新鋼10號高爐減少渣中帶鐵攻關實踐

古勇合

（新余鋼鐵集團有限公司，江西新余338001）

0 引言

新鋼10號高爐（2 500 m3）為新鋼集團三期技改重點建設項目，于2009年11月8日投產。高爐出鐵場設有3個鐵口，呈夾角式分布，正常生產情況下1號鐵口備用，2號與3號輪換出鐵。在高爐生產中，由于工藝、設備以及操作參數等原因造成的渣中帶鐵現象時有發生，主要通過日常操作中對鐵口的維護來避免。合理有效的鐵口區域維護，不僅包括合理的鐵口設計參數與材質、爐前設備和炮泥的選擇，在日常生產過程中，爐前操作管理、爐缸工作狀況和原燃料變化，都影響著鐵口區域工作狀況，在高爐爐役末期顯得尤為突出。自開爐投產以來，隨著大高爐操作經驗的積累，10號高爐的技術參數指標不斷提高，部分指標已達到行業的前列，而新鋼原燃料質量差且不穩定的現象仍未得到改善。在日常生產中，當品位低、渣比高、堿度波動較大時，渣中帶鐵現象較明顯。為進一步改善指標、降本增效，對10號高爐開展了以減少渣中帶鐵的爐前鐵口維護技術攻關，以減少渣中帶鐵，提高金屬收得率，降低生鐵成本。

1 渣中帶鐵的原因分析

在出鐵過程中，如果爐渣中含鐵量過大，會在爐前渣溝中窩鐵（見圖1），對渣溝造成損害，減少渣溝使用壽命。若渣中帶鐵過大，會對水渣處理系統設備造成較大損害，尤其是粒化塔窩鐵，造成堵塞，使生產不順，此外渣中帶鐵過多，沖渣時會造成打炮，造成安全事故。

圖1 渣溝窩鐵圖

因此，在高爐日常操作中，避免渣中帶鐵是鐵口區域維護的重要工作，其產生的原因有：

（1）高爐操作中，由于操作參數不合理，造成爐溫高或堿度高，渣鐵流動性較差，導致渣鐵分離困難，使得渣中帶鐵，這是高爐操作影響金屬收得率的常見現象。新鋼高爐入爐原燃料質量差、成分波動較大，給高爐爐溫和堿度操作帶來相當大的難度，鐵水經常出現高爐溫和高堿度現象，從而使得渣中帶鐵嚴重。

（2）由于鐵口深度偏淺或者鐵口擴孔導致鐵水流速大，使得渣鐵在爐前鐵口前主溝中停留時間過短，渣鐵分離不完全，造成渣中帶鐵較多。

（3）渣鐵分離主要靠鐵溝中的撇渣器，撇渣器中上沙壩因腐蝕沖刷而偏低、因憋渣器出口偏高、沙壩和鐵溝溝頭之間的高度差偏小，都會引起渣中帶鐵。

渣鐵分離主要在鐵口前主溝中，而延長渣鐵在主溝的停留時間，除了維持適當的鐵水流速外，鐵溝寬度也是一項因素。

2 減少渣中帶鐵的攻關措施

渣中帶鐵是影響金屬收得率的重要因素，減少渣中帶鐵可提高爐前金屬收得率，而堿度和爐溫是影響渣鐵分離的主要原因，過高的堿度和爐溫使得渣鐵粘稠，渣鐵分離較困難，渣中帶鐵較多。2015年時，由于不重視爐溫和堿度的調劑，忽略了爐前渣鐵溝的技術參數優化，使得金屬收得率一直不高（累計99.18%）。為此，在2015年的基礎上，通過對10號高爐加強爐溫和堿度的管理，穩定操作爐型，逐步優化調整爐前渣鐵溝技術參數，將2016年金屬收得率提升至99.5%以上。

2.1 優化熱制度、造渣制度管理

合理的熱制度、造渣制度是高爐操作爐型穩定的關鍵。爐溫和堿度的頻繁波動易引起渣皮過厚、渣皮脫落，影響煤氣流的合理分布并影響高爐順行。同時，渣皮脫落勢必造成爐溫發生波動，進而影響渣皮的穩定，造成高爐出鐵出渣困難，加劇了渣中帶鐵的可能[1]。針對原燃料波動較大，爐溫和堿度難調的問題，采取了以下措施。

（1）規范操作制度，穩定爐溫，杜絕高爐溫，形成合理的煤氣流分布，提高煤氣利用率，保證充足的物理熱，要求將[Si]降到0.35%～0.45%，同時確保物理熱在1 500～1 520℃。這是因為低物理熱既不利于高爐爐缸工作，又不利于渣鐵的分離。

（2）成立原燃料變動應急小組，緊密聯系上料工序，對進倉料的種類和成分做到及時了解，對濕焦、混焦、燒結礦堿度及時通報，人工對焦炭水分和質量抽檢。

（3）根據布焦的下料閘角度的變化，調整焦炭的濕負荷，采取穩定布焦角度的方法，最大限度地穩定爐溫，避免爐溫大幅變化以及高硫鐵水。

（4）根據所報燒結堿度，推測20 h左右此批燒結可作用到爐內，做好配比調整，1～12月份的爐渣堿度基本穩定在1.18～1.22，保證了爐內脫硫的需要，也避免了高堿度。

通過以上措施，2016年爐溫明顯降低，堿度區域穩定（見表 1、表 2）。

2.2 確保合理的鐵口深度

表1 2016年與2015年月平均爐溫對比 /%

表2 2016年與2015年月平均二元堿度對比 /倍

在當前原燃料質量波動較大的情況下，爐外出鐵工作已成為10號高爐生產工作的重中之重，爐外出鐵的好壞直接關系到爐內的順行。維護好鐵口是保證高爐穩定順行的重要一環，能夠為爐前出鐵過程中減少渣中帶鐵打下堅實基礎。在日常操作中，渣鐵流速會影響渣鐵的分離效果，而決定渣鐵流速的重要因素就是鐵口深度。為此，10號高爐從3方面采取措施：一是改進了炮泥質量，選用了強度、耐沖刷性等較好的賽沃、婁底兩種炮泥，防止因炮泥質量問題，鐵口擴孔，渣鐵流出現偏大，渣鐵來不及分離，渣中帶鐵的現象；二是改進了開口技術，在開口機了加上水霧化水管（見圖2），起到淬化和環保的效果，使開鐵口過程中不易造成斷鐵口；三是強化爐前操作制度，加強員工責任心，杜絕炮泥，統一打泥量，維護好鐵口泥套。做到以上3方面后，10號高爐鐵口鐵口深度穩定在合理的范圍之內，合理深度為2 800～3 000 mm，每爐鐵渣鐵流速基本保持在4.5～4.8 t/min。

圖2 開口機水霧化裝置

2.3 適當加寬主溝跨度

一般情況下，爐前主溝起到儲存渣鐵的作用。在確保鐵溝使用壽命的情況下，將主溝寬度增加100 mm，由原來的900 mm加寬到1 000 mm（見圖3），從而降低渣鐵在主溝內的流速，增加渣鐵在主溝內的停留時間，使渣鐵能得到充分分離。

圖3 主溝寬度

2.4 增加上沙壩和鐵溝溝頭之間的高度差

適當增加上沙壩和鐵溝溝頭之間的高度差，防止出鐵后期鐵水流速偏大，上沙壩與鐵溝溝頭高度差由原來的200 mm擴大到250 mm；同時，在日常鐵溝維護中確保該高度差，如果低于這個差度，則要進行修補。

2.5 加強爐前出鐵管理

為維護好鐵口，除技術參數上的不斷優化外，還應建立并完善各種制度，監督崗位對制度的執行，加強爐前出鐵操作的管理。

（1）開鐵口前準備標準化：檢查確認泥炮、開口機、鐵口泥套的工作狀況良好。確保打出的炮泥呈圓柱狀并用粉筆畫好打泥刻度線，清理炮冒內已部分固化的炮泥；全面檢查鐵口泥套，確認泥套工作面光滑（否則及時打磨），泥套深度50～80 mm，清除泥套下方的凝結的渣鐵，重新鋪墊好河沙；清除鐵口前2 m范圍內主溝兩側的結渣，防止堵口時阻擋泥炮旋轉。

（2）開鐵口標準化：鐵口負責人現場協助，檢查確認開口機鉆頭對正鐵口孔道泥芯中心，禁止鉆偏甚至鉆傷泥套。鉆入1 m左右時開霧化水，視鐵口深度鉆入2 700～2 900 mm時關閉霧化水，禁止霧化水噴至泥套，防止泥套急冷開裂。

（3）出鐵過程中密切關注泥套的工作：來渣后及時推開沙壩，禁止主溝渣液面上漲后侵蝕泥套，及時清除泥套下方積存的渣鐵。

（4）堵鐵口操作標準化：確定鐵口來風時，撬凈泥套下方凝結渣鐵后進行堵口（禁止不撬渣而用泥炮撞擊泥套），打泥標尺達到刻度線停止打泥。

（5）退炮后清理、檢查泥套并清楚凸出的泥芯實施預開口（鉆入深度100～300 mm）。

（6）堵口跑泥后的處理標準化：遇到堵鐵口跑泥情況，待退炮后分析炮泥原因，進行針對性地處理。如果泥套受損接觸面不平整，應及時打磨或貼補；如炮冒開裂，應及時更換；待缺陷處理后再次開口，重新堵口。

3 取得效果

通過對爐溫和堿度的控制，以及對爐前渣鐵溝的改造，10號高爐出鐵過程中渣中帶鐵量明顯減少，金屬收得率上升，完成了攻關目標。全年金屬收得率平均值為99.75%，較2015年提高了0.57%，渣中帶鐵現象明顯好轉。2015年與2016年金屬收得率對比見圖4。

圖4 2015年與2016年金屬收得率對比圖

4 結束語

（1）高爐溫高堿度一般是渣中帶鐵的主要原因，在保證爐缸工作活躍性的同時，確保物理熱大于1 500℃，降低[Si]操作，可以大幅度提高金屬收得率。

（2）爐前工作是整個煉鐵生產工藝環節的關鍵一環，良好的高爐鐵口區域維護是高爐長壽的關鍵因素之一。

（3）合理穩定的高爐操作爐型對高爐鐵口區域維護至關重要，在此基礎上對鐵口操作不斷創新和優化，不僅有利于降低渣中帶鐵，對鐵口區域維護及高爐順穩生產、高爐長壽也具有重大意義。