何飛宏，薛 鋒，黃德才

（玉溪新興鋼鐵有限公司，云南 玉溪 653100）

為了增強(qiáng)企業(yè)的市場競爭力，玉鋼3號高爐于2019年8月6日恢復(fù)釩鈦礦冶煉，10月份為提高“釩”效能，在燒結(jié)混勻料中配加了10%比例的釩鈦精，使渣中w（TiO2）達(dá)到18%，高爐呈現(xiàn)出顯著的中、高鈦渣冶煉特色；2020年2月份后，爐況頻繁出現(xiàn)低爐溫憋風(fēng)、鐵水排Zn升高（鐵水w（Zn）由正常時(shí)的0.010%以下上升到0.100%~0.215%），造成釩鈦礦冶煉難以為續(xù)的被動(dòng)局面，經(jīng)系統(tǒng)性分析找出了爐況波動(dòng)的本質(zhì)原因，采取了相應(yīng)的解決措施，使?fàn)t況逐步恢復(fù)穩(wěn)定。

1 釩鈦礦冶煉后的爐況分析

第一階段：2019年8月—10月。2019年8月份恢復(fù)釩鈦礦冶煉后，爐況穩(wěn)定順行，指標(biāo)較好（見表1），10月中旬燒結(jié)礦中配加10%比例的釩鈦精后，渣中w（TiO2）達(dá)到18%，爐況穩(wěn)定性逐步下滑，10月下旬高爐整體狀態(tài)及穩(wěn)定性已明顯變差。

表1 2019年8月—10月指標(biāo)情況 kg/t

第二階段：2019年11月—12月。11月2日高爐第一次出現(xiàn)低爐溫憋風(fēng)、鐵水含Zn量急劇升高現(xiàn)象，采取常規(guī)的提溫措施，效果不明顯，后又采取集中加焦提溫及降低噴煤比的措施，爐況才逐漸恢復(fù)。12月12日再次出現(xiàn)集中鐵水排Zn現(xiàn)象，造成爐況出現(xiàn)較大波動(dòng)，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)大幅下滑。

第三階段：2020年1月。爐況總體穩(wěn)定順行，雖然1月18日也出現(xiàn)了1次集中排Zn現(xiàn)象，調(diào)整用焦結(jié)構(gòu)后，爐況恢復(fù)正常，經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)也有所好轉(zhuǎn)。

第四階段：2020年2月—4月。2月份出現(xiàn)2次集中排Zn現(xiàn)象，且持續(xù)時(shí)間較長，因此在2月24日—3月9日切換普通礦冶煉來恢復(fù)爐況。3月份集中排Zn次數(shù)增加到4次，爐況波動(dòng)次數(shù)顯著增多，3月下旬尤為頻繁，由之前7~10 d/次，增加至3~5 d/次，爐況穩(wěn)定性急劇下降，爐缸工作狀態(tài)大幅下滑，出現(xiàn)局部堆積現(xiàn)象。4月1日進(jìn)行查水檢漏，發(fā)現(xiàn)封堵的渣口小套燒損漏水，休風(fēng)715 min進(jìn)行處理，復(fù)風(fēng)后爐況逐步恢復(fù)正常。11日再次出現(xiàn)集中排Zn現(xiàn)象，因處于普通冶煉恢復(fù)期間，對爐況影響程度不嚴(yán)重，因此采取集中加焦并將師宗二級焦的使用比例由70%調(diào)整為30%后，爐況穩(wěn)定性逐步提升，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也得到逐步改善。

2 爐況波動(dòng)的原因分析

針對爐況頻繁波動(dòng)，以及在2020年4月11日爐況恢復(fù)期間，在礦焦負(fù)荷（3.68倍）較輕情況下，仍然發(fā)生低爐溫憋風(fēng)、集中排Zn現(xiàn)象，為找到發(fā)生這一現(xiàn)象的本質(zhì)原因，組織相關(guān)人員對影響爐況順行的設(shè)備、爐料、操作制度、燃料四大影響因素進(jìn)行了分析。

2.1 設(shè)備因素

因2019年11月份曾出現(xiàn)風(fēng)口有水跡現(xiàn)象，但休風(fēng)后未查出漏點(diǎn)，首先推測爐況波動(dòng)是漏水所致。但2020年1月份爐況較為穩(wěn)定，指標(biāo)也較好，加上4月11日在已處理漏水渣口小套的情況下，再次出現(xiàn)集中排Zn的情況（鐵水中w（Zn）=0.111%），可以排除漏水是主要原因。

2.2 爐料因素

2.2.1 Zn負(fù)荷

由于鐵水集中排Zn時(shí)鐵水含Zn量急劇升高，首先懷疑是Zn負(fù)荷過高所致，但從入爐Zn負(fù)荷（圖1）可以看出，2019年8月Zn負(fù)荷為1.01 kg/t，爐況較為穩(wěn)定，指標(biāo)也較好，未出現(xiàn)鐵水含Zn異常升高等情況。加上2014年—2015年冶煉釩鈦礦期間Zn負(fù)荷均在0.80 kg/t以上，均未出現(xiàn)鐵水中含Zn急劇升高現(xiàn)象，且在此期間爐況、指標(biāo)也較好，因此排除Zn負(fù)荷高是主要原因。

圖1 2019年8月—2020年3月Zn負(fù)荷趨勢圖

2.2.2 燒結(jié)礦質(zhì)量

對2019年8月份以來燒結(jié)礦的核心三大指標(biāo)進(jìn)行分析，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)及FeO含量雖然有所波動(dòng)，但整體未出現(xiàn)較大的偏離；自11月份配加釩鈦精及用印度粉后，低溫還原粉化性總體呈下降趨勢（見圖2），但1月份爐況較為穩(wěn)定，可排除燒結(jié)礦質(zhì)量下滑是主要原因，3月份低溫還原粉化性比較差（僅為45.55%），加劇了爐況的惡化程度。

圖2 2019年8月—2020年4月RDI+3.15 mm趨勢圖

2.2.3 球團(tuán)礦質(zhì)量

自2019年8月份以來，球團(tuán)礦的質(zhì)量差異不大，除華翔球w（Zn）偏高，部分品種的攀西球抗壓強(qiáng)度偏低外，并未發(fā)現(xiàn)其他嚴(yán)重的質(zhì)量問題，可以判定球團(tuán)礦質(zhì)量不是影響爐況波動(dòng)的主要因素。

2.3 操作制度因素

四大操作制度中，熱制度、造渣制度與同類型釩鈦礦冶煉高爐一致，可以排除這兩個(gè)制度的影響；在送風(fēng)制度方面，經(jīng)過2012年3月調(diào)整風(fēng)口小套的長度及斜度后，2013年—2015年冶煉釩鈦礦期間爐況穩(wěn)定順行，證明送風(fēng)制度是合理的；上部裝料制度以發(fā)展邊緣、中心兩股煤氣流為主，導(dǎo)致煤氣利用率偏低（39.4%），高爐燃料消耗升高，從恢復(fù)釩鈦礦冶煉后8—10月份爐況及指標(biāo)來看，也不是導(dǎo)致爐況波動(dòng)問題的主要原因。

2.4 焦炭質(zhì)量因素

高爐從2019年10月開始使用師宗二級焦，特別是10月下旬將其使用比例提高到50%后，高爐爐況狀態(tài)變差。自11月第一次出現(xiàn)集中排Zn現(xiàn)象以來，后續(xù)每次出現(xiàn)集中排Zn爐況波動(dòng)現(xiàn)象時(shí)，均與焦炭質(zhì)量變化有明顯關(guān)系，特別是與師宗二級焦使用比例高和熱態(tài)指標(biāo)相關(guān)性較強(qiáng)（見表2）或反應(yīng)性超過29%時(shí)，相關(guān)影響尤為明顯。

表2 師宗二級焦使用比例、質(zhì)量與排Zn影響爐況次數(shù)

由表2可知，2020年1月份師宗二級焦使用比例僅為20%，且反應(yīng)性為28.4%，并搭配質(zhì)量較好的干熄焦使用，雖然出現(xiàn)1次集中排Zn，但稍作提溫就可將爐況恢復(fù)正常。特別是1月20日使用質(zhì)量較好的30%的大為焦后，爐況穩(wěn)定順行程度提高，指標(biāo)較好，焦比明顯下降，小粒礦使用比例增加至10%。2月份后，受疫情影響，大為焦和干熄焦斷供，因此增加了師宗二級焦使用比例，2月20日后，師宗二級焦使用比例上升至51%，加上物理性能及冶金性能較之前大幅下滑，使得CRI最高達(dá)33%以上，CSR最低不足57%，導(dǎo)致2月下旬至3月上旬期間轉(zhuǎn)普通礦冶煉。3月份師宗二級焦熱態(tài)反應(yīng)性上升至30.41%，反應(yīng)后強(qiáng)度61.16%，期間爐況波動(dòng)頻繁，出現(xiàn)4次集中排Zn現(xiàn)象。4月11日，在礦焦負(fù)荷較輕的情況，仍然再次出現(xiàn)1次集中排Zn現(xiàn)象，期間師宗二級焦使用比例為70%。

從以上焦炭質(zhì)量與爐況對應(yīng)關(guān)系可以看出，焦炭質(zhì)量變差與高爐出現(xiàn)集中排Zn現(xiàn)象的相關(guān)性最強(qiáng)，在師宗二級焦質(zhì)量下滑時(shí)更為明顯。由此推斷，大比例使用劣質(zhì)二級焦是造成高爐集中排Zn、爐況波動(dòng)的最主要原因。

3 解決措施

3.1 優(yōu)化和穩(wěn)定原燃料質(zhì)量

找出導(dǎo)致爐況波動(dòng)的主要原因后，逐步減少二級焦使用比例，根據(jù)焦炭庫存條件，4月中旬將二級焦的使用比例控制在30%內(nèi)，搭配使用一定比例的塊礦，改善爐渣流動(dòng)性，提高爐缸活躍度。5月8日將師宗二級焦比例減至8%，6月下旬停用師宗二級焦。采購焦種由7種減至3種，入爐焦炭品種由4種減為3種，優(yōu)化前后焦炭的主要指標(biāo)對比如表3所示。

表3 優(yōu)化前后焦炭的主要指標(biāo)對比 %

3.2 優(yōu)化高爐操作

上部以發(fā)展中心氣流為思路，逐步調(diào)整布料矩陣（見表4），抑制邊緣氣流，增大布料角度，將起始布料角度由原來的28°逐步增加至32°。下部以控制合理的理論燃燒溫度為主，富氧量由10 000 m3/h減至9 000 m3/h，以降低下部壓差，改善受風(fēng)條件，增加風(fēng)量、風(fēng)速，提高爐缸活躍度。

表4 布料矩陣的調(diào)整情況

4 優(yōu)化效果

通過優(yōu)化原燃料質(zhì)量和高爐操作，2020年4月下旬后消除了頻繁憋風(fēng)、持續(xù)低溫以及鐵水排Zn的問題；由發(fā)展邊緣、中心兩股煤氣流調(diào)整為發(fā)展中心氣流，煤氣利用率由一季度的39.4%提升至43.85%，氣流的穩(wěn)定性明顯提升，二季度入爐品位（全鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為52.76%，較一季度下降0.49%，在品位下降的情況下，燃料比下降11kg/t；受風(fēng)條件明顯改善，平均風(fēng)量由2630m3/min上升至2 728 m3/min，爐缸活躍度得到明顯提升。

5 結(jié)論

1）焦炭質(zhì)量是高爐穩(wěn)定順行的主要支撐，大量使用劣質(zhì)的師宗二級焦及其熱態(tài)指標(biāo)下滑是造成玉鋼3號高爐爐況波動(dòng)的主要原因。在原料條件變差后，要確保“穩(wěn)定、高效”的生產(chǎn)，保證焦炭質(zhì)量是高爐順行的最后一道“防線”。

2）玉鋼高爐使用相對廉價(jià)的師宗二級焦，導(dǎo)致爐況頻繁波動(dòng)，生產(chǎn)成本大幅上升，故不能單純以原燃料價(jià)格作為采購依據(jù)，應(yīng)建立和采用以降低生鐵成本為根本目標(biāo)的原燃料性價(jià)比評估體系來指導(dǎo)原料采購。

3）通過優(yōu)化用焦結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定原燃料質(zhì)量及優(yōu)化高爐操作，消除了頻繁低爐溫憋風(fēng)、排Zn等問題，爐況的穩(wěn)定性大幅提升。

4）玉鋼3號高爐一直發(fā)展中心、邊緣兩股煤氣流，氣流的穩(wěn)定性較差，煤氣利用率低，在上部制度調(diào)整后，以發(fā)展中心氣流為主，煤氣利用率由39.4%提升至43.85%。