高鈦球團在首鋼長鋼8號高爐的應用

楊軍昌，劉海峰，王繼萍

（首鋼長鋼煉鐵廠，山西 長治046031）

1 長鋼8號高爐概述

首鋼長鋼8號高爐二代爐齡自2012年4月開爐生產，有效爐容1 080 m3，設南北2個鐵口，采用陶瓷杯碳磚綜合爐缸、水冷爐底結構。其中爐底是一至五層滿鋪炭磚，爐缸是第六至十一層環炭磚。主要依靠埋設的熱電偶進行監測，爐缸部位炭磚內熱電偶個數和具體位置：

1）爐基（標高3 900 mm）中心處有1個測溫點，高爐爐底炭搗料與爐底水冷管之間（標高4 430 mm）中心處有1個測溫點。

2）爐底（標高5 298 mm與6 503 mm）水平面分別安裝13支熱電偶，中心1支，其余按6個方位在不同深度各設置2個測溫點。

3）爐缸與爐底交界處（標高7 196 mm）、爐缸（標高8 199 mm、9 202 mm、10 205 mm）水平面分別安裝12支熱電偶，按6個方位在不同深度（內環伸入炭磚250 mm，外環伸入炭磚150 mm）各安裝2個測溫點。

2014年后爐缸標高7 196 mm、標高8 199 mm熱電偶溫度開始升高、爐缸二段、三段冷卻壁熱流強度升高，高爐開始護爐。采用的護爐料主要包括高鈦球、高鈦礦、高鈦機燒等。高爐使用的爐料結構主要有機燒配加生礦、輔料和機燒配加酸性球團礦、生礦。2019年后采用高鈦球團護爐，逐步穩定成機燒配加酸性球團礦配加生礦的爐料結構，形成以高鈦球團最為主護爐料的爐料使用模式。使用高鈦球團礦后，高爐對操作制度進行了一些相應的調整，高爐爐況穩定順行，護爐效果明顯，技術經濟指標良好。

2 原料情況簡介

長鋼8號高爐近二年來使用的原料主要有機燒、球團、生礦。機燒全部為自產機燒，堿度控制曾使用過三種1.8倍、2.0倍、2.2倍。球團為酸性球團礦，有普通球團礦和高鈦球團礦兩種，全部采用外購。生礦使用主要有五種，分別為庫賓礦、SP10礦，南非礦，澳礦，伊朗礦等。自2019年以來使用的爐料結構為機燒礦配加球團礦配加生礦的用料模式，各種爐料成分見下頁表1、表2、表3。

從以上三個表中各種爐料的成分可以看出，機燒、球團、生礦中都含有不等成分的TiO2，在不使用高鈦球團期間，機燒配加普通球團礦配加生礦，此爐料結構的鈦負荷水平3.00 kg/t左右。在使用高鈦球團期間，高鈦球團比例使用在3%～12%之間，

3 操作實踐

針對高鈦球團作為酸料和爐爐料的特性，采取上下部相結合的措施，運用多環布料、縮小風口面積、提高爐渣堿度、加強出鐵組織等手段，摸索不同比例條件下的鈦負荷水平及護爐效果，探索長期使用高鈦球團情況下的操作制度。

3.1 高鈦球護爐使用

高鈦球團中w（TiO2）較高，在1.42%～3.21%之間，利用高鈦球團含TiO2含量較高的性質進行護爐。8號高爐曾使用的高鈦球團比例在3%～12%，鈦負荷在3.2～8.3 kg/t之間。在不同的使用比例條件下，鈦負荷水平不同，生鐵中的TiO2含量也不相同。在相同比例條件下，因入爐料品位不同，鈦負荷水平也會產生差別。在相同鈦負荷條件下，因含硅量不同，生鐵中TiO2含量還會產生差別。不同高鈦球比例，不同的鈦負荷水平，不同的含硅量、物理熱條件下，生鐵中TiO2含量不同。2020年以來各種生產條件下的TiO2情況統計具體見下頁表4。

表1 機燒成分統計表

表2 球團成分統計表

表4 各種生產條件下w（TiO2）統計表

從表4中可以看出，在正常生產條件下，主要是指在爐缸工作全面均勻活躍、爐溫穩定充沛穩定、煤氣流分布合理穩定、下料均勻順暢的條件[1]。隨著高鈦球團比例的增加，入爐鈦負荷水平也會增加。生鐵TiO2含量會隨著生鐵含硅量的升高而升高。同等鈦負荷、含硅量條件下，物理熱高的TiO2含量要略高。在使用含鈦護爐時，正常TiO2加入量維持在每噸鐵5 kg左右，不僅不影響高爐冶煉而且起到護爐作用[2]，以鈦負荷作為參考點。在實踐生產中，我們發現，當生鐵中w（TiO2）≥0.060%，護爐就會有效果。當生鐵中的w（TiO2）在0.060%～0.100%范圍，在起到護爐作用的同時，不會影響高爐正常冶煉，還可用生鐵中的TiO2含量作為參考點。當生鐵中w（TiO2）在0.100%～0.120%時，出鐵過程中，鐵水在小壕中流動時不明顯出現粘稠，在出完鐵后撇渣器中沉淀，會發現鐵水粘稠，在下次出鐵前要攪動撇渣器，預防鐵流不暢。當生鐵中w（TiO2）≥0.120%時，會出現爐渣和鐵水明顯粘稠，鐵水在小壕中會出現掛壕，流動性明顯變差，爐渣黏稠，渣鐵分離不好現象。

表3 生礦成分統計表 %

護爐生產條件下，高鈦球比例保持在3%～4%，主要是彌補爐缸內的TiO2損失。高爐生產過程中，由于渣鐵侵蝕，環流影響，機械沖刷等因素，會使沉積爐缸內的TiO2逐步減少，為保證爐缸內有一定的沉積鈦，需要補充一定的TiO2，即加入的爐內的TiO2減去流出爐外的TiO2鈦結果要大于零，使有一定的鈦沉積殘留在爐內，從而產生護爐效果。高鈦球比例保持在5%～10%，是護爐生產時正常使用的高鈦球團比例，當w（Si）≥0.35%，物理熱≥1 470℃，能滿足護爐生產要求。當爐缸熱電偶溫度明顯上升，要增加高鈦球比例至11%～12%；當高鈦球比例使用12%，生鐵中w（TiO2）≥0.120%，依然不能有效控制熱電偶溫度上升時，要及時增加采取其他護爐措施配合護爐。

在高爐長期休風、復風過程中，或有計劃的對高爐進行檢修的前一天要停用高鈦球。在爐況出現異常，處理過程中要停用高鈦球，待爐況恢復正常在使用。

3.2 調整熱制度，穩定爐溫

日常生產操作過程中要先保證鐵水物理熱，在物理熱1 470℃～1 510℃的前提下，可適當降低生鐵含w（Si）在0.35%～0.55%。在調劑上要主動、早動、小動，避免大幅度的調整，減少爐溫波動。當使用高鈦球團比例≥3%，要適當降低負荷，提高燃料比控制水平穩定爐溫。8號高爐在2020年5月7日—14日停用高鈦球期間，含硅量平均0.53%，燃料比平均520.91 kg/t，5月15日—23日使用高鈦球比例3%期間，含硅量平均0.49%，平均燃料比525.72 kg/t，升高4.81 kg/t。7月23日—29日高鈦球比例3%期間，含硅量平均0.39%，平均燃料比532.91 kg/t；7月30日—8月9日高鈦球比例5%期間燃料比538.53 kg/t，含硅量平均0.46%，升高5.62 kg/t。

3.3 調整造渣制度，提高爐渣二元堿度

8號高爐爐渣中w（TiO2）≤4%，屬于低鈦渣冶煉[3]。在使用高鈦球團護爐期間，重點控制爐渣二元堿度，一般二元堿度在1.16～1.26范圍。爐渣堿度較高，其熱晗值也高，有利于保持充沛的物理熱，有溫度就有利于保持爐渣良好的流動性。其次，較高的爐渣堿度有利于脫硫；在2019年以后由于煉鋼工序冶煉品種鋼，對生鐵中的硫含量要求嚴格，必保w（S）＜0.025%，為保證脫硫效果，爐渣堿度控制在1.16～1.26。較高的爐渣堿度控制，在實踐生產中，也取得了較好的效果。但是在休復風過程中，在處理爐況過程中，必須下調爐渣堿度。具體爐渣成分控制見表3。表中序號1是2019年平均爐渣堿度，序號2是2020年1月—10月平均爐渣堿度，序號3是長期休風檢修時爐渣堿度，序號4是入爐高鈦球比例較高時爐渣成分。

表3 爐渣成分統計表

3.4 量化爐前出鐵管理

加強對爐前出鐵組織的管理，對打泥量、鐵口深度、出鐵時間詳細記錄。堵口打泥量控制在150～200 kg，鐵口深度維護在2 400～2 800 mm，出鐵時間控制在80～100 min，出鐵爐次15～16爐次/日。及時聯系鐵水罐，做好出鐵前的各項準備工作，提高正點出鐵率≥90%；保持泥套完好、適宜、堅固，杜絕冒泥，保證打泥量，提高鐵口合格率≥98%；正確開堵口操作和準確的開堵口判斷，控制避免開鐵口時直接鉆漏和鉆開；制好鐵口孔道，減少燒鐵口、燜炮等非常規手段使用，控制鐵口流速2.5～3.5 t/min，控制鐵量差≤10%。推行“零間隔出鐵”縮短渣鐵在爐內的停留時間，安全、及時排凈渣鐵。

3.5 調整送風制度，提高風速，發展中心氣流

首先是提高風溫，風溫由2019年年初的1 100℃逐步提高到現在的1 193℃使用，提高風溫后，煤氣流速增大，實際風速提高，有利于煤氣流的一次分布布向中心。其次是縮小風口面積；2019年初時風口面積為0.221 6 m2，2020年10月風口面積為0.214 2 m2，風口面積縮小了0.007 4 m2，在風量不變的情況，有利于提高風速，吹透中心，活躍爐缸。同時，縮小風口面積，發展中心氣流，也有利減弱環流對爐缸邊緣的沖刷和減弱邊緣氣流，有利護爐。

3.6 調整裝料制度，發展中心氣流，穩定邊緣氣流

球團礦是直徑8～16 mm的球狀煉鐵原料，其自然堆角小，24°～27°，在爐內滾動性好，安息角小，在高爐內布料時易于滾向爐子中心[4]。當球團礦比例較大時將導致中心過重，使中心氣流會明顯減弱甚至消失。所以，生產中對布料角度進行調整，具體是調整焦炭最小環位角度為20°～22°，增加該環位布料比例至18%～20%。控制布料角度的最大環位≤34°，礦角差保持在0°～2°，確保中心氣流有，邊緣氣流不過重。

其次是加強篩粉；球團礦還原性能好，但酸性球團礦的還原軟熔溫度一般較低，低溫還原粉化嚴重，高溫強度差[5]，這些不利因素將導致料柱透氣性變差；加上長距離倒搬運輸，粉末偏高。所以要加強入爐球團料的篩粉工作。對入場粉末多的外購球團，在原料場進行一次篩粉，在高爐槽下進行二次篩粉再入爐。布料角度的調整上，邊緣氣流不能過分壓制，要穩定邊緣氣流，以利順行。原則還是確保中心氣流有，邊緣氣流不過重。

4 實踐效果

4.1 護爐效果

爐缸熱電偶溫度降低。進入2020年來，爐缸標高7 200 mmF點溫度由192℃最高上升至247℃，J點熱電偶溫度由135℃最高升至233℃。標高8 199 mm的F點熱電偶溫度由198℃最高升至266℃，J點熱電偶溫度由119℃最高升至180℃。通過長期的使用高鈦球團護爐后，爐缸標高7 200 mmF點溫度下降至現在的200℃，J點熱電偶溫度下降至現在的130℃。標高8 199 mm的F點熱電偶溫度下降至現在的195℃，J點熱電偶溫度下降至現在的123℃。其它標高的熱電偶溫度也有不同程度的下降，整個爐缸熱電偶溫度受控，護爐效果明顯。

4.2 技術經濟指標

技術經濟指標良好。在使用高鈦球團期間，高爐爐況穩定順行，爐溫充沛，渣鐵流動性好，技術經濟指標也維持在較好的水平，具體指標見表4。

表4 8號高爐部分技術經濟指標

5 結論

高鈦球團護爐，可作為一種常態化的護爐措施實施。入爐比例控制在5%～10%之間，w（Ti）在0.060%～0.100%之間，起到護爐作用的同時，基本不會影響高爐的正常生產。也可作為護爐的配合措施進行使用。當高爐出現難行，長期休風、復風計劃檢修時，要停止高鈦球團使用。

使用高鈦球團期間，要加強生鐵含硅量和爐渣堿度的調控。保證爐溫適當高些，生鐵含w（Si）為0.35%～0.55%，不能連續低于下限操作，保證鐵水中的TiO2含量，確保護爐效果。爐渣堿度控制在1.16～1.26之間，保證良好的流動性，保證脫硫效果。

使用高鈦球團期間，要加強爐前出鐵組織，量化對爐前的出鐵管理。要保證正點出鐵率，鐵口合格率，鐵量差等指標在要求范圍。

使用高鈦球期間，隨著使用比例的升高，上部要加強篩粉控制，減少粉末入爐，采取發展中心氣流和穩定邊緣氣流的裝料制度，下部要采取發展中心的送風制度，保證中心氣流順暢，邊緣氣流隱約出現。