濟(jì)鋼高爐強(qiáng)動力冶煉技術(shù)的應(yīng)用

李磊，鄧勇

（山鋼股份濟(jì)南分公司煉鐵廠，山東濟(jì)南 250101）

生產(chǎn)技術(shù)

濟(jì)鋼高爐強(qiáng)動力冶煉技術(shù)的應(yīng)用

李磊，鄧勇

（山鋼股份濟(jì)南分公司煉鐵廠，山東濟(jì)南 250101）

為應(yīng)對經(jīng)濟(jì)料冶煉造成的入爐綜合品位低、渣比高、渣中Al2O3含量高等導(dǎo)致的高爐透氣透液性差、爐渣黏度大等操作難題，濟(jì)鋼高爐（1 750 m3、3 200 m3）采取強(qiáng)動力冶煉技術(shù)，即通過加長風(fēng)口長度、縮小進(jìn)風(fēng)面積等方法提高鼓風(fēng)動能從而提升爐缸活性，并通過布料制度、熱制度及造渣制度的改善，提高終渣性能，從而實(shí)現(xiàn)了高爐長期穩(wěn)定順行，產(chǎn)量提高，生鐵含Si下降，燃料比降低20 kg/t以上。

高爐；經(jīng)濟(jì)料；強(qiáng)動力冶煉；燃料比

1 前言

山鋼股份濟(jì)南分公司煉鐵廠目前有3座1 750 m3高爐，1座3 200 m3高爐，隨著經(jīng)濟(jì)料冶煉方針的實(shí)施，入爐原燃料質(zhì)量下滑嚴(yán)重。以3 200 m3高爐為例，入爐燒結(jié)礦品位從2010年開爐時的55.39%降至2014年的54.37%，燒結(jié)中Al2O3含量從2.2%升至2.84%，球團(tuán)礦品位從63.35%降至62.73%。各入爐料指標(biāo)下滑的疊加效應(yīng)最終在高爐體現(xiàn)，給高爐操作帶來了困難。結(jié)合2013年原燃料的資源、結(jié)構(gòu)計劃和高爐實(shí)際，以科學(xué)管理、系統(tǒng)管理為基礎(chǔ)，以高爐指標(biāo)提升為核心，以熱力學(xué)與動力學(xué)理論為前提，以兩個級別的高爐歷史數(shù)據(jù)為依據(jù)，制定了高爐實(shí)施強(qiáng)動力冶煉的技術(shù)方案，取得了較好的效果。

2 理論基礎(chǔ)

由于高爐冶煉過程高溫下的爐渣黏度是鐵水黏度的2次方數(shù)量級，即100倍，所以高渣比冶煉，勢必帶來透氣透液性的下降，高爐壓差升高風(fēng)量減小［1］。軟熔帶及滴落帶，即通常的“濕區(qū)”是改善高爐氣體動力學(xué)條件，提高透氣透液性、提升風(fēng)量的關(guān)鍵部位，是高爐冶煉過程各帶中透氣阻力最大的一環(huán)。日本福山5號高爐沿高爐高度阻力損失分布的測定（見圖1）表明：高爐內(nèi)軟熔帶的阻力損失要占總阻損的50%以上。武漢科技大學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)測定得出，軟熔帶及滴落帶的阻力損失是礦石軟熔前阻損的3～5倍。

以理論為依據(jù)并對兩個級別的高爐開爐以來的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)的統(tǒng)計分析，以爐況長期順行、爐缸活躍、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較好的階段數(shù)據(jù)為參照，尋找出了以下高爐歷史最佳操作參數(shù)匹配關(guān)系：1 750 m3高爐在滿足理論風(fēng)量≥3 550 m3/min、送風(fēng)比＞2.0的前提下，逐步提升風(fēng)量≥3 700 m3/min，控制經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量4 375 t/d，經(jīng)濟(jì)煤比＜150 kg/t；3 200 m3高爐在滿足理論風(fēng)量≥6 100 m3/min、送風(fēng)比＞1.7的前提下，逐步提升風(fēng)量≥6 250 m3/min，控制經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量8 000 t/d，經(jīng)濟(jì)煤比＜150 kg/t。在此參數(shù)下，通過優(yōu)化高爐工藝操作，實(shí)現(xiàn)高爐長期穩(wěn)定順行。

圖1 高爐內(nèi)阻力損失圖解

3 強(qiáng)動力冶煉的技術(shù)措施

在立足濟(jì)鋼原燃料質(zhì)量條件的基礎(chǔ)上，以提升風(fēng)量和鼓風(fēng)動能、活躍爐缸為手段，逐步減少爐缸中心死焦堆的體積，吹透爐缸中心，實(shí)現(xiàn)高爐長期穩(wěn)定順行，達(dá)到風(fēng)量提高，燃料比降低，低硅強(qiáng)化冶煉的效果，實(shí)現(xiàn)高爐效益最大化的目標(biāo)。

3.1 送風(fēng)制度

以提高風(fēng)速水平和鼓風(fēng)動能為基準(zhǔn)，根據(jù)兩個級別高爐的冶煉強(qiáng)度和爐型，確定合理的風(fēng)口面積與風(fēng)口長度，是維持較高風(fēng)速和適宜的鼓風(fēng)動能，以吹透中心、延伸回旋區(qū)深度、提高爐缸活性、實(shí)現(xiàn)合理的下部操作制度的關(guān)鍵。

3 200m3高爐將開爐初期標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速為230～235 m/s、鼓風(fēng)動能為13 000～15 000 kg·m/s的控制標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)整為以標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速≥250 m/s、鼓風(fēng)動能15 000～17 000 kg·m/s的控制標(biāo)準(zhǔn)。通過逐步縮小風(fēng)口直徑，將風(fēng)口面積由0.420 m2逐步縮小至0.410 m2以內(nèi)，逐步加長風(fēng)口長度，深入爐內(nèi)的有效長度由420 mm加長為470 mm，實(shí)際風(fēng)速與標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速差值達(dá)到25 m/s以上的合適水平。日常操作實(shí)施大風(fēng)、大氧、適當(dāng)加濕、控制合適的壓差操作，提升強(qiáng)化水平。圓周氣流和下部爐體溫度穩(wěn)定性增強(qiáng)，爐體水溫差回落至3.5℃±的合適水平。

1 750m3高爐以適度擴(kuò)大進(jìn)風(fēng)面積來增加風(fēng)量的調(diào)整方向，送風(fēng)制度圍繞標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速220～230 m/s、鼓風(fēng)動能11 000～13 000 kg·m/s進(jìn)行控制。逐步取消長度低于600 mm的風(fēng)口，增加620 mm、650 mm的長風(fēng)口數(shù)量，風(fēng)口有效長度由380 mm加長至420～450 mm。在日常操作中，杜絕長期堵風(fēng)口操作，解放風(fēng)口速度加快，實(shí)現(xiàn)全開風(fēng)口作業(yè)。日常操作實(shí)施大風(fēng)、大氧、高頂壓操作，提升高渣比、高Al2O3、高有害元素負(fù)荷冶煉條件下的強(qiáng)化水平。

3.2 布料制度

3 200m3高爐以十字測溫邊緣溫度控制在70～100℃、中心溫度600～700℃、次中心溫度300～400℃、爐頂溫度140～160℃為目標(biāo)，縮小礦石角差至6.0°～6.5°，不追求過大礦批，以6.5～7.0批/ h為基準(zhǔn)控制料速。配合風(fēng)口加長、穩(wěn)定下部爐體溫度，逐漸減小礦石最大角度，形成合適的平臺加漏斗的料面形狀。

1 750m3高爐布料制度以實(shí)施高料速小礦批，摒棄高渣比冶煉條件下的大礦批操作，以7.5～8.0 批/h為依據(jù)控制礦批的大小，同時穩(wěn)定使用中心加焦的布料模式，控制穩(wěn)定的焦炭平臺，配合高燒結(jié)配比、風(fēng)口加長，適當(dāng)疏松邊緣，中心焦量維持30%～35%±，逐步提升風(fēng)量和動能。

3.3 熱制度與造渣制度

濟(jì)鋼高爐渣系中Al2O3偏高，渣中不同Al2O3含量時爐渣黏度隨溫度的變化曲線見圖2。從圖2中可以看出，高Al2O3渣系對溫度的要求較高，隨著爐渣溫度的提高，爐渣黏度隨之降低，在1 500℃時達(dá)到0.3 Pa·s左右［2］。

圖2 渣中不同Al2O3含量時爐渣黏度隨溫度的變化

通過逐漸摸索，濟(jì)鋼高爐最終確立了以物理熱為指標(biāo)、以化學(xué)熱為參考的衡量爐溫的標(biāo)準(zhǔn)。并逐漸建立了物理熱1 750 m3高爐以1 510±℃、3 200 m3以1 520±℃為標(biāo)準(zhǔn)的操作規(guī)范。爐溫如有變化，即以此標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行爐內(nèi)調(diào)劑。在此基礎(chǔ)上爐渣堿度略上控至1.16～1.2，但不超過1.2，以提高硫的分配系數(shù)，降低鐵水硅含量，并防止堿度過高而使?fàn)t渣黏度上升。

渣中不同MgO含量對爐渣黏度的影響見圖3。增加MgO量會降低爐渣的黏度，改善爐渣的流動性，特別是爐渣中Al2O3含量較高時，MgO的作用尤為明顯［3］。隨著MgO含量從9%增加到11%，爐渣黏度約降低5%，效果十分明顯；從11%增加到12%，黏度降低不到2%；繼續(xù)增加MgO含量，爐渣黏度反而增加。因此，MgO最大含量應(yīng)在12%左右。實(shí)際生產(chǎn)中，為了改善爐渣流動性，嚴(yán)格控制鎂鋁比在合理范圍之內(nèi)。經(jīng)過一段時間的摸索，并結(jié)合實(shí)際爐渣狀態(tài)，鎂鋁比合理范圍為0.6～0.65，在渣中MgO含量≯12%的情況下，鎂鋁比控制可適當(dāng)靠近0.65。

圖3 渣中不同MgO含量對爐渣黏度的影響

3.4 加強(qiáng)設(shè)備管理，降低休慢風(fēng)率

實(shí)行爐長負(fù)責(zé)制，明確車間骨干人員包機(jī)責(zé)任，加強(qiáng)白天設(shè)備管理，為中夜班生產(chǎn)創(chuàng)造條件。加強(qiáng)崗位的日常點(diǎn)檢，及早發(fā)現(xiàn)問題，及時反饋。充分利用計劃休風(fēng)和工藝休風(fēng)處理設(shè)備隱患。對于日常不能解決的隱患，列入計劃休風(fēng)項(xiàng)目，利用計劃休風(fēng)進(jìn)行徹底處理。休風(fēng)時，盡可能對設(shè)備進(jìn)行全面檢查，尤其是爐頂設(shè)備，檢查設(shè)備內(nèi)部的磨損情況，建立設(shè)備更換臺賬記錄，摸索設(shè)備的使用壽命，為下一次檢修做參考。崗位負(fù)責(zé)人監(jiān)督檢修質(zhì)量，及時試車，對于備用設(shè)備同樣進(jìn)行試車檢查，以便暴露問題，避免檢修不徹底。通過以上措施，降低了設(shè)備故障率、休風(fēng)率，為強(qiáng)動力冶煉技術(shù)的實(shí)施提供了保障。

4 強(qiáng)動力冶煉效果

濟(jì)鋼1 750 m3、3 200 m3高爐年度技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表1。

表1 濟(jì)鋼高爐年度技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對比

由表1可見，與2012年相比，1 750 m3高爐2013年燃料比降低20 kg/t，風(fēng)量提升281 m3/min，生鐵含Si下降0.10%；3 200 m3高爐燃料比降低21 kg/t，風(fēng)量提升308 m3/min，生鐵含Si下降0.14%。

2013年，濟(jì)鋼兩個級別的高爐因燃料消耗降低產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益合計22 195.2萬元。

在原燃料資源日趨緊缺，鋼鐵產(chǎn)能嚴(yán)重過剩的形勢下，特別是對于沒有任何資源和運(yùn)輸優(yōu)勢的濟(jì)鋼煉鐵廠，通過理論與實(shí)踐相結(jié)合，建立了強(qiáng)動力冶煉技術(shù)體系，加長風(fēng)口長度、縮小進(jìn)風(fēng)面積、提高了鼓風(fēng)動能，提高了爐缸的活性，并采取了一系列提高終渣性能的措施。固化并形成了具有濟(jì)鋼特色的高爐冶煉技術(shù)體系，爐況順行程度提升，風(fēng)量提高，高爐產(chǎn)量提高，燃料消耗、鐵水［Si］含量降低，克服了使用經(jīng)濟(jì)料帶來的不利局面，實(shí)現(xiàn)了濟(jì)鋼高爐長期穩(wěn)定順行，實(shí)現(xiàn)了指標(biāo)的不斷優(yōu)化和成本的持續(xù)降低，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)了濟(jì)鋼煉鐵技術(shù)的進(jìn)步。

［1］周傳典.高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2003.

［2］秦學(xué)武，宋燦陽，閻媛媛.高爐高鋁爐渣性能研究［J］.山東冶金，2006，1（28）：29-32.

［3］何環(huán)宇，王慶祥.MgO含量對高爐爐渣黏度的影響［J］.鋼鐵研究學(xué)報，2006，18（6）：11-13.

Application of Strong Power Smelting Technology in Jinan Steel’s BF

LI Lei,DENG Yong

（The Ironmaking Plant of Jinan Branch Company of Shandong Iron and Steel Co.,Ltd.,Jinan 250101,China）

Because of smelting using economy raw material,the ore comprehensive grade was lower,the slag ratio and the Al2O3content in slag were higher,then,the permeability and liquid-penetration of BF were poor and the slag viscosity was largeer. Therefore,Jinan Steel adopted strong power smelting technology in 1 750 m3and 3 200 m3BFs:increasing blast momentum by extending the tuyere length and narrowing the air area to improve the hearth active,and improving the final slag performance by ameliorating distribution,thermal and slagging system.The BF’s regular and stable performance for long-term can be realized.At the same time,the outputs were improved,the Si content in pig iron is decreased and the fuel radio reduced by 20 kg/t.

blast furnace;economy raw material;strong power smelting;fuel radio

TF538

B

1004-4620（2015）03-0004-03

2014-11-28

李磊，男，1983年生，2006年畢業(yè)于安徽工業(yè)大學(xué)冶金工程專業(yè)。現(xiàn)為山鋼股份濟(jì)南分公司煉鐵廠助理工程師，從事煉鐵工藝技術(shù)工作。