 m3高爐主要指標與操作參數(shù)

3.2 生鐵成本降低

2014年4、6—12月份實現(xiàn)了成本低于行業(yè)水平，生鐵成本由年初高于行業(yè)平均54.43元/t，到目前累計低于行業(yè)平均44.1元/t，實現(xiàn)了高渣比、高（Al2O3）冶煉條件下低硅冶煉。

4 結(jié)語

濟鋼高爐2014年積極適應經(jīng)濟爐料結(jié)構(gòu)，克服了一系列的技術(shù)障礙，實現(xiàn)了風量、風溫、頂壓等操作參數(shù)水平的提升，鐵水含硅達到歷史最低水平，生鐵成本得到大幅度降低，達到44.1元/t；鐵前系統(tǒng)性管理也為煉鐵成本降低提供了可靠性保障，強動力冶煉的推進及操作制度的創(chuàng)新，確保了爐況的穩(wěn)定順行，為高爐降低成本提供了良好的爐況基礎(chǔ)。

［1］孟令君.濟鋼煉鐵技術(shù)管理的進步［J］.煉鐵，2014（2）：24-28.

Low Silicon and Low Cost Smelting Practice of Jinan Steel’s BFs

LIU Cunfang,LIU Delou,MENG Lingjun,AN Ming,WANG Cong

（The Ironmaking Plant of Jinan Branch Company of Shandong Iron and Steel Co.,Ltd.,Jinan 250101,China）

Taking air flow increasing as the core,a series of technical measures have been taken in Jinan Steel which are the adjustment of air blowing system,reducing height of melt cohesive zone and compress dripping zone,raising ratio of sinter materials and reducing the slow wind rate and halt.Therefore the technical problems caused by high slag ratio,high Al2O3were solved,the target of low silicon smelting and high-efficient smelting has been realized and the pig iron cost was reduced.A series of parameter level such as air flow and its temperature,blast furnace top pressure could be improved.The silicon content of molten iron were achieved at lowest level of history,and the pig iron cost substantially reduced to 44.1 Yuan per ton.

air flow;air blowing system;grog ratio;low-silicon smelting;low cost

TF53

B

1004-4620（2015）01-0045-03

2014-09-24

劉存芳，男，1978年生，2002年畢業(yè)于西安建筑科技大學鋼鐵冶金專業(yè)?，F(xiàn)為濟鋼煉鐵廠高爐部工藝設(shè)備科工程師，從事煉鐵工藝技術(shù)管理工作。