曾宇，張賢平，趙長城，李曉春，高德庫

（鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠，遼寧鞍山114021）

摘要： 為了降低生鐵成本，高爐使用低MgO 燒結(jié)礦生產(chǎn)，爐渣中MgO 含量大幅度降低，通過采取合理的爐料結(jié)構(gòu)、提高焦炭和燒結(jié)礦質(zhì)量、調(diào)整高爐操作制度等一系列措施，保證了高爐安全生產(chǎn)，并獲得了較好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。

關(guān)鍵詞： 高爐；爐渣；MgO

傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為高爐爐渣中MgO 含量在8%~12%時(shí)高爐具有良好的工藝性能，因此國內(nèi)高爐普遍將MgO 含量控制在8%以上。2015 年9 月，鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠（以下簡稱煉鐵廠）為降低生產(chǎn)成本，對燒結(jié)礦的配料結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)整。在燒結(jié)配料過程中停配鎂石，以降低燒結(jié)配料成本。停配鎂石后，MgO 僅由原料中的生石灰和混料提供，燒結(jié)礦中的MgO 含量由2.0%下降到1.2%， MgO含量降低不會導(dǎo)致燒結(jié)礦質(zhì)量的變化，但會造成爐渣中MgO 含量的降低，引起爐渣粘度增加，進(jìn)而增加高爐操作的難度。為了適應(yīng)高爐低MgO 爐渣的生產(chǎn)操作，煉鐵廠采取了一系列相關(guān)措施，保證了高爐安全生產(chǎn)，并取得了較好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。

1 低MgO 爐渣生產(chǎn)的可行性

為了確定在鞍鋼現(xiàn)有原料條件下， 高爐進(jìn)一步降低爐渣中MgO 含量的可行性，對影響爐渣粘度的因素和規(guī)律進(jìn)行了分析研究。基于煉鐵廠7 座高爐的生產(chǎn)數(shù)據(jù)， 鐵水溫度普遍在1 480～1 520 ℃區(qū)間，爐渣粘度儀溫度控制在1 500 ℃和1 550 ℃兩個(gè)溫度點(diǎn)。配渣時(shí)，用現(xiàn)場高爐渣作為母渣，成分調(diào)劑依據(jù)現(xiàn)場高爐爐渣的化學(xué)成分， 采用添加化學(xué)純試劑的方式進(jìn)行。

1.1 爐渣MgO 含量變化

研究MgO 含量變化對爐渣粘度的影響時(shí)，爐渣中Al₂O₃含量設(shè)定為11%，爐渣堿度1.245。不同溫度下爐渣粘度隨MgO 含量的變化情況如圖1所示。由圖1 可以看出，在設(shè)定條件下，渣中MgO含量在不同區(qū)間，對爐渣粘度的影響程度不同。當(dāng)爐渣中MgO 含量大于3%時(shí)， 在1 500 ℃、1 550 ℃兩個(gè)爐渣溫度下，爐渣粘度均小于0.4 Pa·s，能夠滿足高爐冶煉要求。

1.2 爐渣Al₂O₃含量變化

研究Al₂O₃含量變化對高爐爐渣粘度的影響時(shí)，爐渣中MgO 含量設(shè)定為4%，爐渣堿度1.245。由于爐渣粘度隨溫度上升呈現(xiàn)下降趨勢， 選取較低的溫度點(diǎn)1 500 ℃作為試驗(yàn)溫度。爐渣粘度隨Al₂O₃含量變化情況如圖2 所示。由圖2 可以看出，在設(shè)定條件下，隨著Al₂O₃含量的升高，爐渣粘度逐漸增大。當(dāng)Al₂O₃含量達(dá)到16%時(shí)，爐渣粘度為0.416 Pa·s。行業(yè)內(nèi)認(rèn)為大高爐冶煉過程中，爐渣溫度在1 500 ℃時(shí)， 爐渣粘度在0.4 Pa·s 以下，即可以滿足高爐的正常生產(chǎn)。因此設(shè)定條件下，Al₂O₃含量宜控制在16%以下。

1.3 爐渣堿度變化

研究爐渣堿度對爐渣粘度的影響時(shí)，爐渣中MgO 含量設(shè)定為4%， 爐渣中Al₂O₃含量設(shè)定為11%。不同溫度下爐渣堿度對爐渣粘度的影響情況如圖3 所示。由圖3 可以看出，在設(shè)定條件下，爐渣溫度在1 500 ℃和1 550 ℃兩個(gè)溫度點(diǎn)，隨堿度增大，爐渣粘度變化不大，且均低于0.4 Pa·s，可以滿足高爐正常生產(chǎn)。

因此，在常規(guī)冶煉條件下，爐渣中MgO 含量不低于4%、Al2O3含量不高于16%的爐渣均可以滿足高爐生產(chǎn)的需要。

2 低MgO 爐渣冶煉的前提條件

2.1 合理的爐料結(jié)構(gòu)

合理的爐料結(jié)構(gòu)是高爐安全長壽、穩(wěn)定順行、指標(biāo)優(yōu)化的基礎(chǔ)， 鞍鋼生產(chǎn)實(shí)踐表明70%的高堿度燒結(jié)礦配加30%的酸性球團(tuán)礦， 焦丁比達(dá)到60 kg/t 左右時(shí)是高爐冶煉較為理想的爐料結(jié)構(gòu)模式。不僅可以有效改善料柱的透氣性，而且還可以提高爐況運(yùn)行的穩(wěn)定性?？紤]成本因素，需要配加部分生礦時(shí)，生礦入爐比例不宜大于10%，因?yàn)樯V熱穩(wěn)定性不好， 生礦入爐比例過高會導(dǎo)致爐況的波動。生礦入爐前必須要進(jìn)行嚴(yán)格的篩分，減少入爐生礦的粉末量。

2.2 改善焦炭質(zhì)量

焦炭作為料柱骨架的作用在現(xiàn)代大高爐冶煉過程中顯得尤為重要，對焦炭強(qiáng)度、反應(yīng)性、反應(yīng)后強(qiáng)度等指標(biāo)的要求也更高。鞍鋼五煉焦焦?fàn)t2014 年11 月完成改造，2015 年11 月實(shí)現(xiàn)全干熄焦生產(chǎn)。全廠使用焦炭干熄率由65%逐步提高到96%， 焦炭強(qiáng)度指標(biāo)M40 由85.5%提升到87%以上，焦炭的反應(yīng)性和反應(yīng)后強(qiáng)度穩(wěn)步提升。

2.3 提升燒結(jié)礦質(zhì)量

（1） 煉鐵廠燒結(jié)原采用球盤工藝造球，由于球盤工藝落后，球盤造球混合料粒度不均，大粒級較多，使混合料粒度過大，垂直燃燒速度過快，燒結(jié)礦強(qiáng)度降低；而且球盤造球是在開放的空間，混合料熱量損失很大。為了提升燒結(jié)礦質(zhì)量，煉鐵廠改為使用圓筒混合機(jī)造球，消除以上弊端。

（2） 煉鐵廠精礦槽空間小，鐵料料種多，僅在三燒作業(yè)區(qū)，使用鐵料品種最多時(shí)可達(dá)7 種，日消耗鐵料1 萬t，而精礦槽總槽存為2.4 萬t，每種料的平均最大槽存不過4 000 t。受到受料槽翻車能力限制，以及一些突發(fā)情況影響，任何一種鐵料到達(dá)情況不好都會影響燒結(jié)礦質(zhì)量， 造成質(zhì)量大幅度波動。混勻料場投入使用后，解決了上述問題。

（3） 煉鐵廠高爐來料成分波動大。三燒作業(yè)區(qū)燒結(jié)原料為11 種，每種原料的成分波動都會帶來質(zhì)量的波動；同時(shí)，物料的化驗(yàn)存在滯后性，往往是化驗(yàn)結(jié)果顯示原料成分發(fā)生變化時(shí)， 此種原料已經(jīng)使用并變成燒結(jié)礦了?；靹蛄蠄鐾度胧褂煤?，很好地解決了這個(gè)問題。

3 低MgO 爐渣冶煉采取的措施

高爐在使用低MgO 爐料后， 爐渣中MgO 含量下降，依據(jù)對高爐低MgO 爐渣生產(chǎn)可行性的分析研究，爐渣中MgO 含量降低后，爐渣的黏度升高，流動性下降。渣中MgO 含量低于4%時(shí)，鐵水物理熱水平對爐渣的流動性影響很大。煉鐵廠在使用低MgO 結(jié)構(gòu)的爐料時(shí)， 對高爐的送風(fēng)制度、熱制度和操作制度進(jìn)行了調(diào)整。

3.1 送風(fēng)制度調(diào)整

在送風(fēng)制度方面，對高爐風(fēng)口面積進(jìn)行了調(diào)整，縮小送風(fēng)風(fēng)口的面積，提高鼓風(fēng)動能；將邊中平衡型的煤氣流分布，調(diào)整為以中心煤氣流為主，邊緣煤氣流為輔，中心暢通、邊緣穩(wěn)定型的煤氣流分布，提高爐況運(yùn)行穩(wěn)定性的同時(shí)，提高了爐缸的活躍度。

3.2 熱制度調(diào)整

在熱控制方面， 規(guī)定生鐵含［Si］ 量穩(wěn)定在0.40%～0.60％，鐵水溫度≥1 500 ℃，杜絕過高或過低的爐溫導(dǎo)致渣鐵流動性下降， 一旦發(fā)生爐溫異?，F(xiàn)象，則需要采用過量調(diào)劑的手段，將爐溫調(diào)整至正常的區(qū)間， 防止長時(shí)間的爐溫異常引起渣鐵的流動性變化，影響爐況的順行狀態(tài)。

3.3 操作制度

3.3.1 高爐上料缺欠處理

由于高爐上料系統(tǒng)存在缺欠，焦篩振幅不夠，入爐焦炭粉末較多， 嚴(yán)重影響高爐的透氣性；同時(shí)，給料機(jī)的迎料擋板長期使用，磨損嚴(yán)重且更換時(shí)間較長，導(dǎo)致給料機(jī)跑料或料流不均，致使高爐矩陣布料達(dá)不到要求，造成高爐順行較差。通過加強(qiáng)對焦篩的巡檢， 及時(shí)發(fā)現(xiàn)焦篩存在的問題并解決，同時(shí)對振動篩的振幅進(jìn)行測試，對焦篩振幅不夠現(xiàn)象進(jìn)行改造，使篩分效果滿足高爐工藝需要。增加給料機(jī)迎料擋板厚度并改用耐磨材質(zhì)， 改變更換給料機(jī)迎料擋板的更換方式， 使上料系統(tǒng)能夠滿足高爐矩陣布料的要求。

3.3.2 爐況調(diào)劑

調(diào)劑爐況時(shí)要樹立操作過程中的紅線意識，嚴(yán)禁低爐溫操作、嚴(yán)禁頂風(fēng)壓操作。及時(shí)掌握原燃料成分變化， 并根據(jù)原燃料變化、參數(shù)走勢做好“攻守退”的預(yù)案執(zhí)行。高爐特殊情況下如休風(fēng)，要根據(jù)休風(fēng)時(shí)間的長短適當(dāng)下調(diào)入爐堿度。對爐況調(diào)劑要做到堅(jiān)持料線不正常不宜調(diào)整裝料制度、料速不正常不宜調(diào)整焦炭負(fù)荷、爐溫不正常不宜調(diào)整爐渣堿度、爐況不正常不宜調(diào)整爐頂壓力的“四不宜”操作方針。

4 實(shí)踐效果

高爐通過對爐料結(jié)構(gòu)、原燃料質(zhì)量、高爐操作制度等方面的調(diào)整與實(shí)施，在燒結(jié)停配鎂石，高爐低MgO 爐渣生產(chǎn)操作實(shí)踐中，保持了高爐穩(wěn)定順行的生產(chǎn)狀態(tài)，且消耗指標(biāo)穩(wěn)步下降。2015 年9~12 月高爐低MgO 爐渣生產(chǎn)生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)見表1。

5 結(jié)論

（1） 渣中MgO 含量不低于4%，Al₂O₃含量不高于16%的爐渣均可以滿足高爐生產(chǎn)的需要。

（2） 加強(qiáng)原燃料質(zhì)量管理，減少入爐粉末，為高爐穩(wěn)定順行提供基礎(chǔ)。

（3） 采用低MgO 爐渣生產(chǎn)，必須在高爐穩(wěn)定順行的基礎(chǔ)上開展，若長時(shí)間順行狀態(tài)不理想，則堿度需維持下限水平。

（4） 低MgO 爐渣冶煉需要高爐保持足夠的風(fēng)速，保證爐缸的活躍度。

（5） 低MgO 爐渣冶煉需要保持爐缸充足的熱量儲備，樹立物理熱紅線管理思維，鐵水溫度不低于1 500 ℃。