水鋼1350m3高爐大渣量強化冶煉實踐

翟勇強，高長益

(首鋼水城鋼鐵(集團)有限責任公司，貴州 六盤水 553028)

水鋼為了降低煉鐵生產成本，根據煉鐵原料市場的變化，將燒結礦鐵品位從55.01%降至52.85%，高爐煉鐵的綜合入爐鐵品位從56.55%下降至54.54%，高爐處于大渣量冶煉狀態，尤其是水鋼1350 m3的3#高爐，由于沒有出渣口，在鐵品位下降后，高爐爐況調劑及操作難度增大[1]。通過不斷優化操作制度，抓好爐內及爐前操作，打破傳統觀念，實行全風口、大風量、高風速、高動能方法與大噴煤、富氧、高風溫相結合[2]，使高爐爐況順行，在渣比從371.0 kg/tFe上升到398.5 kg/tFe的大渣量條件下，獲得了利用系數2.83 t/m3·d、煤比167.5 kg/tFe、焦比356.0 kg/tFe的先進技術經濟指標。

1 保證原料質量

1.1 穩定焦炭質量

焦炭質量的好壞對高爐的順行起著決定性的作用，尤其是在高噴煤比、渣比升高的情況下，焦炭的性能對高爐的影響更加突出。在日常高爐冶煉過程中，隨著煤比的提高，爐內礦焦比升高；同時，由于入爐鐵品位的下降，單位生鐵量的渣量增加，成渣帶以下高溫區透氣性惡化，煤氣運行阻力增大，此時，提高焦炭質量主要是提高焦炭的綜合強度，確保焦炭在高爐中的骨架作用，對改善高爐透氣性、保證爐缸順利排出渣鐵起著至關重要的作用。在入爐礦鐵品位下降后，3#高爐在4個月里所用焦炭質量指標如表1所示。質量良好的焦炭為3#高爐爐況的長期穩定順行、低品位強化冶煉、獲得好的技術經濟指標起到了很大作用。

表1 3#高爐所用焦炭的質量指標

1.2 提高燒結礦強度

在入爐礦鐵品位下降后，隨著渣量的增大，高爐內部焦炭空隙中滯留的液態爐渣增多，氣體通道變小，煤氣阻力損失變大，高爐就會出現液泛現象，破壞高爐順行。為了消除渣比升高、高爐大噴煤下的料柱透氣性變差的不利影響，除了要穩定焦炭質量，保證焦炭的骨架作用外，改善燒結礦質量，減少其入爐粉末量，保證爐料的透氣性也顯得尤為關鍵。在入爐礦鐵品位下降后，通過堅持對成品燒結礦噴灑CaCl2，優化燒結工藝，保證燒結礦轉鼓強度，降低其低溫還原粉化率，加強篩分工作等措施，嚴格控制燒結礦中的粒度小于5 mm的比例，最大限度的減少了3#高爐入爐礦粉量，為3#高爐渣比升高后維持大風量強化操作打下了堅實的基礎。3#高爐原來采用的高品位燒結礦和現在采用的低品位燒結礦的質量指標見表2。從表2可見，現在低品位燒結礦的全鐵含量平均值52.85%，比原來高品位燒結礦的全鐵含量平均值55.01%低了2.16%,但燒結礦的轉鼓指數則由77.19%提高到77.52%,上升了0.33%，燒結礦中粒度<5 mm的比例由3.71%下降到3.51%，下降了0.20%。由此可知，雖然燒結礦的鐵品位下降了，但強度指標提高了。

表2 原來高品位燒結礦和現在低品位燒結礦的質量指標

2 冶煉操作

3#高爐實行低品位爐料后，在沒有渣口的情況下，大渣量高煤比冶煉，操作難度相當大。針對渣比升高，采取了大量的技術措施，確保了爐況的穩定順行，實現了高爐的強化冶煉。

2.1 布料操作

2.2 全風量

高爐下部保全風，維持合適風口面積，高風速，高動能。風量是高爐強化冶煉過程中最積極的因素。增加風量,有利于活躍爐缸,同時在渣量增大后，大風量對疏松料柱起到了很大的作用，并有利于提高噴吹燃料的數量和效果。實踐證明，3#高爐在入爐礦鐵品位下降后，操作調劑上牢牢樹立保全風的思路，下部風口面積0.2555 m2，風量保持在4003～4103 m3/min, 平均風量4057 m3/min以上，鼓風動能在20000～21000 kg·m/s之間，風速在300 m/s以上，保證了爐況的穩定順行。

2.3 高頂壓

在大噴煤條件下，隨著渣量的增加，高爐壓差升高，料柱透氣性降低，而提高爐頂壓力，可使煤氣在爐內的流速降低，延長煤氣在爐內停留的時間，改善煤氣利用，促進間接還原的發展，有利于高爐的穩定、順行[3-6]。3#高爐在入爐礦鐵品位下降的情況下，爐頂壓力一直維持在189.3 kPa(見表3)，降低了煤氣流速，緩解了渣量增加導致高爐壓差升高的局面，為高爐保全風創造了條件，同時在渣量增加后，高爐耗熱增加、焦比升高，但高頂壓操作使煤氣流速降低，煤氣與爐料的傳質、傳熱更加充分，改善了煤氣利用效果，有利于高爐大噴煤條件下降低焦比和改善爐缸工作環境。

表3 3#高爐頂壓及透氣性參數

2.4 爐前出凈渣鐵

入爐礦鐵品位下降后，隨著渣量的增大，在沒有渣口的情況下，鐵口能否按時出凈渣鐵直接關系到高爐順行和安全，針對渣量增大后的高爐生產情況，3#高爐進一步優化了爐前作業制度，主要有：(1)加強配鐵水罐聯系工作，盡可能縮短配鐵水罐時間，爐前做好出鐵前的準備工作，保證鐵水罐配好后立即出鐵；(2)加強對爐前設備的檢查工作，發現問題立即處理，保證出鐵設備的正常運行，在4個月時間里，3#高爐因爐前設備休減風率為零；(3)加強對鐵口打泥量和鐵口深度的管理，維護好鐵口泥套，減少鐵口冒泥次數；(4)控制好鉆頭直徑，在渣量增加的情況下，保證正點及時安全出凈渣鐵，減少重出2次鐵的次數。通過采取以上措施，并盡量消除高爐憋風的現象，確保了3#高爐長期維持大風量、高強度的冶煉。

2.5 控制渣鐵成分

為保證渣量增大后，爐渣良好的流動性和穩定性，以便及時順暢排放渣鐵，3#高爐在爐缸活躍、渣鐵物理熱充足、生鐵質量有保證的前提下，適當將鐵水中的[Si]從0.30%～0.70%下調至0.28%～0.68%，爐渣堿度從1.17～1.22下調至1.15～1.20，同時要求渣中MgO大于8%，Al2O3小于14.8%，確保了高渣比冶煉條件下的渣鐵良好的流動性，縮短了渣鐵在爐缸滯留的時間，提高了高爐的透氣透液性。

3 取得效果

水鋼1350 m3的3#高爐在入爐礦鐵品位下降后，渣比升高，通過保證焦炭質量、提高燒結礦強度，采取全風量、高頂壓操作，使高爐穩定順行。低品位冶煉與高品位冶煉的主要參數見表4。從表4可見，低品位冶煉與高品位冶煉相比較，入爐礦鐵品位下降了2.12%，渣比上升了27.5 kg/tFe，噴煤比上升了17.5 kg/tFe，焦比下降了4.0 kg/tFe，高爐利用系數下降了0.076 t/(m3·d)，日產量下降了103.2 t/d。因此，各項指標良好。

表4 1350 m3高爐低品位冶煉與高品位冶煉的主要參數

低品位礦石的使用在水鋼起到了降低高爐爐料成本的作用，但增大了高爐操作難度，尤其是3#高爐，在無渣口的條件下，高爐憋風現象明顯。為保順行、保全風，在操作上撤風溫(即降低風溫)較為頻繁。因為，若爐溫太高了，渣鐵流動性差，出鐵速度慢，易造成爐熱，憋爐子，憋壓，造成爐況不順，不安全。因此，風溫平均值比原來降低了28 ℃。

入爐礦鐵品位下降后，在爐溫出現波動和壓差維持不合適時，容易產生崩滑料，不利于操作爐型的維護，尤其是3#高爐屬于薄壁爐型，5段冷卻壁又處于特護時期，頻繁的崩滑料會造成渣皮生成不穩定，造成高熱區冷卻壁的損壞，影響高爐一代壽命。并且3#高爐在崩滑料出現氣流后，爐頂溫度會上升較快，也對無料鐘爐頂設備的壽命影響較大，因此大渣量無渣口條件下的高爐冶煉必須要有良好的技術支持和設備工藝保障,才能在獲得理想技術經濟指標的同時不產生負面影響。

4 結語

為了降低煉鐵原料成本，燒結礦的鐵品位從55.01%降至52.85%，1350 m3高爐的綜合入爐鐵品位從56.55%降至54.54%，煉鐵渣比從171.0 kg/tFe上升到398.5 kg/tFe，增大了高爐操作難度。為了使冶煉順行，采用M40為83.82%的焦炭、轉鼓指數為77.52%的燒結礦，將礦批重量從30.5 t降到29 t，調整布料角度，采取4050 m3/min的全風量、188.0～1990.0 kPa的高頂壓、控制渣鐵成分，使高爐穩定順行，冶煉效果得到強化，日產生鐵達到3815.8 t。