萊鋼生鐵質量分析與改善提升措施

陳艷輝，張凡敏,張 振

1 前言

硫是影響生鐵質量的主要有害元素，降低鐵水含硫量，獲得優質生鐵是高爐冶煉的主要任務之一。山鋼股份萊蕪分公司煉鐵廠現有高爐6座，其中750 m3高爐兩座，900 m3高爐1座，1 000 m3高爐3座。2016年2#、3#高爐分別于6月、2月復產開爐，6座高爐全部在線生產，產量513萬t，生鐵含硫0.031 6%，一類品率58.47%，三類品率4.19%。2017年在線生產高爐6座，產量568萬t，生鐵含硫0.026%，一類品率73.1%，三類品率3.3%。同比生鐵含硫降低0.005 6%，一類品率升高15.63%，三類品率降低0.89%。生鐵質量有了較大幅度的提升。通過與全國高爐指標及相關條件統計分析的對比，確定萊鋼生鐵質量尚有提升潛力，提出了在當前原燃料及生產條件下提升生鐵質量的具體措施及重點掌控事項。

2 全國高爐生鐵指標統計分析

對2017年指標交流獲取到數據的全國306座高爐全年累計生鐵質量指標進行分類整理，選取燃料比作為該狀態下其經濟技術指標的代表。

2.1 生鐵含硫

生鐵含硫共287座高爐提供數據，平均為0.034 7%，平均燃料比543.9 kg/t。具體分布如表1所示。由表1可知，全國50%的高爐生鐵含硫都控制在0.02%～0.03%（即一類鐵）；30%的高爐生鐵含硫控制在0.03%～0.05%（即二類鐵）且很大部分往下限控制，超過0.05%的約12%；已有8%的高爐步入生產特類鐵時代。

表1 全國高爐生鐵含硫分布情況

2.2 一類品率

一類品率共255座高爐提供數據，平均70.89%，平均燃料比542.73 kg/t。具體分布見表2。由表2可知，全國70%以上的高爐已達到控制一類品率60%以上；一類品不足60%的高爐中，約一半處于40%～60%的區間，向下依次遞減。

3 萊鋼提升生鐵質量可行性分析

對照全國高爐焦炭含硫及其生鐵質量控制水平，萊鋼的生鐵質量控制水平整體較優，但與個別先進高爐相比仍然有提升空間。如山西中陽鋼鐵的兩座1 280 m3高爐，焦炭含硫0.984%，其生鐵含硫達到0.03%，一類品率95%左右；石家莊鋼鐵的580 m3、1 080 m3高爐，焦炭含硫0.998%，其生鐵含硫達到0.02%，一類品率95%左右。從表1、表2可以看出，生鐵含硫、一類品率控制水平越好的高爐燃料比越低，總體的趨勢說明做好生鐵質量的控制與降低煉鐵成本的要求是比較一致的。

表2 全國高爐一類品率分布情況

面臨的困難和不足。1）自產焦炭硫分偏高、水分波動偏大，粒度階段性偏碎且不均勻，＞80 mm的大塊焦比例較高，階段性焦炭水分波動過大，影響爐況的穩定，制約了高爐生鐵質量的穩定及提升。2）二區焦炭供應不能長期穩定，焦炭品種、結構調整頻繁，加之使用外購焦全部露天存放，且跨區域存放，需依靠挖掘機和汽車倒運，焦炭粉末量增大，尤其雨雪天氣焦炭水分經常達到飽和，影響爐況及生產的穩定，不能有效支撐生鐵質量提高。3）受壓減庫存影響，庫存量少，且物流運輸不夠暢通及時，原料配料結構波動變化較大，造成燒結礦質量波動，影響系統穩定性。

4 萊鋼生鐵質量提升措施

4.1 工藝技術措施

1）控制合理理論燃燒溫度，要求日常理論燃燒溫度控制在2 200～2 250℃，物理熱≥1 470℃。

2）提高風溫（≥1 200℃）利用水平，力爭全用。風溫不僅有利于提高渣鐵熱量，而且利于降低生鐵含硫量，因此，風溫盡可能穩定在最高水平。日常操作加強燒爐，增加換爐次數，降低送風前后風溫差。

3）適當提高爐渣堿度并保持合理的爐渣成分。爐渣堿度在一定程度上決定了其熔化溫度、黏度及黏度隨溫度變化的特征，以及各組分的活度和脫硫能力。適當提高爐渣堿度，可降低渣中SiO2的活度，抑制SiO2的還原。但是隨著CaO、Al2O3含量的增加，爐渣流動性變差，通過適當增加渣中MgO量來改善爐渣流動性。因此，為了使爐渣能夠保持良好性能，結合生產實際情況，渣鐵成分控制：二元堿度CaO/SiO2≥1.20，三元堿度（CaO＋MgO）/SiO2≥1.45；Al2O3≤16.0%，MgO/Al2O3控制在0.5左右；鐵中錳控制在0.20%～0.35%。

4）加強高爐操作調劑。

①綜合負荷控制。綜合負荷要穩定，焦炭負荷連續兩次調整時間間隔一般應≮4 h。出現爐溫波動大，相鄰兩爐鐵［Si］波動＞0.2%時，應及時查找原因，調整負荷，避免偏差擴大化。

②加強對硫負荷的關注。高爐入爐硫量主要是由焦炭帶入，日常生產中應及時了解焦炭中含硫量變化，同時也要關注煤粉、燒結礦中含硫量，每班至少校核一次入爐料硫負荷，以便能夠及時調整，做到預知預控。

③高爐配料堿度計算時，［Si］取控制范圍的下限，確保爐溫偏低時堿度有所保證，避免生鐵質量降低。

④硅硫異常情況的控制。高爐出現異常情況，生鐵含硫量超出0.07%，并預計連續出現高硫鐵時，應果斷減風，盡快將硫控到合理水平。

⑤關注爐缸工作，提高爐缸活躍度。根據外部條件的變化，有意識調整上、下部制度，確保“上穩、下活”，以避免因原燃料質量波動及渣鐵排放不及時等原因導致爐缸工作狀態失常。

⑥4#、5#、6#高爐做好低成本護爐。參考以往護爐經驗，合理優化爐料結構，對造渣、送風等操作制度實施過程監控，在保持下部鼓風參數穩定的前提下，探索爐頂壓力與回旋區工作狀態、布料角度與冶煉強度的關系和規律，適當調整爐頂壓力和布料角度，達到“冷卻壁溫度波動小，風口回旋區活躍，中心氣流開通”的效果，使高爐護爐期間各項技術經濟指標得以優化。

4.2 原燃料質量保障

1）加強進廠原燃料質量管理，全過程跟蹤進廠礦粉質量，準確掌握大宗原燃料品種、庫存信息，為穩定原燃料質量成分提供保障，從源頭上為高爐提升質量創造條件。

2）推進穩定燒結礦成分精益管控項目，以礦料和爐料性價比分析為指導，結合礦料燒結性能及熔滴性能統計數據，持續優化燒結配料結構；在結構和質量指標上下功夫，提高燒結礦綜合成分穩定性，為高爐穩定爐況、提升生鐵質量創造條件。

4.3 設備保障

1）加強水系統管理。每個班對冷卻系統仔細巡檢認真記錄，加強對各爐皮測溫以及水溫差的關注，每天進行對比、分析，以便能夠及時發現異常變化，快速解決問題，避免因水系統漏水發現不及時，造成爐涼或失常，引起生鐵質量波動。

2）加強設備點檢，降低設備故障率，減少休、慢風作業，為穩硅控硫提供保障。

4.4 生產組織

進一步強化爐前渣鐵排放工作，加強生產組織，提高爐前工作效率，確保渣鐵能夠及時排凈，為穩定爐況穩硅控硫創造好條件。

4.5 其他改進措施

1）探索適宜的爐渣制度。提高爐渣二元堿度是脫硫的重要手段，但二元堿度也不能過高，否則會產生高熔點固體顆粒影響爐渣的流動性，不僅影響爐渣脫硫能力，而且會威脅到爐況的穩定順行。而且鐵中含硫還受溫度、鐵水含硅量、渣量等諸多因素影響，不是堿度唯一因素決定[1]。因此在當前原料條件及更高的技術要求背景下，探索新的爐渣堿度及造渣制度要平衡好爐況順行、脫硫需求、低成本、原料波動大等幾方面的需求。

2）做好生鐵一類品率控制與最佳效益的平衡。由于萊鋼煉鐵用原燃料質量不一、成分波動大、入爐硫負荷高，提高生鐵一類品率必須增大爐渣的脫硫能力，即提高爐渣堿度和冶煉溫度，但對高爐的穩定順行、利用系數及生鐵成本都有影響。下一步在推進提升一類品率的攻關過程中，要結合現有的原燃料條件及公司要求，強化統計分析，綜合考慮冶煉成本，找出當前條件下控制生鐵一類品率最佳效益點。

3）強化對標學習，向先進企業學習，取長補短，將其有效的做法為我所用。

5 結語

1）做好生鐵質量的控制與降低煉鐵成本的要求是一致的，生鐵質量控制越好其冶煉成本也越低，其生存能力也更強。

2）山鋼股份萊蕪分公司煉鐵廠生鐵質量尚有進一步提升的空間，在提升生鐵質量的過程中要注意平衡好爐況順行、脫硫需求、低成本、原料波動大等幾方面的需求。

3）減少爐料和燃料的含硫量即降低高爐硫負荷是降低鐵中硫最有力的支撐，但又不可避免會引起原燃料成本上升，建議從公司層面組織攻關團隊，涵蓋原料采購、成本控制、煉焦、煉鐵、煉鋼的精英人才，全面綜合測算查找原煤等入廠原燃料含硫量的最佳效益點。

［1］ 劉云彩.現代高爐操作［M］.北京：冶金工業出版社，2016.