本鋼北營11號高爐低硅冶煉的實踐

付 聰,王金輝

(本鋼集團(tuán)北營煉鐵廠,遼寧本溪117017)

本鋼北營11號高爐低硅冶煉的實踐

付 聰,王金輝

(本鋼集團(tuán)北營煉鐵廠,遼寧本溪117017)

本鋼北營11號高爐有效容積為530m3,自2012年5月投產(chǎn)以來,通過采取精料、提高風(fēng)溫、提高噴煤量及操作制度調(diào)整等措施降低了燃料比,降低了噸鐵SiO2入爐量。同時采取提高爐渣堿度及Mg O含量,降低硅的還原,使鐵水中硅含量降低至0.4%,達(dá)到了低硅冶煉的目的。

降低SiO2入爐量;降低硅的還原;低硅冶煉

1 引言

高爐采取低硅冶煉,可以提高產(chǎn)量,降低焦比,降低噸鐵燃料消耗,減少煉鐵工序?qū)Νh(huán)境的污染,減少鋼鐵工業(yè)的CO2排放量,實現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)。

本鋼北營11號高爐自2012年5月大修投產(chǎn)后,由于受原燃料變化波動大、工藝技術(shù)操作水平低、設(shè)備故障頻繁等的影響,11號高爐2012年平均[Si]含量為0.652%。為降低[Si]含量,2013年起11號高爐開展降[Si]攻關(guān),取得了明顯的效果,2014年1～7月平均[Si]含量降低至0.427%,最低月平均[Si]含量降低至0.330%,高爐的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也得到改善,見表1。

2 提高原燃料質(zhì)量

2.1 穩(wěn)定入爐原燃料的成分

穩(wěn)定入爐原燃料的化學(xué)成分和物理成分是實現(xiàn)低硅冶煉的前提條件。2013年開始加強(qiáng)燒結(jié)和球團(tuán)工序的生產(chǎn)管理,逐步減小入爐燒結(jié)礦、球團(tuán)礦的波動,提高燒結(jié)礦的堿度穩(wěn)定率、全鐵穩(wěn)定率和球團(tuán)的全鐵穩(wěn)定率,見表2。做到燒結(jié)、球團(tuán)和高爐同步檢修,減少燒結(jié)礦和球團(tuán)礦的落地量,使高爐少配吃落地料,避免物料水分的波動對高爐熱制度的影響。

2012年11號高爐配用外購焦和自產(chǎn)水熄焦炭,水分高(5%～12%),水分波動大。從2013年起,改為全用自產(chǎn)干熄焦,水分低(0.2%～0.4%),水分波動小,見表3。

11號高爐通過以上措施使入爐原料和燃料質(zhì)量得到了提高,減少了高爐爐況的波動,為高爐低硅冶煉打下了良好的基礎(chǔ)。

2.2 降低焦炭的灰分

11號高爐從2013年起,改為全用自產(chǎn)干熄焦,焦炭灰分逐漸降低,且成分穩(wěn)定,有效降低了噸鐵入爐SiO2量,見表3。同時焦炭灰分的降低使焦炭的熱反應(yīng)性降低和熱強(qiáng)度提高,提高了焦炭的冶金性能。

表1 11號高爐主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對比

表2 入爐原料對比

表3 入爐焦炭對比

3 精心操作,保持爐況穩(wěn)定

3.1 加強(qiáng)渣鐵之間的脫硅反應(yīng)

11號高爐自開爐以來,取消了放上渣操作。高爐取消放上渣操作后,渣層增厚,鐵滴在渣層內(nèi)停留時間延長,渣中MgO、FeO等與鐵水中的Si發(fā)生耦合反應(yīng),使鐵水中Si與 O結(jié)合反應(yīng),生成不溶于鐵水SiO2進(jìn)入爐渣,使鐵水的硅含量降低。此外,由于全部渣鐵從鐵口放出,在鐵口通道中,渣鐵進(jìn)行劇烈的攪動,渣鐵之間反應(yīng)加速,爐渣的脫硅作用得到進(jìn)一步發(fā)揮,有利于高爐冶煉低硅煉鋼生鐵。

3.2 保持爐況穩(wěn)定

在爐況穩(wěn)定順行的前提下,才能實現(xiàn)低硅冶煉。冶煉低硅鐵必須在爐缸物理熱充沛的前提下進(jìn)行,過多地降低爐缸溫度對爐況的順行和生鐵脫硫是極為不利的,極易造成爐涼及爐缸凍結(jié)等惡性事故。

2013年以來,11號高爐在操作方針上控制生鐵含[Si]在0.25%～0.40%,并努力防止?fàn)t溫過低,當(dāng)[Si]低于0.20%時必須立即采取措施提高爐溫。為確保爐況的順行,采取了以下措施。

3.2.1 裝料制度

3.2.2 送風(fēng)制度

下部調(diào)劑是基礎(chǔ),只有充足合理的鼓風(fēng)動能才能活躍爐缸,保證合理的風(fēng)口回旋區(qū)深度,以獲得合理的初始煤氣流分布,11號高爐風(fēng)口型號見表4。

表4 11號高爐風(fēng)口型號

3.2.3 控制適宜的理論燃燒溫度

影響硅還原的關(guān)鍵因素是溫度,在高爐操作中可以提高煤比,降低風(fēng)口區(qū)的理論燃燒溫度來減少SiO的產(chǎn)生。煤比的提高能有效地降低焦比,煤粉的灰分較焦炭的灰分要小,現(xiàn)11號高爐噴吹煤粉平均灰分為10.85%,入爐焦炭灰分為12.07%,提高煤比、降低焦比都能有效地減少SiO2的入爐。同時用高風(fēng)溫配合高煤比維持合適的理論燃燒溫度,既保證爐缸有充足的熱量,保證鐵水溫度在1 490℃左右,又能使理論燃燒溫度降低到2 110℃左右,有效地抑制SiO2的還原。

自2014年以來,11號高爐逐步實現(xiàn)了低富氧、高風(fēng)溫、大噴煤的冶煉操作。風(fēng)溫由1 066℃提高至1 198℃,富氧率保持在1.6%,噴煤量由122kg/t提高至147kg/t,入爐焦化比由427.8kg/t下降至367kg/t,燃料比由580kg/t下降至554kg/t。燃料比的降低,有效地降低了SiO2的還原量;同時噴煤量的提高,降低了理論燃燒溫度,防止?fàn)t缸熱量過于集中、下部高溫區(qū)SiO大量揮發(fā),減少了SiO2的還原。

3.2.4 降低軟熔帶的位置,選擇合適的造渣制度

采用合理的爐料結(jié)構(gòu),使燒結(jié)礦堿度趨于合理。經(jīng)過實踐證明,在現(xiàn)有原燃料條件下,70%燒結(jié)礦+30%球團(tuán)礦是較為合理的爐料結(jié)構(gòu),熟料率100%。結(jié)合燒結(jié)杯實驗及本廠鐵原料資源狀況,燒結(jié)礦堿度穩(wěn)定在2.1～2.2倍,使燒結(jié)礦的黏結(jié)相以針狀復(fù)合鐵酸鈣為主,以保證燒結(jié)礦具有良好的還原性、強(qiáng)度、抗低溫還原粉化率、荷重還原軟化性能及熔滴性能等冶金性能,有效降低了軟熔帶的位置,SiO2還原反應(yīng)區(qū)域變窄,還原硅量相對減少,有利于冶煉低硅鐵。

適當(dāng)提高爐渣堿度,可降低渣中SiO2的活度,抑制SiO2的還原。但是隨著渣中CaO含量的增加,爐渣熔化溫度和粘度升高,流動性變差,同時也會導(dǎo)致渣量的增加,對低硅冶煉不利,因此堿度必須控制在合適的范圍。同時提高爐渣二元堿度容易導(dǎo)致料柱透氣性變差,爐況不順,可采用增加渣中MgO,提高三元堿度的辦法來提高渣的流動性,實現(xiàn)低硅冶煉。[1]

2014年11號高爐將爐渣二元堿度由1.05提高到1.16,渣中MgO由7.56%提高到9.25%,既達(dá)到降低[Si]的要求,又保證了爐渣冶金性能的穩(wěn)定,收到了較好的冶煉效果。

3.2.5 提高爐頂壓力有利于高爐冶煉低硅生鐵

爐頂壓力的提高,一方面可以降低高爐煤氣流速,使煤氣和礦石發(fā)生還原反應(yīng)的時間延長,使煤氣的熱能和化學(xué)能得到充分地利用,提高了爐內(nèi)煤氣利用率,降低了燃料比,同時也降低了焦炭和煤粉帶入爐內(nèi)的SiO2量;另一方面可抑制氣體中間產(chǎn)物SiO的生成,使SiO2的還原反應(yīng)受到抑制。2014年以來,高爐的爐頂壓力由135k Pa逐步提高到146kPa,高爐爐況順行狀況得到改善,鐵水物理熱提高,生鐵含硅量下降。同時頂壓的提高,也提高了TRT的發(fā)電量,噸鐵發(fā)電量達(dá)到45k Wh/t鐵。

4 結(jié)論

(1)提高原燃料質(zhì)量,是低硅冶煉的前提。

(2)高風(fēng)溫必須與大噴煤量結(jié)合,可大幅降低燃料比,減少入爐SiO2量,也有利于降低理論燃燒溫度,有利于低硅冶煉。

(3)提高爐渣堿度及爐渣的Mg O含量,能有效降低SiO2活度,抑制SiO2的還原。

(4)低硅冶煉必須在爐缸物理熱充沛的條件下進(jìn)行,保持爐況順行是低硅冶煉的基礎(chǔ)。

[1] 王筱留.高爐生產(chǎn)知識問答[M].北京,冶金工業(yè)出版社,2008.

The Practice of Low Silicon Smelting of No.11 BF in Benxi Beiying Steel

FU Cong,WANG Jin-hui
(BX Steel GroupBeiying Steel Corp Iron Factory,Benxi,117017 Liaoning,China)

BX Steel Group Beiying Steel Corp Iron Factory of No.11 blast furnace of effective volume is 530m3,since the 2012 May put into production,through the concentrated feed,increasing blast temperature,increasing PCI rate and stable operation and reduce the fuel ratio,reducing the amount of SiO2into the furnace.At the same time take increasing slag basicity and Mg O content,reducing silicon reduction,decreasing the[Si]content to 0.4%,achieved the purpose of low silicon smelting.

reduce the amount of SiO2into the furnace;decreasing silicon reduction;low silicon smelting

TF53

:B

1001-5108(2015)05-0009-04

付聰,工程師,主要從事煉鐵技術(shù)工作。