通才3號高爐低硅低硫冶煉生產實踐

馬全強，魏紅玉，寧培峰，高 勝

（山西建邦集團有限公司通才煉鐵廠，山西 曲沃 043400）

1 通才3號高爐概況

高爐進行低硅低硫冶煉，不僅使高爐生產指標得到了優化，還為煉鋼工序提供了高質量鐵水，降低了工序能耗。通才3號1 860 m3高爐設東西2個鐵口，風口24個；2019年4月16日停爐中修，6月8日開爐復產。復產后各項技術經濟指標大幅度改善，富氧率由5%提高到了7.65%，冶強不斷提高。在保持爐缸熱量充沛，滿足高爐熱制度的基礎上，采取多項措施確保低硅冶煉條件下鐵水質量達標。如圖1為2020年1至12月通才3號高爐鐵水質量指標；實現全年生鐵平均w（Si）為0.32%，w（S）為0.025%，生鐵合格率為99.98%。

圖1 2020年通才3號高爐鐵水質量指標

2 影響鐵水質量因素

2.1 原燃料條件

加強精料管理，可以實現高爐長期穩產順行。當原燃料強度不好，冶金性能變差時會引發爐況波動，使爐缸熱制度失常，影響鐵水質量。當堿負荷、鋅負荷超標時，會造成高爐結瘤結厚，爐料粉化，降低透氣性，對爐況穩定順行不利。高爐原燃料成分、熱制度、造渣制度波動，也會造成鐵水成分波動。

2.2 爐況波動

高爐穩定順行是確保高爐低硅低硫冶煉的首要條件。當爐況出現較大波動時，爐內氣流分布發生大變化，使得渣皮脫落頻繁，煤氣利用率變差，影響爐況穩定順行。爐況波動不利于高爐穩定生產，容易造成爐缸熱制度的不穩定，從而造成鐵水含硫量升高。

2.3 爐渣性能

爐渣性能與生鐵質量密切相關，適宜的爐渣二元堿度和鎂鋁比，是降低鐵水硫含量，改善爐渣流動性和熱穩定性的前提。高爐進行低硅冶煉，必須通過調整爐渣成分，確保合適的二元堿度和鎂鋁比，才能保證爐缸熱量充沛，滿足鐵水脫硫要求[1]。

2.4 爐缸工作狀態

爐缸是高爐工作的基礎，生產中需要有充沛穩定的熱量以滿足高爐冶煉。高爐進行低硅低硫冶煉時，必須確保鐵水物理熱滿足要求；通過穩定原燃料質量，穩定料速，確保爐溫穩定，物理熱充沛。此外，由于高爐強化冶煉，煤比提高，焦炭作為料柱骨架的作用更加重要，因此必須確保焦炭良好的粒度和熱態性能，同時上下部調劑相結合，上部調整裝料制度，下部確保適宜的理論燃燒溫度、較高的實際風速和鼓風動能，以改善爐缸工作狀態，從而確保低硅低硫冶煉。

3 低硅低硫冶煉措施

3.1 改善原燃料質量

高爐操作人員要在原燃料的冶金性能、硫負荷變化時，及時調整負荷和爐渣堿度，確保高爐有足夠的脫硫能力。通才3號高爐使用高堿度燒結礦、酸性球團礦、外購塊礦，球團礦包括自產球團和外購高品位球團。燒結系統通過加強燃料粒度控制，實施厚料層作業，來提高料層蓄熱能力，穩定燒結礦質量，改善燒結礦強度，降低原料含粉率。目前燒結礦堿度穩定在2.0左右，轉鼓指數在79%以上。燒結粒級組成如表1所示。

表1 通才3號高爐燒結粒級組成

冶煉過程中，通過優化配料來控制有害元素的含量。煉鐵廠生產技術科每周對入爐原燃料及除塵灰等進行化驗分析，做有害元素統計分析。根據循環物料的產量，均勻配用除塵灰，防止配料波動。此外，通過提高本廠球團中w（MgO），確保高爐爐渣的鎂鋁比在0.5~0.6范圍，有利于高爐的排堿、排鋅，減少有害元素富集，有利于爐況穩定順行，為高爐持續低硅冶煉創造良好條件。

隨著高爐低硅強化冶煉及高爐煤比的提高，焦炭熱態性能對爐況的影響更為重要，改善焦炭粒度組成、熱態性能、穩定焦炭質量是實現高爐低硅強化冶煉并確保爐況順行的必要條件。具體焦炭指標見表2。

表2 通才3號高爐焦炭指標

3.2 提高爐渣堿度

在高爐熱制度的控制中，堅持“降硅不降熱，降硅不降質”的原則。通才3號高爐要求鐵水物理熱>1 490℃，鐵水w（Si）控制在0.2%~0.35%，w（S）控制在0.020%~0.030%，爐渣二元堿度在1.22~1.28。根據原燃料和鐵水成分變化應及時調整爐渣堿度和鎂鋁比，以保持爐缸熱量充沛，鐵水物理熱充足，這將有利于低硅冶煉條件下爐況長期穩定順行[2]。2020全年通才3號高爐爐渣二元堿度累計控制在1.25（見圖2），鎂鋁比控制在0.59，為實現低硅冶煉、確保鐵水質量創造了條件。

圖2 2020年通才3號高爐爐渣成分

3.3 精細化管理穩定爐況

3.3.1 加強槽下篩分管理

通過加強高爐槽下篩分管理，嚴格控制入爐原燃料的粉末率，及時清理篩網、控制倉門大小、控制好篩分時間，以確保篩分效果。入爐料含粉率的有效減少，有利于改善料柱透氣性，為低硅低硫冶煉條件下的爐況順行創造了基礎。

3.3.2 上下部調劑相結合

選擇合理的裝料制度，充分發揮上部調劑的靈活性來尋求合理的煤氣流分布。通才3號高爐礦批由50 t調整到目前的66 t，煤氣利用率由43%~44%提高至46%~48%左右，高爐抗波動能力明顯增強。大礦批冶煉確保了較大的焦層厚度，可以降低煤氣流的通路阻力，穩定煤氣流分布，提高煤氣利用率，降低燃料比，有利于低硅冶煉的進行。高爐主要技術經濟指標如表3所示。

表3 通才3號高爐主要技術經濟指標

確保足夠的風速和合理的鼓風動能，可以使初始煤氣流合理分布。通才3號高爐2019年中修開爐后，風口小套調整為4個Φ115 mm、20個Φ110 mm的布局，送風面積為0.231 6 m2，實際風速為280 m/s，鼓風動能為125~130 kJ/s。通過打透中心、吹活爐缸、上下部調劑相結合，確保合理的煤氣流分布，實現了爐況長期穩定順行。

3.3.3 加強爐前管理

抓好出鐵管理，及時出凈渣鐵改善順行，杜絕因出鐵導致爐況波動。隨著冶煉強度的提高，料柱透氣、透液能力下降，若渣鐵不能及時排出往往會造成憋風現象。為了有效地解決出鐵對爐內操作的影響，嚴格制定了爐前操作要點，重點強調對鐵口的維護，以穩定打泥量，保證鐵口深度，避免淺鐵口、潮鐵口出鐵。加強對爐前設備的點檢與維護，以降低設備故障率，從而減少由于設備故障對爐前出鐵的影響。量化爐外管理，將出鐵間隔時間控制在10 min以內，全天鐵次14~16次，最大限度減少風量和爐溫波動。

3.4 強化設備管理

設備正常運行是高爐正常生產的重要保障。加強設備的點檢維護，推行全員參與設備管理，將車間區域內所有設備按照點檢標準分類匯總，確定設備包機人，并在現場張貼設備包機牌。要求設備包機負責人、機修及電氣點檢人員在日常生產中做好專業檢查記錄，掌握各系統設備運行狀況；并填寫好相應的記錄臺帳，對設備的運行及維修狀態進行有效管控；最大限度地降低設備故障休風率及慢風率，為低硅低硫冶煉提供保障。

4 結語

1）通才3號高爐2020年全年生鐵平均w（Si）為0.32%，w（S）為0.025%，生鐵合格率為99.98%。通過提高爐渣堿度、穩定爐況、強化管理等措施，在低硅冶煉條件下，做到低硅不低熱，降硅不降質，不僅使高爐生產指標得到了優化，還為煉鋼工序提供了高質量鐵水，降低了工序能耗。

2）維持爐缸熱制度穩定是高爐穩定順行的必要保障。通過加強原燃料管理，上下部調劑相結合，確保了爐缸工作的均勻活躍，有利于低硅低硫冶煉。

3）爐前出鐵是高冶煉強度的重要環節，及時出凈渣鐵是高爐進行高強度冶煉的重要前提。

4）設備故障率是直接導致高爐產量降低和消耗增加的主要原因，抓好設備管理，減少高爐休風率和慢風率是低硅低硫冶煉的外圍基礎。