柳鋼高爐高效冶煉技術(shù)的應(yīng)用分析

唐志宏，莫朝興，雷發(fā)榮

(柳州鋼鐵股份有限公司煉鐵廠，廣西 柳州 545002)

1 引言

煉鐵廠目前擁有1座2650 m3高爐，2座2000 m3高爐，3座1500 m3高爐，1座1250 m3高爐，總有效爐容12 400 m3，具備年產(chǎn)生鐵1150萬噸的能力。在裝備方面2號(hào)高爐配備有大功率頂燃球式熱風(fēng)爐、國(guó)產(chǎn)PW標(biāo)準(zhǔn)型串罐式無料鐘爐頂、大型電拖、汽拖軸流風(fēng)機(jī)和脫濕鼓風(fēng)技術(shù)、新型WHBJ因巴法渣?；に?、薄壁爐襯、三層銅冷卻壁、碳磚陶瓷杯爐底爐缸結(jié)構(gòu)、干法布袋煤氣除塵使用凈煤氣反吹技術(shù)、軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)、爐內(nèi)料面紅外檢測(cè)裝置等先進(jìn)裝備。一年多來，柳鋼應(yīng)用的高效冶煉技術(shù)有：穩(wěn)定燒結(jié)礦低溫還原粉化率；降低燒結(jié)礦FeO提高還原性，降低燒結(jié)礦MgO提高品位；穩(wěn)定焦炭M10；降低堿負(fù)荷和鋅負(fù)荷；穩(wěn)定爐料結(jié)構(gòu)；提高槽下篩分；提高冶煉強(qiáng)度；中心加焦、大批重、大角度、大角差布料；高效護(hù)爐生產(chǎn)等。2017年在3座高爐處于爐役后期護(hù)爐生產(chǎn)的情況下，生鐵年產(chǎn)量完成1150萬噸，燃料比由2016年的539 kg/t降到531 kg/t，平均日產(chǎn)量、煤氣中CO2分別由2016年的29 397 t、19.7%提高到32 307 t、20.29%，取得了良好的的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)(見表1)。

2 高爐高效冶煉技術(shù)應(yīng)用情況

2.1 原燃料質(zhì)量管理

2.1.1 穩(wěn)定燒結(jié)配比，穩(wěn)定燒結(jié)低溫還原粉化率

影響燒結(jié)礦低溫還原率最大的因素是燒結(jié)礦FeO、SiO2含量、點(diǎn)火煤氣消耗和燒結(jié)機(jī)機(jī)速。降低燒結(jié)礦低溫還原粉化率的措施是：嚴(yán)格控制混勻礦中TiO2和Al2O3的含量；提高燒結(jié)礦中FeO和SiO2含量；適當(dāng)提高機(jī)速，在保證燒好的前提下，使燒結(jié)終點(diǎn)后移；提高點(diǎn)火強(qiáng)度和提高機(jī)頭、機(jī)尾風(fēng)箱負(fù)壓等。只有燒結(jié)的主礦體系穩(wěn)定了，才能穩(wěn)定燒結(jié)礦的質(zhì)量，燒結(jié)礦的質(zhì)量穩(wěn)定，是高爐爐況穩(wěn)定的基礎(chǔ)[1]。鐵礦粉的燒結(jié)基礎(chǔ)特性包括同化性、液相流動(dòng)性、粘結(jié)相強(qiáng)度、生成鐵酸鈣的能力和連晶固結(jié)能力。配礦原則：在化學(xué)成分、物理性能和滿足高爐煉鐵成本需求的條件下，同化性高、低合理搭配，液相流動(dòng)性指數(shù)高、低的合理搭配，盡量多用粘結(jié)相自身強(qiáng)度高、鐵酸鈣生成能力強(qiáng)和連晶固結(jié)能力高的鐵礦粉，通過合理搭配鐵礦粉基礎(chǔ)特性，使其互補(bǔ)以獲得燒結(jié)生產(chǎn)所要求的質(zhì)量目標(biāo)[2]。2017-01至2017-08高爐入爐燃料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)燒結(jié)礦SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在5.4%～5.8%，F(xiàn)eO質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制8.5%～9.5%，2017-09 燒結(jié)礦FeO質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在8.0%～9.0%后燒結(jié)低溫還原粉化率穩(wěn)步降低，2017年燒結(jié)低溫還原粉化率保持穩(wěn)定(見圖1)。

表1 近年來柳鋼高爐經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)對(duì)比

圖1 2017年燒結(jié)礦低溫還原粉化率情況

2.1.2降低燒結(jié)礦FeO提高還原性，降低燒結(jié)礦MgO提高品位

(1)降低燒結(jié)礦FeO提高還原性。燒結(jié)礦氧化亞鐵含量高低，在一定條件下反映出燒結(jié)過程的溫度水平和氧位的高低。當(dāng)原料和工藝條件不變時(shí)，有一個(gè)燒結(jié)礦氧化亞鐵含量的適宜值，當(dāng)偏重于降低燃料消耗和改善還原性能時(shí)，該值則偏低一些；當(dāng)偏重于改善燒結(jié)礦粒度組成和低溫還原粉化率性能時(shí)，則該值應(yīng)控制偏高一些[3]。2017-01高爐入爐燃料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)燒結(jié)礦FeO質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在8.5%～9.5%，燒結(jié)礦粒度組成和低溫還原粉化性能好。為了改善還原性能降低燃料消耗，2017-09嘗試降低燒結(jié)礦FeO含量，燒結(jié)礦FeO質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在8.0%～9.0%，10月高爐降焦效果明顯，與高爐操作技術(shù)進(jìn)步、煤粉質(zhì)量改善和空氣濕度下降有關(guān)，除此外，從理論上，燒結(jié)礦降低FeO 質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%，可降低焦比1.0%～1.5%，10月因燒結(jié)礦FeO 質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降0.2%，則可降低焦比約1.08～1.62 kg/t，燒結(jié)礦的轉(zhuǎn)鼓指數(shù)仍能穩(wěn)定在76%～77%，2017年1～12月燒結(jié)礦FeO和還原度情況見圖2。

圖2 2017年燒結(jié)礦FeO和還原度情況

(2)降低燒結(jié)礦MgO提高品位。MgO對(duì)高堿度燒結(jié)黏結(jié)相固結(jié)強(qiáng)度的影響有兩面性，當(dāng)相液不足是主要矛盾時(shí)，MgO的負(fù)面影響起主要作用；當(dāng)硅酸鈣相變是固結(jié)強(qiáng)度的限制環(huán)節(jié)時(shí)，MgO可以發(fā)揮其正面作用。隨著高爐精料技術(shù)的發(fā)展，昔日軟熔性能差、易自然粉化的情況，已隨著燒結(jié)礦SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低而得到明顯改善，MgO在燒結(jié)礦中的負(fù)面影響已成事實(shí)。在目前的燒結(jié)實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)該適當(dāng)降低燒結(jié)礦中MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)，以減少液相量不足而帶來的黏結(jié)相固結(jié)強(qiáng)度的降低[4]。煉鐵即煉渣，造好渣即可煉好鐵。好的爐渣性能要求具有好的熔化性溫度和流動(dòng)性，脫硫能力強(qiáng)。而爐渣MgO對(duì)流動(dòng)性影響較大。一般情況下，爐渣MgO含量越高，流動(dòng)性越好，但如果爐渣MgO含量過高，入爐原料需加入較多的含MgO熔劑，這對(duì)提高入爐品位降成本不利。2017柳鋼研究尋找合適高爐爐渣MgO，以降低燒結(jié)礦MgO含量，提高品位降焦降本。2017-10燒結(jié)礦MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)中值下降到2.0%左右，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度略有下降，但粒級(jí)、DRI不受影響，且降MgO后燒結(jié)礦品位上升明顯。因燒結(jié)品位上升0.2%使綜合入爐品位上升0.15%，影響焦比約1.21 kg/t左右。燒結(jié)礦MgO下降，高爐渣鎂鋁比從0.60下降到0.57，對(duì)爐渣流動(dòng)性影響不大；高爐順行程度保持較好。2017年燒結(jié)礦MgO和TFe情況見圖3。

圖3 2017年燒結(jié)礦MgO和TFe情況

2.1.3 及時(shí)調(diào)整焦化配比穩(wěn)定焦炭M10

焦炭指標(biāo)中抗碎指標(biāo)M10高了說明焦炭在轉(zhuǎn)運(yùn)尤其在高爐爐料下降過程中易碎，在軟熔帶的骨架作用變差，不利順行，更不利于噴煤；M10變化0.2%，會(huì)使燃料比變化7 kg/t，變量最大；焦炭從爐頂裝入，到爐缸會(huì)劣化40%[5]。優(yōu)化配煤，尤其是焦化干熄爐檢修，焦化廠出水焦時(shí)及時(shí)上調(diào)主焦煤配比，以穩(wěn)定M10確保焦炭質(zhì)量，使其小于6.9%。近年焦炭冷強(qiáng)度見表2。

表2 近年來柳鋼焦炭冷強(qiáng)度

2.1.4 穩(wěn)定降低堿金屬、鋅負(fù)荷

堿金屬的主要危害是：高爐內(nèi)循環(huán)富集的堿金屬會(huì)催化焦炭的氣化反應(yīng)、加劇燒結(jié)礦還原粉化、引起球團(tuán)礦異常膨脹、破壞高爐內(nèi)襯，最終導(dǎo)致料柱透氣滲液性下降，煤氣流分布失調(diào)，給高爐的冶煉操作帶來不利的影響[6]。與含鐵原料共存的微量元素鋅，在高爐中循環(huán)富集可以造成高爐懸料、結(jié)瘤、爐況不順、消耗升高[7]。高爐堿金屬和鋅負(fù)荷，燒結(jié)帶入堿金屬占63%左右，鋅占95%以上[8]。柳鋼燒結(jié)工序物料的堿金屬含量見表3。為此，把消除堿金屬和鋅的危害放在燒結(jié)工序，主要措施：

(1)建立明確的堿金屬控制標(biāo)準(zhǔn)。配礦結(jié)構(gòu)優(yōu)化以高爐爐料帶入堿金屬含量不超過3.5 kg/t，鋅負(fù)荷不超過0.5 kg/t為前提，組織配礦核算，并每周跟蹤核算高爐實(shí)際堿金屬負(fù)荷和鋅負(fù)荷變化情況。2017年高爐平均堿金屬3.24 kg/t、鋅負(fù)荷0.43 kg/t，其變化情況見圖4。

(2)建立明確的鐵礦石堿金屬采購(gòu)控制要求：鐵礦粉K2O與Na2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)總和不超過0.135%。

(3)強(qiáng)化高爐操作指導(dǎo)，優(yōu)化造渣制度。采用適當(dāng)發(fā)展中心氣流的裝料制度，保持良好透氣性，以提高堿金屬和鋅從爐頂?shù)呐懦雎剩_(dá)到改善爐況的目的。當(dāng)高爐堿金屬負(fù)荷與硫負(fù)荷同時(shí)上升超過要求值時(shí)，需降低爐渣堿度，增加SiO2活度排堿，增加渣中MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)到9%～12%，增加渣中MgO量，可以固定三元堿度，降低二元堿度，利于排堿，爐渣的堿度不能大于1.15，否則高爐的排堿將受到影響，時(shí)間一長(zhǎng)，高爐爐況容易失常；適當(dāng)放寬鐵水含硫量，以保證鐵水、爐渣的流動(dòng)性，達(dá)到既能排堿又能利于順行；避免高爐溫、高堿度、低鐵水硫同時(shí)出現(xiàn)。

表3 柳鋼燒結(jié)工序物料的堿金屬含量 %

2.1.5 穩(wěn)定爐料結(jié)構(gòu)，配比調(diào)整控制在2%以內(nèi)

采用高堿度燒結(jié)礦+酸性球團(tuán)礦+塊礦的三元爐料結(jié)構(gòu)模式，生產(chǎn)組織上以穩(wěn)定為原則，爐料結(jié)構(gòu)調(diào)整要做到：微調(diào)、提前調(diào)、預(yù)判性調(diào)節(jié)。配比控制在2%以內(nèi)，以穩(wěn)定軟熔帶。穩(wěn)定爐料結(jié)構(gòu)主要從3個(gè)方面抓起：一是，燒結(jié)車間檢修之前提高高爐燒結(jié)礦的槽存量，提前上調(diào)燒結(jié)堿度，堿度每次上調(diào)幅度不超過0.05，燒結(jié)比波動(dòng)不大于2%；二是，按燒結(jié)比75%、球團(tuán)比18%、塊礦比7%，穩(wěn)定高爐爐料配比，根據(jù)塊礦性價(jià)比調(diào)整塊礦配比，塊礦比每次波動(dòng)不大于2%；三是，噴吹煤根據(jù)煤種變化，調(diào)整好配比，每次變化不大于10%。

圖4 2016年～2017年高爐堿負(fù)荷、鋅負(fù)荷情況

2.1.6 提高槽下篩分效果，提高燃料利用率

提高槽下篩分，制定篩網(wǎng)使用、控制和檢查更換制度，并建立臺(tái)賬。焦炭篩采用單層棒條網(wǎng)，自產(chǎn)焦篩棒間距23 mm，篩分粒級(jí)為25 mm；焦丁篩棒間距為8 mm，篩分粒級(jí)為10 mm，焦炭篩分效果通過除塵灰固定碳比例分析，爐頂除塵灰固定碳含量過高，說明焦炭篩分效果不好，需要加強(qiáng)焦炭篩分。燒結(jié)倉(cāng)控制給料速，盡量控制小于5 mm的燒結(jié)粉末含量。由于塊礦和球團(tuán)含粉較多，要求在原料場(chǎng)必須經(jīng)強(qiáng)力振篩篩分后才能輸送到高爐料倉(cāng)。高爐配用落地?zé)Y(jié)礦時(shí)，必須先在料場(chǎng)進(jìn)行篩分，并將高爐貯運(yùn)落地礦倉(cāng)的篩網(wǎng)更換為大間距篩網(wǎng)，以確保落地礦的篩分效果。

2.2 高爐操作管理

2.2.1 提高冶煉強(qiáng)度，增加鼓風(fēng)動(dòng)能以活躍爐缸

為獲得穩(wěn)定順行的爐況，合理的送風(fēng)制度是基礎(chǔ)。在風(fēng)口前形成較長(zhǎng)的循環(huán)區(qū)，使煤氣的初始分布向中心延伸，減少中心死料柱，改善爐缸中心的透氣性和透液性，對(duì)提高爐缸工作的活躍性非常重要。

隨著高爐冶煉的不斷強(qiáng)化，結(jié)合原料條件和爐況順行狀況，由煤氣量增大引起的中心氣流發(fā)展，往往被礦焦比升高、料柱透氣性變差所掩蓋，此時(shí)，增加鼓風(fēng)動(dòng)能，打開中心氣流顯得尤為重要。

隨著煤比的增加，焦炭負(fù)荷加重，爐內(nèi)透氣性變差，引起風(fēng)口回旋區(qū)在爐缸徑向縮短，從而導(dǎo)致邊緣氣流發(fā)展，中心氣流不足。同時(shí)，由于煤比提高入爐焦炭量減少，死料柱中焦炭停留時(shí)間加長(zhǎng)，焦炭質(zhì)量下降嚴(yán)重。因此，促進(jìn)爐缸活躍對(duì)爐況穩(wěn)定非常關(guān)鍵。

2017-05，利用焦炭充足的條件和爐況順行狀況，通過增加一定量的鼓風(fēng)動(dòng)能，縮小風(fēng)口面積，柳鋼2號(hào)2 650 m3高爐風(fēng)口平均直徑由原來的120 mm調(diào)為118 mm，縮小風(fēng)口面積到0.349 8 m2，高爐的鼓風(fēng)動(dòng)能由2014年初的120 kJ/s以下提高到目前的130 kJ/s以上。風(fēng)量和提高富氧逐步提高冶煉強(qiáng)度，綜合冶煉強(qiáng)度從2016年1.121 t/m3·d，提高至2017年1.309 t/m3·d，提高冶煉強(qiáng)度，保證了爐缸的活躍。

2.2.2 中心加焦、大角度、大角差、大批重、大富氧

(1)中心加焦、大角度、大角差布料。采用中心加焦、大角度、大角差的布料方式，以解決高爐中心氣流不暢為出發(fā)點(diǎn)。由于溜槽在大焦角向小焦角傾動(dòng)的過程較長(zhǎng)，真正達(dá)到中心的焦量較少，不足以支撐“中心堆包、中心無礦”的技術(shù)理念[9]，所以應(yīng)維持合理的中心布焦比例。大角度、大角差的實(shí)施，以壓制邊沿效應(yīng)為主，使中心無礦區(qū)更加穩(wěn)定，由于礦焦角度都比較大，但是礦焦同角，故不會(huì)使邊沿過重。除中心加焦外，這種布料方式中心不是單純多布焦炭，而是少布礦，所以煤氣利用不會(huì)惡化，燃料消耗維持在理想水平。2017-05柳鋼3號(hào)2 000 m3高爐率先嘗試采用中心加焦、大角度、大角差的布料方式后，爐況穩(wěn)定性明顯提高，基本消除了崩滑料，煤氣利用率提高，消耗降低， 2017-05燃料比531.6 kg/t，比2017-04下降8.9 kg/t。2017-06中心氣流打開后，3號(hào)高爐爐況進(jìn)一步優(yōu)化，逐步完善布料矩陣。大角度、大角差、中心加焦技術(shù)的應(yīng)用，使高爐能夠接受較重的邊沿負(fù)荷。但邊沿負(fù)荷能加重到什么程度，由高爐順行狀況決定。在操作中，靈活運(yùn)用增加或減少中心加焦的圈數(shù)，在高爐因各種因素引起憋風(fēng)時(shí)，增加中心加焦圈數(shù)，保障中心氣流更加通暢，增加透氣性，緩解憋風(fēng)現(xiàn)象，保障爐況順行；在中心過于強(qiáng)盛，十字測(cè)溫中心溫度大于400 ℃時(shí)，減少中心加焦圈數(shù)，杜絕中心管道氣流，提高煤氣利用率，穩(wěn)定爐況。采用中心加焦、大角度、大角差的布料方式在3號(hào)高爐取得效果后，在全廠推廣，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。2017-12柳鋼煉鐵廠各高爐布料矩陣見表4。

(2)大批重。批重大小對(duì)高爐煤氣流的穩(wěn)定性和煤氣利用的好壞起決定性作用。擴(kuò)大礦石批重能夠促進(jìn)礦石均勻分布，合理布料，優(yōu)化煤氣流分布，可以穩(wěn)定上部煤氣流，提高煤氣中的CO2含量，提高煤氣利用率，同時(shí)，使熱風(fēng)的熱量能夠充分傳遞給爐料，提高高爐內(nèi)鐵礦石的間接還原度。煤氣中的CO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高1%，可降低綜合焦比20 kg/t左右。高爐操作使用大礦批、大焦批操作，爐喉有一定的焦層厚度(一般高爐要求大于500 mm，大高爐要求大于800 mm)，起到透氣窗作用；調(diào)整負(fù)荷時(shí)，不要?jiǎng)咏古?，要調(diào)整礦批；以保證透氣窗不變化，爐料透氣性不變化，高爐生產(chǎn)穩(wěn)定順行，促進(jìn)燃料比降低。通過應(yīng)用大批重，提高了柳鋼高爐的爐況穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)期的穩(wěn)定順行。提高了煤氣利用率，2017年全廠高爐煤氣中CO2平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)由19.72%提高到21.14%(見圖5)。

表4 2017-12柳鋼煉鐵高爐布料矩陣及指標(biāo)情況

圖5 2017年全廠高爐煤氣中平均CO2含量情況

(3)大富氧噴煤。富氧是彌補(bǔ)噴煤后風(fēng)口理論燃燒溫度降低的有效措施。富氧增加了鼓風(fēng)中的氧濃度，加快氧向煤粉表面的傳遞速度，促進(jìn)煤粉燃燒，提高煤粉燃燒率。當(dāng)然，富氧率不是高噴煤的決定因素，應(yīng)主要根據(jù)冶煉強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)整，即把富氧率主要作為控制冶煉強(qiáng)度和改善煤粉燃燒的手段?？刂七m宜的理論燃燒溫度，就能掌控高爐的爐缸熱狀態(tài)。適宜的理論燃燒溫度是由原燃料條件、冶煉狀況等因素決定。根據(jù)生產(chǎn)狀態(tài)良好時(shí)的高爐參數(shù)，確定高爐適宜理論燃燒溫度的大致范圍，然后結(jié)合具體條件，確定噸鐵噴煤量，就可以在現(xiàn)有原料條件和風(fēng)溫水平下，根據(jù)此適宜理論燃燒溫度反過來確定適宜的富氧率?？傊?，富氧噴煤高爐日常操作調(diào)節(jié)時(shí)，要以適宜理論燃燒溫度為控制目標(biāo)，各操作參數(shù)要協(xié)調(diào)進(jìn)行。2017年高爐煤比與富氧率之間的趨勢(shì)關(guān)系見圖6。

2.2.3控制好爐渣成分和爐渣二元堿度，提高爐缸的蓄熱能力

合理穩(wěn)定的造渣制度對(duì)爐況的穩(wěn)定順行十分重要。造渣制度要求爐渣二元堿度控制在1.05～1.20。依據(jù)燒結(jié)礦Al2O3含量高低，要求渣中MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)維持在7%～8%，使鎂鋁比(MgO/Al2O3) 控制在0.55左右，有利于爐缸工作均勻活躍，渣鐵物理熱和脫硫能力充足、流動(dòng)性良好，提高爐缸的蓄熱能力。

圖6 2017年高爐煤比與富氧率之間的趨勢(shì)關(guān)系

2.2.4 優(yōu)化爐前作業(yè)，減少爐內(nèi)壓力波動(dòng)次數(shù)

柳鋼2號(hào)2650 m3高爐2017-07使用的炮泥塑性太差，打泥困難，長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)泥少，鐵口維護(hù)困難，鐵口深度由正常時(shí)的3.2 m降至2.5～2.8 m，泥包長(zhǎng)不起來，爐內(nèi)渣鐵排放不干凈，導(dǎo)致爐內(nèi)風(fēng)壓波動(dòng)。高爐采取的措施應(yīng)對(duì)是，適當(dāng)控制爐內(nèi)冶煉強(qiáng)度，保持風(fēng)壓平穩(wěn)，考慮到鐵口不耐沖刷，爐前縮短開鐵口間隔時(shí)間，盡快排凈渣鐵；改用質(zhì)量好的無水炮泥后，打泥逐步正常，鐵口深度正常后，渣鐵排放正常，爐內(nèi)壓力波動(dòng)次數(shù)減少。

2.3 后期高效護(hù)爐生產(chǎn)措施

目前，除2號(hào)、5號(hào)高爐外，5座高爐均進(jìn)入了爐役后期，特別是3號(hào)、4號(hào)高爐從2017-02開始爐缸側(cè)壁溫度升高，最高達(dá)430 ℃。6號(hào)高爐于2017-04-17實(shí)現(xiàn)安全停爐，2017-06-27復(fù)產(chǎn)后，從2017-07開始東鐵口下方附近爐缸側(cè)壁溫度陡升并迅速達(dá)到624 ℃。通過采取有效護(hù)爐措施，實(shí)時(shí)監(jiān)控爐缸側(cè)壁溫度變化，目前3號(hào)、4號(hào)高爐爐缸側(cè)壁溫度處于300 ℃左右的安全可控范圍內(nèi)，6號(hào)高爐爐缸側(cè)壁溫度處于430 ℃左右。針對(duì)多座高爐已達(dá)后期爐役的特點(diǎn)，優(yōu)化護(hù)爐料的質(zhì)量，及時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)爐缸側(cè)壁溫度變化，上部調(diào)節(jié)和下部調(diào)節(jié)并用以穩(wěn)定高爐爐型及運(yùn)行[10]，采取熱態(tài)灌漿、堵風(fēng)口、提爐溫、加釩鈦礦、調(diào)節(jié)布料模式[11]等技術(shù)措施，實(shí)現(xiàn)安全高效護(hù)爐生產(chǎn)。護(hù)爐生產(chǎn)措施如下：

(1)堅(jiān)持有休風(fēng)機(jī)會(huì)就對(duì)爐缸進(jìn)行熱態(tài)灌漿，能消除碳磚與爐缸冷卻壁之間的氣隙，促進(jìn)爐缸熱量傳導(dǎo)出去，有利于延長(zhǎng)爐缸碳磚壽命。

(2)堵1～2個(gè)東鐵口上方的風(fēng)口。6號(hào)高爐因東鐵口下方的爐缸側(cè)壁溫度偏高，堵1～2個(gè)東鐵口上方的風(fēng)口。實(shí)踐證明：堵風(fēng)口能有效減小風(fēng)口回旋區(qū)，減少堵風(fēng)口方向的氣流擾動(dòng)，降低此方向爐缸側(cè)壁碳磚熱面溫度，穩(wěn)定形成的渣鐵殼，對(duì)于抑制爐缸象腳區(qū)侵蝕有著很好的作用。

(3)提爐溫、加釩鈦礦。提高爐溫對(duì)護(hù)爐是有益的，而Ti富集才是護(hù)爐的核心措施之一。當(dāng)含鈦爐料進(jìn)入爐缸后，TiO2通過直接還原成為金屬鈦，然后再氧化生成TiC(熔化溫度在3150 ℃)和TiN(熔化溫度在2950 ℃)及固熔體Ti(C，N)，它們?cè)倥c鐵水和鐵水中析出的石墨結(jié)合在一起，進(jìn)入被侵蝕的磚縫，或在有冷卻的爐底表面凝結(jié)成保護(hù)層，對(duì)爐缸爐底起到保護(hù)作用[12]。操作參數(shù)控制ω鐵水(Si)： 0.55%～0.85%、ω鐵水(Ti)： 0.10%～0.15%、ω鐵水(S)：0.010%～0.020%。

(4)調(diào)制度，放中心、抑制邊沿氣流。邊沿氣流發(fā)展，一方面加強(qiáng)了氣流對(duì)爐缸的沖刷攪動(dòng)；另一方面，導(dǎo)致生成的渣鐵集聚在爐缸邊沿，且中心偏弱后中心死料柱透氣透液性減弱，兩者疊加作用造成鐵水環(huán)流加劇，對(duì)爐缸磚襯機(jī)械沖刷侵蝕加重。適當(dāng)抑制邊緣氣流，打開中心氣流并穩(wěn)定氣流是減少爐缸鐵水環(huán)流的主要環(huán)節(jié)。

(6)加強(qiáng)鐵口維護(hù)。維護(hù)正常的鐵口深度，要求兩邊鐵口出鐵穩(wěn)定，嚴(yán)禁鐵口過深、過淺現(xiàn)象。鐵口出現(xiàn)連續(xù)二爐過淺現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取減壓措施修復(fù)鐵口，禁止出現(xiàn)鐵口連續(xù)三爐過淺。

目前，柳鋼3號(hào)、4號(hào)、6號(hào)高爐基本掌握針對(duì)本爐的有效護(hù)爐方法，確保爐缸安全。跟以往國(guó)內(nèi)其他高爐護(hù)爐相對(duì)，柳鋼高爐護(hù)爐過程中取得了非控產(chǎn)、穩(wěn)指標(biāo)的高效護(hù)爐成果，(見表6)，2017-12爐缸側(cè)壁溫度最高點(diǎn)在安全監(jiān)控范圍(見圖7)。

表6 2017年四季度柳鋼高爐護(hù)爐指標(biāo)情況

注：2014-11 3-1熱風(fēng)爐換球，風(fēng)溫比正常低150 ℃，是導(dǎo)致3號(hào)高爐單月燃料比偏高的主要原因。

圖7 2017-12爐缸側(cè)壁溫度最高點(diǎn)情況

2.4 噴煤作業(yè)管理

2.4.1穩(wěn)定進(jìn)口煤配比，嚴(yán)格控制灰分，提高噴煤比

柳鋼主要噴吹煤種有進(jìn)口貧瘦煤、無煙煤和混合煤。進(jìn)口貧瘦煤灰分較低(8.0%～11.0%)，無煙煤灰分較高(12.0%～14.5%)，混合煤灰分(10.0%～13.0%)。煤粉中的灰分會(huì)隨物料完全進(jìn)入爐渣中，過高的灰分會(huì)大幅增加高爐的渣量，增大了顯熱的損失，降低煤粉的置換比。灰分每提高1%，焦比提高1.5%[12]。一般情況下，要求噴吹用煤的灰分比高爐焦炭低2%。進(jìn)口貧瘦煤燃燒性好可磨性較好灰分低發(fā)熱值高，應(yīng)作為主要煤種，2017-09開始穩(wěn)定進(jìn)口貧瘦煤比例在50%，控制噴吹煤灰分在10.5%、揮發(fā)分在12%～16%，高爐噴煤比相應(yīng)提高，2017年9～12月全廠高爐提煤比、降燃料比見圖8。

2.4.2 蒸汽預(yù)熱噴吹罐，穩(wěn)定噴煤，減少堵槍

在每個(gè)噴吹罐下部1.5 m處用Φ20 mm無縫鋼管纏繞噴吹罐外部，每圈間隔16 cm左右，在每個(gè)噴吹罐的進(jìn)蒸汽處安裝手動(dòng)與氣動(dòng)閥門，同時(shí),在蒸汽管末端安裝疏水閥裝置，自動(dòng)排水；在電腦上設(shè)置控制程序，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)開關(guān)閥門。程序判斷噴吹罐內(nèi)溫度，溫度小于65 ℃時(shí)，程序自動(dòng)開啟蒸汽供給閥。在蒸汽作用下當(dāng)噴吹罐煤粉溫度大于70 ℃時(shí)，程序自動(dòng)關(guān)閉蒸汽供給閥。

圖8 2017年9～12全廠高爐煤比、燃料比變化情況

噴吹罐蒸汽預(yù)熱效果：(1)從投入使用以來，工作噴吹罐溫度保持在65～70 ℃進(jìn)行噴煤。(2)噴吹罐出煤閥前端溫度約65 ℃，分配器入口溫度約62 ℃，風(fēng)口前的煤槍溫度約56 ℃。(3)倒罐過程中分配器壓力波動(dòng)減小，出煤較順暢(波動(dòng)值由之前的250 kPa降低到100 kPa)。(4)混合后壓力與噴吹罐壓力差值降低，更利于噴煤(差值由之前的30～40 kPa降低到8～15 kPa)。(5)補(bǔ)氣流量大約下降150 m3/h、罐壓大約下降50 kPa。(6)底部流化裝置未出現(xiàn)過板結(jié)。(7)高爐未因煤粉過濕出現(xiàn)過堵槍。

3 結(jié)語(yǔ)

(1)降低高爐入爐堿金屬負(fù)荷至3.5 kg/t，主要是控制住高有害元素原燃料的使用，使得燒結(jié)與球團(tuán)礦堿金屬小于0.135 kg/t；控制好焦炭堿金屬小于0.18 kg/t；降低入爐鋅負(fù)荷，近期小于0.5 kg/t，從源頭上抓起，降低有害元素的入爐量，減輕其對(duì)原燃料和操作的影響。

(2)對(duì)焦炭質(zhì)量要綜合管控，尤其對(duì)焦炭的冷態(tài)、熱態(tài)強(qiáng)度指標(biāo)要平衡好，不能顧此失彼。計(jì)劃好配煤配比，向采購(gòu)部門提出采購(gòu)配比周期，物流部門配合，尤其骨架主焦煤配比如一類主焦，必須大于10天存量，這是焦炭質(zhì)量保證和連續(xù)穩(wěn)定的基本條件。

(3)大角度、大角差、中心加焦是一種非常好的布料方式，其核心是適當(dāng)抑制邊沿氣流，確保中心氣流，達(dá)到爐況長(zhǎng)期穩(wěn)定順行、降低燃料比的目的。在高爐操作制度上以抑邊沿，發(fā)展中心，減少鐵水環(huán)流對(duì)側(cè)壁的沖刷，也是有效的護(hù)爐方法。

(4)視原燃料條件采用大批重，礦石的批重控制在高爐產(chǎn)量的0.9%-1.1%左右。批重的擴(kuò)大提高了高爐的爐況穩(wěn)定性，高爐爐況抗波動(dòng)能力及煤氣利用率得到提高，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)期的穩(wěn)順行。

(5)Ti的富集對(duì)保護(hù)爐缸磚襯起著核心作用，也是高爐護(hù)爐的常規(guī)動(dòng)作。加入一定量的釩鈦礦，使生鐵中的ω(Ti)在0.10%～0.15%，ω(Si)在0.55%～0.85%、ω(S)在0.010%～0.020%，能有效地促進(jìn)護(hù)爐物質(zhì)TiC、TiN的形成，達(dá)到很好的護(hù)爐效果，又能避免對(duì)爐況產(chǎn)生不利影響。

(6)開放中心的布料制度與加釩鈦球相配合可以達(dá)到最佳的護(hù)爐效果。

(7)穩(wěn)定進(jìn)口煤配比，嚴(yán)格控制灰分，提高置換比，保證了高爐煤比提升，降低了入爐燃料比，降本增效明顯。噴吹罐蒸汽預(yù)熱，解決了噴吹罐底部流化板結(jié)難題，穩(wěn)定了噴吹壓力，減少了高爐堵槍，實(shí)現(xiàn)大噴吹量下的穩(wěn)定輸送，為高爐降本增效奠定基礎(chǔ)。