王子林

(寶鋼集團(tuán)新疆八一鋼鐵有限公司，烏魯木齊830022)

1 低硅冶煉的意義

高爐進(jìn)行低硅冶煉，可以降低焦比，提高產(chǎn)量，改善生鐵的質(zhì)量，從而改善技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。鐵水含硅量的降低還可以改善鐵水流動(dòng)性，減輕爐前工人勞動(dòng)強(qiáng)度;轉(zhuǎn)爐使用低硅鐵水進(jìn)行煉鋼還可以減少熔劑和氧氣的消耗、減少渣量、縮短吹煉時(shí)間，同時(shí)還可以改善脫磷的效果?？梢?jiàn)，采用低硅冶煉會(huì)給煉鐵和煉鋼帶來(lái)很好的經(jīng)濟(jì)效益，是企業(yè)實(shí)現(xiàn)低成本戰(zhàn)略的有效途徑。對(duì)于不同生產(chǎn)條件和操作爐型的高爐，進(jìn)行低硅冶煉需要結(jié)合實(shí)際情況研究分析，最終用于指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。

2 現(xiàn)狀

八鋼C高爐目前水平0.40%;硅氧化物還原成硅此反應(yīng)大量吸熱，還原成1kg硅吸收熱量是還原1kg鐵的8倍;因此硅的還原在高溫區(qū)爐腰上部開(kāi)始還原，爐腰中部迅速升高，風(fēng)口上部可以達(dá)到鐵水含硅量的3～4倍，風(fēng)口區(qū)以下迅速下降。

3 硅氧化還原機(jī)理

在高爐環(huán)境中，焦炭灰分中SiO2以自由態(tài)存在、活度可以認(rèn)為是1，在爐腰上部開(kāi)始反應(yīng):

分析:焦炭灰份中SiO2活度高，與碳接觸的條件好，反應(yīng)(1－1)可進(jìn)行;SiO氣體上升并與滴落帶不斷下降的滲碳飽和鐵水相遇，SiO氣體被鐵水吸收，反應(yīng)(1－2)可發(fā)生。

4 C高爐降低鐵水含硅量的措施

4.1 反應(yīng)區(qū)域溫度的控制

由于硅氧化物還原是強(qiáng)吸熱反應(yīng)，主要是與理論燃燒溫度、鐵水溫度和焦炭溫度等因素有關(guān)，鐵水溫度提高，表示滴落帶渣鐵溫度相應(yīng)升高，從而相對(duì)提高了焦炭溫度，促進(jìn)了SiO氣體的揮發(fā);使鐵液－SiO、焦炭－SiO等各種硅還原過(guò)程得到加強(qiáng)。因此降低反應(yīng)區(qū)溫度有利于抑制硅還原的發(fā)生。在爐況穩(wěn)定順行的前提下，控制較低的爐溫，C高爐冬季鐵水溫度控制在1 485℃左右、夏季控制在1 475℃左右;2013年實(shí)現(xiàn)全年平均硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.4%。

4.2 反應(yīng)時(shí)間的控制

硅還原機(jī)理研究表明，即使恒溫90min反應(yīng)仍未達(dá)到平衡，還原時(shí)間越長(zhǎng)，硅還原量越多。因?yàn)樵F反應(yīng)時(shí)間受到其在焦炭床內(nèi)滯留時(shí)間的控制，渣鐵液滴在焦炭床內(nèi)滯留時(shí)間越長(zhǎng)，所吸收硅就越多。當(dāng)鐵水溫度、爐渣組成及利用系數(shù)一定時(shí)，生鐵含硅量將取決于軟融帶的高度。因此，有必要降低軟融帶的高度。

C高爐控制軟熔帶手段:(1)增加入爐料的熱流比;(2)改善礦石的高溫冶金性能，提高爐料本身的軟融溫度，增加人造富礦中MgO的質(zhì)量分?jǐn)?shù);(3)改善煤氣流分布，有效運(yùn)用上下部調(diào)劑手段，保證操作時(shí)中心吹透，同時(shí)適當(dāng)發(fā)展邊緣氣流，控制具有W型的倒V型軟融帶。(4)提高爐頂壓力至237kPa快冶煉進(jìn)程，減少SiO2在爐內(nèi)的滯留時(shí)間。

4.3 調(diào)整渣的組成

根據(jù)原燃料情況及爐前渣鐵樣分析，C高爐適當(dāng)提高爐渣堿度(1.08～1.14)，控制好渣中的TiO2(2.1%～2.2%)、A12O3(11%～12.30%)和MgO(8.5%～9.5%)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，保證渣鐵流動(dòng)性，降低渣中SiO2活度?？梢种乒璧倪€原，提高爐渣脫硫能力。雖然爐渣中的FeO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)很低，C高爐爐渣FeO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅在0.35%左右，由于它具有與MnO類(lèi)似的氧化作用，同樣可以抑制爐渣中SiO2的還原，這些措施效果還是很明顯的。

4.4 控制原燃料條件

(1)焦炭灰分是一種惰性物質(zhì)，焦炭中固定碳和灰分的產(chǎn)率是互相對(duì)應(yīng)的，互為消長(zhǎng)?；曳衷黾?%，焦比升高2%，高爐產(chǎn)量降低3%。八鋼新區(qū)要求上焦炭反應(yīng)性控制在33以內(nèi)、強(qiáng)度控制在55以上;焦炭含灰分控制在12.5%以內(nèi)加強(qiáng)焦炭本身對(duì)灰分中二氧化硅束縛能力，降低了灰分中二氧化硅的自由度。日本高爐能夠煉出含硅量低于0.2%的優(yōu)質(zhì)生鐵這與他們使用的焦炭灰分僅為7%～9%密不可分。

(2)高爐使用燒結(jié)礦和球團(tuán)礦后由于還原性和造渣制度的改善，高爐熱制度穩(wěn)定，爐況順行減少或取消溶劑的入爐量。八鋼新區(qū)采用燒結(jié)礦配加球團(tuán)礦的方法，提高了燒結(jié)礦的品位、(燒結(jié)礦的含鐵品位上升1%，焦比下降2%，產(chǎn)量增大3%，)改善軟化溫度和高溫還原性。通過(guò)槽下整粒過(guò)篩，入爐料燒結(jié)礦配比增加到70%以上;其中采用FeO和SiO2都低于含MgO的燒結(jié)礦;燒結(jié)礦中FeO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)在一定的區(qū)間穩(wěn)定。FeO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)波動(dòng)1%，高爐焦比波動(dòng)7kg/t;燃料比波動(dòng)1%～1.5%，產(chǎn)量波動(dòng)1%～1.5%，還要影響燒結(jié)礦的還原性和軟熔性能;適當(dāng)提高堿度和MgO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，能明顯改善燒結(jié)礦的RDI指標(biāo)。MgO對(duì)其高溫冶金性能的改善，一方面可以降低高爐軟融帶高度，另一方面可以發(fā)展間接還原，降低焦比，有利于低燃料操作，低硅冶煉。

4.5 高壓操作

C高爐常年頂壓控制在220～237kPa之間;對(duì)低硅冶煉的影響可以從以下方面:

(1)提高爐頂壓力可以降低高爐內(nèi)煤氣流速，增加煤氣在爐內(nèi)停留時(shí)間，改善煤氣流分布，提高煤氣利用率，降低焦比，減少焦炭灰分的人爐量。

(2)提高爐頂壓力可以抑制SiO2+C=SiO↑+CO反應(yīng)的發(fā)展，減少SiO氣體的產(chǎn)生，降低Si的還原率。

(3)提高爐頂壓力可以抑制爐內(nèi)的焦炭的直接還原，減少高爐高溫區(qū)域焦炭的反應(yīng)消耗，鞏固焦炭對(duì)其灰分中SiO2的束縛，降低SiO2被還原的概率。

(4)提高爐頂壓力可以加快冶煉進(jìn)程，減少SiO2在爐內(nèi)的滯留時(shí)間。

4.6 調(diào)整送風(fēng)制度

C高爐根據(jù)的爐型發(fā)展?fàn)顩r，利用定修、年修機(jī)會(huì)適當(dāng)調(diào)整風(fēng)口面積和風(fēng)口長(zhǎng)度，穩(wěn)定下部氣流，保證上、下部制度的優(yōu)化匹配，活躍爐缸。并通過(guò)穩(wěn)定風(fēng)溫、實(shí)現(xiàn)高富氧等，保證噴煤比穩(wěn)定提高。

(1)合理富氧。根據(jù)其他單位高爐富氧噴煤實(shí)踐，當(dāng)鼓風(fēng)中氧過(guò)剩時(shí)，煤粉在風(fēng)口前的燃燒率可達(dá)70%以上。根據(jù)實(shí)踐情況，高爐的富氧率控制在2.2%左右。

(2)制定合理的燒爐制度，保證合理風(fēng)溫使用水平，風(fēng)溫達(dá)到1 130℃，基本能夠滿足煤粉在爐內(nèi)的預(yù)熱、脫氣、熱分解等需要的熱量補(bǔ)償。

5 總結(jié)

(1)高爐進(jìn)行低硅冶煉，可以降低焦比，提高產(chǎn)量，改善生鐵的質(zhì)量，從而改善技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。同時(shí)低硅鐵水還可以改善鐵水流動(dòng)性，減輕爐前工人勞動(dòng)強(qiáng)度。

(2)轉(zhuǎn)爐使用低硅鐵水進(jìn)行煉鋼還可以減少熔劑和氧氣的消耗、減少渣量、縮短吹煉時(shí)間，同時(shí)還可以改善脫磷的效果。

(3)高爐通過(guò)改善焦炭質(zhì)量、優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)、調(diào)整操作制度等多種措施進(jìn)行低硅冶煉，實(shí)現(xiàn)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的雙贏目標(biāo)。八鋼以現(xiàn)在的原料條件和操作水平只要進(jìn)一步努力完全可以實(shí)現(xiàn)全年平均值0.36%的低硅冶煉;如果以2013年生鐵平均含硅量0.40%為參考基準(zhǔn)，2014年生產(chǎn)鐵量200萬(wàn)噸計(jì)算;照生鐵硅每降0.1%、焦比降4 kg/t，以八鋼現(xiàn)在平均焦炭成本1 235元/t，可降低成本約395萬(wàn)元，如果這些指標(biāo)也能在其它兩個(gè)高爐實(shí)現(xiàn);那么2014年第二高爐分廠低硅冶煉將節(jié)約成本1 000萬(wàn)以上，經(jīng)濟(jì)效益顯著。