新鋼7號高爐強(qiáng)化冶煉實(shí)踐

楊紅來 孫樂飛（1.西安建筑科技大學(xué)冶金工程學(xué)院，西安 710055;.新余鋼鐵集團(tuán)有限公司技術(shù)中心，江西新余 338001)

新鋼7號高爐強(qiáng)化冶煉實(shí)踐

楊紅來1，2孫樂飛2（1.西安建筑科技大學(xué)冶金工程學(xué)院，西安 710055;2.新余鋼鐵集團(tuán)有限公司技術(shù)中心，江西新余 338001)

針對新鋼7號高爐原燃料的波動(dòng)及操作爐型變化的特點(diǎn)，尋求高爐對抗波動(dòng)、穩(wěn)定爐況、強(qiáng)化冶煉、穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的手段。通過加強(qiáng)對入爐燃原料精細(xì)管理以及送風(fēng)制度的管理，優(yōu)化上部布料矩陣以及高爐日常操作，實(shí)現(xiàn)了爐況穩(wěn)定順行、穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，取得了較好技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

高爐 精料 強(qiáng)化冶煉

1 引言

新鋼7號高爐有效容積為1 235 m3，設(shè)有矩形出鐵場，20個(gè)風(fēng)口和2個(gè)鐵口，采用板壁結(jié)合冷卻結(jié)構(gòu)及改進(jìn)內(nèi)燃式熱風(fēng)爐。2004年9月份投產(chǎn)，近年來受原燃料及操作爐型變化等各種因素影響，7號高爐爐況順行度不理想，頻繁懸塌料，風(fēng)口破損較多，生產(chǎn)不穩(wěn)定。通過加強(qiáng)對入爐燃原料精細(xì)管理以及送風(fēng)制度的管理，優(yōu)化上部布料矩陣以及高爐日常操作，逐步扭轉(zhuǎn)了被動(dòng)局面，實(shí)現(xiàn)了爐況穩(wěn)定順行、穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

2 加強(qiáng)原燃料管理

新鋼7號高爐爐料結(jié)構(gòu)基本為60%～70%燒結(jié)礦+15%～20%球團(tuán)+5%～15%生礦（其成分見表1)。

表1 高爐入爐原料成分

球團(tuán)礦和生礦品種多、穩(wěn)定性差，周邊球團(tuán)礦抗壓強(qiáng)度只有1 500 N/個(gè)，塊礦有高硫高磷的伊朗塊、巴西塊及品位只有50%左右的周邊塊，塊礦基本無法過篩，入爐粉末高達(dá)15%左右。為此特別需要加強(qiáng)原料管理，燒結(jié)礦用量最大，一定要過好篩，控制好速率＜50 kg/s;而球團(tuán)礦粉末多，過篩速率要＜40 kg/s，每2 h清理篩網(wǎng)一次，保證燒結(jié)礦及球團(tuán)礦入爐粉末＜5%;塊礦因水分重基本無法過篩，但應(yīng)保證正常使用，控制入爐量＜5%～10%，品位低、冶金性能差的伊朗和周邊塊礦入爐量應(yīng)控制在3%～5%。原燃料化學(xué)成分要及時(shí)上報(bào)工長，減少混料及代料，為工長準(zhǔn)確調(diào)節(jié)爐況提供依據(jù)，避免調(diào)節(jié)失誤。

焦炭基本為品種和質(zhì)量均有差異的外購焦（成分見表 2)。

表2 外購焦成分

為最大限度地穩(wěn)定好焦炭質(zhì)量，首先要減少外購焦品種，由原來的6家逐步減少到4家;其次是高爐盡量使用車皮直排焦，不同品種的焦炭分堆存放，平鋪直取，以減少水分波動(dòng);另外槽下焦炭振動(dòng)篩篩孔直徑擴(kuò)大到25 mm甚至30 mm，焦丁篩為10 mm，實(shí)現(xiàn)焦炭分二級入爐。爐況順行度明顯變差時(shí)，要及時(shí)從源頭抓起，迅速采用質(zhì)量好的自產(chǎn)的干熄焦以救急。7號高爐有害元素鋅含量為0.8 kg/t、堿金屬為5 kg/t、鉛為0.3 kg/t左右，都超過允許的入爐含量，應(yīng)定期測算入爐有害元素富集量并進(jìn)行排堿操作，降低有害元素的危害。

3 優(yōu)化高爐操作制度

3.1 采用合理的送風(fēng)制度

3.1.1 調(diào)整好風(fēng)口布局

爐缸全面活躍是爐況穩(wěn)定順行的基礎(chǔ)，保持合理的風(fēng)口回旋區(qū)形狀和大小以及適宜的理論燃燒溫度、爐缸熱量充沛、初始?xì)饬鞣植己侠硎菭t缸活躍的基本條件[1]。對爐缸活躍程度用爐缸活躍指數(shù)L來衡量，其正常值一般在2.5左右，過低表示爐缸不活，爐缸侵蝕加劇，需要及時(shí)調(diào)整。結(jié)合風(fēng)口破損及上部氣流分布等情況，對7號高爐風(fēng)口布局經(jīng)過多次調(diào)整，首先所有風(fēng)口全部采用斜 5°，鐵口上方 1#、9#、10#、20#風(fēng)口采用?110×490 mm的長風(fēng)口，交叉管對面風(fēng)口進(jìn)風(fēng)量較大，采用 ?110×470 mm，其下方風(fēng)口 ?120×470 mm，進(jìn)風(fēng)面積為0.200 8 m2;其次利用休風(fēng)機(jī)會(huì)局部調(diào)整風(fēng)口，將邊緣氣流較強(qiáng)的東面2#、4#、18#風(fēng)口改為?110×490 mm，邊緣氣流較弱西面風(fēng)口直徑擴(kuò)大到120 mm,風(fēng)口總面積擴(kuò)大到0.204 4 m2，這樣基本改變了邊緣氣流發(fā)布不均，中心氣流不突出，操作爐型呈橢圓形的不利狀況，爐喉料面由V型向M轉(zhuǎn)變。

3.1.2 確定合理的風(fēng)壓及壓差

風(fēng)壓水平基本由風(fēng)機(jī)能力、送風(fēng)管路阻力損失及爐料透氣性決定。在爐況可接受的情況下，提高風(fēng)壓水平，實(shí)現(xiàn)大風(fēng)量操作，有利于活躍爐缸，提高高爐產(chǎn)量，但高爐所產(chǎn)生的煤氣量不可超過最大爐腹煤氣量[2]。根據(jù)理論計(jì)算，7號高爐最大爐腹煤氣量VBG為3 600～4 000 m3/min，適宜的爐腹量煤氣指數(shù)XBG為58～66左右，此時(shí)高爐最大風(fēng)量為2 700～2 800 m3/min。7號高爐鼓風(fēng)參數(shù)見表3。

表3 7號高爐鼓風(fēng)參數(shù)

以前7號高爐風(fēng)量水平徘徊在2 600 m3/min且不穩(wěn)定，風(fēng)量水平仍有較大的提高空間，經(jīng)多次嘗試，通過適當(dāng)提高高爐熱風(fēng)壓力至0.325 MPa，壓差提高了0.155 MPa，風(fēng)量提高至2 750 m3/min，風(fēng)量的提高有助于料柱的松動(dòng)，中心氣流增強(qiáng)，爐缸中心活躍促進(jìn)爐缸全面活躍。

3.1.3 用好風(fēng)溫及富氧

爐缸的活躍首先要保證有充足的爐缸熱量，而全關(guān)混風(fēng)閥用全風(fēng)溫及提高富氧量是提高理論燃燒溫度最有效的手段，同時(shí)有助于降低爐缸徑向溫度梯度。7號高爐最高風(fēng)溫可達(dá)到1 200℃，全關(guān)大閘率提高到95%以上，富氧量逐步提高到4 000 m3/h左右，煤粉燃燒率提高至85%以上，降低了未燃煤粉量增多給高爐帶來的危害，增加爐缸熱量，改善了渣鐵的物理熱和流動(dòng)性。

3.2優(yōu)化上部布料矩陣

合理的布料矩陣是穩(wěn)定氣流，保持爐況長期穩(wěn)定順行的基本條件。7號高爐況穩(wěn)定性差，懸塌料多，造成風(fēng)量、爐溫頻繁波動(dòng)。塌料有上部及下部塌料2種。下部塌料主要是焦炭的高溫強(qiáng)度低、礦石的綜合冶金性能差及下部爐墻不規(guī)則等引起的，而上部塌料主要是布料、爐料粉末多、低料線、偏料、管道行程、冷卻設(shè)備漏水、爐溫異常波動(dòng)、爐外出鐵不順等引起的。調(diào)整好布料矩陣，組織合理的氣流分布來消除塌料對爐況造成的危害，同時(shí)減少渣皮脫落維護(hù)好操作爐型是我們改變布料矩陣的一個(gè)基本出發(fā)點(diǎn)。

2010年8 月，7號高爐開始采用大礦批大角差操作，增大焦碳層厚度，減少礦焦界面層數(shù)，提高爐況抗波動(dòng)能力。礦批擴(kuò)至36 t,布料矩陣改為，礦焦角差為6.2°，高爐塌料現(xiàn)象明顯減少，但操作壓差高達(dá)0.165 MPa，減風(fēng)后風(fēng)量難恢復(fù)，且風(fēng)口破損多。之后將礦批退至34.5 t，矩陣為，礦焦角差為4.5°，高爐接受風(fēng)量能力增強(qiáng)，但由于邊緣氣流分布不均，高爐渣皮脫落頻繁，爐外出渣出鐵非常被動(dòng)，同時(shí)渣皮重建慢，造成9段5、8、10號冷卻板燒壞，操作爐型變化大，反而加劇了爐況被動(dòng)。后將礦批退回至（29±1)t，矩陣改為，高爐爐況好轉(zhuǎn)，塌料消除操作參數(shù)得到穩(wěn)定，但易發(fā)生周期性（周期為10～15 d)大渣皮脫落，往往造成爐溫急劇下行，若處理不當(dāng)，則損失較大。經(jīng)分析認(rèn)為是入爐堿金屬、Zn負(fù)荷過高，在爐內(nèi)循環(huán)富集造成渣皮不穩(wěn)而脫落。在降低有害元素入爐量的同時(shí)，將矩陣改為。布料矩陣對應(yīng)的爐襯溫度變化見表4。

表4 不同矩陣爐襯溫度

氣流發(fā)布進(jìn)一步改善，渣皮能實(shí)現(xiàn)自我新舊更替，基本消除了渣皮脫落的危害。

在日常調(diào)劑中，爐況順行度發(fā)生較大變化時(shí)，認(rèn)真執(zhí)行“以下部調(diào)節(jié)為基礎(chǔ)，上下部調(diào)節(jié)相適應(yīng)”的操作理念，根據(jù)爐況的需要靈活掌握調(diào)劑的力度，發(fā)揮煤氣自動(dòng)調(diào)節(jié)的作用，不致引起氣流較大的變化，以免加劇爐況的變化。

下部調(diào)節(jié)順序?yàn)?富氧量→煤量→風(fēng)溫→頂壓→風(fēng)量→以上幾項(xiàng)綜合調(diào)節(jié)→風(fēng)口布局（包括長度、直徑、角度)。上部調(diào)節(jié)的順序?yàn)椋航固控?fù)荷（包括堿度)→礦批→礦石環(huán)數(shù)→焦炭環(huán)數(shù)→礦石角度→焦炭角度→礦焦環(huán)數(shù)→礦焦角度→采用新的布料矩陣。同時(shí)要增加中心加焦比例，堅(jiān)決執(zhí)行打通中心的操作理念，開放中心氣流，提高煤氣能利用率。在外部條件變化較大時(shí)，要及時(shí)疏導(dǎo)邊緣氣流，保持兩道氣流操作，提高爐況的抗波動(dòng)能力。

4 優(yōu)化日常操作

4.1 穩(wěn)定好操作參數(shù)

高爐基本保持順行之后，高爐的生產(chǎn)能力主要體現(xiàn)在風(fēng)量的維持水平上，而在操作中通過調(diào)整好風(fēng)壓、風(fēng)溫、頂壓、富氧、噴煤、爐溫及渣堿等操作參數(shù)，穩(wěn)定煤氣體積和料柱透氣性，在爭取風(fēng)量的同時(shí)降低噸鐵風(fēng)耗。目前除原燃料的因素外，對風(fēng)量影響最大的是噴煤量和爐溫波動(dòng)。噴煤量過高，煤粉燃燒率降低，未燃煤粉降低爐料的透氣性和爐缸的滲透性;而爐溫波動(dòng)會(huì)造成煤氣體積膨脹，高溫帶體積變化大，中間渣成分波動(dòng)會(huì)引起風(fēng)量萎縮，嚴(yán)重時(shí)燒壞風(fēng)口。7號高爐最大噴吹量為24 t/h，大噴煤量要保持20個(gè)風(fēng)口均勻噴吹，風(fēng)溫要全用，富氧量要控制在4 000 m3/h以上，以提高煤粉的燃燒率;同時(shí)要控制最佳[Si]在0.3%～0.5%之間達(dá)50%以上，[Si]標(biāo)準(zhǔn)偏差控制在≤0.135以內(nèi)，[S]在0.15%～0.35%范圍內(nèi)應(yīng)盡量降低爐渣堿度操作。

4.2 加強(qiáng)爐前出鐵管理

高爐強(qiáng)化冶煉后，渣鐵出凈率差往往會(huì)造成高爐鐵前壓高，影響高爐風(fēng)量穩(wěn)定，因而及時(shí)安全出凈爐內(nèi)不斷生成的大量渣鐵是爐前工作的中心任務(wù)。在爐前管理中重點(diǎn)是維護(hù)好鐵口，穩(wěn)定鐵口深度在2 300～2 600 mm，每星期要重做鐵口泥套，并重新校對鐵口角度及中心線。同時(shí)要杜絕鐵水下鐵道、沖渣溝過鐵、泥炮牛頭燒壞、倒沙壩、大溝燒穿、拉風(fēng)堵口等出鐵事故，保持好爐前良好的生產(chǎn)次序。在出鐵不凈時(shí)應(yīng)組織好二次開口或增加爐次，休風(fēng)時(shí)適當(dāng)吹鐵口，避免休風(fēng)灌渣，送風(fēng)裝置一定要裝嚴(yán)，防止跑風(fēng)。

4.3 維護(hù)好操作爐型

合理的操作爐型是高爐穩(wěn)定順行和提高技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的必要條件。7號高爐周期性渣皮脫落嚴(yán)重影響操作爐型的完整，危及到爐襯和冷卻設(shè)備的壽命。渣皮脫落時(shí)的主要征兆是爐襯、冷卻壁、爐皮溫度和冷卻水溫差的大幅度變波動(dòng)，爐內(nèi)煤氣流的變化造成爐況不順，冷渣皮進(jìn)入高溫區(qū)需要消耗大量的熱量，造成爐溫大幅度下行，極易引起高爐事故。爐型未變化時(shí)要定期進(jìn)行排堿操作，降低入爐有害元素的危害，維持渣皮的穩(wěn)定。渣皮脫落時(shí)要大幅度減輕焦碳負(fù)荷或加凈焦并降堿，迅速提高爐溫和維持高爐順行，同時(shí)要增加脫落區(qū)的冷卻水量，及時(shí)重建渣皮。

4.4 加強(qiáng)設(shè)備的檢查和維護(hù)

高爐生產(chǎn)“四分原料三分設(shè)備三分操作”，說明了設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要性。在設(shè)備管理中推行紅旗設(shè)備管理，強(qiáng)化設(shè)備的點(diǎn)檢潤滑工作，提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率，降低設(shè)備故障，防止因設(shè)備問題造成高爐低料線、慢風(fēng)甚至休風(fēng)。同時(shí)特別關(guān)注爐頂液壓設(shè)備的運(yùn)行情況，料流閥的開度要準(zhǔn)確控制，利用每次休風(fēng)機(jī)會(huì)校對探尺及α角，溜槽傾角α的慣性誤差＜±0.2°，保證爐料按設(shè)定參數(shù)準(zhǔn)確布料。

5 強(qiáng)化冶煉效果

通過加強(qiáng)原燃料管理，優(yōu)化高爐操作制度及日常操作，全面加強(qiáng)管理，7號高爐取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。2010-08—2011-06期間，7號高爐的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表5。

6 結(jié)語

（1)高爐強(qiáng)化冶煉技術(shù)是一項(xiàng)綜合性技術(shù)，新鋼7號高爐在原燃料變化大，爐況不穩(wěn)定的情況下，通過一系列的強(qiáng)化冶煉措施，取得了階段性的進(jìn)步，達(dá)到了強(qiáng)化冶煉的目的。

（2)目前影響爐況的因素仍然沒有得到根本改變，特別是在公司加大降低生鐵成本的力度，增加塊礦用量至15%以上，綜合品位下降到55%左右，噴煤量要求達(dá)到145 kg/t以上的形勢下，高爐面臨前所未有的壓力，要保持原來的指標(biāo)不下降以及穩(wěn)定的生產(chǎn)非常有難度。

（3)需要通過直接觀察，儀表監(jiān)測和理論分析，掌握爐況發(fā)展的征兆，分析爐況變化原因，推斷出爐況發(fā)展趨勢。采取各種應(yīng)變措施，把握爐況發(fā)展方向，精心操作，盡量減少爐況波動(dòng)，可為高爐順行、穩(wěn)產(chǎn)創(chuàng)造更好的條件。

表5 7號高爐2010年8月以后主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

[1]周傳典.高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊 [M]北京:冶金工業(yè)出版社，2005：313-319．

[2]項(xiàng)鐘庸，王筱留.高爐設(shè)計(jì)——煉鐵工藝設(shè)計(jì)理論與實(shí)踐[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2007：188-193．

Intensified Smelting Practice made at BF 7 of Xinyu Iron and Steel Group Co.,Ltd.

Yang Honglai,Sun Lefei

Focusing on the characteristics of raw material and fuel fluctuation and variable operating furnace profiles at BF 7 of Xinyu Iron and Steel Group Co.,Ltd.,the authors attempted to find out the approaches for tackling fluctuation,stabilizing furnace condition,strengthening melting and achieving steady and high production.Material charging and distribution matrix and BF routine operation were optimized through enhancing charging raw material and fuel and blasting system management,resulting in BF stable and smooth running,steady and high production and satisfactory technical and economic indices.

BF,fine burden,intensified smelting

（收稿 2011-12-10 編輯 潘娜)

楊紅來，高級工程師，主要從事鋼鐵冶金工藝管理和產(chǎn)品研發(fā)工作。