1#高爐“經(jīng)料”下保持鐵水質(zhì)量實踐

李國棟

（天津鋼鐵集團(tuán)有限公司  天津市  300301）

摘  要：2017年在激烈的市場競爭下，低成本、高質(zhì)量成為天鋼扭虧轉(zhuǎn)盈的基礎(chǔ)，大量使用低價塊礦成為高爐降低成本重要手段，隨之帶來的負(fù)面影響就是鐵水質(zhì)量的下降，為了解決鐵水質(zhì)量下降問題，天鋼煉鐵廠1#高爐在“經(jīng)料”下，通過加強(qiáng)原燃料質(zhì)量監(jiān)控、適當(dāng)提高高爐爐渣堿度、通過上部下部調(diào)劑穩(wěn)定氣流等手段，提高高爐對原燃料的適應(yīng)性，穩(wěn)定爐況，達(dá)到提高鐵水質(zhì)量的目的。

關(guān)鍵詞： 高爐；鐵水；質(zhì)量

Key words: blast furnace   molten   quality

天鋼l號高爐2000m³，2003年5月投產(chǎn)，近年來年一級品率一直保持在85%以上，2017年，為應(yīng)對市場競爭，降低成本，進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量，成為降本增效的重頭戲。2017年初，公司制定了詳盡的質(zhì)量考核管理規(guī)定，對高爐主要考核[Si]、[S],分別要求[Si]<0.45%,[S]<0.035%,達(dá)到90%，為響應(yīng)公司號召，進(jìn)一步提高和穩(wěn)定鐵水質(zhì)量，1#高爐積極采取措施，分析影響因素，制定管理措施，達(dá)到一定效果。

2 制度管理實踐

2.1 保持爐況穩(wěn)定順行

保持爐況順行是提高和穩(wěn)定鐵水質(zhì)量的前提和基礎(chǔ)，通過選擇合適的送風(fēng)制度，優(yōu)化冶煉強(qiáng)度和裝料制度，加強(qiáng)原燃料檢驗分析，及時掌握外圍變化，通過及時調(diào)劑，保證爐況的穩(wěn)定和順行，為提高和穩(wěn)定鐵水質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。在送風(fēng)制度方面，采取加長風(fēng)口、縮小風(fēng)口面積，風(fēng)口長度由原先的470mm增長到500mm，風(fēng)口直徑由8個直徑130mm的風(fēng)口，減少到全部為直徑120mm的風(fēng)口，風(fēng)口面積減少0.157㎡，彌補(bǔ)風(fēng)溫下降對實際風(fēng)速的影響，保證爐缸活躍度，穩(wěn)定鐵水質(zhì)量。上部裝料制度調(diào)整采取適當(dāng)中心加焦，保證中心氣流，適當(dāng)抑制邊緣氣流的制度，既可以保證氣流分布相對穩(wěn)定，杜絕失常，也有利于減少壁體波動，保持合理爐型，保證了熱制度的穩(wěn)定，有保證了鐵水質(zhì)量的穩(wěn)定。

2.2 加強(qiáng)工藝紀(jì)律考核

針對2017年公司提出為下游工序服務(wù)的要求，1#高爐成立“提高和穩(wěn)定鐵水質(zhì)量攻關(guān)”小組，要求“明確目標(biāo)，落實責(zé)任，統(tǒng)一操作，穩(wěn)定提高鐵水質(zhì)量”。首先、加強(qiáng)工藝紀(jì)律考核，通過全員投入產(chǎn)出考核對爐內(nèi)操作提出更高要，對爐溫、鐵水中硫、爐渣堿度提出具體考核指標(biāo)，連續(xù)3爐鐵超出方針按照生產(chǎn)事故考核。對工長工作做了進(jìn)一步要求，下發(fā)了爐內(nèi)管理考核細(xì)則，內(nèi)容增加了：①鐵前和鐵中看風(fēng)口，加強(qiáng)對爐溫趨勢的預(yù)判，做到及時調(diào)整，較少爐溫波動；②增加看料次數(shù)，由每班一次增加到，每班兩次，通過看料及時發(fā)現(xiàn)原燃料變化，特別是焦炭水分變化，及時調(diào)整熱量，穩(wěn)定爐溫；③完善交接班制度，工長交接時分析本班操作，為下班提出操作意見，統(tǒng)一思想，連貫操作，提高工長操作水平，減少人為操作對鐵水質(zhì)量造成的不利不利影響。其次、加強(qiáng)對上料、爐前工藝紀(jì)律管理，圍繞高爐穩(wěn)定順行的目標(biāo)，重點抓好槽下篩分、出鐵正點率、鐵口深度合格率三個關(guān)鍵點的落實工藝紀(jì)律。槽下增加清篩次數(shù)，特別是塊礦篩，做到篩面干凈，保證篩分質(zhì)量；控制篩網(wǎng)T/H值，要求小于120T/H，如果超出，及時調(diào)整閘門，保證篩分效果。為確保工作落實到位，對未完成要求的予以考核，對超額完成的給與獎勵。

2.3 加強(qiáng)原燃料質(zhì)量監(jiān)控，發(fā)生變化及時反應(yīng)

加強(qiáng)入爐原燃料的監(jiān)控，通過MES系統(tǒng)，對燒結(jié)礦、焦炭、煤粉成份進(jìn)行監(jiān)控，出現(xiàn)較大波動，及時增加取樣，做到及時調(diào)整，減少因原燃料波動導(dǎo)致鐵水質(zhì)量波動。在班報增加煤粉成份，焦炭成份記錄，可以及時發(fā)現(xiàn)成份波動，方便工長調(diào)整。增加看料次數(shù)，每班看料兩次，每班做焦炭水分一次，對原燃料變化情況做到心中有數(shù)，發(fā)現(xiàn)變化大，及時加送抽檢樣。

2.4 選擇合適的熱制度

在高爐熱制度的控制中，堅持“降硅不降熱，虧熱不降硅”的原則。加強(qiáng)鐵水物理熱控制，物理熱方針由>1490℃提高到>1500℃，在保證物理熱的前提下將[Si]操作方針下放到0.30%，實現(xiàn)低[Si]操作。從圖1可以看出，2017年月平均物理熱都在1500℃以上，鐵水中[Si]通過4個月的摸索，基本穩(wěn)定在0.35%左右，實現(xiàn)了低[Si]操作，同時也提高了爐溫的穩(wěn)定性。

圖1  天鋼2000m³高爐物理熱和鐵水中硅的關(guān)系

2.5 改善高爐爐缸工作狀態(tài)

對鐵水質(zhì)量的好壞起決定性作用的是爐缸工作狀態(tài)，均勻的活躍度、充沛的熱量、良好的透氣性和透液性，是降硅脫硫的關(guān)鍵。由于熱風(fēng)爐系統(tǒng)老化，按照熱風(fēng)爐現(xiàn)有條件，無法保證1200℃以上穩(wěn)定風(fēng)溫，退而求其次，將風(fēng)溫穩(wěn)定風(fēng)溫在1190℃，減少因風(fēng)溫波動導(dǎo)致的熱量波動，針對風(fēng)溫水平較低的情況，采取提高富氧、控制煤比、提高煙煤比例等手段來彌補(bǔ)理論燃燒溫度，目前1#高爐理論燃燒溫度可以保持在2250℃左右，滿足基本要求。同時，提高理論風(fēng)速，將理論風(fēng)速由210 m/s提高到220m/s，來降低風(fēng)溫下降對實際風(fēng)度的影響，保證缸活躍度。采取中心加焦的裝料制度，保證中心氣流，減少氣流波動，避免氣流失常，保證高爐熱制度的穩(wěn)定。良好的活躍度和充足的熱量為渣鐵反應(yīng)提供了良好條件，有利于渣鐵間硫分配系數(shù)的提高。

3.1 提高爐渣堿度

爐渣堿度提高可以降低SiO₂活度，減少SiO₂的還原，同時使軟熔帶下移，軟熔帶厚度變薄，還原硅量減少，有利于低硅冶煉，同時還可以提高爐渣脫硫效率。使軟熔帶位置和厚度的下降，有利于提高渣皮穩(wěn)定性，減少壁體波動。目前1#高爐堿度逐步由1.15-1.18提高到1.18到1.23，既達(dá)到了脫硫效果，又保證了爐渣冶金性能的穩(wěn)定，達(dá)到了良好的效果。

3.2 適當(dāng)抑制邊緣氣流分布，減少壁體波動

邊緣氣流過剩不利于壁體渣皮的穩(wěn)定，經(jīng)常會造成渣皮脫落，壁體波動，渣皮落入爐缸，會對鐵水[Si]、[S]造成影響，短時間內(nèi)產(chǎn)生較大波動。壁體波動較大時，還會造成管道形成，導(dǎo)致爐況失常，對鐵水質(zhì)量造成較大影響。1#高爐上部采用中心加焦布料制度，下部制度采取加長風(fēng)口，縮小風(fēng)口面積，提高鼓風(fēng)動能，保證中心氣流的同時，適當(dāng)抑制邊緣氣流，可以減少邊緣氣流對渣皮的沖刷，穩(wěn)定渣皮，減少壁體波動。

圖2  天鋼2000m³高爐鼓風(fēng)動能

3.3 降低休風(fēng)率

休送風(fēng)時鐵水質(zhì)量會大幅波動，無法避免，所以我們只能通過加強(qiáng)一級點檢和設(shè)備維護(hù)，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備問題，降低因設(shè)備因素造成的減風(fēng)和休風(fēng)。計劃休風(fēng)時，完善休風(fēng)料計算，做好熱量平衡，盡量減少休風(fēng)造成的鐵水質(zhì)量異常爐次。同時加強(qiáng)對計劃檢修的管理，在計劃休風(fēng)時盡可能多的處理設(shè)備隱患和故障，將每季度檢修一次，延長到每半年檢修一次，減少計劃檢修頻次，也有利于穩(wěn)定鐵水質(zhì)量。

3.4 加強(qiáng)日常硫負(fù)荷分析

高爐硫負(fù)荷，指每生產(chǎn)一噸鐵水所需的入爐爐料帶入的總和。高爐硫負(fù)荷的主要來源是焦炭、噴吹煤等燃料。如圖3所示,高爐由焦炭帶入的硫，約占硫負(fù)荷的80％；高爐噴吹煤粉帶入的硫，約占硫負(fù)荷的12％；燒結(jié)礦帶入的硫約占硫負(fù)荷的2％,還有一部分來源于天然富礦，占硫負(fù)荷的6%。

圖3 2017年天鋼2000m³ 高爐硫負(fù)荷的分布情況

由于市場競爭形勢嚴(yán)峻，外購的焦炭、高爐噴吹煤、生礦的供應(yīng)量和質(zhì)量并不穩(wěn)定，硫負(fù)荷的波動較大，范圍在4.0kg/tHM-5.0kg/tHM之間波動，對鐵中硫有較大影響。1#高爐采取，每班記錄焦炭、煤粉成分，每日夜班進(jìn)行統(tǒng)計分析，并對硫負(fù)荷進(jìn)行校核，及時調(diào)整爐渣堿度，確保有足夠的脫硫能力。

3.5 加強(qiáng)爐溫控制，確保爐況順行

目前1#高爐操作方針，鐵水硅含量：0.30-0.40％，鐵水硫含量：0.025％到0.035％。日常操作中當(dāng)鐵水中，當(dāng)鐵水含硅量低于0.30%或高于0.40時，及時補(bǔ)充熱量和減少熱量，主要以調(diào)整燃料比為手段，為減少爐溫波動，打好調(diào)劑提前量，工長采取看風(fēng)口和看鐵樣相互結(jié)合的方法來提前判斷爐溫走向，提前調(diào)整，減少爐溫波動。當(dāng)鐵水含硅量低于0.20%時，可以適當(dāng)過量調(diào)劑，盡快將爐溫提上來。當(dāng)鐵水含硅量連續(xù)三爐低于0.20%時，及時插焦5t-1批，適當(dāng)減風(fēng)控制料速，降低負(fù)荷，避免造成爐況失常。當(dāng)物理熱小于1450℃時，操作以提高物理熱為主，及時調(diào)整熱量，放寬鐵水硅含量要求，當(dāng)物理熱大于1450℃時，恢復(fù)正常操作。若物理熱小于1450℃，且爐渣流動性變差時，及時采取插焦操作，并適當(dāng)減風(fēng)，盡快提高物理熱，確保爐況順行。

通過以上制度和操作上的管理實踐，1#高爐鐵水質(zhì)量和穩(wěn)定性有顯著提高，鐵水合格率保持在100%，一級品率提高4.5%、鐵水中[Si]下降0.06%、鐵水中[S]下降0.004%，滿足公司要求，為下游工序提供了優(yōu)質(zhì)的鐵水。具體數(shù)據(jù)見表1：

表1 2017年月與2016年部分指標(biāo)統(tǒng)計表

從表1看出，1#高爐原料條件大幅下降，主要是考慮到成本因素陪吃一些低品位的塊礦，入爐品位下降0.65%，按每下降1%入爐品位，提高燃料比7kg計算，燃料比上升0.65*7=4.55kg，增加了焦炭、煤粉硫帶入量，對鐵水中硫降低造成了不利影響。鐵水含硅量和含硫量進(jìn)一步降低，一級品率提高4.5%，得利于二元、三元堿度的提高。

5 結(jié) 論

2017年度，1#高爐為提高鐵水質(zhì)量和穩(wěn)定性，通過加強(qiáng)對原燃料質(zhì)量監(jiān)控、尋找出合適的造渣制度、選擇合適的上部下部制度，提高工長操作水平等一系列措施，活躍了爐缸，保證了熱量，提高了鐵水質(zhì)量，降低了鐵水中含硅，保證了高爐穩(wěn)定順行，降低了煉鐵成本。鐵水質(zhì)量和穩(wěn)定性的提高也為下游工序進(jìn)一步縮短冶煉時間，冶煉和開發(fā)新品種鋼打下了基礎(chǔ)，為天鋼成本降低和技術(shù)進(jìn)步做出了貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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