安鋼鐵前系統(tǒng)強(qiáng)化工藝管控降低3#高爐鐵水硅含量的生產(chǎn)實(shí)踐

秦延華 王洪順 黎應(yīng)君

(安陽(yáng)鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司)

安鋼鐵前系統(tǒng)強(qiáng)化工藝管控降低3#高爐鐵水硅含量的生產(chǎn)實(shí)踐

秦延華 王洪順 黎應(yīng)君

(安陽(yáng)鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司)

針對(duì)生鐵硅含量高的現(xiàn)狀，安鋼鐵前系統(tǒng)以關(guān)鍵工序管控為核心，強(qiáng)化鐵前原燃料進(jìn)場(chǎng)和現(xiàn)場(chǎng)管理，控制焦炭灰分，并通過(guò)鐵前工序一體化綜合管控措施的有效實(shí)施，使3#高爐鐵水硅含量大幅下降，取得了顯著成效。

鐵前系統(tǒng) 工藝管控 低硅冶煉

0 前言

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外鋼鐵市場(chǎng)日趨低迷，降本增效己成為各大鋼鐵企業(yè)的生存之道和立命之本。高爐低硅生鐵的冶煉是一項(xiàng)具有廣闊應(yīng)用前景的節(jié)能增效技術(shù)，低硅生鐵更能為煉鐵和煉鋼工藝帶來(lái)重大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。安鋼3#高爐容積4 800 m3，2013年開(kāi)爐投產(chǎn)，近年來(lái)隨入爐原燃料變化頻繁，特別是大量經(jīng)濟(jì)礦的使用，對(duì)高爐操作帶來(lái)了一些困難，高爐穩(wěn)定性差，鐵水硅含量不穩(wěn)定，2015年3#高爐生鐵硅含量約在0.43%左右，處于行業(yè)偏高水平，國(guó)內(nèi)許多鋼廠如首鋼、杭鋼、馬鋼、寶鋼等廠，在冶煉低硅生鐵方面都有了很大進(jìn)步，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，如杭鋼生鐵含硅量可低于0.3%，首鋼生鐵含硅亦降到0.29%。可見(jiàn)，降低3#高爐鐵水硅含量，保持高爐長(zhǎng)期低成本穩(wěn)定運(yùn)行已刻不容緩。鑒于低硅生鐵冶煉機(jī)理和高爐內(nèi)硅的還原機(jī)理，安鋼鐵前系統(tǒng)創(chuàng)新管理，通過(guò)強(qiáng)化鐵前原燃料進(jìn)場(chǎng)和現(xiàn)場(chǎng)管理，推行低硅燒結(jié)，控制焦炭灰分，并通過(guò)鐵前工序一體化綜合管控措施的有效實(shí)施，3#高爐鐵水硅含量大幅下降，取得了顯著成效。

1 鐵前工藝綜合管控措施的實(shí)施

1.1 加強(qiáng)鐵前原燃料進(jìn)場(chǎng)和現(xiàn)場(chǎng)管理

2016年以來(lái)，安鋼在加強(qiáng)鐵前原燃料進(jìn)場(chǎng)和現(xiàn)場(chǎng)管理，強(qiáng)化焦化、燒結(jié)和煉鐵工序綜合管控方面做了大量工作。在原燃料方面，經(jīng)過(guò)常態(tài)化的現(xiàn)場(chǎng)管理，焦化用煤、燒結(jié)用礦均低庫(kù)位運(yùn)行，現(xiàn)場(chǎng)各料堆整體堆放有序，間隔空隙明顯，無(wú)混料現(xiàn)象；污泥(粗顆粒、重力除塵灰)、返礦均按要求堆放，污泥的配加嚴(yán)格按照配比執(zhí)行。同時(shí)密切關(guān)注某種原料成分的波動(dòng)，及時(shí)提醒相關(guān)部門(mén)提高取制樣的代表性。鐵前系統(tǒng)生產(chǎn)所需原燃料品種、質(zhì)量的穩(wěn)定，保證了鐵前系統(tǒng)各工序生產(chǎn)的穩(wěn)定和順行，對(duì)降低3#高爐鐵水硅含量起到了積極作用。

1.2 強(qiáng)化燒結(jié)、焦化和煉鐵工序一體化綜合管控

1.2.1 強(qiáng)化燒結(jié)工序管控，提高燒結(jié)礦質(zhì)量

在燒結(jié)生產(chǎn)中為了穩(wěn)定和提高燒結(jié)礦質(zhì)量，在對(duì)燒結(jié)系統(tǒng)工藝技術(shù)條件分析和研究的基礎(chǔ)上，將燒結(jié)料層厚度、點(diǎn)火溫度、燒結(jié)系統(tǒng)抽風(fēng)負(fù)壓以及內(nèi)返小于5 mm的配比等參數(shù)作為日常重點(diǎn)管控對(duì)象。數(shù)據(jù)顯示，1～10月份3#燒結(jié)系統(tǒng)內(nèi)返小于5 mm的比例平均數(shù)據(jù)為23.1%，3#燒結(jié)系統(tǒng)料層厚度、點(diǎn)火溫度參數(shù)均在要求范圍內(nèi)。通過(guò)對(duì)燒結(jié)關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)的綜合管控，3#燒結(jié)系統(tǒng)整體生產(chǎn)平穩(wěn)，燒結(jié)系統(tǒng)燒結(jié)礦質(zhì)量穩(wěn)步改善。同時(shí)優(yōu)化燒結(jié)配礦，提高燒結(jié)礦的品位，降低SiO2含量。

2016年3#燒結(jié)礦主要成分及技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 3#燒結(jié)機(jī)燒結(jié)礦主要指標(biāo)及成分

由表1可以看出，燒結(jié)系統(tǒng)燒結(jié)礦質(zhì)量較去年穩(wěn)中有升，在堿度基本穩(wěn)定的前提下，其中3#燒結(jié)礦全鐵品位、轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度指標(biāo)均值比2015年分別升高了0.26%、0.36%，SiO2含量則比去年降低了0.16%。優(yōu)質(zhì)低硅燒結(jié)礦為高爐的穩(wěn)定順行和低硅冶煉創(chuàng)造了有利條件。

1.2.2 強(qiáng)化焦化工序管控，穩(wěn)定和改善焦炭質(zhì)量

在焦化工序，為了穩(wěn)定和提高焦炭質(zhì)量，在配煤環(huán)節(jié)制定了單罐配比、配合煤配比控制要求，以及應(yīng)急預(yù)案，在煉焦環(huán)節(jié)，將其主要關(guān)鍵工藝參數(shù)：周轉(zhuǎn)時(shí)間、推焦電流、高爐煤氣機(jī)焦側(cè)壓力和機(jī)焦側(cè)標(biāo)準(zhǔn)溫度等指標(biāo)納入了全面管控。通過(guò)檢查和管控，1～12月份焦化配煤配比執(zhí)行準(zhǔn)確率達(dá)100 %，單罐配比合格率≥95%的比率為100 %，20罐配比穩(wěn)定率也均符合技術(shù)要求。配煤的穩(wěn)定為焦炭質(zhì)量的穩(wěn)定和提高打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)，對(duì)混合煤的灰分含量也進(jìn)行了重點(diǎn)管控，使焦炭灰分穩(wěn)中有降，由2015年的12.6%降到2016年的12.20%左右。焦炭灰分降低，質(zhì)量穩(wěn)定，冷熱強(qiáng)度改善。焦炭質(zhì)量的穩(wěn)定及改善，使3#高爐透氣性改善，負(fù)荷增加，焦比降低，從而為3#高爐冶煉低硅生鐵創(chuàng)造了有利條件。2016年1～12月四、五煉焦焦炭冷熱強(qiáng)度走勢(shì)如圖1所示。

圖1 2016年1～10月五煉焦焦炭冷熱強(qiáng)度走勢(shì)圖

1.2.3 強(qiáng)化煉鐵工序管控，推行高爐低硅冶煉技術(shù)

鑒于低硅生鐵冶煉機(jī)理和高爐內(nèi)硅的還原機(jī)理，在管控高爐入爐原燃料硅含量的前提下，在高爐冶煉過(guò)程中，通過(guò)控制風(fēng)口前理論燃燒溫度可以改變SiO2在高爐內(nèi)的還原環(huán)境，從而達(dá)到控制鐵水硅含量的目的。影響理論燃燒溫度的因素有：熱風(fēng)溫度、鼓風(fēng)濕度、燃料噴吹量、富氧量。對(duì)于3#高爐來(lái)說(shuō)，風(fēng)口前理論燃燒溫度主要取決于單位風(fēng)量的熱風(fēng)溫度、噴煤量和富氧率。可見(jiàn)，通過(guò)提高煤比，調(diào)節(jié)風(fēng)溫和富氧，保持爐缸合理的熱制度來(lái)調(diào)節(jié)并保持適宜的理論燃燒溫度，有利于低硅冶煉的進(jìn)行。實(shí)踐證明，在安鋼生產(chǎn)條件下，保持風(fēng)口前理論燃燒溫度在2 200 ℃～2 300 ℃之間是合適的。

同時(shí)，在高爐生產(chǎn)中嚴(yán)格執(zhí)行高爐操作規(guī)程，搞好高爐操作穩(wěn)定爐況。為此，在對(duì)3#高爐設(shè)備工藝狀況和控制參數(shù)具體分析和研究的基礎(chǔ)上，將風(fēng)量、風(fēng)壓、鐵水物理熱、全壓差、爐渣堿度及渣中MgO/Al2O3等參數(shù)作為高爐工序崗位標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行日常管控。通過(guò)對(duì)上述高爐工序關(guān)鍵崗位主要參數(shù)的日常管控和嚴(yán)加考核，確保了高爐的穩(wěn)定順行，為3#高爐降低生鐵含硅量提供了保障。3#高爐工序關(guān)鍵崗位部分主要參數(shù)管控指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 3#高爐工序關(guān)鍵崗位部分主要標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行參數(shù)管控表

1.3 開(kāi)展高溫熔滴試驗(yàn)，為3#高爐冶煉低硅生鐵提供技術(shù)支持

由于硅在高爐內(nèi)的還原主要發(fā)生在滴落帶，滴落帶高度對(duì)于生鐵含硅量有著重要影響，所以降低軟熔帶，壓縮滴落帶，減少鐵水和爐渣在滴落帶的接觸時(shí)間有利于降低鐵水硅含量。

日本田村、糙谷等人[1]綜合熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)因素推導(dǎo)出的生鐵含硅量計(jì)算公式：

[Si]=5.55×1026×αSiO2×Hc×exp(-109 800/T)/pcon2/3(Vu/DH)2/3

(1)

式中：αSiO2——渣中SiO2的活度； Pco—— 爐內(nèi)CO分壓，Pa ； Hc——滴落帶高度，m； n——高爐利用系數(shù)； Vu——高爐有效容積，m3；DH——爐缸直徑，m。

由式(1)可以看出，高爐生鐵含硅量除了與αSiO2、Pco、和溫度有關(guān)之外，還與Hc、n和Vu/DH的影響密不可分。可見(jiàn)，降低高爐滴落帶高度，有利于冶煉低硅生鐵。2016年以來(lái)，安鋼在對(duì)3#高爐爐料結(jié)構(gòu)進(jìn)行多批次熔滴試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)從熔融、熔滴溫度高,熔滴區(qū)間窄,最大壓差低等幾方面不斷優(yōu)化和改善其高溫冶金性能，及時(shí)為3#高爐冶煉低硅生鐵提供技術(shù)支撐，為3#高爐的低硅冶煉創(chuàng)造了有利條件。

2 實(shí)施效果

安鋼鐵前系統(tǒng)通過(guò)強(qiáng)化鐵前原燃料進(jìn)場(chǎng)和現(xiàn)場(chǎng)管理，提高燒結(jié)礦質(zhì)量及品位、控制焦炭灰分，并通過(guò)鐵前工序一體化綜合管控措施的有效實(shí)施，對(duì)入爐原燃料硅含量有效管控，推行高爐低硅冶煉技術(shù)。同時(shí)，對(duì)3#高爐爐料結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化研究，在高爐實(shí)際生產(chǎn)中逐步改進(jìn)。通過(guò)以上措施的有效實(shí)施，3#高爐硅含量逐步降低，取得了顯著效果。3#高爐主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表3。

表3 3#高爐2016年1-10月主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

由表3可以看出，自2016年鐵前工藝綜合管控措施實(shí)施以來(lái)，通過(guò)對(duì)高爐工序關(guān)鍵崗位主要參數(shù)的日常管控和嚴(yán)加考核，在3#高爐入爐品位、熟料比、風(fēng)溫等基本穩(wěn)定的前提下，高爐順行狀態(tài)良好，產(chǎn)量提高，焦比、燃料比逐步降低，生鐵硅含量由1月份的0.41%逐步降至10月份的0.34%,其它主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也穩(wěn)步改善，達(dá)到了高爐穩(wěn)產(chǎn)低耗的生產(chǎn)效果。

3 結(jié)語(yǔ)

在高爐煉鐵生產(chǎn)中，低硅生鐵的冶煉是一項(xiàng)應(yīng)用前景廣闊的節(jié)能增效技術(shù)，低硅生鐵更能為煉鐵和煉鋼工藝帶來(lái)重大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，但降低生鐵硅含量是一個(gè)系統(tǒng)工程，不僅需要穩(wěn)定的原燃料做保證，還需要高爐的穩(wěn)定順行作支撐。安鋼生產(chǎn)實(shí)踐表明，通過(guò)強(qiáng)化鐵前原燃料進(jìn)場(chǎng)和現(xiàn)場(chǎng)管理，對(duì)高爐入爐原燃料硅含量進(jìn)行有效管控，推行高爐低硅冶煉技術(shù)，并通過(guò)鐵前工序一體化綜合管控措施的有效實(shí)施來(lái)達(dá)到低硅冶煉的目的不失為一條行之有效的途徑。

[1] 夏元英譯. 高爐中硅還原條件的分析[J].國(guó)外鋼鐵，1991(2):35-38.

IRONMAKING SYSTEM STRENGTHENING PROCESS CONTROL TO REDUCE THE PRODUCTION PRACTICE OF IRON SILICON IN ANYANG STEEL

Qin Yanhua Wang Hongshun Li Yingjun

(Anyang Iron and Steel Group Co., Ltd)

In view of the present situation of high silicon content of cast iron, system before steel-making in Anyang Steel take the key process control as the core, strengthen the iron before the original fuel entering and on-site management, control the coke ash content, and through the effective implementation of the process before iron integrated control measures, hot metal silicon content in 3#blast furnace is greatly reduced, remarkable results is achieved.

iron-making system process controls low silicon smelting

延華，高級(jí)工程師，河南.安陽(yáng)(455004)，安陽(yáng)鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司技術(shù)中心；

2017—3—11