濟(jì)鋼高爐低成本爐料冶煉實(shí)踐*

楚強(qiáng) 薛燕 陳霞 華旭軍 魏國(guó)慶

(濟(jì)南鋼鐵集團(tuán)有限公司)

濟(jì)鋼高爐低成本爐料冶煉實(shí)踐*

楚強(qiáng) 薛燕 陳霞 華旭軍 魏國(guó)慶

(濟(jì)南鋼鐵集團(tuán)有限公司)

濟(jì)鋼煉鐵廠高爐使用低品位高鋁礦冶煉，帶來(lái)爐渣Al2O3大幅度升高，爐渣粘稠，導(dǎo)致產(chǎn)量下降、燃料消耗升高等，使用這種低品位礦對(duì)高爐四大操作制度影響較大，通過(guò)不斷優(yōu)化各項(xiàng)操作制度，逐步探索完善了使用該礦的操作措施。

高爐 低成本爐料 操作制度 冶煉實(shí)踐

0 前言

近幾年的鋼鐵市場(chǎng)形勢(shì)，決定了高爐冶煉逐漸以使用低價(jià)位低品位雜質(zhì)含量高的礦粉代替高價(jià)位高品位的進(jìn)口礦達(dá)到降低原料結(jié)構(gòu)成本的目的。濟(jì)鋼煉鐵廠自2008年11月起，燒結(jié)礦大量使用低價(jià)位的低品位高硅高鋁礦粉，這些礦粉的特點(diǎn)是品位低、Al2O3含量高，導(dǎo)致高爐爐渣中Al2O3含量升高到19%以上，渣比升高，爐渣粘稠，對(duì)高爐冶煉造成不利影響。通過(guò)一段時(shí)間的探索調(diào)整，逐步適應(yīng)了這種高鋁礦的冶煉。

1 概況

濟(jì)鋼公司煉鐵廠現(xiàn)有六座350 m3高爐，三座1750 m3高爐和一座3200 m3高爐，年產(chǎn)生鐵800萬(wàn)t左右，2008年11月首先在350 m3高爐中使用低品位礦，隨后逐步推廣到1750 m3高爐。使用高價(jià)位高品位的進(jìn)口礦為主的冶煉條件下，入爐焦比等燃料消耗保持較低的水平，產(chǎn)量相對(duì)較高。但從2008年11月開始使用低價(jià)位的低品位高硅高鋁礦到2009年的上半年，高爐生產(chǎn)比較被動(dòng)，出現(xiàn)了產(chǎn)量下滑，爐況運(yùn)行差，崩懸料多，入爐焦比等燃耗逐漸升高等情況。近幾年350 m3高爐主要技術(shù)指標(biāo)對(duì)比見表1。

表1 近幾年350 m3高爐主要技術(shù)指標(biāo)對(duì)比

2 問(wèn)題及分析

2.1 低成本料對(duì)燒結(jié)礦質(zhì)量指標(biāo)的影響

隨著大量低品位高鋁礦粉使用量的增加，燒結(jié)礦的質(zhì)量出現(xiàn)明顯下降趨勢(shì):①品位逐漸降低，每增加10%的使用量，品位相應(yīng)降低0.4%(如圖1所示);②Al2O3含量大幅度升高，由正常1.9%升高到3%～3.5%，升高幅度達(dá)到68%(如圖2所示);③燒結(jié)礦強(qiáng)度明顯下滑。增加高鋁礦粉后，Al2O3含量增加造成燒結(jié)礦中針狀鐵酸鈣數(shù)量減少，使燒結(jié)礦強(qiáng)度明顯下降，由正常的75%左右下滑到70%左右(如圖3所示)。

這一系列的成份和冶金性能變差對(duì)高爐料柱透氣性和造渣制度影響最為明顯。高爐使用這種燒結(jié)礦后，料柱透氣性下降，爐渣中Al2O3含量明顯升高，爐渣粘度增加。中心氣流弱化邊沿氣流不穩(wěn)，易出現(xiàn)管道氣流等影響高爐順行。

圖1 2008年10月份以來(lái)燒結(jié)礦TFe趨勢(shì)

圖2 2008年10月份以來(lái)燒結(jié)礦Al2O3趨勢(shì)

圖3 2008年10月份以來(lái)燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓趨勢(shì)

2.2 低成本爐料冶煉對(duì)高爐的影響

低成本爐料冶煉，使燒結(jié)礦品位降低，高爐渣量必定增加，勢(shì)必又造成燃料消耗升高。而且爐渣中Al2O3升高一方面使?fàn)t渣變得粘稠，另一方面降低了軟熔帶透氣性。這些變化不利于爐況的穩(wěn)定和爐缸的活躍，對(duì)高爐操作制度產(chǎn)生影響。

2.2.1 料柱透氣性下降

燒結(jié)礦質(zhì)量變化使高爐爐渣Al2O3大幅度升高，致使軟熔帶透氣性惡化，高爐料柱透氣性降低，平均入爐風(fēng)量下降50～100 m3/min，中心氣流明顯弱化，邊沿氣流發(fā)展，爐體水溫差升高0.5℃～1℃，爐體溫度不穩(wěn)定，波動(dòng)大。

2.2.2 爐渣性能下降

燒結(jié)礦中Al2O3升高帶來(lái)噸鐵Al2O3負(fù)荷升高，爐渣中Al2O3也明顯升高，由16%左右升高到19－20%，，爐渣粘稠。①黏度高，滲透能力差，堵塞氣流通道，易引起爐況難行;②造成爐缸渣性堆積;③爐身下部、爐腹?fàn)t腰部位形成粘結(jié)，破壞正常的操作爐型，影響氣流分布，對(duì)爐況順行不利。

從生產(chǎn)實(shí)際中，可以明顯的感覺(jué)到這幾個(gè)特點(diǎn)，最明顯的是爐缸堆積和下部粘結(jié)，而這兩個(gè)問(wèn)題中最迫切需要解決的是下部粘結(jié)，否則容易造成爐況不穩(wěn)，順行程度變差，甚至引起爐況惡化。2007年以來(lái)爐渣成份變化見表2。

表2 2007年以來(lái)爐渣主要成份變化

2.2.3 熱損失快

與低Al2O3爐渣相比較，在鐵水［Si］含量不變的條件下，高Al2O3爐渣的渣鐵溫度下降20℃左右，當(dāng)爐溫下行時(shí)，降低速度加快，提爐溫較慢，甚至需要減風(fēng)才能制止住。爐容越大這種現(xiàn)象越突出，其主要原因是由于中心氣流不活躍，邊沿氣流偏盛，煤氣以及冷卻水帶走的熱量多，高爐熱儲(chǔ)備能力下降造成。

2.2.4 出鐵量不均勻

一旦出現(xiàn)因爐溫或爐渣成份不合適，渣鐵粘稠時(shí)，渣鐵滲透能力降低，則鐵口見渣早，鐵口孔道抗渣性以及抗沖刷力明顯現(xiàn)下降，噴濺嚴(yán)重，導(dǎo)致出鐵量明顯不均勻，渣鐵不能及時(shí)出凈，引起爐內(nèi)憋風(fēng)，甚至塌料。

3 使用低成本爐料采取的的措施

3.1 穩(wěn)定燒結(jié)礦質(zhì)量的措施

穩(wěn)定燒結(jié)礦強(qiáng)度和冶金性能，是高爐使用高硅高鋁礦能否成功的關(guān)鍵。為了防止因大量使用低品質(zhì)礦粉引起燒結(jié)礦質(zhì)量大幅度下滑，進(jìn)而影響爐況的穩(wěn)定，采取的措施有以下幾點(diǎn)。①降低機(jī)速，減少產(chǎn)量。②適當(dāng)縮小料批，降低料層厚度，保持料層有良好的透氣性，保證燒結(jié)礦燒透。③優(yōu)化各種配料，保持SiO2含量既能平衡燒結(jié)礦堿度又能滿足高爐造渣的雙重需要。④MgO含量控制在2.3%～2.5%，既基本滿足高爐對(duì)MgO的要求，又要防止MgO過(guò)高影響燒結(jié)礦強(qiáng)度和品位。

3.2 縮小風(fēng)口面積，提高風(fēng)速

為了保證中心氣流，活躍爐缸，經(jīng)過(guò)探索，風(fēng)口以逐步加長(zhǎng)為主，適度縮小風(fēng)口面積，實(shí)現(xiàn)抑制邊沿氣流，降低因渣鐵比升高帶來(lái)的燃耗升高問(wèn)題。但是加長(zhǎng)以及縮小風(fēng)口要掌握尺度，不能影響入爐風(fēng)量，防止因力度過(guò)大引起爐腹到風(fēng)口區(qū)粘結(jié)，具體以提高風(fēng)速到240～255 m/s范圍相對(duì)比較合適。上部布料矩陣配合提高中心焦炭量到30%～35%，疏導(dǎo)中心氣流，基本消除了渣比升高帶來(lái)的中心氣流弱化問(wèn)題。

3.3 提高爐渣MgO含量和堿度，提高爐溫

從爐渣相圖以及影響?zhàn)ざ鹊囊蛩乜矗瑺t渣MgO含量、爐溫和爐渣堿度是影響?zhàn)ざ鹊淖钪饕獏?shù)，黏度隨溫度的升高而下降，實(shí)測(cè)表明1500℃時(shí)的粘度比1400℃時(shí)降低50%左右。而MgO含量對(duì)黏度影響也很大，爐渣MgO含量在低于20%范圍內(nèi)，隨著爐渣MgO含量增加爐渣黏度下降。為了降低高Al2O3爐渣黏度，改善流動(dòng)性，采取了以下措施。

3.3.1 提高爐渣中MgO含量

主要是在爐料中配加含MgO較高的輔料和適當(dāng)提高燒結(jié)礦中的MgO含量，保持渣中MgO含量不低于11%，或者M(jìn)gO/Al2O3保持在0.6以上，以改善爐渣性能。

3.3.2 提高爐渣三元堿度

從爐渣三元相圖可以看出，隨著渣中Al2O3升高，適度提高爐渣堿度對(duì)降低高鋁爐渣黏度有一定作用。生產(chǎn)實(shí)踐中爐渣三元堿度由1.43提高到1.48后，爐渣流動(dòng)性有改善，基本消除了結(jié)殼、粘溝現(xiàn)象。

3.3.3 提高爐溫控制基礎(chǔ)

爐內(nèi)操作加大對(duì)工長(zhǎng)的考核，降低爐溫的波動(dòng)幅度，消除低于1500℃的爐溫，以充足的爐溫保證了爐渣流動(dòng)性。實(shí)踐表明鐵水溫度保持在1500℃左右比較合理，渣鐵溫度充足，流動(dòng)性能夠滿足要求，對(duì)消除低品位高鋁爐料帶來(lái)的負(fù)面影響效果較好。

3.4 合理使用輔料熔劑提高渣鐵比

在爐渣Al2O3含量超過(guò)20%，爐內(nèi)冶煉感到很困難時(shí)，適量配輔料提高渣比能夠降低爐渣Al2O3含量。提高渣比有兩個(gè)途徑:一是提高燒結(jié)礦中SiO2含量。另一方面高爐根據(jù)實(shí)際條件合理選擇蛇紋石、白云石、硅石等輔料，降低配料入爐品位，也能提高渣量，稀釋爐渣Al2O3，起到防止?fàn)t渣Al2O3含量過(guò)分升高的效果。

3.5 保證合理的冶強(qiáng)

實(shí)踐證明，在品位低，爐渣性能下降的條件下，保持較高的冶強(qiáng)有利于爐缸的活躍，實(shí)現(xiàn)爐料質(zhì)量下降但是消耗基本不會(huì)大幅度升高的作用，風(fēng)機(jī)能力小入爐風(fēng)量低的高爐要適當(dāng)提高富氧率到4%左右，風(fēng)機(jī)大入爐風(fēng)量高的高爐要盡量保證風(fēng)量全用，保持冶強(qiáng)不降低。

3.6 強(qiáng)化爐前工作，出凈渣鐵

強(qiáng)化鐵口的維護(hù)，根據(jù)高渣比條件下鐵口的變化，控制適宜的打泥量，改進(jìn)炮泥質(zhì)量，保證鐵口深度的穩(wěn)定，通過(guò)雙開零間隔出鐵等措施及時(shí)出凈每一爐渣鐵，把高Al2O3爐渣充分排出來(lái)，也是防止?fàn)t缸堆積的重要措施。

4 效果

4.1 燒結(jié)礦強(qiáng)度提高

燒結(jié)礦通過(guò)采取以上措施，強(qiáng)度由最低70%左右提高并穩(wěn)定在73%左右，生料夾雜等燒不透現(xiàn)象大大減少，改善了高爐料柱的透氣性。

4.2 風(fēng)速提高，中心氣流加強(qiáng)

送風(fēng)制度調(diào)整到風(fēng)速達(dá)到255 m/s左右，強(qiáng)化了中心氣流，邊沿氣流趨于穩(wěn)定，水溫差基本穩(wěn)定在3℃～4℃，消除了邊沿管道氣流，明顯促進(jìn)了爐況的穩(wěn)定。

4.3 改善了爐渣流動(dòng)性，滿足了高爐冶煉要求

鐵水物理熱保持在1500℃～1520℃，以及適當(dāng)提高爐渣堿度后，爐渣流動(dòng)性較好，基本無(wú)粘鐵溝現(xiàn)象，能夠滿足高爐冶煉要求，對(duì)高鋁爐渣的順利排出爐內(nèi)起了促進(jìn)作用。

4.4 高冶強(qiáng)與爐前出鐵的強(qiáng)化對(duì)高爐順利使用低成本爐料起了促進(jìn)作用

一方面通過(guò)增加富氧保持利用系數(shù)維持在2.55～2.6 t/(m3.d)，以高冶強(qiáng)大大降低了高鋁爐渣對(duì)高爐的不利影響;另一方面爐前加強(qiáng)了主控室之間的配合和信息溝通，基本保證了出凈每一爐渣鐵，大大降低了高鋁爐渣對(duì)爐缸堆積的幾率。

自2009年下半年開始高爐運(yùn)行狀態(tài)逐步穩(wěn)定，中心氣流逐漸加強(qiáng)，崩懸料非常少，爐喉徑向中心溫度保持在平均600℃左右，在渣中Al2O3達(dá)到20%左右時(shí)爐渣仍保持了較好的流動(dòng)性，燃料消耗比剛使用低品位高鋁爐料初期有明顯下降，對(duì)支撐低價(jià)位爐料降低爐料成本起了很好的作用。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)提高爐渣MgO含量，調(diào)整爐渣堿度和爐溫，保證爐渣成份合理，能夠保證爐渣良好的流動(dòng)性，降低高Al2O3爐渣對(duì)高爐的不利影響。

高渣比高Al2O3爐渣冶煉，需要適度抑制邊沿氣流，保持邊沿和中心兩道氣流分布，對(duì)維持爐況穩(wěn)定有明顯的效果。

在使用低成本爐料冶煉的條件下，采取調(diào)整燒結(jié)機(jī)各項(xiàng)操作參數(shù)等措施，保證燒結(jié)礦冶金性能不降低，也是高爐成功使用低成本爐料的關(guān)鍵。

［1］周傳典.高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊(cè)［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2002:367－368.

［2］王筱留.高爐生產(chǎn)知識(shí)問(wèn)答［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2004:298.

SMELTING PRACTICE OF BF LOW COST BURDER IN JINAN STEEL

Chu Qiang Xue Yan Chen Xia Hua Xujun Wei Guoqing
(Jinan Iron and Steel Group Co.，Ltd)

Low grade high aluminum ore smelting used in BF can make Al2O3slag amount increased，slag viscosity ，thus lead to yield reduced and fuel consumption rised.This kind of ore greatly influences the four operation systems.Now its operating measurements have been improved through continuously optimizing various production steps.

BF low cost burden operation rule smelting practice

2011—6—17