青島特鋼3#高爐強化冶煉生產實踐

2023-08-31 04:08:48郭凱峰鄭希全周曉東黃龍

山東冶金 2023年4期

郭凱峰，鄭希全，周曉東，黃龍

（青島特殊鋼鐵有限公司，山東青島 266400）

1 前言

青島特殊鋼鐵有限公司（簡稱青島特鋼）3#高爐（1 200 m3）于2021 年開爐投產。為提高經營效益，高爐不斷采取強化冶煉措施。高爐的利用系數很長時間無法突破2.4 t/（m3·d），燃料比居于510 kg/t 以上；為此，高爐從嚴控原燃料質量著手，在降低入爐粉末的基礎上，取消中心加焦，同時對送風制度進行調整，從而有效地提高了煤氣利用率，高爐的技術經濟指標明顯提升。2022 年10 月，高爐燃料比首次降至510 kg/t 以下，煤比突破155 kg/t，利用系數穩定在2.5 t/（m3·d）以上，爐況穩定順行。

2 強化冶煉的措施

2.1 加強原燃料管理

3#高爐堅持較為合理、相對穩定的入爐含鐵料結構，以減少軟融帶的波動。含鐵料的配比是72%堿性燒結礦+24%塊礦+4%酸性球團礦，而燒結礦的品位一般控制在55%以下，所以入爐品位在56%～57%。燒結礦的粒級指標如表1所示。

表1 3#高爐燒結礦粒度組成

由于焦爐產能不足，高爐配加部分外購焦，焦炭配比為60%～80%自產焦+20%～40%外購焦（準一級焦）。為了降低成本，以市場價格選擇外購焦的供應商和采購數量，因此焦炭結構波動較大。自產焦炭的粒級指標如表2 所示。外購焦由于品質較差，倒運次數多，整體粒度水平較自產焦炭偏小，這是造成高爐小焦粒占比較高的根本原因。

表2 3#高爐焦炭粒度組成

高爐爐料的粒度組成對料柱的透氣性和煤氣利用率有至關重要的影響［1］。在強化冶煉的過程中，不僅要求粒度合適且均勻，而且對粉末量的要求非常嚴格。3#高爐重點從槽下篩分工作著手，通過調整給料機速度、振動篩振幅、棒條間距等關鍵參數，充分發揮槽下的篩分效能，最大限度降低入爐粉末量。

燒結礦給料機的備料速度控制在50 kg/s以內，燒結礦振篩尺寸調整情況如表3所示。同時，每班定時檢查振動篩篩面堵塞和破損情況，及時清理和更換，正常更換周期為180 d；合理控制燒結礦打料倉位，要求最低打料倉位在6 m 以上，目的是避免低倉位打料造成燒結礦機械碰撞粉化加劇。經過統計，高爐燒結礦的返礦量由170 kg/t 升高至210 kg/t，大量小粒度燒結礦和粉末被篩下，入爐鐵料的含粉量相應減少。

表3 燒結礦振篩尺寸調整

對自產焦炭和外購焦炭嚴格分倉管理，杜絕混料［2］。除密切關注焦炭的各項化學和物理性能外，每班兩次查看槽下焦炭質量，測量焦炭水分。焦炭給料機的備料速度控制在40 kg/s以內，焦丁篩的篩面由網格篩改造為棒條篩，以提高篩分效率。統計數據顯示，改造后，高爐焦丁比由45 kg/t 減少至30 kg/t，篩分效率提升，附著在焦丁表面而帶入高爐的粉末也隨之減少。

2.2 優化上下部操作制度

富氧鼓風雖然不能為高爐帶來額外的熱量，但提高了高爐煤氣熱值，有利于熱風爐提供更高的風溫，同時還能提高風口前理論燃燒溫度，幫助煤粉更好地在風口前燃燒，促進高爐強化冶煉［3］。但是，由于本廠制氧能力的限制，3#高爐的富氧率始終無法突破3.0%，給高爐強化冶煉帶來難度。

鑒于3#高爐煤氣利用率相對較低，僅有46%，與先進高爐50%左右的煤氣利用率存在較大差距。提高煤氣利用率作為高爐降耗、減排的重要手段，尤其是倡導節能減排、控制碳排放的大環境下，提高高爐煤氣利用率顯得尤為重要。因此，3#高爐通過以提高煤氣利用率為目標，調整上下部操作制度為手段，促進高爐強化冶煉。

2.2.1 送風制度調整

3#高爐自開爐以來，高爐的中心氣流始終偏弱。當加大中心焦的比例引導中心氣流時，往往造成次中心氣流過盛，嚴重時煤氣利用率大幅降低，爐身靜壓力波動頻繁，爐墻渣皮脫落。經過分析，主要原因有個兩方面：一是設計的爐喉直徑偏大，不利于中心氣流的引導；二是風口面積選擇偏大，加上風量使用偏小，導致鼓風動能不足，沒有足夠的風量吹透爐缸，中心死料柱肥大。

爐喉的尺寸無法更改，但風口面積可以調整。利用休風機會將原來的580×115 的風口調整為580×110 的風口，逐步縮小風口面積。與此同時，提高風量的使用水平，將實際風速增加至270 m/s以上，鼓風動能12 000（kg·m）/s 以上，高爐的爐芯溫度出現明顯回升，爐缸活躍度逐漸恢復。爐芯溫度變化情況如圖1所示。

圖1 3#高爐爐芯溫度

2.2.2 裝料制度調整

針對爐喉直徑偏大的問題，嘗試了很多布料矩陣，都未達到理想效果。從抑制次中心氣流角度出發，高爐最終采用了窄平臺+深漏斗的模式，焦炭檔位由6 檔減少至5 檔，中心焦角度逐漸由16°→20°→24°→28°，直至取消中心加焦；礦石平臺也進行同步微調，控制好邊緣氣流，使其不會因中心焦的減少而過分發展。布料矩陣調整結果：焦炭（37/2，35/2，33/2，30.5/2，28/2）；礦石（39/2，37/2，35/2，33/2，30.5/1）。礦批的選擇方式，在保證最小焦批的基礎上，礦批與風量、頂溫相適應，以壓差穩定、料速穩定、不浪費頂溫、煤氣利用率升高為原則。

2.3 加強出鐵管理

開爐后鐵口噴濺嚴重，經常采取堵口再開口的方式，不僅延長了出鐵間隔時間，增加了操作人員的勞動強度，也擾亂了爐前正常出鐵的節奏，對高爐出盡渣鐵和強化冶煉非常不利。通過換用防噴濺炮泥、采取二次打泥提高孔道密實度的方式，噴濺情況有所緩解。同時，利用休風機會對鐵口區域進行了灌漿，有效地封堵煤氣的通路，噴濺情況得到根治。

合適的出鐵流速有助于出盡爐內的渣鐵，促進強化冶煉［4］，也能使操作人員勞動強度在合理范圍。采取以下改進措施：（1）確定55 mm+50 mm 的鉆頭搭配模式，將鐵水平均流速控制在4～5 t/min，日出鐵爐次平均9～11 爐。（2）根據炮泥質量的波動和出鐵量的變化，打泥量控制在1.5～1.7 格，確保鐵口深度在3.0～3.4 m，以維持合適的泥包大小和出鐵時間，減少渣鐵對鐵口區域耐材的侵蝕。

2.4 治理煤槍磨漏小套難題

經過統計，3#高爐投產240 d以來，發生煤槍磨壞小套26個，既增加休風率，也對爐缸的活躍度產生負面影響，不利于強化冶煉。主要采取以下改善措施：（1）控制合適的分配器壓力，在保證安全和噴煤量的前提下盡量降低該壓力值，以減少煤粉對小套的沖刷，實際控制值在540 kPa 以內。（2）鑒于直吹管煤槍通道偏窄，原先的DN32 煤槍在通道內無法靈活調整，遂將其更換為DN27的煤槍，更方便操作人員調槍。（3）增加調槍頻次，每小時巡檢一次風口，對位置不佳的煤槍進行及時調整。（4）適當疏松邊緣氣流，避免邊緣氣流過分抑制引起生料在小套上方堆積，從而將小套擠壓變形，影響噴煤。

2.5 精細操作和低硅冶煉

根據高爐的冶煉強度、爐況、原燃料條件等變化，定期修正操作方針，各班保持統一操作思路，確保爐況順行、穩定。提升操作人員能力，定期組織技術培訓，并召開研討分析會，不斷提高工長的實際操作水平和對突發事故的處理能力，有效減少高爐無計劃休慢風。

實行低硅冶煉。從燃料消耗角度考慮，鐵水硅含量越低，消耗的燃料越少，有利于降低燃料比和提高冶強［5-6］。3#高爐結合實際原燃料條件和外圍條件，在確保高爐穩定順行的前提下，把鐵水含硅控制在0.3%～0.5%，爐渣堿度控制在1.15～1.2，渣中鎂鋁比控制在0.5～0.6，既保證了脫硫效果，也提高了渣鐵流動性。