濟鋼高爐強動力冶煉技術的應用

李磊，鄧勇

（山鋼股份濟南分公司煉鐵廠，山東濟南 250101）

生產技術

濟鋼高爐強動力冶煉技術的應用

李磊，鄧勇

（山鋼股份濟南分公司煉鐵廠，山東濟南 250101）

為應對經濟料冶煉造成的入爐綜合品位低、渣比高、渣中Al2O3含量高等導致的高爐透氣透液性差、爐渣黏度大等操作難題，濟鋼高爐（1 750 m3、3 200 m3）采取強動力冶煉技術，即通過加長風口長度、縮小進風面積等方法提高鼓風動能從而提升爐缸活性，并通過布料制度、熱制度及造渣制度的改善，提高終渣性能，從而實現了高爐長期穩定順行，產量提高，生鐵含Si下降，燃料比降低20 kg/t以上。

高爐；經濟料；強動力冶煉；燃料比

1 前言

山鋼股份濟南分公司煉鐵廠目前有3座1 750 m3高爐，1座3 200 m3高爐，隨著經濟料冶煉方針的實施，入爐原燃料質量下滑嚴重。以3 200 m3高爐為例，入爐燒結礦品位從2010年開爐時的55.39%降至2014年的54.37%，燒結中Al2O3含量從2.2%升至2.84%，球團礦品位從63.35%降至62.73%。各入爐料指標下滑的疊加效應最終在高爐體現，給高爐操作帶來了困難。結合2013年原燃料的資源、結構計劃和高爐實際，以科學管理、系統管理為基礎，以高爐指標提升為核心，以熱力學與動力學理論為前提，以兩個級別的高爐歷史數據為依據，制定了高爐實施強動力冶煉的技術方案，取得了較好的效果。

2 理論基礎

由于高爐冶煉過程高溫下的爐渣黏度是鐵水黏度的2次方數量級，即100倍，所以高渣比冶煉，勢必帶來透氣透液性的下降，高爐壓差升高風量減?。?］。軟熔帶及滴落帶，即通常的“濕區”是改善高爐氣體動力學條件，提高透氣透液性、提升風量的關鍵部位，是高爐冶煉過程各帶中透氣阻力最大的一環。日本福山5號高爐沿高爐高度阻力損失分布的測定（見圖1）表明：高爐內軟熔帶的阻力損失要占總阻損的50%以上。武漢科技大學模擬實驗測定得出，軟熔帶及滴落帶的阻力損失是礦石軟熔前阻損的3～5倍。

以理論為依據并對兩個級別的高爐開爐以來的歷史數據進行系統的統計分析，以爐況長期順行、爐缸活躍、技術經濟指標較好的階段數據為參照，尋找出了以下高爐歷史最佳操作參數匹配關系：1 750 m3高爐在滿足理論風量≥3 550 m3/min、送風比＞2.0的前提下，逐步提升風量≥3 700 m3/min，控制經濟產量4 375 t/d，經濟煤比＜150 kg/t；3 200 m3高爐在滿足理論風量≥6 100 m3/min、送風比＞1.7的前提下，逐步提升風量≥6 250 m3/min，控制經濟產量8 000 t/d，經濟煤比＜150 kg/t。在此參數下，通過優化高爐工藝操作，實現高爐長期穩定順行。

圖1 高爐內阻力損失圖解

3 強動力冶煉的技術措施

在立足濟鋼原燃料質量條件的基礎上，以提升風量和鼓風動能、活躍爐缸為手段，逐步減少爐缸中心死焦堆的體積，吹透爐缸中心，實現高爐長期穩定順行，達到風量提高，燃料比降低，低硅強化冶煉的效果，實現高爐效益最大化的目標。

3.1 送風制度

以提高風速水平和鼓風動能為基準，根據兩個級別高爐的冶煉強度和爐型，確定合理的風口面積與風口長度，是維持較高風速和適宜的鼓風動能，以吹透中心、延伸回旋區深度、提高爐缸活性、實現合理的下部操作制度的關鍵。

3 200m3高爐將開爐初期標準風速為230～235 m/s、鼓風動能為13 000～15 000 kg·m/s的控制標準，調整為以標準風速≥250 m/s、鼓風動能15 000～17 000 kg·m/s的控制標準。通過逐步縮小風口直徑，將風口面積由0.420 m2逐步縮小至0.410 m2以內，逐步加長風口長度，深入爐內的有效長度由420 mm加長為470 mm，實際風速與標準風速差值達到25 m/s以上的合適水平。日常操作實施大風、大氧、適當加濕、控制合適的壓差操作，提升強化水平。圓周氣流和下部爐體溫度穩定性增強，爐體水溫差回落至3.5℃±的合適水平。

1 750m3高爐以適度擴大進風面積來增加風量的調整方向，送風制度圍繞標準風速220～230 m/s、鼓風動能11 000～13 000 kg·m/s進行控制。逐步取消長度低于600 mm的風口，增加620 mm、650 mm的長風口數量，風口有效長度由380 mm加長至420～450 mm。在日常操作中，杜絕長期堵風口操作，解放風口速度加快，實現全開風口作業。日常操作實施大風、大氧、高頂壓操作，提升高渣比、高Al2O3、高有害元素負荷冶煉條件下的強化水平。

3.2 布料制度

3 200m3高爐以十字測溫邊緣溫度控制在70～100℃、中心溫度600～700℃、次中心溫度300～400℃、爐頂溫度140～160℃為目標，縮小礦石角差至6.0°～6.5°，不追求過大礦批，以6.5～7.0批/ h為基準控制料速。配合風口加長、穩定下部爐體溫度，逐漸減小礦石最大角度，形成合適的平臺加漏斗的料面形狀。

1 750m3高爐布料制度以實施高料速小礦批，摒棄高渣比冶煉條件下的大礦批操作，以7.5～8.0 批/h為依據控制礦批的大小，同時穩定使用中心加焦的布料模式，控制穩定的焦炭平臺，配合高燒結配比、風口加長，適當疏松邊緣，中心焦量維持30%～35%±，逐步提升風量和動能。

3.3 熱制度與造渣制度

濟鋼高爐渣系中Al2O3偏高，渣中不同Al2O3含量時爐渣黏度隨溫度的變化曲線見圖2。從圖2中可以看出，高Al2O3渣系對溫度的要求較高，隨著爐渣溫度的提高，爐渣黏度隨之降低，在1 500℃時達到0.3 Pa·s左右［2］。

圖2 渣中不同Al2O3含量時爐渣黏度隨溫度的變化

通過逐漸摸索，濟鋼高爐最終確立了以物理熱為指標、以化學熱為參考的衡量爐溫的標準。并逐漸建立了物理熱1 750 m3高爐以1 510±℃、3 200 m3以1 520±℃為標準的操作規范。爐溫如有變化，即以此標準進行爐內調劑。在此基礎上爐渣堿度略上控至1.16～1.2，但不超過1.2，以提高硫的分配系數，降低鐵水硅含量，并防止堿度過高而使爐渣黏度上升。

渣中不同MgO含量對爐渣黏度的影響見圖3。增加MgO量會降低爐渣的黏度，改善爐渣的流動性，特別是爐渣中Al2O3含量較高時，MgO的作用尤為明顯［3］。隨著MgO含量從9%增加到11%，爐渣黏度約降低5%，效果十分明顯；從11%增加到12%，黏度降低不到2%；繼續增加MgO含量，爐渣黏度反而增加。因此，MgO最大含量應在12%左右。實際生產中，為了改善爐渣流動性，嚴格控制鎂鋁比在合理范圍之內。經過一段時間的摸索，并結合實際爐渣狀態，鎂鋁比合理范圍為0.6～0.65，在渣中MgO含量≯12%的情況下，鎂鋁比控制可適當靠近0.65。

圖3 渣中不同MgO含量對爐渣黏度的影響

3.4 加強設備管理，降低休慢風率

實行爐長負責制，明確車間骨干人員包機責任，加強白天設備管理，為中夜班生產創造條件。加強崗位的日常點檢，及早發現問題，及時反饋。充分利用計劃休風和工藝休風處理設備隱患。對于日常不能解決的隱患，列入計劃休風項目，利用計劃休風進行徹底處理。休風時，盡可能對設備進行全面檢查，尤其是爐頂設備，檢查設備內部的磨損情況，建立設備更換臺賬記錄，摸索設備的使用壽命，為下一次檢修做參考。崗位負責人監督檢修質量，及時試車，對于備用設備同樣進行試車檢查，以便暴露問題，避免檢修不徹底。通過以上措施，降低了設備故障率、休風率，為強動力冶煉技術的實施提供了保障。

4 強動力冶煉效果

濟鋼1 750 m3、3 200 m3高爐年度技術經濟指標見表1。

表1 濟鋼高爐年度技術經濟指標對比

由表1可見，與2012年相比，1 750 m3高爐2013年燃料比降低20 kg/t，風量提升281 m3/min，生鐵含Si下降0.10%；3 200 m3高爐燃料比降低21 kg/t，風量提升308 m3/min，生鐵含Si下降0.14%。

2013年，濟鋼兩個級別的高爐因燃料消耗降低產生的經濟效益合計22 195.2萬元。

在原燃料資源日趨緊缺，鋼鐵產能嚴重過剩的形勢下，特別是對于沒有任何資源和運輸優勢的濟鋼煉鐵廠，通過理論與實踐相結合，建立了強動力冶煉技術體系，加長風口長度、縮小進風面積、提高了鼓風動能，提高了爐缸的活性，并采取了一系列提高終渣性能的措施。固化并形成了具有濟鋼特色的高爐冶煉技術體系，爐況順行程度提升，風量提高，高爐產量提高，燃料消耗、鐵水［Si］含量降低，克服了使用經濟料帶來的不利局面，實現了濟鋼高爐長期穩定順行，實現了指標的不斷優化和成本的持續降低，產生了良好的經濟效益，促進了濟鋼煉鐵技術的進步。

［1］周傳典.高爐煉鐵生產技術手冊［M］.北京：冶金工業出版社，2003.

［2］秦學武，宋燦陽，閻媛媛.高爐高鋁爐渣性能研究［J］.山東冶金，2006，1（28）：29-32.

［3］何環宇，王慶祥.MgO含量對高爐爐渣黏度的影響［J］.鋼鐵研究學報，2006，18（6）：11-13.

Application of Strong Power Smelting Technology in Jinan Steel’s BF

LI Lei,DENG Yong

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

Because of smelting using economy raw material,the ore comprehensive grade was lower,the slag ratio and the Al2O3content in slag were higher,then,the permeability and liquid-penetration of BF were poor and the slag viscosity was largeer. Therefore,Jinan Steel adopted strong power smelting technology in 1 750 m3and 3 200 m3BFs:increasing blast momentum by extending the tuyere length and narrowing the air area to improve the hearth active,and improving the final slag performance by ameliorating distribution,thermal and slagging system.The BF’s regular and stable performance for long-term can be realized.At the same time,the outputs were improved,the Si content in pig iron is decreased and the fuel radio reduced by 20 kg/t.

blast furnace;economy raw material;strong power smelting;fuel radio

TF538

B

1004-4620（2015）03-0004-03

2014-11-28

李磊，男，1983年生，2006年畢業于安徽工業大學冶金工程專業?，F為山鋼股份濟南分公司煉鐵廠助理工程師，從事煉鐵工藝技術工作。