安鋼1號(hào)高爐大渣量冶煉實(shí)踐

鄭義勍　馬海興

摘 要：針對(duì)高爐使用經(jīng)濟(jì)料后入爐品位降低、渣比攀升、生產(chǎn)波動(dòng)大等情況，文章分析了高渣比模式下的操作、管理特點(diǎn)。通過強(qiáng)化原燃料管理、優(yōu)化操作制度、合理控制高爐參數(shù)以及加強(qiáng)出鐵管理等措施，實(shí)現(xiàn)了高渣比條件下的強(qiáng)化冶煉，保證了高爐的穩(wěn)定順利進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：高爐；大渣量；低品位；造渣

中圖分類號(hào)：TF538 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）05-0171-02

受全球經(jīng)濟(jì)危機(jī)影響，鋼鐵市場(chǎng)激劇變化，原燃料的價(jià)格也隨之變化。為了應(yīng)對(duì)危機(jī)，求得生存，2011年初安陽(yáng)鋼鐵公司購(gòu)進(jìn)低價(jià)格，低品位的經(jīng)濟(jì)爐料，使高爐入爐品位大幅下滑，渣比不斷攀升，給高爐生產(chǎn)帶來前所未有的難度。2011年下半年通過加強(qiáng)管理，優(yōu)化操作，克服高渣比的影響，保證了高爐的順行和指標(biāo)優(yōu)化。

1 高爐概況

安鋼1號(hào)2 000 m3級(jí)高爐于2005年建成投產(chǎn)，有28個(gè)風(fēng)口，3個(gè)出鐵場(chǎng)，3座改進(jìn)型高溫長(zhǎng)壽熱風(fēng)爐。采用了PW串罐無料鐘爐頂；最新的磚壁合一技術(shù)，高熱負(fù)荷區(qū)域采用銅冷卻壁，聯(lián)合軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)；爐底、爐缸采用“陶瓷杯”+水冷炭磚薄爐底爐缸結(jié)構(gòu)。2010年高爐入爐料綜合品位在56.5%～57%，渣比在330～350 kg/t左右，全年生產(chǎn)順利，高爐長(zhǎng)期穩(wěn)定，指標(biāo)持續(xù)優(yōu)化見表1。

2 高渣比下高爐生產(chǎn)存在的問題及分析

高爐生產(chǎn)一直以“精料”為主，以高冶煉強(qiáng)度，低燃料比，低渣比，滿負(fù)荷冶煉為指導(dǎo)方針。但由于原燃料市場(chǎng)的價(jià)格不斷攀高，2011年起公司啟用經(jīng)濟(jì)料后，1#高爐渣比從353 kg/t升高到432 kg/t，入爐品位55.3%～56.1%。導(dǎo)致上半年高爐順行狀況遭到破壞，見表2。

由表2看出，隨著11年高爐渣比的大幅上升，高爐指標(biāo)持續(xù)下滑，焦比升高25 kg/t，燃料比升高41 kg/t，日均產(chǎn)量降低300 t左右，通過實(shí)踐分析高渣比高爐生產(chǎn)中存在以下幾點(diǎn)問題。

2.1 爐渣性能惡化

高爐經(jīng)濟(jì)料成本較低，品種多樣，料源不穩(wěn)定且物理冶金性能較差。經(jīng)濟(jì)料投用后，安鋼1#高爐所配燒結(jié)Al2O3較高基本在2.8%～3.0%左右，使?fàn)t渣中Al2O3含量達(dá)到16%～18%左右，較高的Al2O3使粘度增大，渣子流動(dòng)性差，脫硫效率大幅降低，造成爐缸堆積，破壞高爐順行。

2.2 煤氣流分布紊亂

經(jīng)濟(jì)料使用后，高爐入爐礦石和焦炭的冶金物理性能均有不同程度的下降，使?fàn)t缸死料柱加大，使高爐初始?xì)饬鞣植际艿揭种疲簹饬飨驙t缸中心穿透能力大大降低；軟熔帶形狀、位置和厚度也發(fā)生不同程度的改變，破壞了氣流通道，造成煤氣流分布紊亂，影響礦石的預(yù)熱還原。

2.3 爐內(nèi)操作不易調(diào)控

高爐是完全密閉的豎爐，高爐操作是爐內(nèi)操作人員根據(jù)各種參數(shù)、圖像、趨勢(shì)再結(jié)合自己的操作經(jīng)驗(yàn)綜合而來的。高渣比的環(huán)境下，由于經(jīng)濟(jì)料的不穩(wěn)定性，使得入爐原燃料參數(shù)，爐渣的冶金性能指標(biāo)，高爐的運(yùn)行參數(shù)及高爐爐型都在發(fā)生變化，多種變量的存在使高爐操作難度劇增，常常出現(xiàn)爐溫忽高忽低，爐渣性能波動(dòng)劇烈，風(fēng)壓拐動(dòng)幅度大，被迫減風(fēng)、退負(fù)荷的情況，難以維持正常生產(chǎn)。

2.4 爐前出鐵事故頻繁

由于高爐入爐品位的大幅降低，使見渣時(shí)間提前、出鐵時(shí)鐵水少渣量大、出渣時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)爐門和孔道沖刷侵蝕嚴(yán)重，影響泥包的形成，爐門淺時(shí)還出現(xiàn)跑大流和鐵溝大量過渣的情況，極大的破壞了高爐生產(chǎn)。

3 采取的措施

3.1 提高燒結(jié)MgO含量

MgO的加入主要是對(duì)爐渣的黏度進(jìn)行稀釋，改善其流動(dòng)性和脫硫性。MgO的存在能與Al2O3生成一系列低熔點(diǎn)化合物，并能使復(fù)合陰離子解體，使黏度有所下降。當(dāng)前經(jīng)濟(jì)料使用后渣中Al2O3含量高達(dá)16%～18%，燒結(jié)配加一定量的MgO后，爐渣的流動(dòng)性和脫硫性明顯改善，而且鐵水的物理熱也能得到保證。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)渣中MgO保持在8%～10%左右效果最好。

3.2 上下部調(diào)整相結(jié)合

高爐的運(yùn)動(dòng)是就煤氣流和爐料的相互運(yùn)動(dòng)。調(diào)整煤氣流是下部調(diào)整，調(diào)整爐料則是上部調(diào)整。只有兩者緊密結(jié)合，才能在高渣比冶煉中實(shí)現(xiàn)高爐的長(zhǎng)期穩(wěn)定順行。

3.2.1 下部調(diào)整

①風(fēng)量與鼓風(fēng)動(dòng)能的選擇。在高渣比冶煉條件下，為了吹透中心，活躍爐缸，下部適當(dāng)縮小送風(fēng)面積，提高風(fēng)速與動(dòng)能，增加鼓風(fēng)量，加大煤氣的穿透力，實(shí)現(xiàn)爐缸活躍和爐缸熱量均勻分布。2011年5月將下部6個(gè)直徑120 mm的風(fēng)口縮小為直徑110 mm，風(fēng)口面積由原來的0.3020 m2縮到0.2914 m2，風(fēng)量由原來的4 150 m3/min提高到4 250 m3/min，此時(shí)的風(fēng)速由原來的215～225 m/s提高到了235～250 m/s，鼓風(fēng)動(dòng)能也因此由10 500～11 000 kg·m/s增加到了12 500～13 000 kg·m/s，從而使風(fēng)口回旋區(qū)增大，達(dá)到了吹透中心的目的。

②控制合適的理論燃燒溫度。在大渣量的前提下理論燃燒溫度過高會(huì)使下部壓差過高，爐況不順；過低則使?fàn)t缸熱量不足，渣鐵流動(dòng)性變差，嚴(yán)重時(shí)造成爐涼事故。因此，日常生產(chǎn)中必須保持適宜的理論燃燒溫度，目前1#爐為2 090～2 220 ℃，與以往相比上升大約20～40 ℃，渣鐵熱量更加充足，且爐況適應(yīng)性較好。

3.2.2 上部調(diào)整

①布料矩陣的調(diào)整。由于高爐入爐綜合品位降低、渣量增加，高爐透氣性變差，透氣指數(shù)由30～32逐漸下降到27～29。中心氣流相對(duì)變?nèi)?，十字測(cè)溫中心溫度由平均550 ℃以上降到430 ℃以下，邊緣溫度由55～75 ℃上升到80～100 ℃。

為確保中心氣流暢通，減少了中心礦量；另一方面采用中心加焦技術(shù)，增加中心焦量，引導(dǎo)中心氣流，保證中心氣流強(qiáng)度，收到了良好的效果。中心平均溫度上升到520～550 ℃，邊緣溫度維持在75～90 ℃。通過布料制度的調(diào)整，煤氣分布更加合理爐況順行程度大大提高，爐墻熱負(fù)荷也更加穩(wěn)定，從而進(jìn)一步保證了爐缸的熱儲(chǔ)備。

②焦炭負(fù)荷的調(diào)整。在一定的冶煉條件下，高爐都有一個(gè)合適的礦石焦炭批重。隨著渣比的不斷升高，軟熔帶的加厚，爐內(nèi)的壓量關(guān)系越發(fā)緊張。結(jié)合安鋼原燃料條件，1#爐焦炭負(fù)荷的調(diào)整原則是以穩(wěn)定焦批，調(diào)整礦批的操作手段，保證爐喉焦層厚度在0.55～0.60 m，而礦批的調(diào)整則根據(jù)爐內(nèi)壓量關(guān)系和料速的快慢來定，要以爐況順行為前提，并且在調(diào)整中密切關(guān)注爐體熱負(fù)荷變化和爐溫情況，從而尋找一個(gè)合適的焦炭負(fù)荷。

3.3 合理控制高爐操作參數(shù)

3.3.1 控制好爐溫，控制合適的鐵水含硅量。

2010年生鐵含硅基本控制在0.25%～0.40%左右，但結(jié)合目前高渣比冶煉的形勢(shì)，生鐵含硅控制在0.35%～0.55%，物理熱控制在1 500 ℃以上。提高了爐缸的熱儲(chǔ)備，爐渣的流動(dòng)性得到改善，從而確保了爐況的穩(wěn)定順行。

3.3.2 調(diào)好堿度，保證爐渣脫硫能力和流動(dòng)性

由于經(jīng)濟(jì)料成分的不穩(wěn)定，所形成的渣相也在不斷變化。其調(diào)整原則是：在保證物理熱1 500 ℃的情況下適當(dāng)降低二元堿度，略提高三元堿度，高爐二元堿度一般在1.15～1.20，三元堿度1.45～1.50。實(shí)行中硅中硫操作，保證爐渣的流動(dòng)性，杜絕石頭渣的出現(xiàn)。

3.3.3 控制好冷卻壁溫度變化

1#高爐根據(jù)冷卻壁溫度變化幅度的大小，通過調(diào)整焦炭負(fù)荷，改變布料角度，調(diào)整料線高低，必要時(shí)調(diào)整軟水來水溫度，來緩解邊緣壓力，打開并引導(dǎo)中心氣流，待到冷卻壁溫度逐漸恢復(fù)正常，再視情況跟上焦炭負(fù)荷。

3.4 加強(qiáng)爐前工作管理

3.4.1 穩(wěn)定炮泥質(zhì)量

隨著渣量的不斷增加，出鐵間隔時(shí)間也基本趨于“零間隔”，所以炮泥的質(zhì)量也顯得尤為重要。炮泥不但要有快干變形小的特點(diǎn)，還要經(jīng)得住“零間隔”出鐵而不潮。還要耐得住大渣量的沖刷，并且不會(huì)出現(xiàn)斷爐門，跑大流以及爐門深度上不來出現(xiàn)爐缸燒穿的危險(xiǎn)情況。

3.4.2 強(qiáng)化爐前操作

爐前生產(chǎn)的節(jié)奏加快就要求爐前工的操作技能更加熟練，按照要求穩(wěn)定打泥量，控制鐵口深度。維護(hù)好鐵口泥套，不出現(xiàn)跑泥、冒泥現(xiàn)象。減少燒爐門次數(shù)，炮泥中的剛玉遇氧易氧化，燒爐門會(huì)破壞炮泥強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致爐門深度下降，渣鐵排不凈等情況，進(jìn)而造成高爐憋風(fēng)，導(dǎo)致減風(fēng)的不良狀況。

4 取得的效果

2011年下半年在克服渣比繼續(xù)攀升的困難條件下（渣比從400 kg/t升高到432 kg/t），通過加強(qiáng)操作與完善管理制度，推進(jìn)大風(fēng)量、大礦批冶煉操作，高爐順行狀況好轉(zhuǎn)，焦比較上半年降低15～20 kg/t，燃料比降低20～25 kg/t，日均產(chǎn)量升高50～100 t，實(shí)現(xiàn)了高爐的強(qiáng)化冶煉。

5 結(jié) 語(yǔ)

經(jīng)過探討大渣量條件下高爐的冶煉特性，分析和認(rèn)識(shí)高渣比對(duì)高爐帶來的各種影響，不斷摸索和歸納出在大渣量條件下實(shí)現(xiàn)高爐長(zhǎng)期穩(wěn)定順行的各項(xiàng)控制措施。

首先，要控制好爐渣MgO含量，保證足夠的渣鐵熱量，使?fàn)t渣具有良好的流動(dòng)性，及時(shí)排凈渣鐵，創(chuàng)造空間，減少壓差，緩解高渣量造成的影響，給爐況穩(wěn)定順行創(chuàng)造條件。

其次，規(guī)范爐內(nèi)、爐外操作，通過上下部調(diào)整控制中心與邊緣氣流發(fā)展，形成合理的氣流分布，保持穩(wěn)定的軟熔帶，從而在大渣量的條件下探索出適合現(xiàn)狀的合理爐型。

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