安鋼1號高爐大渣量冶煉實踐

鄭義勍　馬海興

摘 要：針對高爐使用經濟料后入爐品位降低、渣比攀升、生產波動大等情況，文章分析了高渣比模式下的操作、管理特點。通過強化原燃料管理、優化操作制度、合理控制高爐參數以及加強出鐵管理等措施，實現了高渣比條件下的強化冶煉，保證了高爐的穩定順利進行。

關鍵詞：高爐；大渣量；低品位；造渣

中圖分類號：TF538 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）05-0171-02

受全球經濟危機影響，鋼鐵市場激劇變化，原燃料的價格也隨之變化。為了應對危機，求得生存，2011年初安陽鋼鐵公司購進低價格，低品位的經濟爐料，使高爐入爐品位大幅下滑，渣比不斷攀升，給高爐生產帶來前所未有的難度。2011年下半年通過加強管理，優化操作，克服高渣比的影響，保證了高爐的順行和指標優化。

1 高爐概況

安鋼1號2 000 m3級高爐于2005年建成投產，有28個風口，3個出鐵場，3座改進型高溫長壽熱風爐。采用了PW串罐無料鐘爐頂；最新的磚壁合一技術，高熱負荷區域采用銅冷卻壁，聯合軟水密閉循環系統；爐底、爐缸采用“陶瓷杯”+水冷炭磚薄爐底爐缸結構。2010年高爐入爐料綜合品位在56.5%～57%，渣比在330～350 kg/t左右，全年生產順利，高爐長期穩定，指標持續優化見表1。

2 高渣比下高爐生產存在的問題及分析

高爐生產一直以“精料”為主，以高冶煉強度，低燃料比，低渣比，滿負荷冶煉為指導方針。但由于原燃料市場的價格不斷攀高，2011年起公司啟用經濟料后，1#高爐渣比從353 kg/t升高到432 kg/t，入爐品位55.3%～56.1%。導致上半年高爐順行狀況遭到破壞，見表2。

由表2看出，隨著11年高爐渣比的大幅上升，高爐指標持續下滑，焦比升高25 kg/t，燃料比升高41 kg/t，日均產量降低300 t左右，通過實踐分析高渣比高爐生產中存在以下幾點問題。

2.1 爐渣性能惡化

高爐經濟料成本較低，品種多樣，料源不穩定且物理冶金性能較差。經濟料投用后，安鋼1#高爐所配燒結Al2O3較高基本在2.8%～3.0%左右，使爐渣中Al2O3含量達到16%～18%左右，較高的Al2O3使粘度增大，渣子流動性差，脫硫效率大幅降低，造成爐缸堆積，破壞高爐順行。

2.2 煤氣流分布紊亂

經濟料使用后，高爐入爐礦石和焦炭的冶金物理性能均有不同程度的下降，使爐缸死料柱加大，使高爐初始氣流分布受到抑制，煤氣流向爐缸中心穿透能力大大降低；軟熔帶形狀、位置和厚度也發生不同程度的改變，破壞了氣流通道，造成煤氣流分布紊亂，影響礦石的預熱還原。

2.3 爐內操作不易調控

高爐是完全密閉的豎爐，高爐操作是爐內操作人員根據各種參數、圖像、趨勢再結合自己的操作經驗綜合而來的。高渣比的環境下，由于經濟料的不穩定性，使得入爐原燃料參數，爐渣的冶金性能指標，高爐的運行參數及高爐爐型都在發生變化，多種變量的存在使高爐操作難度劇增，常常出現爐溫忽高忽低，爐渣性能波動劇烈，風壓拐動幅度大，被迫減風、退負荷的情況，難以維持正常生產。

2.4 爐前出鐵事故頻繁

由于高爐入爐品位的大幅降低，使見渣時間提前、出鐵時鐵水少渣量大、出渣時間長，對爐門和孔道沖刷侵蝕嚴重，影響泥包的形成，爐門淺時還出現跑大流和鐵溝大量過渣的情況，極大的破壞了高爐生產。

3 采取的措施

3.1 提高燒結MgO含量

MgO的加入主要是對爐渣的黏度進行稀釋，改善其流動性和脫硫性。MgO的存在能與Al2O3生成一系列低熔點化合物，并能使復合陰離子解體，使黏度有所下降。當前經濟料使用后渣中Al2O3含量高達16%～18%，燒結配加一定量的MgO后，爐渣的流動性和脫硫性明顯改善，而且鐵水的物理熱也能得到保證。根據實踐經驗渣中MgO保持在8%～10%左右效果最好。

3.2 上下部調整相結合

高爐的運動是就煤氣流和爐料的相互運動。調整煤氣流是下部調整，調整爐料則是上部調整。只有兩者緊密結合，才能在高渣比冶煉中實現高爐的長期穩定順行。

3.2.1 下部調整

①風量與鼓風動能的選擇。在高渣比冶煉條件下，為了吹透中心，活躍爐缸，下部適當縮小送風面積，提高風速與動能，增加鼓風量，加大煤氣的穿透力，實現爐缸活躍和爐缸熱量均勻分布。2011年5月將下部6個直徑120 mm的風口縮小為直徑110 mm，風口面積由原來的0.3020 m2縮到0.2914 m2，風量由原來的4 150 m3/min提高到4 250 m3/min，此時的風速由原來的215～225 m/s提高到了235～250 m/s，鼓風動能也因此由10 500～11 000 kg·m/s增加到了12 500～13 000 kg·m/s，從而使風口回旋區增大，達到了吹透中心的目的。

②控制合適的理論燃燒溫度。在大渣量的前提下理論燃燒溫度過高會使下部壓差過高，爐況不順；過低則使爐缸熱量不足，渣鐵流動性變差，嚴重時造成爐涼事故。因此，日常生產中必須保持適宜的理論燃燒溫度，目前1#爐為2 090～2 220 ℃，與以往相比上升大約20～40 ℃，渣鐵熱量更加充足，且爐況適應性較好。

3.2.2 上部調整

①布料矩陣的調整。由于高爐入爐綜合品位降低、渣量增加，高爐透氣性變差，透氣指數由30～32逐漸下降到27～29。中心氣流相對變弱，十字測溫中心溫度由平均550 ℃以上降到430 ℃以下，邊緣溫度由55～75 ℃上升到80～100 ℃。

為確保中心氣流暢通，減少了中心礦量；另一方面采用中心加焦技術，增加中心焦量，引導中心氣流，保證中心氣流強度，收到了良好的效果。中心平均溫度上升到520～550 ℃，邊緣溫度維持在75～90 ℃。通過布料制度的調整，煤氣分布更加合理爐況順行程度大大提高，爐墻熱負荷也更加穩定，從而進一步保證了爐缸的熱儲備。

②焦炭負荷的調整。在一定的冶煉條件下，高爐都有一個合適的礦石焦炭批重。隨著渣比的不斷升高，軟熔帶的加厚，爐內的壓量關系越發緊張。結合安鋼原燃料條件，1#爐焦炭負荷的調整原則是以穩定焦批，調整礦批的操作手段，保證爐喉焦層厚度在0.55～0.60 m，而礦批的調整則根據爐內壓量關系和料速的快慢來定，要以爐況順行為前提，并且在調整中密切關注爐體熱負荷變化和爐溫情況，從而尋找一個合適的焦炭負荷。

3.3 合理控制高爐操作參數

3.3.1 控制好爐溫，控制合適的鐵水含硅量。

2010年生鐵含硅基本控制在0.25%～0.40%左右，但結合目前高渣比冶煉的形勢，生鐵含硅控制在0.35%～0.55%，物理熱控制在1 500 ℃以上。提高了爐缸的熱儲備，爐渣的流動性得到改善，從而確保了爐況的穩定順行。

3.3.2 調好堿度，保證爐渣脫硫能力和流動性

由于經濟料成分的不穩定，所形成的渣相也在不斷變化。其調整原則是：在保證物理熱1 500 ℃的情況下適當降低二元堿度，略提高三元堿度，高爐二元堿度一般在1.15～1.20，三元堿度1.45～1.50。實行中硅中硫操作，保證爐渣的流動性，杜絕石頭渣的出現。

3.3.3 控制好冷卻壁溫度變化

1#高爐根據冷卻壁溫度變化幅度的大小，通過調整焦炭負荷，改變布料角度，調整料線高低，必要時調整軟水來水溫度，來緩解邊緣壓力，打開并引導中心氣流，待到冷卻壁溫度逐漸恢復正常，再視情況跟上焦炭負荷。

3.4 加強爐前工作管理

3.4.1 穩定炮泥質量

隨著渣量的不斷增加，出鐵間隔時間也基本趨于“零間隔”，所以炮泥的質量也顯得尤為重要。炮泥不但要有快干變形小的特點，還要經得住“零間隔”出鐵而不潮。還要耐得住大渣量的沖刷，并且不會出現斷爐門，跑大流以及爐門深度上不來出現爐缸燒穿的危險情況。

3.4.2 強化爐前操作

爐前生產的節奏加快就要求爐前工的操作技能更加熟練，按照要求穩定打泥量，控制鐵口深度。維護好鐵口泥套，不出現跑泥、冒泥現象。減少燒爐門次數，炮泥中的剛玉遇氧易氧化，燒爐門會破壞炮泥強度和結構，導致爐門深度下降，渣鐵排不凈等情況，進而造成高爐憋風，導致減風的不良狀況。

4 取得的效果

2011年下半年在克服渣比繼續攀升的困難條件下（渣比從400 kg/t升高到432 kg/t），通過加強操作與完善管理制度，推進大風量、大礦批冶煉操作，高爐順行狀況好轉，焦比較上半年降低15～20 kg/t，燃料比降低20～25 kg/t，日均產量升高50～100 t，實現了高爐的強化冶煉。

5 結 語

經過探討大渣量條件下高爐的冶煉特性，分析和認識高渣比對高爐帶來的各種影響，不斷摸索和歸納出在大渣量條件下實現高爐長期穩定順行的各項控制措施。

首先，要控制好爐渣MgO含量，保證足夠的渣鐵熱量，使爐渣具有良好的流動性，及時排凈渣鐵，創造空間，減少壓差，緩解高渣量造成的影響，給爐況穩定順行創造條件。

其次，規范爐內、爐外操作，通過上下部調整控制中心與邊緣氣流發展，形成合理的氣流分布，保持穩定的軟熔帶，從而在大渣量的條件下探索出適合現狀的合理爐型。

參考文獻：

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