趙滿祥

首鋼股份公司4000m3高爐鐵水質(zhì)量改善實(shí)踐

趙滿祥

首鋼股份公司3#高爐通過(guò)提高富氧、縮小風(fēng)口面積、強(qiáng)化原燃料管控等一系列操作制度調(diào)整措施有效地彌補(bǔ)了入爐風(fēng)溫水平下降和原燃料質(zhì)量波動(dòng)對(duì)高爐生產(chǎn)的影響，避免了爐缸活躍性下降，保證了熱制度的穩(wěn)定，高爐鐵水質(zhì)量達(dá)到了長(zhǎng)期保持優(yōu)質(zhì)和穩(wěn)定的目標(biāo)。

風(fēng)溫 鐵水質(zhì)量 理論燃燒溫度 堿負(fù)荷

1.前言

為適應(yīng)首鋼股份公司開(kāi)發(fā)高質(zhì)量、高附加值產(chǎn)品的發(fā)展戰(zhàn)略，滿足煉鋼工序冶煉“高純凈”優(yōu)質(zhì)鋼的需求，首鋼股份公司遷安鋼鐵公司3#高爐在入爐風(fēng)溫大幅度降低，原燃料質(zhì)量下滑等不利條件下采取提高富氧、縮小風(fēng)口面積、強(qiáng)化原燃料管控和出鐵等有效措施使鐵水質(zhì)量得到持續(xù)改善和提高。在公司高附加值鋼種產(chǎn)量逐年遞增的情況下，滿足了后道工序的質(zhì)量需求。

2.生產(chǎn)條件分析

近年來(lái)首鋼股份公司高附加值鋼鐵產(chǎn)品產(chǎn)量逐年遞增，對(duì)優(yōu)質(zhì)鐵水的需求量也隨之提高，但熱風(fēng)爐設(shè)備隱患和外圍生產(chǎn)條件惡化等因素對(duì)高爐生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鐵水造成嚴(yán)重制約。

2.1 風(fēng)溫水平大幅度下降

因熱風(fēng)爐設(shè)備檢修，首鋼股份公司3#高爐從2014年下半年起入爐風(fēng)溫水平下降至1180℃左右，較之前下降了50℃以上，在全國(guó)21座4000m3級(jí)高爐中排名第16位。風(fēng)溫水平的下降使得高爐在大噴吹、高濕度冶煉條件下風(fēng)口前理論燃燒溫度出現(xiàn)不足，由于理論燃燒溫度決定煤氣溫度，進(jìn)而也會(huì)對(duì)爐料傳熱、還原、造渣、脫硫以及鐵水溫度，化學(xué)成分等產(chǎn)生重大影響，導(dǎo)致鐵水質(zhì)量波動(dòng)和下降。

2.2 原燃料條件劣化

目前，鋼鐵產(chǎn)品進(jìn)入微利時(shí)代，在日益增大的成本壓力下，入爐原燃料質(zhì)量不可避免的出現(xiàn)下滑。此外，為減少資金占用而采取的低庫(kù)存策略也使得原燃料質(zhì)量穩(wěn)定性受到一定影響。在環(huán)保限產(chǎn)，外部干擾等因素干擾下，燒結(jié)礦料比、堿度調(diào)整日益頻繁，燒結(jié)礦堿度最高時(shí)達(dá)2.25，落地?zé)Y(jié)礦和機(jī)頭料入爐比例大幅上升，爐料供應(yīng)最緊張時(shí)4000m3高爐所用燒結(jié)礦甚至由360m2燒結(jié)機(jī)直供燒結(jié)礦改為90m2燒結(jié)機(jī)的落地?zé)Y(jié)礦，比例最高時(shí)達(dá)100%。

2.3 低強(qiáng)度冶煉和中長(zhǎng)期休風(fēng)增加

隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高，政策性限產(chǎn)逐漸增多，限產(chǎn)期間燒結(jié)和焦化產(chǎn)能不能滿足高爐需求，高爐只能以降低冶煉強(qiáng)度甚至休風(fēng)進(jìn)行適應(yīng)，頻繁的慢風(fēng)甚至休風(fēng)對(duì)高爐爐況穩(wěn)定性和爐缸活躍性不可避免的造成影響。

2.4 硫負(fù)荷、有害元素負(fù)荷升高

在爐料經(jīng)濟(jì)化的大趨勢(shì)下，公司高爐硫元素和有害元素負(fù)荷呈明顯上升趨勢(shì)。在全廠力保的情況下，3#高爐堿負(fù)荷仍由2015年的2.56kg/t上升到2016年的2.74kg/t，個(gè)別月份還超過(guò)了3kg/t的控制標(biāo)準(zhǔn)。硫元素和有害元素負(fù)荷的上升不但制約鐵水質(zhì)量改善，也嚴(yán)重威脅高爐順行和爐體長(zhǎng)壽。

3.改善鐵水質(zhì)量所采取的措施

3.1 穩(wěn)定高爐送風(fēng)制度和熱制度

針對(duì)風(fēng)溫水平下降對(duì)理論燃燒溫度的影響，首鋼股份公司3#高爐采取用足富氧，適當(dāng)控制噴煤比、提高煙煤比例等方式進(jìn)行彌補(bǔ)。正常爐況下富氧率保持在5%左右的設(shè)備能力上限，通過(guò)分析瓦斯灰含碳量評(píng)價(jià)噴煤量的合理性，將瓦斯灰含碳嚴(yán)格控制在30%以內(nèi)。采取以上措施后，3#高爐理論燃燒溫度基本保持在2100℃左右，高于2050℃的警戒水平。

另外，3#高爐還采取加長(zhǎng)風(fēng)口、縮小風(fēng)口面積等手段,平衡入爐風(fēng)溫水平下降對(duì)實(shí)際風(fēng)速的影響，確保爐缸活躍度不下降。同時(shí)，又配合搭建合理的焦炭平臺(tái)，減少裝料制度調(diào)整次數(shù)，保持煤氣分布穩(wěn)定，杜絕氣流狀態(tài)，保證了高爐熱制度的長(zhǎng)期平衡穩(wěn)定。充足的爐缸活躍度和熱儲(chǔ)備為渣鐵反應(yīng)提供了良好條件，渣鐵間硫分配系數(shù)穩(wěn)步提高。

3.2 強(qiáng)化原燃料質(zhì)量管控

建立原燃料質(zhì)量趨勢(shì)日?qǐng)?bào)，對(duì)入爐焦炭、燒結(jié)礦和球團(tuán)礦的總計(jì)17個(gè)主要質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量劣化苗頭立即分析原因，制定整改措施，避免主要入爐料發(fā)生大的質(zhì)量波動(dòng)。此外對(duì)各原燃料篩網(wǎng)的振幅、篩眼尺寸、篩分時(shí)間進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化管理，杜絕粒級(jí)不合格爐料入爐。原燃料管控措施的加強(qiáng)在一定程度上過(guò)濾了外圍保供條件波動(dòng)對(duì)高爐生產(chǎn)的影響。

3.3 生產(chǎn)管控能力的提升

在生產(chǎn)管控方面重點(diǎn)圍繞提高保障能力開(kāi)展工作。增加供料，上料路由，避免外圍因素導(dǎo)致的供料緊張及混亂。加強(qiáng)核心設(shè)備維護(hù)與巡檢，合理穿插轉(zhuǎn)爐爐役和焦化干熄爐年修，降低由設(shè)備因素和生產(chǎn)組織因素造成的非計(jì)劃休風(fēng)，為高爐保持高水平長(zhǎng)期順?lè)€(wěn)提供保障。

3.4 有害元素控制與排出

對(duì)硫、磷、鉀、鈉、鋅等有害元素實(shí)行源頭控制，定期強(qiáng)化排出的策略。對(duì)有害元素來(lái)源分布進(jìn)行高頻率檢測(cè)分析，含量高的物料采取減配、停配及均勻配加等措施控制入爐硫負(fù)荷及堿負(fù)荷，與此同時(shí)，定期通過(guò)下調(diào)堿度，調(diào)整熱制度等方式進(jìn)行排堿操作，有效抑制了堿金屬在爐內(nèi)的富集。

3.5 優(yōu)化造渣制度和爐前出鐵操作

在穩(wěn)定入爐原燃料質(zhì)量的基礎(chǔ)上，通過(guò)細(xì)化物料平衡計(jì)算和堿度校核及時(shí)采取調(diào)整手段保持渣系穩(wěn)定。結(jié)合鐵水溫度水平掌握合理的渣中鎂鋁比（MgO/Al2O3），確保爐渣流動(dòng)性良好，改善渣鐵反應(yīng)動(dòng)力學(xué)條件。通過(guò)優(yōu)化造渣制度，渣鐵間硫分配比得到顯著提高（見(jiàn)表1）。

表1 爐渣主要性能指標(biāo)

爐前出鐵方面，維護(hù)合理爐門(mén)深度，根據(jù)冶煉強(qiáng)度確定出鐵流速，結(jié)合調(diào)節(jié)兩場(chǎng)重疊出鐵時(shí)間保持爐缸內(nèi)渣鐵液面不大幅度波動(dòng)。在穩(wěn)定的爐前出鐵制度下，虧渣虧鐵對(duì)高爐熱制度的干擾徹底得到杜絕，在不同出鐵場(chǎng)之間的爐溫、鐵溫及見(jiàn)渣率偏差也逐漸縮小直至消失。

4.鐵水質(zhì)量改善情況

2016年上半年,首鋼股份公司3#高爐平均鐵水溫度1514℃，在全國(guó)4000m3級(jí)以上高爐中排名第二，平均一級(jí)品率92.04%，全國(guó)排名第三，此外，硫、磷、錳等有害元素也居于較低水平，優(yōu)良穩(wěn)定的鐵水質(zhì)量為煉鋼工序高純凈、高附加值產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)（見(jiàn)表2）。

表2 首鋼股份公司3#高爐鐵水質(zhì)量情況

5.結(jié)語(yǔ)

首鋼股份公司3#高爐在入爐風(fēng)溫大幅度下降，原燃料質(zhì)量下滑波動(dòng)的情況下通過(guò)技術(shù)調(diào)整手段較好地保持了高爐爐況的高水平穩(wěn)定，鐵水質(zhì)量穩(wěn)居全國(guó)大型高爐前列，首鋼的生產(chǎn)實(shí)踐表明通過(guò)下述技術(shù)措施能夠促進(jìn)爐缸的活躍和鐵水質(zhì)量的改善：

（1）在原燃料質(zhì)量下降的情況下，入爐原燃料要突出質(zhì)量穩(wěn)定的重要性，穩(wěn)定的入爐原燃料質(zhì)量是高爐提高順?lè)€(wěn)水平的基礎(chǔ)。

（2）在高爐風(fēng)溫受限制的條件下可通過(guò)富氧、噴煤、風(fēng)口調(diào)整等手段保持高爐熱制度與送風(fēng)制度的穩(wěn)定。

（3）有害元素負(fù)荷升高趨勢(shì)下采取源頭控制，定期強(qiáng)化排出是改善鐵水質(zhì)量的有效手段。

（4）合理的渣系和穩(wěn)定的出鐵操作是穩(wěn)定鐵水質(zhì)量的重要保障。

（作者單位: 首鋼股份公司遷安鋼鐵公司）