宣鋼4號高爐大礦批技術研究與實踐

劉寶洋

（河北鋼鐵集團宣鋼公司，河北 張家口 075100）

1 背景

宣鋼4號高爐有效容積1800m3，2005年10月24日投產。從2005年10月投產～2011.10月中修停爐六年當中，4號高爐生產穩定，但是隨著鋼鐵形勢不景氣、原燃料價格提高、公司實行低成本戰略以后，4號高爐經濟指標連續下滑。為改善因原燃料質量下滑導致料柱透氣性惡化的爐況，4號高爐于2010年下半年開始中心注焦，雖然爐況穩定順行，但是煤氣利用變差，焦比升高幅度較大。表1為4號高爐2010年～2011年主要經濟指標。

表1 4號高爐2009年至2011年主要經濟指標

2010 年下半年，4號高爐配加外進焦，且比例逐步增加，而且含鐵爐料質量差，入爐料結構調整頻繁，爐況變差。2010年9月，4號高爐采用中心注焦的裝料制度，爐況恢復正常，但是煤氣利用大幅下降，2010年上半年煤氣CO2%為20%，下半年降至19.8%，2011年為19.32%。與2009年相比，2010年和2011年焦比顯著升高。

2 詳細技術內容

2.1 應用大礦批的技術原理

批重的大小對高爐煤氣流的穩定性和煤氣利用的好壞起著決定性作用。擴大礦石批重能促進礦石的均勻分布，合理布料，優化煤氣流分布，可以穩定上部煤氣流，可提高煤氣中CO2含量，提高煤氣利用率，同時使熱風所帶有的熱量能夠充分傳遞給爐料，增加高爐內鐵礦石的間接還原度。煤氣中的CO2含量提高1%，煉鐵燃料比下降20kg/t·鐵,間接還原是個放熱反應，而直接還原是個吸熱反應。所以，我們要采取大礦批操作，努力提高礦石的間接還原反應，同時采用合理的送風制度，在風口前形成較長的循環區，使煤氣的初始分布向中心延伸，減少中心死料柱，改善爐缸中心的透氣性和透液性，解決煤氣流和爐料逆向運動之間的矛盾，煤氣流分布均勻合理，促進高爐生產順利，形成“下活，上穩”的格局，降低燃料比。

2.2 技術方案

2.2.1 穩定焦炭批重，創造穩定的焦炭平臺穩定中心氣流

如何采取措施保證中心通暢和邊緣氣流的穩定是實行大礦批冶煉的前提。礦石落點與爐喉中心的距離占爐喉半徑的比例要大，以保證中心負荷輕。四號高爐在實踐生產中將焦炭批重定為10.8t，保證了一定的焦窗的厚度，減輕礦石對焦炭推移作用，有效地提高料柱的透氣性。由于焦炭平臺是根本性的，在生氣過程中調整焦炭負荷時，采取穩定焦批，逐步調整礦批重到50t，以使焦炭層相對穩定，保持焦窗的穩定性和透氣作用，這樣即使在原燃料條件相對較差的情況下對穩定煤氣流仍起到良好效果。

2.2.2 送風制度的調整：保持較高的風速和較高的鼓風動能

合理的送風制度是基礎。在風口前形成較長的循環區，使煤氣的初始分布向中心延伸，減少中心死料柱，改善爐缸中心的透氣性和透液性，對形成“下活，上穩”的格局是非常重要的。送風制度主要是保持適宜的風速和鼓風動能以及理論燃燒溫度，使初始煤氣流分布合理，爐缸工作均勻活躍，熱量充沛、穩定。

四號高爐的風口面積為0.2904m2，風速256m/s，動能10000kg·m/s～11000kg·m/s，合適的送風制度保證了足夠的中心氣流，吹活了爐缸，實行爐況穩定順行。

2.2.3 優化裝料制度，加強爐料入爐前篩分，提高料柱透氣性，實現節能

4號高爐中修開爐至今，裝料制度基本延續了開爐后爐況正常時的模式，即礦批50t，焦批10.8±0.1t，小焦1.1±0.1t；裝法K41°39°37°35°J41°39°37°35°30°；料線1.4±0.1m ；爐料結構：球團礦+燒結礦+塊礦。當由于原燃料質量波動導致爐況波動時，裝料制度僅做微調。另外，在爐料結構上，保證球團礦比例不大于25%，用塊礦調節酸料比和入爐鈦負荷。2012年10月11日，4號高爐定修發現爐喉鋼磚磨損較為明顯，送風后，礦焦角度分兩次縮小1°。

對原燃料實行嚴格篩分入爐，減少爐料的填充作用，提高料柱的透氣性。粉末多的爐料會有填充作用，使爐料之間的空隙度縮小。所以對爐料篩分速率、篩分效果嚴格監督檢查，確保入爐料質量。將小塊焦混入礦石之中，且增加小焦用量，不僅能夠減少大焦消耗，又能有效地提高礦石的透氣性的同時提高礦石的間接還原度，并煤氣引向中心，使爐內形成利于順行的倒V型軟熔帶，改善了礦石中心部位的透氣性和流暢性，從而保證煤氣流的穩定性。

2.2.4 造渣制度和熱制度的調整

造渣制度和熱制度不合適時，會影響煤氣流分布和爐缸工作狀態，從而引起爐況不順。大礦批冶煉后，高爐的煤氣利用必然會發生變化，也會影響高爐的熱狀態，從而會導致造渣制度的變化。因此四號高爐總結以往操作實踐經驗，摸索出大礦批冶煉的熱制度和造渣制度。規定堿度R2：1.15～1.20（計算堿度參數控制在1.05±0.02），[Si]0.25%～0.4%,物理溫度≥1480℃，[Si]+[Ti]≤0.55%。

2.2.5 出凈渣鐵，保證渣鐵流速

由于四號高爐采取單鐵口出鐵，所以出凈渣鐵對爐況順行至關重要，保證30min以內兌罐，35min以內打開鐵口，并保證鐵流速大于5.0t/min，出凈渣鐵。嚴格控制渣鐵排放速度，確保出鐵速度大于渣鐵生成速度。

2.3 大礦批技術實施過程

2.3.1 四號高爐中修前基本情況

四號高爐2011年10月停爐以前，裝料制度基本以45t礦批，布料矩陣 K42（3）40.5（3）39（2）37.5（2）J42（2）40（2）37（2）34（2）30（1）16（4）布料為主，采用中心注焦。這種制度以加中心焦來保障中心氣流，進一步保持爐況穩定順行，雖然四號高爐爐況順行較好，但技術經濟指標較差。（見表2）。

表2 2011年1月～9月主要技術指標

由上表可以看出四號高爐技術經濟指標較差，因此，進一步研究大礦批技術來改善煤氣流的分布，提高煤氣利用率，降低消耗，增強爐況穩定性和抗波動能力，保持爐況長期穩定順行，實現高爐高效，低耗冶煉。

2.3.2 四號高爐中修開爐后主要工作

2012年4 月6 日，4號高爐點火開爐。4號高爐開爐初期主要技術經濟指標（見表3）。4號高爐5月～9月主要技術經濟指標（見表3）

表3 4號高爐5月～9月主要技術經濟指標

2.3.3 送風制度調整

（1）停爐前，4號高爐風口面積0.2830m2，鼓風動能8000kg.m/s～9000kg.m/s，難以吹透中心，中心氣流主要是靠中心加焦來維持，從爐頂攝像觀察中心火很小有時看不見；開爐后，4號高爐風口面積增加至0.2904m2，爐況達到正常水平后，鼓風動能達到9000kg.m/s以上，后續隨著風溫和風量逐步提高，鼓風動能升高到10000kg.m/s～11000kg.m/s。動能提高，保證了下部煤氣流吹透中心、活躍爐缸，從實際效果也是由此。從爐頂攝像觀察中心火清晰可見。開爐到達產達效，4號高爐爐芯溫度升高幅度較快，即：9日爐芯溫度65℃，12日爐芯溫度113℃，19日爐芯溫度達到300℃。

（2）高風溫。充分發揮熱風爐的優點，堅持使用高風溫。但由于四號高爐中修時未對熱風爐進行改造，熱風爐為爐齡中后期，蓄熱儲熱能力降低，且煤氣壓力階段性偏低，對燒爐有一定影響。目前四號高爐風溫定為1150℃，高風溫的使用，不但活躍了爐缸，提高了渣鐵物理熱，改善了渣鐵流動性，而且有利于節焦降耗。

2.3.4 冷卻制度調整

4號高爐軟水系統采用軟水密閉循環的冷卻結構。對軟水系統的管理，主要采取了以下措施：①控制好進水溫度，進水溫度的控制范圍為43℃～45℃.每天密切注意爐身冷卻壁溫度，熱負荷曲線的變化和渣皮的脫落情況，依據水溫差的范圍，控制進水溫度。②監控好補水情況。若補水加快，說明冷卻設備有損壞，應立即檢查軟水系統，找出損壞部位，并采取相應措施，防止爐涼事故的發生，目前通過此方法發現7段22號冷板第4根，7段37號冷板第1根，7段38號冷板第4根，7段19號冷板第1根有漏水現象，通過定修機會檢查并把漏水部位通工業水。③加強與動力廠的聯系。要求保證軟水質量，穩定水量和水溫，防止燒壞冷卻設備。并定期進行軟水置換。

3 結語

3.1 爐況順行度大大提高

從開爐那天起，礦批逐步擴大，爐況的穩定性就有了明顯改善。基本的裝料制度形成后，開爐半年的時間了，雖然外圍原料條件變化較大，常常自產焦和外購焦相互切換，三燒和一燒相互切換，不同外進球團相互切換等等，對高爐的影響較大，但高爐的抵抗能力非常強，爐況恢復快，很少出現難行，操作參數長期保持穩定。爐況順行度大大提高，風量增加，壓差降低，透氣性指數上升，高爐的抵抗能力加強。（見表4）。

表4 4號爐2011年到2012年的路況順度情況

3.2 氣流分布合理穩定

氣流易于調整，煤氣利用率上升，消耗下降，日常操作中，根據需要對布料矩陣作適當微調，可以輕易達到目標效果。煤氣利用率上升，爐缸活躍，消耗指標長期領先宣鋼其他高爐。

3.3 爐溫充沛穩定

4號高爐低硅冶煉，雖然爐溫控制在0.25%～0.35%之間，但鐵水物理熱充足，下渣電偶測溫物理溫度≥1480℃，且爐溫穩定，含硅的標準偏差低。

3.4 技術經濟指標好轉

見表1和表3。焦比從387kg/t降到366kg/t，煤比從126kg/t提高到143kg/t，取得了良好的經濟效益。