路鵬

（河鋼集團(tuán)宣鋼公司煉鐵廠，河北 宣化 075100）

摘 要： 對(duì)宣鋼 1 號(hào)高爐爐役后期穩(wěn)定生產(chǎn)實(shí)踐進(jìn)行了總結(jié).通過(guò)提升原燃料質(zhì)量、縮小風(fēng)口面積、使用長(zhǎng)風(fēng)口、優(yōu)化布料矩陣、采用大礦批，量化爐前出渣鐵管理等措施實(shí)現(xiàn)了爐役后期的穩(wěn)定生產(chǎn)及指標(biāo)提升。

關(guān)鍵詞：爐役后期；原燃料；風(fēng)口面積；布料矩陣

0 引 言

宣鋼 1 號(hào)高爐 （2 500 m³） 于 2008 年 3 月 15日建成投產(chǎn)，設(shè)計(jì)爐齡 15 年，至 2018 年 3 月已在線生產(chǎn) 10 年，單位爐容產(chǎn)量 7 764 t/m³，高爐已進(jìn)入爐役后期. 高爐設(shè)備老化，3 個(gè)鐵口附近區(qū)域爐缸碳磚溫度階段性大幅度升高， 其中 1# 鐵口區(qū)域爐缸碳磚溫度 T559 最高達(dá)到 563 ℃；高爐爐身中、上部冷卻壁水管破損增加， 漏水冷卻壁共計(jì) 16 塊，22 根水 管；熱風(fēng)爐蓄熱室和格子磚渣化嚴(yán)重導(dǎo)致風(fēng)溫水平偏低，平均風(fēng)溫 980 ℃左右，這些因素都影響著高爐穩(wěn)定順行和強(qiáng)化冶煉。 

1 穩(wěn)定生產(chǎn)措施

針對(duì) 1 號(hào)高爐爐役后期不穩(wěn)定生產(chǎn)狀態(tài)，廠及作業(yè)區(qū)煉鐵技術(shù)人員通過(guò)轉(zhuǎn)變操作理念， 調(diào)整下部送風(fēng)制度，優(yōu)化上部裝料制度等一系列措施，實(shí)現(xiàn)了高爐長(zhǎng)周期穩(wěn)定順行， 達(dá)到了自開(kāi)爐以來(lái)最好的生產(chǎn)狀態(tài)， 實(shí)現(xiàn)了日平均風(fēng)量 5 100 m³/min， 產(chǎn)量 6 000 t/d 以上的良好業(yè)績(jī)。

1.1 提升原燃料質(zhì)量

精料是高爐煉鐵的基礎(chǔ)， 是高爐生產(chǎn)順行、指標(biāo)先進(jìn)、節(jié)約能耗的基礎(chǔ)和客觀要求^[1]。在鋼鐵企業(yè)實(shí)施低成本戰(zhàn)略的今天，在條件允許范圍內(nèi)，不斷提高原燃料質(zhì)量水平，對(duì)高爐長(zhǎng)期穩(wěn)定及指標(biāo)改善仍然起著至關(guān)重要的作用。

1.1.1 提高燒結(jié)礦品位

降低燒結(jié)礦 SiO₂ 含量，燒結(jié)礦 SiO₂ 由 5.6 %逐 步下調(diào)至 5.2 %左右，燒結(jié)礦品位由 53.7 %上升至56 %左右，如圖 1 所示。在低硅條件下，為減小對(duì)燒結(jié)質(zhì)量影響，通過(guò)實(shí)施厚料層低碳燒結(jié)，優(yōu)化外粉配礦等措施，提高燒結(jié)生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定性.燒結(jié)品位提高為高爐提高產(chǎn)量，降低焦比創(chuàng)造了條件。

1.1.2 提高球團(tuán)礦質(zhì)量

通過(guò)增加在線水分檢測(cè)和自動(dòng)加水控制，實(shí)現(xiàn)了造球前混合料水分在線檢測(cè)和精準(zhǔn)的水分控制，提高了生球質(zhì)量和成球率，避免了人工調(diào)整的滯后性，提高生球質(zhì)量穩(wěn)定性；通過(guò)配加干返料、改進(jìn)粘結(jié)劑質(zhì)量和均勻性、降低預(yù)熱段溫度等多項(xiàng)技術(shù)改進(jìn)，建立關(guān)鍵參數(shù)受控臺(tái)賬，多次修訂主要工藝參數(shù)控制標(biāo)準(zhǔn)，不斷優(yōu)化各環(huán)節(jié)溫度風(fēng)量配置，使球團(tuán)礦在三大主機(jī)內(nèi)得到充分氧化， 降低 FeO 含量。球團(tuán)礦 FeO 含量平均降低至 2 %以下， 抗壓強(qiáng)度平均達(dá)到 2500 N/個(gè)球。

1.1.3 焦炭控灰降硫

2017 年自產(chǎn)焦炭逐步實(shí)施降硫方案， 高硫煤配比由 8 %降至 4 %，配加低硫焦煤新資源 15 %， 焦炭含硫由 0.90 %降至 0.83 %.同時(shí)精細(xì)配煤，合理調(diào)整用煤礦點(diǎn)，控制焦炭灰分不超 13.0 %。

1.2 縮小風(fēng)口面積、加長(zhǎng)風(fēng)口長(zhǎng)度、提高風(fēng)速及鼓風(fēng)動(dòng)能

高爐爐缸活躍是爐況順行穩(wěn)定、改善煤氣利用率、冶煉低硅生鐵的關(guān)鍵.打通中心的下部調(diào)劑手段通常是縮小風(fēng)口以提高風(fēng)速，其實(shí)更有效的措施是換用長(zhǎng)風(fēng)口^[2].通過(guò)與其他企業(yè)高爐對(duì)標(biāo)中發(fā)現(xiàn)，宣鋼高爐風(fēng)口長(zhǎng)度偏短，為了加強(qiáng)中心氣流和減輕鐵水環(huán)流對(duì)爐缸側(cè)壁的沖刷，2017 年底開(kāi)始嘗試將風(fēng)口長(zhǎng)度由 585 mm 加長(zhǎng)到 615 mm，至 2018 年 7 月高爐 30 個(gè)風(fēng)口長(zhǎng)度由 585 mm 全部調(diào)整為615 mm， 同時(shí)風(fēng)口面積由 0.330 3㎡逐漸縮小至0.326 6㎡，風(fēng)口調(diào)整見(jiàn)表 1。

采用長(zhǎng)風(fēng)口后回旋區(qū)深度的擴(kuò)大，加快了爐缸死料柱的置換，提高了高爐下部透氣性和透液能力，爐缸側(cè)壁溫度得到一定程度的緩減。2018 年 1～9 月份爐缸側(cè)壁溫度總體趨于穩(wěn)定，側(cè)壁溫度高點(diǎn)沒(méi)有突破前期最高值，沒(méi)有因爐缸側(cè)壁溫度高影響高爐生產(chǎn)。

1.3 優(yōu)化裝料制度，改善煤氣流分布

1 號(hào)高爐自 2012 年開(kāi)始一直采用 “平臺(tái)+漏 斗”布料模式，無(wú)中心焦，靠漏斗深度而不是中心焦保證中心氣流^[3]。高爐長(zhǎng)期中心顯弱，抗波動(dòng)能力小，為進(jìn)一步強(qiáng)化中心氣流，匹配下部風(fēng)口調(diào)整，上部布料矩陣由礦石 5 環(huán)改為 4 環(huán)，角差由 10°調(diào)整 為 7°， 邊緣礦石布料圈數(shù)由 3.5 圈增加至 4.5 圈， 中心小焦角由 27°縮小至 25°，收窄布料平臺(tái)寬度， 加深了漏斗深度，最終中心氣流得到加強(qiáng)，同時(shí)也穩(wěn)定了邊緣氣流，2018 年 1～12 月份， 高爐爐體熱負(fù)荷平穩(wěn)，穩(wěn)定在 85 500～100 000 MJ/h 之間，有效地減少了由于熱負(fù)荷大幅度波動(dòng)導(dǎo)致冷卻壁水管燒漏的現(xiàn)象. 其爐體熱負(fù)荷實(shí)踐前后變化趨勢(shì)如圖 2 所示。

礦批的擴(kuò)大一方面增加焦窗厚度，另一方面也減少了混合料層的界面效應(yīng)，很好地抵消了大風(fēng)量帶來(lái)的高壓差效應(yīng)，使高爐阻損降低有利于爐況的穩(wěn)定.同時(shí)，礦批的擴(kuò)大對(duì)穩(wěn)定料面平臺(tái)及改善煤氣利用也起到良好的效果^[4]。1 號(hào)高爐礦批由之前的63 t 逐步擴(kuò)大到目前的 69～70 t， 保證了在后續(xù)重負(fù)荷過(guò)程中保持焦層厚度不減甚至有所增加，提高了料柱透氣性，穩(wěn)定氣流，優(yōu)化了爐內(nèi)氣流的二次分布，改善了煤氣利用率。

1.4 提高爐頂壓力

壓力的提高加快了氣體的擴(kuò)散和化學(xué)反應(yīng)速度，有利于化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行.提高爐頂壓力，煤氣體積縮小，在風(fēng)量大致不變的情況下，煤氣在爐內(nèi)停留時(shí)間延長(zhǎng)，增加了礦石與煤氣的接觸時(shí)間，有利于礦石還原.有礙硅還原反應(yīng)進(jìn)行，因而高壓操作有利于降低生鐵含硅量，有利于獲得低硅生鐵^[5]。1 號(hào)高爐爐頂壓力由 225 kPa 逐步提高至235 kPa，維持壓差≤170 kPa，減緩了爐內(nèi)煤氣流速， 進(jìn)一步改善了爐況順行和提高了煤氣能量利用，發(fā)展?fàn)t內(nèi)間接還原，抑制直接還原，減少爐塵吹出量，為低硅冶煉及穩(wěn)定爐溫創(chuàng)造條件，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)爐況的穩(wěn)定。

1.5 選擇合理的熱制度及造渣制度

熱制度是在高爐操作工藝制度上控制爐內(nèi)熱狀態(tài)的方法，是爐況穩(wěn)定順行的根本，特別是爐缸物理熱^[6]。目前1號(hào)高爐采取 “高物理熱，低化學(xué)熱”的操作方針，在確保充足的渣鐵物理熱和流動(dòng)性的前提下，控制鐵水溫 1 490～1 510 ℃，適當(dāng)降低生鐵含硅量，使其穩(wěn)定在 0.25 %～0.40 %之間。

作業(yè)區(qū)量化爐溫管理，三班統(tǒng)一操作，注重細(xì)節(jié)，減少因人為操作所導(dǎo)致的不利因素，維持爐溫、料速、風(fēng)量的穩(wěn)定性和連續(xù)性.高爐爐溫受控率穩(wěn)定在 93 %以上， 生鐵含硫一級(jí)品率 97 %以上，不僅為高爐穩(wěn)定順行奠定了基礎(chǔ)，也為煉鋼品種鋼冶煉和成本降低創(chuàng)造了條件。

1.6 量化爐前出渣鐵管理

爐役后期，實(shí)際爐容擴(kuò)大，加之高爐冶煉強(qiáng)化，產(chǎn)量提高，按時(shí)出凈渣鐵，是確保爐況穩(wěn)定順行和強(qiáng)化冶煉的關(guān)鍵環(huán)節(jié)^[7]。爐前渣鐵節(jié)奏必須與下料及冶煉進(jìn)程相適應(yīng)，規(guī)范爐前出鐵操作，細(xì)化出鐵指標(biāo)管理。

控制日出鐵次數(shù) 12～15 爐次，鉆頭直徑以 60 mm為主，55 mm 為輔.鐵流 速 不 低 于 4.6 t/min，鐵口深度 2.7～3.2 m，正常爐況條件下每次出鐵間隔時(shí)間不超過(guò) 15 min，而且堵口距下渣時(shí)間不能超過(guò)1 h，否則考慮 2 個(gè)鐵口重疊出鐵，以便于及時(shí)出凈渣鐵，防止因渣鐵排放不及時(shí)引起爐內(nèi)憋風(fēng)、減風(fēng)。

爐前穩(wěn)定三班打泥量，結(jié)合渣鐵排放及爐內(nèi)渣鐵溫度趨勢(shì)進(jìn)行調(diào)整，打泥時(shí)間控制 4～6 s，要求打泥穩(wěn)定率 90 %以上。

2 效 果

經(jīng)過(guò)調(diào)整，宣鋼 1 號(hào)高爐不僅實(shí)現(xiàn)了爐役后期長(zhǎng)周期穩(wěn)定順行， 同時(shí)在風(fēng)溫水平較 2017 年降低77 ℃的不利條件下，2018 年其它經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)有了較大的改善，實(shí)踐前后指標(biāo)對(duì)比見(jiàn)表 2。

3 結(jié) 語(yǔ)

1）役后期的高爐實(shí)際內(nèi)型直徑變大，高徑比減小，下部通過(guò)適當(dāng)縮小風(fēng)口面積，加長(zhǎng)風(fēng)口長(zhǎng)度，吹透中心，保證爐缸活躍是爐況穩(wěn)定的關(guān)鍵。

2）爐役后期裝料制度調(diào)整上保證充足穩(wěn)定的中心氣流，適當(dāng)抑制邊緣氣流，實(shí)現(xiàn)煤氣流的穩(wěn)定控制是實(shí)現(xiàn)高爐減少冷卻壁損壞和爐況穩(wěn)定的重點(diǎn)工作。

3）熱風(fēng)爐蓄熱室和格子磚渣化嚴(yán)重導(dǎo)致風(fēng)溫水平偏低，影響高爐燃料消耗的進(jìn)一步降低。

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