天鋼3200m3高爐應用低品位礦冶煉操作實踐

楊曉棟，姚紅新，孫 亮，李宏飛

（天津鋼鐵集團有限公司煉鐵廠，天津300301）

1 引言

天津鋼鐵有限公司煉鐵廠共有3座高爐，2#高爐有效容積3200 m3，高爐由中冶京誠工程技術有限公司設計，高徑比H/D為2.15，屬于矮胖型高爐，風口32個，鐵口4個，鐵口夾角為39.375°。爐底采用水冷炭磚爐底、爐缸采用陶瓷杯先進技術，爐體為全冷卻壁設計薄壁爐襯，冷卻系統采用軟水閉路循環冷卻，其中爐腹、爐腰及爐身下部共5段銅冷卻壁。爐頂為PW公司串罐式無鐘爐頂，及4座俄國卡魯金頂燃式熱風爐等先進設備，INBA法水沖渣工藝。

2 高爐生產簡述

表1 高爐參數值

高爐具體數據見表1。

天鋼3200 m3高爐自2006年5月2日開爐投產到2009年底，一直處于低水平冶煉狀態，各種生產技術經濟指標不夠理想，而且爐況經常波動，反復燒爐和洗爐，給公司帶來了很大的經濟損失，嚴重影響了公司和煉鐵廠的正常生產和經營，成為了制約鐵廠乃至公司發展的一個瓶頸。為了打破這個瓶頸，優化3200 m3高爐生產經濟技術指標就顯得極為重要，但優化指標的同時是尋找“短板”和彌補“短板”的過程。在2009年，煉鐵廠3200 m3高爐進行了一系列的改革和創新，并借鑒寶鋼、武鋼等先進企業的先進技術和管理，彌補了許多技術上的不足，2009年雖然指標不好，但是進行的工藝改進，技術的投入和管理的革新為2010年打下了堅實的基礎。正是這些不斷優化，使得天鋼3200 m3高爐在2010年各項指標獲得了質的飛躍，同時管理技術水平更上一個臺階，更是直接解決了3200 m3高爐制約公司發展的限制性環節。但由于2011年受外圍市場影響，入爐品位從6月開始大幅度下降，渣鐵比大幅度上升，最高到450 kg/t，導致整體壓差升高，爐況出現頻繁波動現象，在保證爐況順行的基礎上適當降低高爐強度，不追求高產。我們認真落實煉鐵廠的工作部署，通過挖掘自身潛力，強化細節操作，使爐況基本維持順行，具體生產指標見表2（焦比包括焦丁比）。

表2 2#高爐生產指標

表2中顯示在2011年中旬開始入爐品位開行明顯，由于爐況不太適應，燃料比上行較多，經過一系列的措施，爐況恢復穩定，燃料比恢復正常。2012年由于市場進一步惡化，公司要求限制產量，所以2012年產量明顯下降。品位與燃料比趨勢見圖1。

3 高爐低品位冶煉的技術措施

3.1 保證充沛的中心的同時適當發展邊緣氣流

圖1 2011-01—2012-01期間入爐品位、燃料比對比

由于原燃料條件的限制，2009年年底高爐放棄中心不加焦的裝料制度，采用了中心加焦的布料方式。高爐冶煉實踐表明，高爐想要維持長期穩定順行，必須要在開放中心的同時適當發展邊緣。2011年下半年開始，高爐原燃料條件受鋼鐵市場影響進一步惡化，入爐品位從58%下降到最低54.5%，渣鐵比最高上升到470 kg/t，導致爐況長時間波動，壁體難以穩定，燃料比上行較多。裝料制度從表3調為表4，之后爐況漸漸適應現原料條件。

表3 原裝料制度/rad

表4 調整后裝料制度/rad

3.2 實行工長操作標準化

爐溫趨勢判斷是高爐操作的重點，能否正確判斷爐溫發展趨勢是高爐工長的必須要求，爐溫發展趨勢管理就是把影響爐溫的各類因素，如觀察風口的狀態變化、爐溫的現狀、變化趨勢以及調劑量的方向和作用效果等，進行全方位分析和判斷，依照爐溫發展趨勢，預先調整熱量不是以當前現狀調爐溫，這樣可以盡量減少爐溫的波動，達到早動少動的效果。如果不按爐溫發展趨勢進行管理，只靠當時的鐵水溫度來調，就會發生由于滯后調節而導致的爐溫大熱和大涼現象，從而使爐況發生大的波動。由于高爐冶煉周期長，往往一個班的調整，下個班才會表現出來，也會造成操作上的分歧。所以對工長操作必須制定標準，首先接班先對上班操作進行分析，正確判斷爐溫趨勢，然后對本班情況進行預判斷，制定操作方案，然后在操作中按照方案進行調節，交班時對本班操作進行總結，給下班建議，同時預判斷下班之后第1爐爐溫，并將其作為考核范圍，這樣既提高了工長的操作水平，又可以減少爐溫的大的波動。

3.3 加強原燃料管理

3.3.1 加強焦炭管理

由于天鋼全部采用的外購焦炭，焦炭入爐粉末較多，僅憑槽下焦篩無法滿足入爐粒度要求，2010年2月我們投入了焦炭預篩分系統，在焦炭水分得到有效控制后，通過預篩分系統，將焦炭的大部分粉末篩下，而后在高爐槽下進行二次篩分，有效地控制了焦炭的入爐含粉量，改善了高爐的透氣性，促進了爐況的順行。同時對礦槽焦篩進行大幅度改造，焦炭篩網間距28～25 mm，焦篩改造后效果非常明顯，使槽下小于25 mm入爐焦炭由25%降到5%以下，同時充分利用好當前的焦炭，高爐增加對焦丁的用量，所有篩下返回的焦丁全部入爐。

3.3.2 燒結礦實行T/H值管理，對高爐入爐料進行精細管理，確保精料入爐

通過控制下料閘門及加裝料流擋板等措施，控制燒結礦的過篩量，保證燒結礦的充分過篩效果。要求燒結礦的T/H值（小時過篩量）＜120，在中控室計算機增加了實時曲線圖，并納入全員投入產出管理進行考核；每天對篩分情況進行抽查，并抓好篩網的清堵工作，使篩分率提高，降低了入爐料的粉末。進一步加強槽下爐料篩分管理，嚴格控制篩分時間，在保證上料速度的前提下，盡量延長篩分時間，調整給料機振幅，調整料倉下料口料流棒的個數，控制料流，延長篩分時間，提高篩分效果，同時杜絕合格料的流失。為保證高爐上強度時原燃料的篩分質量，天鋼3200 m3高爐對篩網進行了一系列的改造。燒結篩：篩網間距由3.5 mm改為5.5 mm，篩分粒度由4.5 mm改為6.5 mm，并且把原來的二層篩網改為三層篩網。

3.3.3 合理搭配爐料結構

根據各種礦石價格指數采取了合理的礦架結構，保證噸鐵成本最低，同時兼顧高爐順行情況。天鋼高爐根據當前的市場環境和自身技術條件，爐料結構根據最優搭配一般控制在：75%燒結礦+15%球團礦+10%塊礦。因此，燒結礦質量直接影響高爐生產技術經濟指標，與高爐的優質、低耗、高效益密切相關。天鋼燒結廠全部生產高堿度燒結礦以滿足高爐配料結構。高堿度燒結礦強度高、還原性好，而酸性球團礦形狀均勻規則，粉末少、品位高、強度高、FeO含量低、有很好的還原性。從技術角度考慮，二者相互搭配的爐料結構屬于最優爐料結構。

3.4 強化爐前出鐵管理

3200 m3高爐共有東西2個出鐵廠，4個鐵口，高爐正常生產時采用對角出鐵，每天鐵次控制在11～12次。鐵口深度日常生產控制在3200 mm，開口鉆頭用直徑55 mm，出鐵時間控制在2 h左右。由于渣比上來較多，出鐵時間明顯變長，每爐鐵下渣量明顯較多，導致鐵口不好維護，鐵口附近壁體溫度上升較快。為此車間制定了嚴格的爐前操作標準：零間隔出鐵，減少鐵口冒泥現象，鉆頭用直徑60 mm，控制出鐵時間在2～2.5 h，下渣時間控制在0.5 h以內，否則重疊出鐵。開口時盡量避免燒鐵口作業。

3.5 采用低硅低硫冶煉

經驗證明，鐵中硅含量每下降1%，焦比可以下降4 kg/t，由此可知低硅冶煉是降低高爐燃料消耗的有效手段，低硅冶煉的前期必須要有充足的物理熱作保證，燃料比下降后，由于原料帶入高爐的硅明顯減少，有利于低硅冶煉，3200 m3高爐長期冶煉經驗證明，鐵水溫度長期低于1500℃，會導致爐缸堆積，不接受風量，從而爐況難行，目前高爐鐵中硅控制在0.35%～0.45%，硫含量控制在0.025%～0.030%，物理熱控制在1510℃左右，全年鐵水平均一級品率達到90%以上，鐵水合格率100%。

3.6 保持合理的實際風速和鼓風動能

高爐下部調劑是基礎，風口帶是初始煤氣流分布的起點，爐缸煤氣流對2、3次煤氣流分布起主導作用。2011年以前高爐采用28個直徑130 mm，4個直徑140 mm，風口面積為0.4330 m3，風量控制在6150 m3/min左右，實際風速在270 m/s左右，鼓風動能在15000 kg·m/s左右。由于市場原因，低品位礦的冶煉和公司對高爐產量的限制，風口更換為27個130 mm和7個103 mm，風口面積0.39 m3，風量控制在5800 m3/min，實際風速依然保持在270 m/s，鼓風動能在 15000 kg·m/s左右，使高爐煤氣流的合理分布，保證了爐況沒有因為限制產量和原料條件變差而難行。

3.7 提高爐頂壓力

根據理論，頂壓每提高0.01 MPa，會提高冶煉強度2%左右，爐頂壓力提高，高爐工作空間壓力也隨之提高，煤氣流體積縮小，同時在爐內流速降低，整體壓差損失也隨之降低，從而促進高爐順行。天鋼3200 m3高爐在設備安全的范圍內，逐步提高爐爐頂壓力。在強化冶煉的過程中頂壓從225 kPa提高到235 kPa，從而提高了高爐煤氣利用率，為高爐強化冶煉奠定了基礎。

4 結語

在高爐原燃料條件變差的情況下，特別是大型高爐品位低于56%，焦炭都采用外購且成分波動較大的情況下，通過加強入爐原燃料管理，優化爐料結構和高爐基本操作制度，沒有經過大的爐況波動，實現了高爐長期穩定、均衡和高效化生產，為大型高爐低品位冶煉提供了經驗，為企業在鋼鐵市場低迷的情況下提高了競爭力。

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