馬鋼4#3200 m3高爐主要操作制度的探索

陳 軍,劉 洋,劉 響,王志堂,錢章秀(.馬鞍山鋼鐵股份有限公司煉鐵總廠；.安徽冶金科技職業(yè)學院 安徽馬鞍山 43000)

馬鋼4#高爐2016年9月開爐投產(chǎn)后，高爐總體保持相對穩(wěn)定的態(tài)勢，但局部爐型不穩(wěn)定的局面一直沒能得到較好的解決，同時隨著外圍條件的波動尤其2018年8月份后，受到多種因素的影響，爐缸活躍性出現(xiàn)明顯的下降，爐況穩(wěn)定程度下降，各項指標出現(xiàn)相應的下滑態(tài)勢。針對這種情況，4#高爐從活躍爐缸、穩(wěn)定氣流、改善爐型幾個方面入手，在高爐原先的操作制度的基礎(chǔ)上，結(jié)合當時的原燃料條件對操作制度系統(tǒng)謀劃梯度控制，取得較好的效果，爐況穩(wěn)定性大幅提升。

1 第一階段活躍爐缸

1.1 爐缸狀態(tài)下滑的表現(xiàn)

(1) 爐缸活躍性指數(shù)下降

4號爐2018年7月上旬開始爐缸活躍指數(shù)開始下降，7月8日-8月20日低于2017年下半年平均水平(5.53)次數(shù)26次，占比59%，特別是檢修過后，8月9日-20日活躍指數(shù)平均5.46，最低4.93，表明爐缸工作下降明顯。

(2) 死焦堆潔凈指數(shù)(DCI)下降

從死焦堆潔凈指數(shù)變化來看，進入7月后持續(xù)呈下降趨勢，8月份降至209，表明爐缸死料堆透液性變差，爐缸活躍性下降(見圖1)。

圖1 DCI指數(shù)情況

(3) 爐芯、側(cè)壁溫度變化

爐芯溫度從6月17日開始持續(xù)呈下降趨勢，尤其是7月12日以后，爐芯溫度與側(cè)壁溫度形成一個明顯“剪刀差”，表明爐缸活躍性下降，環(huán)流增加，爐芯持續(xù)下降溫度最低269 ℃，達到歷史最低點，表明爐缸狀態(tài)下滑。

(4) 鐵口卡焦情況

從鐵口卡焦次數(shù)來看，6-8月鐵口的卡焦次數(shù)顯著增加，表明爐缸活躍性下降。

圖2 鐵口卡焦情況

(5) 主要操作參數(shù)和爐型情況

從高爐操作參數(shù)變化來看，高爐接受風量能力下降，渣皮掛不住，加風后或壓差稍高，極易出現(xiàn)水溫差大幅上升不可控的情況，從壁體溫度變化趨勢來看，首先是爐腹5層壁體溫度出現(xiàn)波動，后續(xù)逐步帶動上部壁體溫度整體波動，且持續(xù)時間長，說明加風后邊緣通氣量增加明顯，中心吹不透，表明中心死料堆偏“肥大”。

圖3 壓差和水溫差

1.2 針對措施

(1)適當負荷強度 控氧保風，提動能活躍爐缸

維持全焦負荷4.40相對能接受的退守平臺，控制氧量，在爐況能接受的基礎(chǔ)上逐步提升風量，提高鼓風動能，進一步吹活爐缸，減輕爐缸的工作壓力，消弱因爐缸死料柱相對肥大，爐缸工作不均勻?qū)饬鞣植疾豢煽爻潭葞淼挠绊懗潭取?/p>

(2)渣鐵處理調(diào)整

結(jié)合高爐冶強實際出鐵狀態(tài)出鐵模式做相應的的優(yōu)化調(diào)整：在保證鐵水流速和來渣時間的前提下，逐步將鉆桿由62.5 mm下調(diào)至為57.5 mm鉆桿，同時適當控制開口間隔。調(diào)整后，兩邊出鐵時間穩(wěn)定性好轉(zhuǎn)，鐵次下降，爐前勞動強度相應下降。

(3)熱制度、造渣制度調(diào)整

爐溫控制水平由0.35%-0.55%提高至0.40%-0.60%，鐵水物理熱>1500 ℃，同時適當下調(diào)爐渣堿度，控制渣堿度1.15-1.20，保證充沛的缸溫及合適的渣鐵流動性，為活躍爐缸創(chuàng)造條件。

1.3 處理效果

通過以上措施的調(diào)整，各項爐缸表征指數(shù)逐步穩(wěn)定，兩鐵口出鐵渣明顯改善，出鐵時間和鐵量差逐步改善。爐缸活躍性指數(shù)、DCI指數(shù)、爐芯溫度等指標穩(wěn)定后于9月18日開始回升，側(cè)壁溫度下降，高爐產(chǎn)量逐步回升至7800t/d水平。

2 第二階段控制兩道氣流合理分配

經(jīng)過第一階段措施爐缸活躍性得到改善，高爐風量能夠站穩(wěn)5750 m3/min，但壁體溫度波動大現(xiàn)象仍未得到有效消除，同時強化冶煉困難，通過分析認為主要限制環(huán)節(jié)是布料角度偏大，中心漏斗偏大易滑料導致中心氣流穩(wěn)定性差所致，需要構(gòu)建更適宜的礦焦平臺和漏斗來得到合理的兩道氣流分配。

圖4 產(chǎn)量燃料比變化趨勢

2.1 調(diào)整方案

(1)確立調(diào)整方向：繼續(xù)保留中心加焦的布料模式，結(jié)合國內(nèi)外高爐操作經(jīng)驗，調(diào)整后實現(xiàn)平臺寬度1.5 m-1.8 m穩(wěn)定平臺，邊緣形成200 mm-300 mm倒角，形成合理的兩道煤氣流分布。

(2)方案目標設(shè)定：根據(jù)邊緣形成倒角200 mm-300 mm、平臺寬度1.5 m-1.8 m選擇目標最外檔料流邊緣距離爐墻500 mm-600 mm，最內(nèi)檔質(zhì)心位置距爐墻1800 mm-2100 mm位置，以此為目標進行調(diào)整。

(3)調(diào)整方式選擇：一般布料矩陣角度的調(diào)整方式采用平移整體平臺角度，但存在較大的缺陷，平移平臺角度時各角度落點均發(fā)生變化，且越往中心變動量越大，不利于氣流穩(wěn)定，因此此次4#爐調(diào)整采用中心加檔，邊緣減檔，保持基礎(chǔ)平臺的穩(wěn)定的方式，平穩(wěn)的實現(xiàn)了整體質(zhì)心角度大幅調(diào)整。

2.2 具體實施調(diào)整階段

(1)根據(jù)調(diào)整方案，9月5日進行了第一次中心加檔操作，拓寬平臺，選擇第一次加檔角度30.5°，調(diào)整過后中心穩(wěn)定性明顯增強(表1)。

表1 第一次加檔調(diào)整

(2)根據(jù)爐況的變化，9月23日-24日分步減掉10檔礦焦，向形成邊緣倒角過渡， 25日根據(jù)中心氣流變化，再次進行進行中心加檔操作穩(wěn)定平臺漏斗，調(diào)整過后，中心氣流集中度明顯增強，前期形成中心“大餅”消除(表2)。

表2 第二次加檔調(diào)整

(3)優(yōu)化調(diào)整階段(10月1日-17日)

經(jīng)過9月份調(diào)整，氣流穩(wěn)定性顯著增強，壁體溫度波動減緩，但壁體銅冷段出現(xiàn)水溫差偏低現(xiàn)象，同時壓差水平上升，因此之前的基礎(chǔ)上從控制合理爐型和平衡兩道氣流分布出發(fā)，對布料矩陣做了進一步優(yōu)化調(diào)整。

10月1日、6日對邊緣礦焦角度進行錯檔和內(nèi)移操作(維持圈數(shù))，嘗試調(diào)整邊緣倒角，疏導邊緣氣流，但效果不佳(表3)。

表3 調(diào)整邊緣倒角

為穩(wěn)定中心，疏導中心、邊緣兩道氣流，10月10日中心焦比例由17.6%提高至22.2%。

10月15日、17日分步去掉9檔礦石，進一步調(diào)整邊緣倒角深度和寬度，疏導邊緣氣流，調(diào)整過后，壓差緩解，跑礦量上升基本達到方案設(shè)定目標。

(4)上部制度的基本確立

通過上述的調(diào)整過后，4號爐形成了基本的上部操作制度如下：

1.焦炭平臺角差11°左右，礦石平臺角差8.5°左右。

2.礦平臺面積分布情況：外環(huán)/平臺/漏斗的面積分布接近三等分。

3.礦石外擋布料外邊緣距爐墻600 mm，初步判斷形成倒角。

4.礦平臺寬度1.6 m。

5.整個調(diào)整過程保持料線不變，嚴格控制礦石和焦炭料流，礦石：950-1150 kg/s，焦炭：140-150 kg/s。

3 第三階段優(yōu)化鞏固階段

4高爐上部制度的基本確立后，為了更好的結(jié)合高爐實際，對下部的制度作了進一步的配合調(diào)整優(yōu)化。

3.1 送風參數(shù)的匹配

在上部制度的調(diào)整過程中逐漸意識到，高爐的之前的送風參數(shù)存在一定的不合理性，長期追求過高的風速，出發(fā)點是為了得到較高的風速動能，更好活化爐缸，帶動氣流的穩(wěn)定。但是過高的風速也容易造成爐缸中心相對過吹，中心煤氣流出現(xiàn)互相擾動，反而帶來煤氣流不穩(wěn)。

(1)11月中旬后逐漸對原先煤氣量做了相應的控制煤氣指數(shù)從原先65±0.5控至63±0.5水平，爐頂煤氣流速從原先的1.15-1.22，控至1.05-1.10水平，控制煤氣量后兩道氣流沒有出現(xiàn)相應趨弱，從氣流的表現(xiàn)來看，壓量水平下降，165kpa降至155kpa水平，兩道氣流更趨合理。

(2)渣鐵制度的進一步配合調(diào)整

結(jié)合爐缸實際狀態(tài)，10月鉆桿直徑穩(wěn)定→57.5 mm，控制開口間隔，出鐵次數(shù)顯著下降，維持在11-12(爐/天)，開口間隔-5-0(min)，斷渣時間<25 min。渣鐵處理的穩(wěn)定給上部制度調(diào)整帶來更大的空間。

(3)優(yōu)化入爐焦炭控制， 擴大中心焦炭粒度

為了能進一步穩(wěn)定中心氣流，結(jié)合4號爐焦炭品種多的問題，最大限度的削弱，多品種焦炭帶來的混合層效應，針對性調(diào)整，控制焦炭分倉打料，擴大中心位置焦炭篩網(wǎng)(5B：25mm→28mm；6B：22mm→25mm)，同時嚴控T/H值，保證精料入爐。

4 生產(chǎn)效果

(1)爐型的穩(wěn)定大幅提升，局部渣皮脫落的不穩(wěn)定性現(xiàn)象得到較好改善，水溫差的穩(wěn)定性顯著提升，見圖5：

圖5 冷卻壁水溫差變化趨勢

(2)爐溫的穩(wěn)定性更加可控，硅偏差顯著的下降，σqi水平從0.12下降至0.06水平，也進一步表明氣流的相對穩(wěn)定。

(3)2018年主要指標情況

日期系數(shù)全焦比煤比操作燃料比風溫ηco休風率%1月2.45349154486120647.9202月2.39370146486119748.340.323月2.393364153486119448.311.794月2.392365145488120047.5405月2.369371134490118246.762.36月2.456367137492119646.5907月2.49359140492119546.6208月2.313365141500116646.33.79月2.424377140494118146.96010月2.448382137496117646.00011月2.447383135497116845.83012月2.336387132497118246.033.2

5 結(jié)語

(1)在一定冶煉條件下，相對合適料制能很大程度的削弱原燃料等外圍波動是對爐況的干擾。

(2)爐缸狀態(tài)的的好壞是高爐穩(wěn)定的基礎(chǔ)，爐況出現(xiàn)波動是一定要找準問題主要矛盾所在，有針對的調(diào)劑，才能取得預期的效果。

(3)需要較大幅度調(diào)整平臺的質(zhì)心角度時，通過中心或邊緣加減檔的方式，能減少平移過程中因爐料落點位置改變，混合效應變化帶來的影響。

(4)合適風速動能能帶來最限度的氣流的改善，高爐要從自身情況出發(fā)，探索最佳的風速動能的匹配。

(5)合適渣鐵處理模式是爐況穩(wěn)定基礎(chǔ)，也給高爐的過程控制提供更加寬松的調(diào)整空間。