韶鋼8號高爐長周期穩(wěn)定順行生產(chǎn)實踐

詹開洪，潘偉恩，蘇育成

（廣東韶關(guān)鋼鐵松山股份有限公司，廣東 韶關(guān) 512123）

1 韶鋼8號高爐概況

廣東韶關(guān)鋼鐵松山股份有限公司（以下簡稱韶鋼）8號高爐有效容積3 200 m3、爐缸直徑12.5 m，設(shè)有2個出鐵場，共計4個鐵口和32個風(fēng)口；高爐本體共分18段，爐體采用軟水串聯(lián)密閉循環(huán)冷卻；采用碳磚、陶瓷杯復(fù)合爐缸爐底結(jié)構(gòu)，爐腹、爐腰、爐身下部1～3段采用鑲磚銅冷卻壁，其余幾段采用鑄鐵冷卻壁。8號高爐于2009年10月16日點(diǎn)火送風(fēng)，開爐順利，投產(chǎn)后指標(biāo)良好，但高爐順行周期短。近幾年，通過不斷總結(jié)實踐經(jīng)驗，采取穩(wěn)定入爐原材料質(zhì)量管控、優(yōu)化高爐操作制度、強(qiáng)化生產(chǎn)管理等措施，8號高爐實現(xiàn)了長周期穩(wěn)定順行，各項經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不斷進(jìn)步。近兩年高爐焦比、燃料比、煤比指標(biāo)趨勢圖如圖1所示。

圖1 2019年—2020年指標(biāo)趨勢圖

2 爐況長周期順行的措施

要實現(xiàn)高爐長周期的穩(wěn)定順行不單靠高爐操作和管理，還要保證從原材料的采購到高爐鐵水的順利消化全過程的穩(wěn)定性，因此，韶鋼為了實現(xiàn)高爐長周期穩(wěn)定順行，建立了以高爐穩(wěn)定為中心的制度思想，全體系進(jìn)行優(yōu)化管控，提升了高爐各個環(huán)節(jié)的指標(biāo)，實現(xiàn)了高爐長周期穩(wěn)定順行。

2.1 穩(wěn)定原材料質(zhì)量

原材料是高爐煉鐵的基礎(chǔ)，高爐煉鐵工作者常用“七分原料三分操作”來說明原材料對高爐生產(chǎn)的重要性。由于2015年鋼鐵寒冬期大量使用低價原材料生產(chǎn)，使得爐況順行差，生產(chǎn)不穩(wěn)定，整個生產(chǎn)體系都處于大幅波動狀態(tài)。因此，韶鋼不再單方面追求降本，但也不追求高指標(biāo)原材料，而是對選取最合適的原材料進(jìn)行不斷探索。

2.1.1 合適的焦炭質(zhì)量

焦炭質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到高爐料柱的透氣性和煤氣流的分布，特別是高富氧和大噴煤技術(shù)的應(yīng)用，焦炭質(zhì)量對高爐生產(chǎn)的穩(wěn)定順行起著十分重要的作用中。通過對韶鋼8號高爐加強(qiáng)配煤結(jié)構(gòu)分析管理和優(yōu)化選擇最佳配比，做好優(yōu)質(zhì)主焦煤與其它煤種的均衡搭配使用，實現(xiàn)了合理科學(xué)配煤，發(fā)揮了大焦?fàn)t和干熄焦工藝的優(yōu)勢，提升了焦化生產(chǎn)的穩(wěn)定性，確保了合適穩(wěn)定的焦炭質(zhì)量。最終將焦碳反應(yīng)后強(qiáng)度（CSR）控制在67%～71%，焦碳反應(yīng)性（CRI）控制在21%～25%。

2.1.2 優(yōu)化燒礦質(zhì)量

燒結(jié)礦是使用量最大的原材料，這幾年韶鋼非常重視燒結(jié)礦質(zhì)量，結(jié)合生產(chǎn)實際，重點(diǎn)提升燒結(jié)礦堿度穩(wěn)定率、返礦率及鎂鋁比，改變以前因保證物料平衡而頻繁調(diào)節(jié)燒礦堿度的操作習(xí)慣，建立合理的物料保料體系，使得生產(chǎn)中燒結(jié)礦堿度長年穩(wěn)定在1.85～1.90，這對穩(wěn)定我們的造渣制度打下堅實的基礎(chǔ)；入爐小于5 mm的燒礦也從4.5%下降至1.2%左右，對實現(xiàn)高爐上部氣流穩(wěn)定十分有利；鎂鋁質(zhì)量比提升至1.3，鎂鋁比控制對提高爐渣流效果良好（見下頁圖2）。這幾項指標(biāo)的穩(wěn)定提升，有力地促進(jìn)了高爐爐況的穩(wěn)定順行。

圖2 燒礦鎂鋁比趨勢圖

2.1.3 減少塊礦含粉率

韶鋼塊礦以前沒有進(jìn)廠篩分，塊礦含粉率高，通過采取槽下人工打篩等手段，效果較差，特別是雨季打篩后，篩網(wǎng)很快結(jié)死，槽下篩分根本不能解決塊礦入爐含粉高的事實。2019年韶鋼逐步建立生塊礦大棚堆場，并采取完善原料堆場初次篩分和更換槽下篩網(wǎng)等措施，有效解決了生礦入爐粉末高的難題，使小于5mm的入爐生礦從2017年5%逐步降至0.8%左右（見圖3），這為實現(xiàn)上部氣流的穩(wěn)定奠定了堅實的基礎(chǔ)。

圖3 近兩年小于5 mm的入爐生礦趨勢圖

2.1.4 減少有害元素入爐

有害元素會造成高爐風(fēng)口破損、崩滑料爐、缸堆積甚至結(jié)瘤等事故，嚴(yán)重破壞了高爐的穩(wěn)定順行，因此，控制有害元素的入爐將有利高爐穩(wěn)定順行。2018年前因鋼鐵效益不好，生產(chǎn)中大量使用地方礦，造成高爐中有害元素含量高、風(fēng)口中套上翹、風(fēng)口頻繁破損、大量漏水至鐵口區(qū)域引起鐵口噴濺、頻繁休風(fēng)等問題，給生產(chǎn)帶來了嚴(yán)重阻礙。從2019年開始，大幅降低入爐料中的有害元素，Zn負(fù)荷從0.25%下降至0.15%，Pb負(fù)荷從0.15%下降至0.09%水平（見圖4），Na2O負(fù)荷從0.8%下降至0.6%，K2O負(fù)荷1.2%下降至0.8%（見圖5）。

圖4 入爐Pb、Zn負(fù)荷趨勢圖

圖5 入爐Na2O、K2O負(fù)荷趨勢圖

2.2 優(yōu)化高爐操作制度

2.2.1 加強(qiáng)中心氣流，穩(wěn)定邊緣氣流

強(qiáng)化中心氣流一直是高爐操作的核心，8號高爐一直采用漏斗加平臺模式，中心穩(wěn)定性不好，特別是在連續(xù)高產(chǎn)后，中心氣流減弱，爐況逐步走差，采取加大風(fēng)口面積、加大風(fēng)量、加強(qiáng)中心吹透的操作方法，但效果欠佳。近年，通過縮小風(fēng)口面積來提高鼓風(fēng)動能、控制死焦堆體積，保證了爐缸透氣性、透液性，效果較好。2019年繼續(xù)逐步調(diào)整風(fēng)口面積，由0.447 9 m2減少到0.412 7 m2，鼓風(fēng)動能由235 kJ/s提升到251 kJ/s，回旋區(qū)域內(nèi)移，實現(xiàn)了加強(qiáng)中心氣流、穩(wěn)定邊緣氣流的目的。

2.2.2 提升爐頂壓力

通過提高頂壓來進(jìn)一步穩(wěn)定煤氣流。一般認(rèn)為，頂壓每提高10 kPa，燃料比將下降0.3%～0.5%，產(chǎn)量將提升1%～2%，這有利于冶煉低硅生鐵，加強(qiáng)了高爐穩(wěn)定順行。因為頂壓提升后，煤氣體積會減小，煤氣在爐內(nèi)的流速降低，在爐內(nèi)滯留時間延長，增加了煤氣與礦石的接觸時間，這將有利于煤氣在燒結(jié)礦和球團(tuán)礦微小空隙中的擴(kuò)散還原，加強(qiáng)了氣流的穩(wěn)定性，促進(jìn)高爐順行。為了穩(wěn)定煤氣流，8號高爐逐步提高爐頂壓力，頂壓從225kPa逐步提高至238kPa。

2.2.3 優(yōu)化熱制度管理和造渣制度

爐缸工作的好壞對高爐初始?xì)饬鞣植肌t料運(yùn)動、出盡渣鐵、爐內(nèi)還原、有害元素排出、噴吹煤粉及高爐長壽等都有很重要的作用。因此，要實現(xiàn)高爐的長周期穩(wěn)定順行，必須采取合理的熱制度和造渣制度來保證爐缸活躍。8號高爐爐溫按1 490～1 510℃控制，w（Si）按0.25%～0.45%控制，但爐溫的穩(wěn)定性較差，容易出現(xiàn)偏離下限，一旦爐溫偏離下限處理的不及時，就會出現(xiàn)爐缸物理熱與硅素匹配變化、兩個鐵口溫差變化等情況，甚至導(dǎo)致爐況順行變差。通過近幾年的摸索實踐，更加注重鐵水物理熱的控制，在高爐操作中應(yīng)優(yōu)先考慮將物理熱控制在1 505～1 530℃之間，其次再考慮硅的波動。操業(yè)控制的思路改變后，爐缸熱狀態(tài)良好，爐缸活躍性增強(qiáng)，高爐的穩(wěn)定性增強(qiáng)，抗波動能力提升。圖6是8號高爐開爐后鐵水硅與物理熱的趨勢圖，從下頁圖6中可以看出，控制的物理熱在逐步提升，而w（Si）基本保持在0.4%左右水平。

圖6 8號高爐鐵水物理熱和w（Si）趨勢圖

2.2.4 穩(wěn)定爐缸側(cè)壁溫度

8號高爐處于爐役中后期時，側(cè)壁溫度多次出現(xiàn)大幅上升，最高上升至698℃，最薄殘厚為520mm，其中2017年和2018年因側(cè)壁溫度高造成高爐多次休風(fēng)而封堵風(fēng)口，且多次引起爐況波動。在2019年采取治理氣隙、使用含鈦炮泥和提升鐵口技術(shù)等優(yōu)化措施后，使側(cè)壁溫度一直保持在低位小幅度波動水平，為爐況長周期順行打下堅實基礎(chǔ)。

2.3 強(qiáng)化管理

2.3.1 細(xì)化操業(yè)管控

1）每日組織召開操業(yè)會，針對不同爐況及時分析、制定操業(yè)方針，形成高爐統(tǒng)一的操作模式。

2）建立當(dāng)班人員工作細(xì)則，細(xì)化操業(yè)管控。

3）堅持每月開展操業(yè)技能培訓(xùn)，以提高爐內(nèi)人員的技能水平及對高爐爐況的把握能力，保證高負(fù)荷、高煤比冶煉條件下的高爐爐況穩(wěn)定順行。

4）優(yōu)化完善信息溝通機(jī)制，落實三級三維對標(biāo)。每月把高爐產(chǎn)量、燃料比、煤比等指標(biāo)與行業(yè)最優(yōu)高爐的指標(biāo)進(jìn)行對比分析，找出不足，并根據(jù)自身條件制定優(yōu)化方案。

2.3.2 優(yōu)化生產(chǎn)管理體系

2.3.2.1 優(yōu)化原材料供應(yīng)體系

根據(jù)高爐產(chǎn)量、焦化和燒結(jié)產(chǎn)量搭建平衡供應(yīng)平臺，為預(yù)防生產(chǎn)中出現(xiàn)特殊情況建立了原材料保供體系，解決了以前因檢修或者設(shè)備故障等原因經(jīng)常出現(xiàn)的通過燒結(jié)加料厚提產(chǎn)、焦化縮短結(jié)焦時間提產(chǎn)以及燒結(jié)頻繁調(diào)整堿度提產(chǎn)等以質(zhì)量波動換產(chǎn)量的影響高爐爐況穩(wěn)定的事件發(fā)生。

2.3.2.2 優(yōu)化鐵水周轉(zhuǎn)平衡體系

韶鋼廠大小高爐同期生產(chǎn)時間較久，鐵水罐一直結(jié)合小爐生產(chǎn)實際運(yùn)作周轉(zhuǎn)，未做較大調(diào)整，每個鐵水罐裝入的鐵水量為100 t左右，每爐鐵配置10～12個鐵水罐，經(jīng)常出現(xiàn)鐵水罐周轉(zhuǎn)困難影響高爐生產(chǎn)的情況。于是通過制定對包準(zhǔn)點(diǎn)率、鐵包周轉(zhuǎn)率、出鐵準(zhǔn)點(diǎn)率等一系列指標(biāo)來分解鐵水罐周轉(zhuǎn)難題，消除了韶鋼鐵水罐周轉(zhuǎn)困難對生產(chǎn)的影響，為高爐穩(wěn)定順行提供了有力保障。

3 結(jié)語

韶鋼8號高爐在采取穩(wěn)定入爐原材料質(zhì)量管控、優(yōu)化高爐操作制度、強(qiáng)化生產(chǎn)管理等改進(jìn)措施后，成功解決了高爐順行周期短的問題，為高爐穩(wěn)定順行提供了保障，各項經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也大幅提升，煤比從145kg/t逐步提升到165kg/t水平，最高上至174kg/t，高爐燃料消耗最低降至496 kg/t，各項經(jīng)濟(jì)指標(biāo)都處于國內(nèi)同類型高爐領(lǐng)先水平，取得了很好的應(yīng)用效果。