濟鋼3 200m3高爐渣系變化對爐況的影響分析

劉學燕

（山鋼股份濟南分公司煉鐵廠，山東濟南250101）

試驗研究

濟鋼3 200m3高爐渣系變化對爐況的影響分析

劉學燕

（山鋼股份濟南分公司煉鐵廠，山東濟南250101）

通過回歸分析濟鋼3 200m3高爐開爐以來爐況正常情況下的操作數據，找出了高爐渣比、渣中Al2O3含量、渣中MgO含量、二元堿度對高爐透氣性、脫硫效率以及爐缸熱儲備水平的影響規律，指出在爐渣Al2O3及S負荷均較高情況下，將渣中MgO控制在10%～10.5%，二元堿度R2控制在1.15～1.2之間，可改善高爐透氣性，促進高爐順行和指標進步。

高爐；渣系；透氣性；脫硫效率；爐缸熱儲備

1 前言

濟鋼燒結從2011年5月開始配加了一部分低品質原料，造成入爐品位由57.5%降低到56.5%，渣比由330 kg/t升高到365 kg/t，渣中Al2O3由15.5%上升到16.5%，同時由于焦炭含S較高，入爐S負荷長期維持在5 kg以上，致使3 200m3高爐爐況發生了明顯變化，主要表現為透氣性下降，脫硫效率降低和爐缸熱儲備不足。為此，濟鋼對渣系進行了一系列的調整。為了對比渣系調整措施對高爐透氣性、爐渣脫硫效率及爐缸熱儲備水平的影響效果，選取3 200m3高爐開爐以來爐況正常情況下的操作數據進行回歸分析，選用OriginPro 8.0等高線三元圖表分析工具進行多元分析，找出了高爐渣比、渣中Al2O3含量、渣中MgO含量、二元堿度對高爐透氣性、脫硫效率以及爐缸熱儲備水平的影響規律。

2 渣系影響規律分析

2.1 渣比和渣中Al2O3對高爐透氣性的影響

圖1中顏色的深淺代表透氣性高低，顏色越深，透氣性越好。從264組數據分布規律來看，渣比在340 kg/t以內，高爐的透氣性明顯好于渣比大于340 kg/t以上的區間，而在小于340 kg/t的區間內，當渣中Al2O3＞16.5%時，透氣性明顯下降，渣比降低到325 kg/t以內，渣中Al2O3對高爐的透氣性影響減弱。

2.2 二元堿度和渣中MgO對爐缸脫硫效率的影響

高爐現場一般用S分配系數（S）/［S］代表爐渣的脫硫效率，圖2中顏色的深淺代表S分配系數的高低，顏色越深，S分配系數越高。從圖2看出，脫硫效率有一條明顯的分割線（圖2中右下方向斜線），遵循MgO越高二元堿度越低的規律，在分割線以下的數據脫硫效率都不高。相同二元堿度，MgO越高，脫硫效率越高；相同的MgO，二元堿度越高，脫硫效率越高。理論上單純為了保證爐渣脫硫效率，分割線以上的區域均可以作為高爐合理渣系區間，在濟鋼渣中Al2O3比較高、S負荷比較高的情況下，將渣系MgO控制在10%～10.5%，二元堿度控制在1.15～1.2，高爐渣鐵流動性和脫硫效率都能夠得到保障。

圖1 渣比和渣中Al2O3含量對高爐透氣性影響統計

圖2 渣中MgO含量和爐渣二元堿度對S分配系數影響

2.3 MgO和二元堿度對爐缸熱儲備水平的影響

在高爐操作的過程中，盡可能追求低硅高物理熱，這一方面與煤氣利用水平有關（主要取決于上下部操作制度的合理匹配），另一方面與渣系的選擇也有很大的關系，如果將渣系選擇在流動性好、熱儲備足的區間，將能促進爐缸的工作活躍度。濟鋼高爐評價爐缸熱儲備水平的高低，用鐵水物理熱和鐵水［Si］含量的對應關系來衡量，定義為物理熱指數［1］，其計算公式為：式中：tp為鐵水物理熱，℃；［Si］為鐵水硅含量（化學熱），%。

圖3中顏色的深淺代表物理熱指數，顏色越深代表物理熱指數越高，爐缸熱儲備水平越足，越有利于低硅冶煉，爐缸也越活躍。從數據分布規律來看，渣中MgO＞10%時，物理熱指數基本上能夠得到保障，低于10%時將二元堿度提高到1.25也能保證物理熱指數。鑒于濟鋼高Al2O3高S負荷的現實條件，將MgO控制在10%～10.5%，二元堿度控制在1.15～1.2，可改善爐渣流動性，促進爐缸熱量充沛、工作活躍。

圖3 渣中MgO含量和二元堿度對爐缸熱儲備水平的影響統計

3 渣系變化對3200m3高爐的影響

2011年11月3200m3高爐爐況順行、爐缸狀態良好，爐芯溫度持續上升，最高上升到2012年1月14日564℃，在這期間高爐的物理熱指數維持在2.8左右。但是從2012年1月14日以后，高爐物理熱指數持續下降，到2月份下降到2.5，3月中下旬下降到2.3，4月份下降到1.54，隨著物理熱指數的下降，爐芯溫度持續下降（2011年11月—2012年4月3 200m3高爐爐芯溫度和物理熱指數變化趨勢見圖4），爐況開始波動，經分析此次爐況波動與渣系變化有直接關系。

圖4 2011年11月—2012年4月高爐爐芯溫度和物理熱指數變化趨勢

2012年1月6 —13日3 200m3高爐燒結配加了部分低品位礦粉，高爐的入爐品位由57.2%降低到56.8%左右，爐渣Al2O3在15.7%左右，為了減少品位降低的幅度，將燒結中的MgO大幅度降低，高爐渣中MgO由10.5%降低到9.3%左右，但是高爐使用后爐渣脫硫系數大幅度下降，鐵水中的S大幅度上升（2011年11月－2012年4月3 200m3高爐渣中MgO和脫硫系數變化趨勢見圖5），為保證鐵水質量，高爐大幅度提高二元堿度，配料堿度提高了0.15才基本保住了鐵水中的S水平。此次渣系調整目的是提高入爐品位，降低渣比，但由于大幅度提高了二元堿度，燒結比例提高造成入爐品位不僅沒有提高反而下降，入爐品位由56.8%下降到56.3%。分析主要原因是由于降低爐渣MgO導致爐渣脫硫能力下降，爐缸熱儲備不足，爐缸的活躍性降低，入爐品位不升反降導致高爐透氣性進一步變差，導致3 200m3高爐4月中旬爐況出現波動。

圖5 2011年11月—2012年4月3 200m3高爐渣中MgO和脫硫系數變化趨勢

從3 200m3高爐2012年1月14日以后渣系與爐況的演變過程來看，在渣中Al2O3比較高的情況下，MgO含量的高低不能單純用鎂鋁比衡量，尤其是在S負荷比較高的情況，需要綜合考慮鎂鋁比，二元堿度和S負荷等因素，爐渣中的MgO含量的控制對渣系的熱儲備和脫硫能力有決定性的影響，所以高爐在調整MgO含量時要十分慎重，關鍵是看高爐的實際效果。

4 高爐渣系優化及技術指標進步

2012年以來，濟鋼3 200m3高爐根據回歸統計分析的結果，對造渣制度和熱制度進行了固化，爐渣二元堿度選取在1.15～1.20區間，MgO選取在10%～10.5%區間，取得了良好的效果，高爐透氣性逐漸改善，爐缸工作越來越活躍，代表性操作參數［Si］逐年降低，鐵水物理熱逐年上升，使高爐在大幅度消化低品位、高Al2O3經濟料的情況下，各項經濟技術指標逐年進步，2012年以來渣系參數及關鍵技術指標見表1。

5 結論

造渣制度是高爐四大操作制度中十分關鍵的控制項，對高爐的影響沒有其他操作制度直接，但累計效應明顯，其變化對高爐的影響容易被高爐操作者忽視。濟鋼通過統計分析發現：渣比對高爐的透氣性影響最直接；Al2O3對高爐透氣性有負面影響，但是通過提高MgO可以削弱其對高爐透氣性的影響程度；提高MgO和二元堿度都可提高爐渣脫硫效率，具體采用哪種方式取決于爐渣的Al2O3水平和有害元素負荷的高低；通過提高二元堿度來提升爐缸蓄熱能力不如提高MgO效果明顯。濟鋼3 200m3高爐造渣制度的選取是通過收集現場大量數據，利用先進的統計工具回歸統計出各項指標的合理控制區間，對現場造渣制度的選擇更具指導意義。

表1 濟鋼3 200m3高爐2012年以來渣系參數及關鍵技術指標

［1］趙軍，米建軍，尤新東，等.唐鋼3 200m3高爐爐缸活性問題初探［C］//全國大高爐煉鐵學術委員會.第十屆大高爐煉鐵學術年會論文集.2009.

InfluenceAnalysisof Slag SeriesAdjustment for J inan Steel’s3200m3BF

LIU Xueyan
（The Ironmaking Plant of Jinan Branch Company of Shandong Iron and Steel Co.,Ltd.,Jinan 250101,China）

Through analyzing normal process data by regression analysismethod from blow-in of Jinan Steel’s 3 200m3BFthe influence laws by slag volume,the content of Al2O3and MgO in slag,binary basicityto BF’s permeability,desulphurization efficiency and hearth heat reserve were found out.The results showedthat underthe condition of high Al2O3and high S loadto controlthe MgO within 10%-10.5%andthe binary basicity R2within 1.15-1.2the BF’s permeability will get improvement andthe BF smooth,andtechnical and economical index progress will also get advanced.

BF;slag series;permeability;desulphurization efficiency;hearth heat reserve

TF534

A

1004-4620（2014）02-0037-03

2013-11-12

劉學燕，男，1973年生，1995年畢業于西安建筑科技大學鋼鐵冶金專業?，F為山鋼股份濟南分公司煉鐵廠廠長，高級工程師，從事鐵前生產技術管理工作。