通才3號(hào)高爐低硅低硫冶煉生產(chǎn)實(shí)踐

馬全強(qiáng)，魏紅玉，寧培峰，高 勝

（山西建邦集團(tuán)有限公司通才煉鐵廠(chǎng)，山西 曲沃 043400）

1 通才3號(hào)高爐概況

高爐進(jìn)行低硅低硫冶煉，不僅使高爐生產(chǎn)指標(biāo)得到了優(yōu)化，還為煉鋼工序提供了高質(zhì)量鐵水，降低了工序能耗。通才3號(hào)1 860 m3高爐設(shè)東西2個(gè)鐵口，風(fēng)口24個(gè)；2019年4月16日停爐中修，6月8日開(kāi)爐復(fù)產(chǎn)。復(fù)產(chǎn)后各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)大幅度改善，富氧率由5%提高到了7.65%，冶強(qiáng)不斷提高。在保持爐缸熱量充沛，滿(mǎn)足高爐熱制度的基礎(chǔ)上，采取多項(xiàng)措施確保低硅冶煉條件下鐵水質(zhì)量達(dá)標(biāo)。如圖1為2020年1至12月通才3號(hào)高爐鐵水質(zhì)量指標(biāo)；實(shí)現(xiàn)全年生鐵平均w（Si）為0.32%，w（S）為0.025%，生鐵合格率為99.98%。

圖1 2020年通才3號(hào)高爐鐵水質(zhì)量指標(biāo)

2 影響鐵水質(zhì)量因素

2.1 原燃料條件

加強(qiáng)精料管理，可以實(shí)現(xiàn)高爐長(zhǎng)期穩(wěn)產(chǎn)順行。當(dāng)原燃料強(qiáng)度不好，冶金性能變差時(shí)會(huì)引發(fā)爐況波動(dòng)，使?fàn)t缸熱制度失常，影響鐵水質(zhì)量。當(dāng)堿負(fù)荷、鋅負(fù)荷超標(biāo)時(shí)，會(huì)造成高爐結(jié)瘤結(jié)厚，爐料粉化，降低透氣性，對(duì)爐況穩(wěn)定順行不利。高爐原燃料成分、熱制度、造渣制度波動(dòng)，也會(huì)造成鐵水成分波動(dòng)。

2.2 爐況波動(dòng)

高爐穩(wěn)定順行是確保高爐低硅低硫冶煉的首要條件。當(dāng)爐況出現(xiàn)較大波動(dòng)時(shí)，爐內(nèi)氣流分布發(fā)生大變化，使得渣皮脫落頻繁，煤氣利用率變差，影響爐況穩(wěn)定順行。爐況波動(dòng)不利于高爐穩(wěn)定生產(chǎn)，容易造成爐缸熱制度的不穩(wěn)定，從而造成鐵水含硫量升高。

2.3 爐渣性能

爐渣性能與生鐵質(zhì)量密切相關(guān)，適宜的爐渣二元堿度和鎂鋁比，是降低鐵水硫含量，改善爐渣流動(dòng)性和熱穩(wěn)定性的前提。高爐進(jìn)行低硅冶煉，必須通過(guò)調(diào)整爐渣成分，確保合適的二元堿度和鎂鋁比，才能保證爐缸熱量充沛，滿(mǎn)足鐵水脫硫要求[1]。

2.4 爐缸工作狀態(tài)

爐缸是高爐工作的基礎(chǔ)，生產(chǎn)中需要有充沛穩(wěn)定的熱量以滿(mǎn)足高爐冶煉。高爐進(jìn)行低硅低硫冶煉時(shí)，必須確保鐵水物理熱滿(mǎn)足要求；通過(guò)穩(wěn)定原燃料質(zhì)量，穩(wěn)定料速，確保爐溫穩(wěn)定，物理熱充沛。此外，由于高爐強(qiáng)化冶煉，煤比提高，焦炭作為料柱骨架的作用更加重要，因此必須確保焦炭良好的粒度和熱態(tài)性能，同時(shí)上下部調(diào)劑相結(jié)合，上部調(diào)整裝料制度，下部確保適宜的理論燃燒溫度、較高的實(shí)際風(fēng)速和鼓風(fēng)動(dòng)能，以改善爐缸工作狀態(tài)，從而確保低硅低硫冶煉。

3 低硅低硫冶煉措施

3.1 改善原燃料質(zhì)量

高爐操作人員要在原燃料的冶金性能、硫負(fù)荷變化時(shí)，及時(shí)調(diào)整負(fù)荷和爐渣堿度，確保高爐有足夠的脫硫能力。通才3號(hào)高爐使用高堿度燒結(jié)礦、酸性球團(tuán)礦、外購(gòu)塊礦，球團(tuán)礦包括自產(chǎn)球團(tuán)和外購(gòu)高品位球團(tuán)。燒結(jié)系統(tǒng)通過(guò)加強(qiáng)燃料粒度控制，實(shí)施厚料層作業(yè)，來(lái)提高料層蓄熱能力，穩(wěn)定燒結(jié)礦質(zhì)量，改善燒結(jié)礦強(qiáng)度，降低原料含粉率。目前燒結(jié)礦堿度穩(wěn)定在2.0左右，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)在79%以上。燒結(jié)粒級(jí)組成如表1所示。

表1 通才3號(hào)高爐燒結(jié)粒級(jí)組成

冶煉過(guò)程中，通過(guò)優(yōu)化配料來(lái)控制有害元素的含量。煉鐵廠(chǎng)生產(chǎn)技術(shù)科每周對(duì)入爐原燃料及除塵灰等進(jìn)行化驗(yàn)分析，做有害元素統(tǒng)計(jì)分析。根據(jù)循環(huán)物料的產(chǎn)量，均勻配用除塵灰，防止配料波動(dòng)。此外，通過(guò)提高本廠(chǎng)球團(tuán)中w（MgO），確保高爐爐渣的鎂鋁比在0.5~0.6范圍，有利于高爐的排堿、排鋅，減少有害元素富集，有利于爐況穩(wěn)定順行，為高爐持續(xù)低硅冶煉創(chuàng)造良好條件。

隨著高爐低硅強(qiáng)化冶煉及高爐煤比的提高，焦炭熱態(tài)性能對(duì)爐況的影響更為重要，改善焦炭粒度組成、熱態(tài)性能、穩(wěn)定焦炭質(zhì)量是實(shí)現(xiàn)高爐低硅強(qiáng)化冶煉并確保爐況順行的必要條件。具體焦炭指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 通才3號(hào)高爐焦炭指標(biāo)

3.2 提高爐渣堿度

在高爐熱制度的控制中，堅(jiān)持“降硅不降熱，降硅不降質(zhì)”的原則。通才3號(hào)高爐要求鐵水物理熱>1 490℃，鐵水w（Si）控制在0.2%~0.35%，w（S）控制在0.020%~0.030%，爐渣二元堿度在1.22~1.28。根據(jù)原燃料和鐵水成分變化應(yīng)及時(shí)調(diào)整爐渣堿度和鎂鋁比，以保持爐缸熱量充沛，鐵水物理熱充足，這將有利于低硅冶煉條件下?tīng)t況長(zhǎng)期穩(wěn)定順行[2]。2020全年通才3號(hào)高爐爐渣二元堿度累計(jì)控制在1.25（見(jiàn)圖2），鎂鋁比控制在0.59，為實(shí)現(xiàn)低硅冶煉、確保鐵水質(zhì)量創(chuàng)造了條件。

圖2 2020年通才3號(hào)高爐爐渣成分

3.3 精細(xì)化管理穩(wěn)定爐況

3.3.1 加強(qiáng)槽下篩分管理

通過(guò)加強(qiáng)高爐槽下篩分管理，嚴(yán)格控制入爐原燃料的粉末率，及時(shí)清理篩網(wǎng)、控制倉(cāng)門(mén)大小、控制好篩分時(shí)間，以確保篩分效果。入爐料含粉率的有效減少，有利于改善料柱透氣性，為低硅低硫冶煉條件下的爐況順行創(chuàng)造了基礎(chǔ)。

3.3.2 上下部調(diào)劑相結(jié)合

選擇合理的裝料制度，充分發(fā)揮上部調(diào)劑的靈活性來(lái)尋求合理的煤氣流分布。通才3號(hào)高爐礦批由50 t調(diào)整到目前的66 t，煤氣利用率由43%~44%提高至46%~48%左右，高爐抗波動(dòng)能力明顯增強(qiáng)。大礦批冶煉確保了較大的焦層厚度，可以降低煤氣流的通路阻力，穩(wěn)定煤氣流分布，提高煤氣利用率，降低燃料比，有利于低硅冶煉的進(jìn)行。高爐主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如表3所示。

表3 通才3號(hào)高爐主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

確保足夠的風(fēng)速和合理的鼓風(fēng)動(dòng)能，可以使初始煤氣流合理分布。通才3號(hào)高爐2019年中修開(kāi)爐后，風(fēng)口小套調(diào)整為4個(gè)Φ115 mm、20個(gè)Φ110 mm的布局，送風(fēng)面積為0.231 6 m2，實(shí)際風(fēng)速為280 m/s，鼓風(fēng)動(dòng)能為125~130 kJ/s。通過(guò)打透中心、吹活爐缸、上下部調(diào)劑相結(jié)合，確保合理的煤氣流分布，實(shí)現(xiàn)了爐況長(zhǎng)期穩(wěn)定順行。

3.3.3 加強(qiáng)爐前管理

抓好出鐵管理，及時(shí)出凈渣鐵改善順行，杜絕因出鐵導(dǎo)致?tīng)t況波動(dòng)。隨著冶煉強(qiáng)度的提高，料柱透氣、透液能力下降，若渣鐵不能及時(shí)排出往往會(huì)造成憋風(fēng)現(xiàn)象。為了有效地解決出鐵對(duì)爐內(nèi)操作的影響，嚴(yán)格制定了爐前操作要點(diǎn)，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)對(duì)鐵口的維護(hù)，以穩(wěn)定打泥量，保證鐵口深度，避免淺鐵口、潮鐵口出鐵。加強(qiáng)對(duì)爐前設(shè)備的點(diǎn)檢與維護(hù)，以降低設(shè)備故障率，從而減少由于設(shè)備故障對(duì)爐前出鐵的影響。量化爐外管理，將出鐵間隔時(shí)間控制在10 min以?xún)?nèi)，全天鐵次14~16次，最大限度減少風(fēng)量和爐溫波動(dòng)。

3.4 強(qiáng)化設(shè)備管理

設(shè)備正常運(yùn)行是高爐正常生產(chǎn)的重要保障。加強(qiáng)設(shè)備的點(diǎn)檢維護(hù)，推行全員參與設(shè)備管理，將車(chē)間區(qū)域內(nèi)所有設(shè)備按照點(diǎn)檢標(biāo)準(zhǔn)分類(lèi)匯總，確定設(shè)備包機(jī)人，并在現(xiàn)場(chǎng)張貼設(shè)備包機(jī)牌。要求設(shè)備包機(jī)負(fù)責(zé)人、機(jī)修及電氣點(diǎn)檢人員在日常生產(chǎn)中做好專(zhuān)業(yè)檢查記錄，掌握各系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀況；并填寫(xiě)好相應(yīng)的記錄臺(tái)帳，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行及維修狀態(tài)進(jìn)行有效管控；最大限度地降低設(shè)備故障休風(fēng)率及慢風(fēng)率，為低硅低硫冶煉提供保障。

4 結(jié)語(yǔ)

1）通才3號(hào)高爐2020年全年生鐵平均w（Si）為0.32%，w（S）為0.025%，生鐵合格率為99.98%。通過(guò)提高爐渣堿度、穩(wěn)定爐況、強(qiáng)化管理等措施，在低硅冶煉條件下，做到低硅不低熱，降硅不降質(zhì)，不僅使高爐生產(chǎn)指標(biāo)得到了優(yōu)化，還為煉鋼工序提供了高質(zhì)量鐵水，降低了工序能耗。

2）維持爐缸熱制度穩(wěn)定是高爐穩(wěn)定順行的必要保障。通過(guò)加強(qiáng)原燃料管理，上下部調(diào)劑相結(jié)合，確保了爐缸工作的均勻活躍，有利于低硅低硫冶煉。

3）爐前出鐵是高冶煉強(qiáng)度的重要環(huán)節(jié)，及時(shí)出凈渣鐵是高爐進(jìn)行高強(qiáng)度冶煉的重要前提。

4）設(shè)備故障率是直接導(dǎo)致高爐產(chǎn)量降低和消耗增加的主要原因，抓好設(shè)備管理，減少高爐休風(fēng)率和慢風(fēng)率是低硅低硫冶煉的外圍基礎(chǔ)。