水鋼1350m3高爐大渣量強(qiáng)化冶煉實(shí)踐

翟勇強(qiáng)，高長(zhǎng)益

(首鋼水城鋼鐵(集團(tuán))有限責(zé)任公司，貴州 六盤水 553028)

水鋼為了降低煉鐵生產(chǎn)成本，根據(jù)煉鐵原料市場(chǎng)的變化，將燒結(jié)礦鐵品位從55.01%降至52.85%，高爐煉鐵的綜合入爐鐵品位從56.55%下降至54.54%，高爐處于大渣量冶煉狀態(tài)，尤其是水鋼1350 m3的3#高爐，由于沒(méi)有出渣口，在鐵品位下降后，高爐爐況調(diào)劑及操作難度增大[1]。通過(guò)不斷優(yōu)化操作制度，抓好爐內(nèi)及爐前操作，打破傳統(tǒng)觀念，實(shí)行全風(fēng)口、大風(fēng)量、高風(fēng)速、高動(dòng)能方法與大噴煤、富氧、高風(fēng)溫相結(jié)合[2]，使高爐爐況順行，在渣比從371.0 kg/tFe上升到398.5 kg/tFe的大渣量條件下，獲得了利用系數(shù)2.83 t/m3·d、煤比167.5 kg/tFe、焦比356.0 kg/tFe的先進(jìn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

1 保證原料質(zhì)量

1.1 穩(wěn)定焦炭質(zhì)量

焦炭質(zhì)量的好壞對(duì)高爐的順行起著決定性的作用，尤其是在高噴煤比、渣比升高的情況下，焦炭的性能對(duì)高爐的影響更加突出。在日常高爐冶煉過(guò)程中，隨著煤比的提高，爐內(nèi)礦焦比升高；同時(shí)，由于入爐鐵品位的下降，單位生鐵量的渣量增加，成渣帶以下高溫區(qū)透氣性惡化，煤氣運(yùn)行阻力增大，此時(shí)，提高焦炭質(zhì)量主要是提高焦炭的綜合強(qiáng)度，確保焦炭在高爐中的骨架作用，對(duì)改善高爐透氣性、保證爐缸順利排出渣鐵起著至關(guān)重要的作用。在入爐礦鐵品位下降后，3#高爐在4個(gè)月里所用焦炭質(zhì)量指標(biāo)如表1所示。質(zhì)量良好的焦炭為3#高爐爐況的長(zhǎng)期穩(wěn)定順行、低品位強(qiáng)化冶煉、獲得好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)起到了很大作用。

表1 3#高爐所用焦炭的質(zhì)量指標(biāo)

1.2 提高燒結(jié)礦強(qiáng)度

在入爐礦鐵品位下降后，隨著渣量的增大，高爐內(nèi)部焦炭空隙中滯留的液態(tài)爐渣增多，氣體通道變小，煤氣阻力損失變大，高爐就會(huì)出現(xiàn)液泛現(xiàn)象，破壞高爐順行。為了消除渣比升高、高爐大噴煤下的料柱透氣性變差的不利影響，除了要穩(wěn)定焦炭質(zhì)量，保證焦炭的骨架作用外，改善燒結(jié)礦質(zhì)量，減少其入爐粉末量，保證爐料的透氣性也顯得尤為關(guān)鍵。在入爐礦鐵品位下降后，通過(guò)堅(jiān)持對(duì)成品燒結(jié)礦噴灑CaCl2，優(yōu)化燒結(jié)工藝，保證燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度，降低其低溫還原粉化率，加強(qiáng)篩分工作等措施，嚴(yán)格控制燒結(jié)礦中的粒度小于5 mm的比例，最大限度的減少了3#高爐入爐礦粉量，為3#高爐渣比升高后維持大風(fēng)量強(qiáng)化操作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。3#高爐原來(lái)采用的高品位燒結(jié)礦和現(xiàn)在采用的低品位燒結(jié)礦的質(zhì)量指標(biāo)見(jiàn)表2。從表2可見(jiàn)，現(xiàn)在低品位燒結(jié)礦的全鐵含量平均值52.85%，比原來(lái)高品位燒結(jié)礦的全鐵含量平均值55.01%低了2.16%,但燒結(jié)礦的轉(zhuǎn)鼓指數(shù)則由77.19%提高到77.52%,上升了0.33%，燒結(jié)礦中粒度<5 mm的比例由3.71%下降到3.51%，下降了0.20%。由此可知，雖然燒結(jié)礦的鐵品位下降了，但強(qiáng)度指標(biāo)提高了。

表2 原來(lái)高品位燒結(jié)礦和現(xiàn)在低品位燒結(jié)礦的質(zhì)量指標(biāo)

2 冶煉操作

3#高爐實(shí)行低品位爐料后，在沒(méi)有渣口的情況下，大渣量高煤比冶煉，操作難度相當(dāng)大。針對(duì)渣比升高，采取了大量的技術(shù)措施，確保了爐況的穩(wěn)定順行，實(shí)現(xiàn)了高爐的強(qiáng)化冶煉。

2.1 布料操作

2.2 全風(fēng)量

高爐下部保全風(fēng)，維持合適風(fēng)口面積，高風(fēng)速，高動(dòng)能。風(fēng)量是高爐強(qiáng)化冶煉過(guò)程中最積極的因素。增加風(fēng)量,有利于活躍爐缸,同時(shí)在渣量增大后，大風(fēng)量對(duì)疏松料柱起到了很大的作用，并有利于提高噴吹燃料的數(shù)量和效果。實(shí)踐證明，3#高爐在入爐礦鐵品位下降后，操作調(diào)劑上牢牢樹(shù)立保全風(fēng)的思路，下部風(fēng)口面積0.2555 m2，風(fēng)量保持在4003～4103 m3/min, 平均風(fēng)量4057 m3/min以上，鼓風(fēng)動(dòng)能在20000～21000 kg·m/s之間，風(fēng)速在300 m/s以上，保證了爐況的穩(wěn)定順行。

2.3 高頂壓

在大噴煤條件下，隨著渣量的增加，高爐壓差升高，料柱透氣性降低，而提高爐頂壓力，可使煤氣在爐內(nèi)的流速降低，延長(zhǎng)煤氣在爐內(nèi)停留的時(shí)間，改善煤氣利用，促進(jìn)間接還原的發(fā)展，有利于高爐的穩(wěn)定、順行[3-6]。3#高爐在入爐礦鐵品位下降的情況下，爐頂壓力一直維持在189.3 kPa(見(jiàn)表3)，降低了煤氣流速，緩解了渣量增加導(dǎo)致高爐壓差升高的局面，為高爐保全風(fēng)創(chuàng)造了條件，同時(shí)在渣量增加后，高爐耗熱增加、焦比升高，但高頂壓操作使煤氣流速降低，煤氣與爐料的傳質(zhì)、傳熱更加充分，改善了煤氣利用效果，有利于高爐大噴煤條件下降低焦比和改善爐缸工作環(huán)境。

表3 3#高爐頂壓及透氣性參數(shù)

2.4 爐前出凈渣鐵

入爐礦鐵品位下降后，隨著渣量的增大，在沒(méi)有渣口的情況下，鐵口能否按時(shí)出凈渣鐵直接關(guān)系到高爐順行和安全，針對(duì)渣量增大后的高爐生產(chǎn)情況，3#高爐進(jìn)一步優(yōu)化了爐前作業(yè)制度，主要有：(1)加強(qiáng)配鐵水罐聯(lián)系工作，盡可能縮短配鐵水罐時(shí)間，爐前做好出鐵前的準(zhǔn)備工作，保證鐵水罐配好后立即出鐵；(2)加強(qiáng)對(duì)爐前設(shè)備的檢查工作，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題立即處理，保證出鐵設(shè)備的正常運(yùn)行，在4個(gè)月時(shí)間里，3#高爐因爐前設(shè)備休減風(fēng)率為零；(3)加強(qiáng)對(duì)鐵口打泥量和鐵口深度的管理，維護(hù)好鐵口泥套，減少鐵口冒泥次數(shù)；(4)控制好鉆頭直徑，在渣量增加的情況下，保證正點(diǎn)及時(shí)安全出凈渣鐵，減少重出2次鐵的次數(shù)。通過(guò)采取以上措施，并盡量消除高爐憋風(fēng)的現(xiàn)象，確保了3#高爐長(zhǎng)期維持大風(fēng)量、高強(qiáng)度的冶煉。

2.5 控制渣鐵成分

為保證渣量增大后，爐渣良好的流動(dòng)性和穩(wěn)定性，以便及時(shí)順暢排放渣鐵，3#高爐在爐缸活躍、渣鐵物理熱充足、生鐵質(zhì)量有保證的前提下，適當(dāng)將鐵水中的[Si]從0.30%～0.70%下調(diào)至0.28%～0.68%，爐渣堿度從1.17～1.22下調(diào)至1.15～1.20，同時(shí)要求渣中MgO大于8%，Al2O3小于14.8%，確保了高渣比冶煉條件下的渣鐵良好的流動(dòng)性，縮短了渣鐵在爐缸滯留的時(shí)間，提高了高爐的透氣透液性。

3 取得效果

水鋼1350 m3的3#高爐在入爐礦鐵品位下降后，渣比升高，通過(guò)保證焦炭質(zhì)量、提高燒結(jié)礦強(qiáng)度，采取全風(fēng)量、高頂壓操作，使高爐穩(wěn)定順行。低品位冶煉與高品位冶煉的主要參數(shù)見(jiàn)表4。從表4可見(jiàn)，低品位冶煉與高品位冶煉相比較，入爐礦鐵品位下降了2.12%，渣比上升了27.5 kg/tFe，噴煤比上升了17.5 kg/tFe，焦比下降了4.0 kg/tFe，高爐利用系數(shù)下降了0.076 t/(m3·d)，日產(chǎn)量下降了103.2 t/d。因此，各項(xiàng)指標(biāo)良好。

表4 1350 m3高爐低品位冶煉與高品位冶煉的主要參數(shù)

低品位礦石的使用在水鋼起到了降低高爐爐料成本的作用，但增大了高爐操作難度，尤其是3#高爐，在無(wú)渣口的條件下，高爐憋風(fēng)現(xiàn)象明顯。為保順行、保全風(fēng)，在操作上撤風(fēng)溫(即降低風(fēng)溫)較為頻繁。因?yàn)?，若爐溫太高了，渣鐵流動(dòng)性差，出鐵速度慢，易造成爐熱，憋爐子，憋壓，造成爐況不順，不安全。因此，風(fēng)溫平均值比原來(lái)降低了28 ℃。

入爐礦鐵品位下降后，在爐溫出現(xiàn)波動(dòng)和壓差維持不合適時(shí)，容易產(chǎn)生崩滑料，不利于操作爐型的維護(hù)，尤其是3#高爐屬于薄壁爐型，5段冷卻壁又處于特護(hù)時(shí)期，頻繁的崩滑料會(huì)造成渣皮生成不穩(wěn)定，造成高熱區(qū)冷卻壁的損壞，影響高爐一代壽命。并且3#高爐在崩滑料出現(xiàn)氣流后，爐頂溫度會(huì)上升較快，也對(duì)無(wú)料鐘爐頂設(shè)備的壽命影響較大，因此大渣量無(wú)渣口條件下的高爐冶煉必須要有良好的技術(shù)支持和設(shè)備工藝保障,才能在獲得理想技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的同時(shí)不產(chǎn)生負(fù)面影響。

4 結(jié)語(yǔ)

為了降低煉鐵原料成本，燒結(jié)礦的鐵品位從55.01%降至52.85%，1350 m3高爐的綜合入爐鐵品位從56.55%降至54.54%，煉鐵渣比從171.0 kg/tFe上升到398.5 kg/tFe，增大了高爐操作難度。為了使冶煉順行，采用M40為83.82%的焦炭、轉(zhuǎn)鼓指數(shù)為77.52%的燒結(jié)礦，將礦批重量從30.5 t降到29 t，調(diào)整布料角度，采取4050 m3/min的全風(fēng)量、188.0～1990.0 kPa的高頂壓、控制渣鐵成分，使高爐穩(wěn)定順行，冶煉效果得到強(qiáng)化，日產(chǎn)生鐵達(dá)到3815.8 t。