天鋼2000m3高爐低品位礦生產(chǎn)實(shí)踐

趙 輝，楊正祥，董文明

（1.天津鋼鐵集團(tuán)有限公司原料部，天津300301；2.天津鋼鐵集團(tuán)有限公司煉鐵廠，天津300301）

1 引言

受國(guó)內(nèi)鋼鐵產(chǎn)能過(guò)剩和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈的影響，降低成本是鋼鐵企業(yè)生存和發(fā)展的重中之重。天津鋼鐵集團(tuán)有限公司（以下簡(jiǎn)稱天鋼）煉鐵成本在整個(gè)鋼鐵生產(chǎn)成本中占有很大的比重。因此，降低煉鐵成本成為公司生存和發(fā)展的重中之重。煉鐵廠以保證爐況的安全順行為基礎(chǔ)，全面降低煉鐵成本為目標(biāo)，通過(guò)采取精料、優(yōu)化裝料制度、提高頂壓和壓差、富氧噴煤等多種強(qiáng)化措施，冶煉效果取得了實(shí)質(zhì)性改善，使天鋼高爐各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)處于全國(guó)前列。

2 近年高爐主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)情況

受鋼鐵產(chǎn)能過(guò)剩的影響，高爐操作放棄了“七分原料”的理念，樹立了原燃料只會(huì)比現(xiàn)在的惡化，不會(huì)變好的思想。在現(xiàn)有的原燃料條件下，不斷進(jìn)行高爐自身的調(diào)整和挖潛[1]，以求適應(yīng)原燃料的波動(dòng)，降低高爐煉鐵制造成本。

3 高爐原料情況

近年來(lái)，由于高爐成本壓力太大，國(guó)內(nèi)高爐的入爐品位由最高的58%，下降到54%，渣鐵比也上升到400 kg/tFe以上，如表1所示，高爐做好了長(zhǎng)期吃低價(jià)礦的準(zhǔn)備。高爐通過(guò)深入挖潛，優(yōu)化高爐指標(biāo)等措施[3]，取得了煤比165 kg/tFe，燃料比530 kg/tFe的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)[2]。

表1 高爐近年主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)情況統(tǒng)計(jì)表

天鋼高爐2012年塊礦、球團(tuán)使用種類較多，最多時(shí)使用4種不同的塊礦和2種球團(tuán)礦。燒結(jié)礦換堆頻繁，一堆料只能使用一周時(shí)間，每次換堆對(duì)高爐渣系以及爐況有較大的影響。燒結(jié)使用的精礦粉由原來(lái)的澳大利亞鐵礦粉，改為國(guó)內(nèi)鐵礦粉，使煉鐵成本下降了100元/tFe。

由于爐料根據(jù)市場(chǎng)在變化，高爐不能預(yù)知爐料的冶金性能和強(qiáng)度，所以在使用Al2O3含量較高的塊礦時(shí)，入爐原料中Al2O3含量升高，對(duì)爐渣流動(dòng)性、脫硫能力產(chǎn)生不利影響。2012年渣中Al2O3含量最低13%，最高17%，平均14.9%，過(guò)高的Al2O3會(huì)影響高爐爐渣的流動(dòng)性。在現(xiàn)代冶煉條件下，渣中Al2O3含量不能超過(guò)15%～16%。但現(xiàn)在的原料情況會(huì)導(dǎo)致?tīng)t渣流動(dòng)性變差，高爐順行困難。為了改變這種情況，一方面天鋼公司努力降低燒結(jié)礦中Al2O3，從1.97%降低到1.80%；另一方面，配加Al2O3低至0.27%的俄球，最高用量達(dá)19%，國(guó)產(chǎn)球的用量降至3%～6%。由于供貨緊張，我們轉(zhuǎn)而將俄球用量改為10%，再加上10%印球，澳礦降至5%，使渣中Al2O3低至13%，為高爐順行奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，保障了冶煉強(qiáng)度的不斷提高。輔礦配比與渣中Al2O3以及燒結(jié)中Al2O3的關(guān)系見(jiàn)圖1。

圖1 輔礦配比與渣中以及燒結(jié)中走勢(shì)圖

4 優(yōu)化操作制度，改善高爐經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

4.1 維護(hù)好合理的操作爐型，保證中心氣流

隨著原燃料質(zhì)量的下降，渣鐵比已經(jīng)上升到400 kg/t以上，因此高爐必須保證中心的發(fā)展[4]。穩(wěn)定風(fēng)量在4100 m3/min以上，標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速達(dá)到215 m/s，2011年以來(lái)風(fēng)口長(zhǎng)度逐步由450 mm全部變?yōu)?00 mm，使氣流能夠吹透中心死料堆。特別是焦比降低，礦焦比增加，中心不易吹透，邊緣氣流發(fā)展，所以必須采取適當(dāng)增加中心焦量，焦礦層同時(shí)外移平鋪的方法。同時(shí)，裝料制度由2007年的礦石由過(guò)渡到現(xiàn)在的礦批由53 t縮小到46 t。爐料透氣性好轉(zhuǎn)，高爐不易形成管道，中心氣流充沛，煤氣利用率持續(xù)提高，在爐喉形成了焦平臺(tái)+漏斗的料面模型。

4.2 加強(qiáng)入爐料管理

（1）創(chuàng)造性地實(shí)行了T/H值管理（就是在一定時(shí)間內(nèi)規(guī)定每個(gè)篩子的排料量）。要求原料的T/H值（每小時(shí)過(guò)篩量）小于130 t，加入了監(jiān)控畫面，發(fā)現(xiàn)超標(biāo)及時(shí)處理，保證供料和過(guò)篩，并納入當(dāng)月考核；狠抓篩網(wǎng)的清堵工作，規(guī)定每班進(jìn)行四次清篩工作，提高篩子的篩分率。

（2）從2010年底開(kāi)始對(duì)焦炭進(jìn)行預(yù)篩分。通過(guò)在原料場(chǎng)的篩分，降低了高爐過(guò)篩負(fù)擔(dān)，極大地減少了高爐入爐粉末量。同時(shí)對(duì)篩子進(jìn)行改造，增大了篩網(wǎng)和增加了篩子，使高爐料篩分明顯好轉(zhuǎn)。嚴(yán)格控制槽下給料器閘門開(kāi)度，采用了控制料流速度和排料延時(shí)的方法，使入爐料混勻，減少了原料入爐時(shí)的邊界效應(yīng)，保證了徑向煤氣流的均勻，提高了煤氣利用率。

（3）長(zhǎng)期生產(chǎn)表明，即使高爐使用單一的熟料如燒結(jié)礦或球團(tuán)礦生產(chǎn)，也并不一定能獲得最佳的指標(biāo)和效益。對(duì)燒結(jié)礦、球團(tuán)礦以及天然富塊礦的冶金性能進(jìn)行測(cè)試研究之后，了解到他們有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，可以將它們組合成一定的爐料結(jié)構(gòu)模式，來(lái)使高爐生產(chǎn)獲得最好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)和效益。同時(shí)，爐料結(jié)構(gòu)的選擇要根據(jù)各自的資源條件、資源市場(chǎng)、供礦和價(jià)格、到廠的運(yùn)輸情況等進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后進(jìn)行確認(rèn)。現(xiàn)階段我公司高爐的配礦為：70%高堿度燒結(jié)礦+15%球團(tuán)+生礦15%。

4.3 穩(wěn)定熱制度，實(shí)行低硅冶煉

要實(shí)現(xiàn)高爐的高產(chǎn)低耗就要實(shí)現(xiàn)低化學(xué)熱高物理熱[5]。高爐采取了加強(qiáng)爐前出鐵管理、高頂壓抑制[Si]的還原、提高爐缸熱量等手段，實(shí)行了低硅高鐵水溫度的冶煉。圖2給出了高爐入爐品位及鐵水爐溫與鐵水硅含量[Si]的趨勢(shì)圖。要求工長(zhǎng)能提前判斷爐況的涼熱發(fā)展趨勢(shì)，多看風(fēng)口，調(diào)整時(shí)要做到穩(wěn)定和準(zhǔn)確，避免反向操作。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，降低1%的硅可降低50 kg/tFe燃料比，下調(diào)操作方針中的[Si]到0.35%，每月可節(jié)省上百萬(wàn)的成本。高爐爐溫的穩(wěn)定是高爐穩(wěn)定順行下降低燃料比的基礎(chǔ)。要求工長(zhǎng)日常操作及時(shí)調(diào)整熱量和渣系，保證爐況的穩(wěn)定。

圖2 高爐入爐品位及鐵水爐溫[S i]趨勢(shì)圖

4.4 加強(qiáng)爐前出鐵

在目前高冶煉強(qiáng)度的情況下，渣量增大使?fàn)t前壓力增大[6]。爐前渣鐵是否能夠及時(shí)排放，將直接決定爐況的穩(wěn)定。爐前人員和檢修人員一起完成了爐前開(kāi)口機(jī)和泥炮設(shè)備的改造工作，顯著降低了設(shè)備的慢風(fēng)率，同時(shí)提高了開(kāi)口和堵口效率，出鐵爐數(shù)由原先的18次減少到12次。加強(qiáng)爐前出鐵的組織工作，建立考核體系。要求鐵口深度控制在2800～3000 mm，1 h沒(méi)有下渣時(shí)，打開(kāi)第二個(gè)鐵口進(jìn)行出鐵，保證高爐不憋渣鐵。實(shí)行3個(gè)鐵口使用3種炮泥競(jìng)爭(zhēng)，優(yōu)勝劣汰的措施。這些措施實(shí)施后，爐前生產(chǎn)井井有條，煉鐵成本和勞動(dòng)強(qiáng)度反而降低了。

4.5 優(yōu)化爐內(nèi)操作，減少人為因素造成的爐況波動(dòng)

（1）高煤比、高富氧和高風(fēng)溫相結(jié)合。高風(fēng)溫是節(jié)省焦炭的有效措施。風(fēng)溫保持1215℃以上的高水平，并且穩(wěn)定住。富氧率提高到2.7%，使風(fēng)口前焦炭的理論燃燒溫度達(dá)2250℃以上，使?fàn)t缸有充足的熱狀態(tài)，使煤粉的燃燒率達(dá)到70%以上，減少了未燃粉末進(jìn)入軟熔帶，造成高爐爐況難行的情況。

（2）操作上使用高頂壓。使用高壓操作是高爐強(qiáng)化冶煉的主要手段之一，能夠提高煤氣利用率，降低燃料比。高頂壓可以有效降低壓差，降低煤氣流速，還可以抑制高爐內(nèi)SiO2的還原，有利于低硅冶煉。高爐頂壓由2008年的180 kPa提高到195kPa，理論上可以降低5 kg/tFe燃料比。

（3）均勻噴吹。煤粉噴吹要均勻，高爐所有風(fēng)口均要噴煤，流量要實(shí)現(xiàn)均勻、穩(wěn)定。高爐均勻噴吹煤粉，會(huì)使高爐每個(gè)風(fēng)口的鼓風(fēng)動(dòng)能一致，并會(huì)使?fàn)t缸熱量分配均勻，有利于高爐生產(chǎn)順行和噴煤量的提高，進(jìn)而煤焦置換比得到提高。實(shí)現(xiàn)所有的28個(gè)風(fēng)口均勻噴吹，要求噴煤速率保持穩(wěn)定，別出現(xiàn)大幅度變化，減少爐況波動(dòng)。

（4）使用煤粉助燃劑。在煤粉中添加催化劑，提高煤粉燃燒率。噴煤添加劑中含有多種稀土元素，極大地提高了噴煤燃燒效率，可以有效降低燃料比7 kg/tFe。

（5）值班工長(zhǎng)必須保證每班看料2次，對(duì)照原料理化性能進(jìn)行分析，掌握原料變化，保證入爐料穩(wěn)定，避免因原燃料情況發(fā)生變化引起的煤氣流紊亂。

（6）在無(wú)煙煤中加入煙煤。煙煤的熱值低，但是價(jià)格也低。現(xiàn)階段高爐加入65%的煙煤和35%的無(wú)煙煤，這一項(xiàng)就可以降低成本2元/tFe。

（7）在返礦皮帶上增加篩子，回收5～10 mm的礦石入爐。既保證了不增加入爐粉末率，有可以有效地二次利用礦石，減少了浪費(fèi)。

（8）加強(qiáng)班組管理和交接班管理。提高工長(zhǎng)責(zé)任心，對(duì)當(dāng)班職工的工藝紀(jì)律和勞動(dòng)紀(jì)律嚴(yán)格要求。交凈班，杜絕操作的隨意性，使?fàn)t況保持穩(wěn)定和順行。

5 結(jié)論

（1）天鋼高爐2012年平均入爐品位54%，較2011年的56.57%下降2.57%，渣比上升40 kg/tFe的情況下，燃料比保持在530 kg/tFe，煉鐵制造成本下降了111.8元/tFe，極大的緩解了公司的壓力。

（2）天鋼高爐在2011年由于冷卻壁破損嚴(yán)重已經(jīng)進(jìn)行了中修，此后銅冷卻壁和鑄鐵冷卻壁又出現(xiàn)了不同程度的破損情況，爐役后期的漏水也是造成高爐燃料比偏高的一個(gè)因素。

（3）在入爐原燃料一直持續(xù)惡化的情況下，高爐爐況變差，但是由于高爐自身做了大量的裝料制度的摸索和外圍的保證工作，使高爐在種種不利的條件下，燃料比仍然在緩慢下降，說(shuō)明了向管理和抓細(xì)節(jié)操作要效益仍然有很大的空間。

[1]張慶喜，劉超志.武鋼5號(hào)高爐爐況失常的分析與處理[J].煉鐵，2006，25（1）：33-36.

[2]孟令君，劉德樓.濟(jì)鋼1750m3高爐經(jīng)濟(jì)爐料冶煉實(shí)踐[J].河南冶金，2012，20（1）：36-38.

[3]楚強(qiáng)，薛燕.濟(jì)鋼高爐低成本爐料冶煉實(shí)踐[J].煉鐵，2010，29（1）：41-44.

[4]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．

[5]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．