劉文文

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司煉鐵廠， 山西 太原 030003）

隨著世界鋼鐵工業(yè)微利時代的到來，對于高爐生產(chǎn)來說，如何在高冶強和精料質(zhì)量下降的條件下，實現(xiàn)高爐穩(wěn)定順行和鐵水優(yōu)質(zhì)低耗是高爐技術(shù)人員共同面對的課題。

眾所周知，合理爐料結(jié)構(gòu)的選擇對高爐長期穩(wěn)定順行尤為重要，我國大多數(shù)企業(yè)高爐入爐原料基本以燒結(jié)礦入爐比例在65%～80%，燒結(jié)礦質(zhì)量決定高爐精料整體水平。我國燒結(jié)礦配料結(jié)構(gòu)基本采用自有精粉配加部分進口精粉，以提高燒結(jié)礦質(zhì)量水平，近幾年來進口精粉質(zhì)量整體下行且價格和供應(yīng)量受市場因素波動頻繁，不利于燒結(jié)配礦的穩(wěn)定。山西太鋼不銹鋼股份有限公司（全文簡稱太鋼）煉鐵廠在大型高爐操作技術(shù)提升及燒結(jié)技術(shù)的發(fā)展的基礎(chǔ)上，提出全精粉燒結(jié)的思路，并付諸實踐。在太鋼5號高爐成功實施，實現(xiàn)爐況穩(wěn)定順行。

1 應(yīng)用背景

太鋼地處內(nèi)陸，進口鐵精粉受到碼頭、鐵路運力等因素影響，加之國際鐵精粉價格波動頻繁及消耗大量的國際外匯，完全受制于人，為進一步增加太鋼在全行業(yè)的盈利點，太鋼煉鐵廠提出并實施了全精粉燒結(jié)礦入爐技術(shù)的攻關(guān)項目，降低企業(yè)對進口鐵精粉的依賴和節(jié)約國際外匯。如表1和表2所示，將太鋼三燒結(jié)使用全精粉燒結(jié)前后工業(yè)試驗的物化指標(biāo)及熔滴實驗指標(biāo)進行對比，為高爐成功使用全精粉燒結(jié)礦，太鋼煉鐵廠技術(shù)人員需要解決的主要問題如下[1-4]：

1）提高燒結(jié)礦機械強度，轉(zhuǎn)鼓強度平均值盡量保證在78%以上。

2）全精粉燒結(jié)礦FeO含量高，需要保持爐缸有充沛的熱基礎(chǔ)，利于氣流長期穩(wěn)定。

3）小于5 mm粒度多及低溫還原粉化嚴(yán)重需要合理上下部氣流調(diào)劑，控制合理壓差保證高爐穩(wěn)定順行。

表1 全精粉使用前后三燒結(jié)物化指標(biāo)

表2 全精粉使用前后三燒結(jié)熔滴指標(biāo)

2 應(yīng)對措施

全精粉燒結(jié)技術(shù)的應(yīng)用對高爐爐型及氣流調(diào)節(jié)有著苛刻的要求，尤其是低強度高粉率燒結(jié)礦入爐量的增加，勢必造成爐內(nèi)＜5 mm粒徑爐料增加，易惡化爐內(nèi)透氣性，導(dǎo)致壓差增加，影響高爐順行。

2.1 燒結(jié)堿度調(diào)整

在穩(wěn)定爐料結(jié)構(gòu)在合理范圍內(nèi)條件下，提高全精粉燒結(jié)礦二元堿度以提高爐料機械強度，結(jié)合高爐生產(chǎn)實踐中爐料結(jié)構(gòu)計算出燒結(jié)礦的可控制堿度范圍1.95～2.10，通過工業(yè)試驗得出當(dāng)三燒的全精粉燒結(jié)堿度2.08時，各項理化指標(biāo)及熔滴試驗指標(biāo)較為理想，具體指標(biāo)和使用全精粉前配外礦粉時對比，如下頁表3和4所示。

表3 高堿度全精粉燒結(jié)物化指標(biāo)

表4 高堿度全精粉燒結(jié)熔滴指標(biāo) ℃

通過比較得知，三燒結(jié)使用全精粉后，二元堿度提高2.08水平后，各項冶煉指標(biāo)明顯上升。但同時可以看到，全精粉燒結(jié)礦FeO含量高，以及熔滴區(qū)間變窄，對高爐氣流穩(wěn)定、爐缸儲熱及穩(wěn)定性提出了更高的要求。

2.2 爐料結(jié)構(gòu)調(diào)整

合理爐料結(jié)構(gòu)是高爐穩(wěn)定順行的保障。各種含鐵爐料礦物組成不同以及軟熔溫度存在差異，當(dāng)爐料結(jié)構(gòu)發(fā)生頻繁變動時，軟熔帶厚度和位置也會發(fā)生頻繁變動，不利于高爐的穩(wěn)定順行。

對太鋼5號高爐使用全精粉燒結(jié)前后常用爐料結(jié)構(gòu)進行爐料軟化性能實驗,如表5所示。

表5 全精粉燒結(jié)前后高爐不同爐料結(jié)構(gòu)軟化性能試驗

從表5可以看出，使用全精粉燒結(jié)后，爐料軟化區(qū)間明顯增加，同時考慮到全精粉燒結(jié)礦粉率高、機械強度差，為避免因此導(dǎo)致的氣流不穩(wěn)。太鋼5號高爐從2013年7月采用全精粉燒結(jié)后，在爐料結(jié)構(gòu)調(diào)整上以穩(wěn)定三燒結(jié)使用量，四燒結(jié)作為備用燒結(jié)；球團礦使用方面從2014年開始全部使用袁球，峨球作為備用球團，單一爐料結(jié)構(gòu)，以減弱因爐料軟化區(qū)間增加等原因造成的高爐高壓差、風(fēng)壓不穩(wěn)等負(fù)面影響。

如圖1所示，2013年1月—6月份使用全精粉燒結(jié)礦前，雖高爐爐料結(jié)構(gòu)變動頻繁，但受燒結(jié)礦粉率低、機械強度高等原因，全壓差較穩(wěn)定，均值156 kPa，且波動幅度在6 kPa以內(nèi)。

2013年7月份—12月份開始使用全精粉燒結(jié)礦，全壓差波動較為明顯，與2013年上半年產(chǎn)量水平持平的基礎(chǔ)上，全壓差均值162 kPa，較前6個月均值高出6 kPa，且氣流順行度差，表現(xiàn)在月均頂溫升高，燃料比增加。

圖1 2013年1月至2014年8月太鋼5號高爐月均全壓差分析

進入2014年，5號高爐采用單一燒結(jié)和單一球團入爐進行爐料結(jié)構(gòu)優(yōu)化，效果明顯。2014年1月—8月全壓差均值為153.8 kPa，整體水平優(yōu)于使用全精粉燒結(jié)前全壓差水平，且波動幅度降到4kPa以內(nèi)。

2.3 爐料布料位置調(diào)整

鑒于全精粉燒結(jié)礦強度差、粉率高，入爐后易導(dǎo)致煤氣流穩(wěn)定性差等特點。太鋼5號高爐研究并實施了球團礦定倉定量稱量排出法，且在料面中心漏斗位置減少球團礦的量，以減少球團礦滾動性強帶來的中心氣流不穩(wěn)，具體布料位置見圖2所示。

圖2 太鋼5號高爐爐料布料位置對比

2.4 高爐上下部調(diào)劑

太鋼5號高爐為應(yīng)對全精粉燒結(jié)礦粉率高透氣性差等缺陷，在上下部調(diào)劑方面的主導(dǎo)思想為：發(fā)展中心和邊緣兩股氣流。

高爐上部調(diào)劑主要是通過邊緣位置增加焦丁使用量，實現(xiàn)焦化出焦全利用的同時，疏松邊緣氣流。使用全精粉燒結(jié)礦前布料角度差15℃（外圈42℃，內(nèi)圈27℃），PWO采用333333，PWC采用333221；使用全精粉燒結(jié)礦后，布料角度差減少到12℃（外圈43℃，內(nèi)圈31℃），并適當(dāng)提高料線，來保證中心和邊緣穩(wěn)定煤氣流，PWO和PWC均采用333222，以穩(wěn)定爐料徑向界面效應(yīng)。

下部調(diào)劑主要通過減少風(fēng)口面積，風(fēng)口面積從最初0.477 m2降到0.439～0.463 m2，保證充沛鼓風(fēng)動能，通過增加鼓風(fēng)動能改善爐缸死料堆透氣透液性，以維持爐缸的高物理熱和穩(wěn)定的煤氣流上升通道。

經(jīng)過煉鐵廠及5號高爐技術(shù)人員攻關(guān)調(diào)整，實現(xiàn)了高爐在使用全精粉燒結(jié)礦時，穩(wěn)定中心和邊緣兩股氣流，增加了煤氣流的穩(wěn)定性。

從2013年全年指標(biāo)完成情況分析，產(chǎn)量月均水平穩(wěn)定，鼓風(fēng)動能穩(wěn)定，全年平均燃料比515 kg。2014年受鋼鐵經(jīng)濟形勢影響，控制產(chǎn)量9 600 t，加上全精粉的使用，平均燃料比為525 kg，但經(jīng)過多方努力，高爐穩(wěn)定性尚可。具體高爐經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)見表6。

2.5 爐缸排放管理

爐缸焦炭狀態(tài)除受爐底深度、焦炭負(fù)荷、軟熔層形狀與位置影響外（上述幾點在高爐正常生產(chǎn)時變化不大），對爐缸焦炭狀態(tài)影響最大的因素主要為渣鐵排放和爐缸爐底侵蝕狀態(tài)。鑒于此，5號高爐及煉鐵廠相關(guān)技術(shù)人員特制定了以下出鐵措施，以穩(wěn)定爐缸焦堆在渣鐵中的懸浮狀態(tài)，改善透液性和爐缸整體活躍度。

1）加強鐵口維護，保證鐵口見吹堵口，一天出鐵總爐數(shù)控制在10～12次以內(nèi)。

2）穩(wěn)定鐵口深度在3 600 mm，且爐缸內(nèi)渣鐵體積保持在20～60 m3，穩(wěn)定爐缸內(nèi)渣鐵液位。

3 結(jié)論

1）燒結(jié)礦二元堿度控制在2.05～2.15范圍內(nèi)，隨著堿度升高，機械強度增高，粉率減少。

2）爐料結(jié)構(gòu)方面，保持爐料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，且相對單一，有利于高爐操作者控制高爐煤氣流的分布。

3）當(dāng)入爐原料粉率高，機械強度差時，需綜合上下部調(diào)劑，保證煤氣流中心和邊緣兩條通路，增加煤氣流穩(wěn)定性。

4）加強爐缸排放管控有利于改善爐缸透液性和爐缸整體活躍度。

表6 太鋼5號高爐主要經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)

[1]林成城，項鐘庸.寶鋼高爐爐型特點及其對操作的影響[J].寶鋼技術(shù)，2009（2）：49-56.

[2]劉琦.高爐強化后的基本操作制度選擇[J].鋼鐵，2004，39（3）：4-13.

[3]楊維元，謝明輝.爐料結(jié)構(gòu)對高爐順行的影響[J].鞍鋼技術(shù)，2008（5）：41-44.

[4]張先卓.冶金傳輸原理[M].北京:冶金工業(yè)出版社，2000.