關(guān)于軟熔帶對(duì)高爐操作的影響探討

李佃春 賈樹宏

摘要：高爐生產(chǎn)過(guò)程中，要想使冶煉的質(zhì)量更高，不僅要均勻且穩(wěn)定的降低爐料，而且還需要對(duì)煤氣流加以控制，使其合理且均勻分布。當(dāng)爐料于下降狀態(tài)且被加熱時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)持續(xù)軟化，而伴隨加熱的持續(xù)，渣鐵溫度會(huì)隨之而快速升高，直到熔融滴落。于高爐當(dāng)中，爐料自開始軟化至滴落所建立起的區(qū)域，即軟熔帶。在軟熔帶當(dāng)中，會(huì)有許多固液反應(yīng)出現(xiàn)，其中對(duì)煤氣造成阻力最大的是礦石層，而焦炭分布、總面積直接決定著煤氣流的具體運(yùn)行狀態(tài)。所以，針對(duì)軟熔帶所具有的特性而言，會(huì)對(duì)高爐煤氣流的總體分布產(chǎn)生直接影響，而且還會(huì)影響到高爐的順行。基于此，本文主要對(duì)軟熔帶對(duì)高爐操作的影響進(jìn)行分析探討。

關(guān)鍵詞：軟熔帶;高爐操作;影響

1 前言

在高爐生產(chǎn)中，保證爐料均勻穩(wěn)定的下降，控制煤氣流均勻合理分布，是高質(zhì)量冶煉的關(guān)鍵。爐料在下降過(guò)程中被加熱到一定程度后，開始軟化，隨著加熱過(guò)程的進(jìn)行，渣鐵溫度繼續(xù)升高，直至熔融滴落。在高爐內(nèi)部，爐料從開始軟化到滴落的區(qū)域稱為軟熔帶。軟熔帶內(nèi)發(fā)生多種固液反應(yīng)，其中礦石層對(duì)煤氣阻力很大，決定煤氣流運(yùn)行狀態(tài)的是焦炭總面積及分布。

2 軟熔帶及其影響因素

2.1 軟熔帶的物理化學(xué)變化分析

在軟熔帶內(nèi)，所出現(xiàn)的反應(yīng)情況，主要有兩方面，其一為初渣的形成，其二是礦石的軟化。通過(guò)固相反應(yīng)所產(chǎn)生的大量低熔點(diǎn)化合物，經(jīng)持續(xù)性的加熱處理后，便會(huì)呈現(xiàn)軟化狀態(tài)，與此同時(shí)，因出現(xiàn)了液相，因而會(huì)對(duì)焦炭或熔劑與礦石之間的接觸條件加以改善，如果爐料處于升溫狀態(tài)，那么對(duì)于液相來(lái)講，同樣會(huì)隨之而增加，最終會(huì)熔融軟化，呈現(xiàn)為流動(dòng)狀態(tài)。還需要指出的是，無(wú)論是初渣形成早、晚，還是在高爐中位置的高、低，均會(huì)較大程度影響到高爐順行。因此，對(duì)于高爐軟熔帶而言，又被稱之為成渣帶。

2.2 軟熔帶的形狀與特點(diǎn)

1.2.1倒V形它的形狀像倒寫的V。其特點(diǎn)是：中心溫度高，邊沿溫度低，煤氣利用較好，而且對(duì)高爐冶煉過(guò)程一系列反應(yīng)有著很好的影響。

1.2.2V形它的形狀像V，其特點(diǎn)剛好與倒V形相反。邊沿溫度高，中心溫度低，煤氣利用不好，而且不利于爐缸一系列反應(yīng)。

1.2.3W形其特點(diǎn)與效果介于兩者之間。

2.3 影響軟熔帶的因素

根據(jù)高爐解剖研究及礦石的軟熔特性，軟熔帶形狀與爐內(nèi)等溫線相適應(yīng)，而等溫線又與煤氣中CO2分布相適應(yīng)。在高爐操作中爐喉煤氣CO2曲線形狀主要靠改變布料制度調(diào)節(jié)，其次是受送風(fēng)制度影響。因此，軟熔帶的形狀主要是受裝料制度與送風(fēng)制度影響，前者屬上部調(diào)劑，后者屬下部調(diào)劑。

3 軟熔帶對(duì)高爐生產(chǎn)的影響

3.1 軟熔帶對(duì)高爐冶煉的影響

軟熔帶的形狀決定了高爐煤氣中下部分布，因而在一定程度上可以認(rèn)為軟熔帶決定了高爐爐內(nèi)溫度場(chǎng)的分布，它的形狀與位置對(duì)高爐冶煉過(guò)程產(chǎn)生明顯的影響，如礦石的預(yù)還原，生鐵含硅，煤氣利用，爐缸溫度與活躍程度以及對(duì)爐襯的維護(hù)等。目前倒V形軟熔帶被公認(rèn)為是最佳軟熔帶。各種形狀軟熔帶對(duì)冶煉進(jìn)程的影響如表1所示。

3.2 軟熔帶對(duì)高爐煤氣運(yùn)行的影響

在軟熔帶內(nèi)，礦石、熔劑逐漸軟化、熔融、造渣而形成液態(tài)渣鐵，只有焦炭此時(shí)仍保持著固體狀態(tài)。形成的熔融而粘稠的初成渣與中間渣充填于焦塊之間，并向下滴落，使煤氣通過(guò)的阻力大大增加。在軟熔帶是靠焦炭的夾層即焦窗透氣，在滴落帶和爐缸內(nèi)是靠焦塊之間的空隙透液和透氣。因此提高焦炭的高溫強(qiáng)度，對(duì)改善整個(gè)區(qū)域的料柱透氣性、透液性有重要意義。上升的高爐煤氣從滴下帶到軟熔帶后，只能通過(guò)焦炭夾層流向塊狀帶。通過(guò)軟熔帶后，煤氣被迫改變?cè)瓉?lái)的流動(dòng)方向，向塊狀帶流去。所以在軟熔帶中焦炭夾層數(shù)及總面積對(duì)煤氣流的阻力有很大影響。對(duì)形狀相同的軟熔帶，若軟熔帶高度較高時(shí)含有較多的焦炭夾層，供煤氣通過(guò)的斷面積大，煤氣通過(guò)的阻力減小;反之，煤氣通過(guò)時(shí)阻力大。但是軟熔帶高度增大，塊狀帶的體積則減小，即礦石的間接還原區(qū)相應(yīng)減小，煤氣利用變差，焦比升高;反之，軟熔帶高度降低，可以提高煤氣利用率，降低焦比。所以，較高的軟熔帶屬高產(chǎn)型，一般利用系數(shù)較高;較矮的軟熔帶屬低焦化型，燃料比較低。當(dāng)增加軟熔帶寬度時(shí)，煤氣壓力要增大，這不僅由于塊狀帶的體積因軟熔帶變寬而縮小，而且也因包含在軟熔帶內(nèi)的焦炭夾層長(zhǎng)度相對(duì)增加所致。當(dāng)縮小軟熔帶寬度時(shí)煤氣壓阻力減小。一般來(lái)說(shuō)，軟熔帶越窄，焦炭夾層的層數(shù)越多，夾層越厚，孔隙率越大，則軟熔帶透氣性越好。

4 控制軟熔帶應(yīng)考慮的問(wèn)題

4.1 原料水平

原料水平是高爐順行與強(qiáng)化冶煉程度高低的基礎(chǔ)與根本，只要料柱透氣性能與風(fēng)量、煤氣量相適應(yīng)，高爐就可以進(jìn)一步強(qiáng)化冶煉。從這個(gè)意義上講，料柱透氣性的極限，就是高爐強(qiáng)化冶煉的極限。改善料柱透氣性，必須改善原燃料質(zhì)量，改善造渣，改善操作，獲得適宜的軟熔帶形狀和最佳的煤氣分布。而改善造渣和軟熔帶狀況的根本仍是精料問(wèn)題。因此，在控制軟熔帶形狀與位置時(shí)應(yīng)充分考慮到自身原料水平。當(dāng)原料水平好時(shí)可采用煤氣利用好的倒V型軟熔帶，當(dāng)原料水平有所下降時(shí)可采用W型軟熔帶，當(dāng)原料水平較差甚至無(wú)法維持高爐順行時(shí)可采用V型軟熔帶。

4.2 能量?jī)?nèi)耗

在制定上、下部操作制度控制軟熔帶形狀與位置時(shí)，應(yīng)考慮到有利于降低焦比，提高煤氣利用水平，努力降低燃料消耗。高爐要以順行為基礎(chǔ)，但成本控制卻是高爐生產(chǎn)核心，因此，在調(diào)劑上應(yīng)盡量做到提高煤氣利用降低焦比，達(dá)到高產(chǎn)、低耗的目的。

4.3 一代爐齡

隨著高爐強(qiáng)化冶煉的大幅度上升，高爐爐齡問(wèn)題已成為一個(gè)日益突出的問(wèn)題，高爐大、中修需要花費(fèi)大量的物力、財(cái)力，因此必須從日常操作制度上加強(qiáng)控制，提高高爐長(zhǎng)壽意識(shí)，才能延長(zhǎng)高爐爐齡。軟熔帶的形狀與高爐內(nèi)的溫度場(chǎng)分布基本一致。

5 結(jié)語(yǔ)

高爐軟熔帶的形狀與位置是高爐上、下部調(diào)劑手段的綜合體現(xiàn)，是決定高爐煤氣流穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，是高爐取得優(yōu)異經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗的保證。目前，全國(guó)高爐均面臨著原料短缺的問(wèn)題，在這種情況下，要注意不能盲目追求提高冶煉強(qiáng)度，降低焦比的操作制度，因?yàn)橐欢ǖ脑剂蠗l件對(duì)應(yīng)著一定的冶煉水平，超越冶煉條件允許的高強(qiáng)度冶煉將導(dǎo)致爐況不順，致使焦比大幅度上升。

參考文獻(xiàn)：

[1]張強(qiáng)，高斌，丁建坤，等.軟熔帶形狀參數(shù)對(duì)高爐下部壓力場(chǎng)的影響[J].鋼鐵研究，2012，40（4）：21.24.

（作者單位：河鋼宣鋼煉鐵廠）