郭凱峰，鄭希全，周曉東，黃龍

（青島特殊鋼鐵有限公司，山東青島 266400）

1 前 言

青島特殊鋼鐵有限公司（簡稱青島特鋼）3#高爐（1 200 m3）于2021 年開爐投產(chǎn)。為提高經(jīng)營效益，高爐不斷采取強化冶煉措施。高爐的利用系數(shù)很長時間無法突破2.4 t/（m3·d），燃料比居于510 kg/t 以上；為此，高爐從嚴(yán)控原燃料質(zhì)量著手，在降低入爐粉末的基礎(chǔ)上，取消中心加焦，同時對送風(fēng)制度進行調(diào)整，從而有效地提高了煤氣利用率，高爐的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)明顯提升。2022 年10 月，高爐燃料比首次降至510 kg/t 以下，煤比突破155 kg/t，利用系數(shù)穩(wěn)定在2.5 t/（m3·d）以上，爐況穩(wěn)定順行。

2 強化冶煉的措施

2.1 加強原燃料管理

3#高爐堅持較為合理、相對穩(wěn)定的入爐含鐵料結(jié)構(gòu)，以減少軟融帶的波動。含鐵料的配比是72%堿性燒結(jié)礦+24%塊礦+4%酸性球團礦，而燒結(jié)礦的品位一般控制在55%以下，所以入爐品位在56%～57%。燒結(jié)礦的粒級指標(biāo)如表1所示。

表1 3#高爐燒結(jié)礦粒度組成

由于焦?fàn)t產(chǎn)能不足，高爐配加部分外購焦，焦炭配比為60%～80%自產(chǎn)焦+20%～40%外購焦（準(zhǔn)一級焦）。為了降低成本，以市場價格選擇外購焦的供應(yīng)商和采購數(shù)量，因此焦炭結(jié)構(gòu)波動較大。自產(chǎn)焦炭的粒級指標(biāo)如表2 所示。外購焦由于品質(zhì)較差，倒運次數(shù)多，整體粒度水平較自產(chǎn)焦炭偏小，這是造成高爐小焦粒占比較高的根本原因。

表2 3#高爐焦炭粒度組成

高爐爐料的粒度組成對料柱的透氣性和煤氣利用率有至關(guān)重要的影響［1］。在強化冶煉的過程中，不僅要求粒度合適且均勻，而且對粉末量的要求非常嚴(yán)格。3#高爐重點從槽下篩分工作著手，通過調(diào)整給料機速度、振動篩振幅、棒條間距等關(guān)鍵參數(shù)，充分發(fā)揮槽下的篩分效能，最大限度降低入爐粉末量。

燒結(jié)礦給料機的備料速度控制在50 kg/s以內(nèi)，燒結(jié)礦振篩尺寸調(diào)整情況如表3所示。同時，每班定時檢查振動篩篩面堵塞和破損情況，及時清理和更換，正常更換周期為180 d；合理控制燒結(jié)礦打料倉位，要求最低打料倉位在6 m 以上，目的是避免低倉位打料造成燒結(jié)礦機械碰撞粉化加劇。經(jīng)過統(tǒng)計，高爐燒結(jié)礦的返礦量由170 kg/t 升高至210 kg/t，大量小粒度燒結(jié)礦和粉末被篩下，入爐鐵料的含粉量相應(yīng)減少。

表3 燒結(jié)礦振篩尺寸調(diào)整

對自產(chǎn)焦炭和外購焦炭嚴(yán)格分倉管理，杜絕混料［2］。除密切關(guān)注焦炭的各項化學(xué)和物理性能外，每班兩次查看槽下焦炭質(zhì)量，測量焦炭水分。焦炭給料機的備料速度控制在40 kg/s以內(nèi)，焦丁篩的篩面由網(wǎng)格篩改造為棒條篩，以提高篩分效率。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，改造后，高爐焦丁比由45 kg/t 減少至30 kg/t，篩分效率提升，附著在焦丁表面而帶入高爐的粉末也隨之減少。

2.2 優(yōu)化上下部操作制度

富氧鼓風(fēng)雖然不能為高爐帶來額外的熱量，但提高了高爐煤氣熱值，有利于熱風(fēng)爐提供更高的風(fēng)溫，同時還能提高風(fēng)口前理論燃燒溫度，幫助煤粉更好地在風(fēng)口前燃燒，促進高爐強化冶煉［3］。但是，由于本廠制氧能力的限制，3#高爐的富氧率始終無法突破3.0%，給高爐強化冶煉帶來難度。

鑒于3#高爐煤氣利用率相對較低，僅有46%，與先進高爐50%左右的煤氣利用率存在較大差距。提高煤氣利用率作為高爐降耗、減排的重要手段，尤其是倡導(dǎo)節(jié)能減排、控制碳排放的大環(huán)境下，提高高爐煤氣利用率顯得尤為重要。因此，3#高爐通過以提高煤氣利用率為目標(biāo)，調(diào)整上下部操作制度為手段，促進高爐強化冶煉。

2.2.1 送風(fēng)制度調(diào)整

3#高爐自開爐以來，高爐的中心氣流始終偏弱。當(dāng)加大中心焦的比例引導(dǎo)中心氣流時，往往造成次中心氣流過盛，嚴(yán)重時煤氣利用率大幅降低，爐身靜壓力波動頻繁，爐墻渣皮脫落。經(jīng)過分析，主要原因有個兩方面：一是設(shè)計的爐喉直徑偏大，不利于中心氣流的引導(dǎo)；二是風(fēng)口面積選擇偏大，加上風(fēng)量使用偏小，導(dǎo)致鼓風(fēng)動能不足，沒有足夠的風(fēng)量吹透爐缸，中心死料柱肥大。

爐喉的尺寸無法更改，但風(fēng)口面積可以調(diào)整。利用休風(fēng)機會將原來的580×115 的風(fēng)口調(diào)整為580×110 的風(fēng)口，逐步縮小風(fēng)口面積。與此同時，提高風(fēng)量的使用水平，將實際風(fēng)速增加至270 m/s以上，鼓風(fēng)動能12 000（kg·m）/s 以上，高爐的爐芯溫度出現(xiàn)明顯回升，爐缸活躍度逐漸恢復(fù)。爐芯溫度變化情況如圖1所示。

圖1 3#高爐爐芯溫度

2.2.2 裝料制度調(diào)整

針對爐喉直徑偏大的問題，嘗試了很多布料矩陣，都未達到理想效果。從抑制次中心氣流角度出發(fā)，高爐最終采用了窄平臺+深漏斗的模式，焦炭檔位由6 檔減少至5 檔，中心焦角度逐漸由16°→20°→24°→28°，直至取消中心加焦；礦石平臺也進行同步微調(diào)，控制好邊緣氣流，使其不會因中心焦的減少而過分發(fā)展。布料矩陣調(diào)整結(jié)果：焦炭（37/2，35/2，33/2，30.5/2，28/2）；礦石（39/2，37/2，35/2，33/2，30.5/1）。礦批的選擇方式，在保證最小焦批的基礎(chǔ)上，礦批與風(fēng)量、頂溫相適應(yīng)，以壓差穩(wěn)定、料速穩(wěn)定、不浪費頂溫、煤氣利用率升高為原則。

2.3 加強出鐵管理

開爐后鐵口噴濺嚴(yán)重，經(jīng)常采取堵口再開口的方式，不僅延長了出鐵間隔時間，增加了操作人員的勞動強度，也擾亂了爐前正常出鐵的節(jié)奏，對高爐出盡渣鐵和強化冶煉非常不利。通過換用防噴濺炮泥、采取二次打泥提高孔道密實度的方式，噴濺情況有所緩解。同時，利用休風(fēng)機會對鐵口區(qū)域進行了灌漿，有效地封堵煤氣的通路，噴濺情況得到根治。

合適的出鐵流速有助于出盡爐內(nèi)的渣鐵，促進強化冶煉［4］，也能使操作人員勞動強度在合理范圍。采取以下改進措施：（1）確定55 mm+50 mm 的鉆頭搭配模式，將鐵水平均流速控制在4～5 t/min，日出鐵爐次平均9～11 爐。（2）根據(jù)炮泥質(zhì)量的波動和出鐵量的變化，打泥量控制在1.5～1.7 格，確保鐵口深度在3.0～3.4 m，以維持合適的泥包大小和出鐵時間，減少渣鐵對鐵口區(qū)域耐材的侵蝕。

2.4 治理煤槍磨漏小套難題

經(jīng)過統(tǒng)計，3#高爐投產(chǎn)240 d以來，發(fā)生煤槍磨壞小套26個，既增加休風(fēng)率，也對爐缸的活躍度產(chǎn)生負(fù)面影響，不利于強化冶煉。主要采取以下改善措施：（1）控制合適的分配器壓力，在保證安全和噴煤量的前提下盡量降低該壓力值，以減少煤粉對小套的沖刷，實際控制值在540 kPa 以內(nèi)。（2）鑒于直吹管煤槍通道偏窄，原先的DN32 煤槍在通道內(nèi)無法靈活調(diào)整，遂將其更換為DN27的煤槍，更方便操作人員調(diào)槍。（3）增加調(diào)槍頻次，每小時巡檢一次風(fēng)口，對位置不佳的煤槍進行及時調(diào)整。（4）適當(dāng)疏松邊緣氣流，避免邊緣氣流過分抑制引起生料在小套上方堆積，從而將小套擠壓變形，影響噴煤。

2.5 精細(xì)操作和低硅冶煉

根據(jù)高爐的冶煉強度、爐況、原燃料條件等變化，定期修正操作方針，各班保持統(tǒng)一操作思路，確保爐況順行、穩(wěn)定。提升操作人員能力，定期組織技術(shù)培訓(xùn)，并召開研討分析會，不斷提高工長的實際操作水平和對突發(fā)事故的處理能力，有效減少高爐無計劃休慢風(fēng)。

實行低硅冶煉。從燃料消耗角度考慮，鐵水硅含量越低，消耗的燃料越少，有利于降低燃料比和提高冶強［5-6］。3#高爐結(jié)合實際原燃料條件和外圍條件，在確保高爐穩(wěn)定順行的前提下，把鐵水含硅控制在0.3%～0.5%，爐渣堿度控制在1.15～1.2，渣中鎂鋁比控制在0.5～0.6，既保證了脫硫效果，也提高了渣鐵流動性。

3 強化冶煉效果

3.1 原燃料管控效果

加強原燃料槽下篩分工作和倉位嚴(yán)格管理，大大提高了篩分效果，減少了粉末入爐。噸鐵返礦量變化情況如圖2 所示。從9 月份起，高爐的噸鐵返礦明顯上升，反映出篩分效果得到加強。

圖2 高爐噸鐵返礦量變化

3.2 煤氣利用率變化

通過不斷摸索，3#高爐逐步形成了適合自身條件的布料矩陣。在保證中心和邊緣兩股氣流穩(wěn)定的同時，煤氣利用率穩(wěn)定在47%以上，燃料消耗降低至510 kg/t以內(nèi)。調(diào)整前后煤氣利用率見圖3。

圖3 高爐煤氣利用率

3.3 技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)改善

通過基本操作制度的調(diào)整和日常操作管理的加強，3#高爐的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)得到明顯提升，見表4。

表4 3#高爐技經(jīng)指標(biāo)

4 結(jié) 語

（1）良好的原燃料條件，是高爐強化冶煉的基礎(chǔ)。要根據(jù)企業(yè)實際情況，探求適合高爐生產(chǎn)的基本操作制度，使其與客觀條件完美契合，以獲得最大的經(jīng)濟收益。

（2）3#高爐在不改變自身原燃料條件的前提下，通過采取調(diào)整給料機的備料速度、振動篩振幅和篩網(wǎng)尺寸等一系列措施，有效地減少了原燃料入爐粉末。

（3）3#高爐在上、下部制度的調(diào)劑上，通過調(diào)整風(fēng)口面積，以獲得適宜的鼓風(fēng)動能，為高爐氣流穩(wěn)定和強化冶煉奠定了基礎(chǔ)；上部操作取消中心加焦，配合合適的礦批，確保料速穩(wěn)定，頂溫合適，煤氣利用率升高。

（4）加強出鐵管理，針對性治理鐵口噴濺和煤槍磨漏小套等問題，及時排盡渣鐵，降低無計劃休風(fēng)率，為高爐強化冶煉創(chuàng)造了有利條件。