大冶特鋼1#高爐配加廢鋼原料生產實踐

李 嚴，張小毛，岳爭超

(大冶特殊鋼有限公司煉鐵廠，湖北 黃石 435001)

大冶特鋼1#高爐(以下簡稱：1#高爐)，Vu:1780 m3。投產于2011年8月16日，截止2019年5月已運行近8年時間，投產初期爐況穩定順行，取得了較好的技術經濟指標。2014年2月10日，爐缸環炭側壁多點溫度出現異常，其中西鐵口下方約1 m處TE-1169A點溫度最高達874.3 ℃。自2014年2月份起，1#高爐進入常態化護爐模式。近5年來通過采取降低冶煉強度、調整風口布局及長度、使用含鈦爐料護爐等綜合治理，爐缸環炭側壁溫度處于受控狀態。但常態化護爐造成鐵水產能下降近10%～15%。鐵水供應成為整個公司產能提升的瓶頸環節。為緩解鐵水產能對公司整個生產工序的影響，1#高爐啟動了配加廢鋼入爐的工藝技術改造項目。

1 高爐配加廢鋼實施應用情況

1.1 制定詳細的施工方案

1#高爐在此之前并沒有使用廢鋼原料的經驗。為確保廢鋼入爐工作的有序開展，制定了詳細的廢鋼入爐技改方案，確定了高爐配加廢鋼原料的工藝流程圖(見圖1)。

圖1 高爐配加廢鋼原料的工藝流程圖

1.2 廢鋼質量及粒度要求

(1)廢鋼類型與尺寸的要求。1#高爐所用的廢鋼原料質量控制標準，嚴格按照廢鋼鐵的國家標準GB-4223-2004執行。目前入爐的廢鋼種類有兩種，分別是鋼筋切頭和刨花粉粹料(以下簡稱刨花)。鋼筋切頭基本由建筑螺紋鋼組成，要求長度≤100 mm。刨花是車床等機加工設備生產產生的鐵屑以及粉末，要求粒度或直觀長度≤50 mm。

(2)其他要求。廢鋼原料(刨花在產生的過程中受冷卻油的影響，會帶有一些對高爐生產不利的成分)不能含有對高爐生產有害的元素成分。同時不能含有易燃易爆物品、兩端封閉的管狀物、封閉器皿、橡膠及塑料制品[1]。

1.3 廢鋼結構及配加量摸索

1#高爐使用廢鋼的上料設備經過制作、安裝、調試，于2019年1月18日開始投入運行。廢鋼料具體的使用方法嚴格按照《廢鋼配加入爐方案》執行(見表1)。

表1 高爐配加廢鋼計劃

1.4 廢鋼入爐排料順序的確定

廢鋼入爐期間的原料排料先后順序，以滿足廢鋼主要分布在爐喉料面半徑的中間區域為原則，即既不布在中心，也不布在邊緣，廢鋼布在料面環帶的中間位置[2]。礦槽系統在排料時保證廢鋼與焦丁同步。通過皮帶機上的爐料分布延時效應來滿足高爐爐喉料面的邊緣和中心沒有廢鋼料的要求。

2 高爐配加廢鋼冶煉后，指標改善情況

高爐使用了廢鋼料以后，綜合入爐品位大幅上升，渣鐵比大幅下降，為高爐大風量操作創造了條件。風量穩定保持在3550 m3/min水平，全壓差△P由前期的170 kPa下降至165 kPa，壓量關系改善明顯，鼓風動能穩定維持在11000 kg·m/s，爐缸活躍得到改善。使用廢鋼料后，鐵水產能、主要技經指標相比于之前有了較大幅度改善，見表2。

表2 1#高爐配加廢鋼主要技經指標及部分參數變化情況

2.1 鐵水產能提升情況

從圖2可以很容易的看出廢鋼料的增產效果。在高爐不刻意增加風量和富氧量的條件下，鐵產量隨廢鋼比的增加而不斷上升。按每日超產的平均值和廢鋼用量的平均值計算，廢鋼料重量回收率為97.65%。刨花的表面油污等污漬造成含鐵量下降對廢鋼料的重量回收影響較大。

圖2 1#高爐使用廢鋼料前后鐵產量變化趨勢

2.2 燃料消耗變化情況

高爐使用廢鋼料后，在渣鐵比大幅下降和入爐品位大幅提升的幫助下，高爐壓差出現明顯下降，為噴煤比的提升創造了基礎條件。隨著廢鋼比不斷升高，高爐煤比很容易便上升到155 kg/t，解決了幾年來1#高爐因為護爐要限制爐缸活躍程度而形成的提升煤比技術攻關過程中壓差太高的瓶頸問題。

由于廢鋼料的熔點高，主要成分是金屬鐵，在高爐內的熔化過程基本不發生化學還原反應，因而基本不會消耗高爐煤氣的化學能。受此影響，1#高爐使用廢鋼料后，燃料比和焦比均出現了大幅下降，其中燃料比降至480 kg/t以下，焦比在設備系統能夠提供噴煤量保障的條件下，可以降至290 kg/t以下。

圖3 1#高爐使用廢鋼料前后燃料消耗變化趨勢

3 高爐配加廢鋼的成本變化

高爐配加廢鋼后，雖然鐵水產能大幅提升、主要技經指標大幅改善，但噸鐵成本仍上升近72元/噸鐵(見表3)，通過采取多舉措開展鐵水降本工作(見表4)，力爭縮小與不用廢鋼的成本差距。

表3 配加廢鋼95kg/tfe后鐵水成本變化情況

表4 高爐使用廢鋼原料后開展的主要降本工作

4 高爐使用廢鋼原料注意事項

(1)不論是鋼筋切頭還是刨花，構成料堆的表觀尺寸都是極端不規則的，很容易造成有斗門的稱量斗、中間斗卡倉和卡門現象。因此要格外注意排料是否順暢，斗門的設計要能夠避免卡料或下料不順，防止廢鋼料在排料順序中與預期的位置偏差太大。

(2)采用皮帶機上料的高爐，工藝順序前后皮帶機間的中轉斗要有拖料裝置，特別是中轉斗落差較大的，更應該設置拖料緩沖裝置。鋼筋切頭在一定的沖擊力條件下，足以刺穿皮帶。設置拖料緩沖裝置能夠大幅降低落料沖擊力，可以有效保護皮帶機防止發生刺穿和撕裂事故。

(3)在處理卡倉或卡料現象時，應盡量避免廢鋼料混入焦批中去。高爐使用的焦炭粒度一般在40 mm以上。鋼筋切頭或大量絲狀刨花聚集時都具有較大的水力學半徑特性，混入焦炭會造成爐頂裝料設備中的料流閘卡料的概率大幅升高，一旦出現料罐棚料，將會對高爐生產造成很大影響。

(4)刨花表面附帶的油污等污漬要引起足夠重視。這些污漬進入高爐后會隨著高爐煤氣進入各個用戶單位，影響使用煤氣的設備性能。采用干法除塵的煤氣凈化系統無法捕集這些物質，因此刨花中的油污等雜質含量一定要嚴格控制。同時刨花的化學成分也要定期檢驗，盡量少用鍍鋅管等富含有害元素材質的刨花。

5 結語

(1)高爐使用廢鋼作為原料冶煉，廢鋼質量的管控尤為重要，是高爐爐況穩定順行、優化指標的有力保障。

(2)使用廢鋼料煉鐵可以在不增加高爐冶煉強度的條件下大幅提高利用系數。在風機和富氧量受限制的高爐上，可以通過增加廢鋼料的使用量來提高利用系數，從而實現滿足工序間鐵水產能平衡的需求。

(3)在當前礦石價格和燃料價格的條件下，廢鋼比上升1 kg/tfe會引起噸鐵成本上升0.7～0.9元/tfe，高爐配加廢鋼后雖不能降低鐵水成本，但可以通過優化高爐操作、改善高爐主要技經指標的途徑，抑制高爐配加廢鋼后造成噸鐵成本上升的趨勢。