陜鋼集團(tuán)漢中鋼鐵有限責(zé)任公司 陳智平

[ 摘 要 ] 為進(jìn)一步 “挖潛增效”，發(fā)揮漢鋼公司鐵水罐短距離運(yùn)輸優(yōu)勢(shì)，消除鐵水因進(jìn)出混鐵爐造成的熱量損失，煉鐵、煉鋼工序之間的鐵水銜接采取“一罐到底”制，期間生產(chǎn)組織的主要矛盾集中在鐵水裝入量、鐵水成分等，為確保“一罐到底”制的穩(wěn)定運(yùn)行、高效銜接。2021年7-10月份在主流焦炭質(zhì)量指標(biāo)大幅波動(dòng)及持續(xù)陰雨天氣情況下，漢鋼公司煉鐵廠先后通過(guò)完善監(jiān)測(cè)裝備、制定合理操作方針、強(qiáng)化原燃料管理、優(yōu)化高爐操作、穩(wěn)定爐況等措施，確保了漢鋼公司生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定、高效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

[ 關(guān)鍵詞 ] 一罐到底；稱重式鐵水液位計(jì)；低硅冶煉；穩(wěn)定爐況

1  前言

高爐鐵水質(zhì)量是評(píng)價(jià)高爐產(chǎn)品質(zhì)量好壞的重要指標(biāo)，高質(zhì)量的鐵水是“一罐到底”制的關(guān)鍵核心，更是降低鐵前成本的前提條件。高爐冶煉生產(chǎn)過(guò)程中降低生鐵含硅量、保持爐況穩(wěn)定，可以降低焦比、提高產(chǎn)量，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)提升與鐵前技術(shù)進(jìn)步，帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。也是“一罐到底”生產(chǎn)穩(wěn)定的前提，它對(duì)高爐穩(wěn)定順行、鐵水質(zhì)量、鐵水裝入量等有嚴(yán)格要求，直接決定了“一罐到底”的運(yùn)行質(zhì)量，鐵穩(wěn)則全局穩(wěn)。

為此漢鋼公司煉鐵廠先后通過(guò)完善監(jiān)測(cè)裝備、制定合理的操作方針、強(qiáng)化原燃料管理、優(yōu)化高爐操作、穩(wěn)定爐況等措施保障“一罐到底”的高效運(yùn)行。

2 漢鋼公司一罐到底生產(chǎn)組織模式背景

漢鋼公司共有高爐兩座，一座 1280m³高爐、 一座 2280m³ 高爐、兩臺(tái) 265m² 燒結(jié)機(jī)、一座 14m²， 一座18m²球團(tuán)豎爐、兩座120t轉(zhuǎn)爐、120t鐵水罐， 設(shè)計(jì)緊湊、采取一列式布置，原料相對(duì)穩(wěn)定，煉鋼產(chǎn)能相對(duì)富余，鐵水運(yùn)送有短距離運(yùn)輸優(yōu)勢(shì)。因地域特點(diǎn)，導(dǎo)致漢鋼公司成本相較同行業(yè)較高，在當(dāng)前公司挖潛增效、低成本戰(zhàn)略狀況及“一罐到底”生產(chǎn)組織模式已成為行業(yè)的大趨勢(shì)環(huán)境下，結(jié)合公司現(xiàn)狀“一罐到底”運(yùn)行勢(shì)在必行。

“一罐到底”對(duì)鐵水的質(zhì)量、爐況穩(wěn)定有很高的要求，兩座高爐因爐容差距大，1#高爐較 2#高爐相比較爐溫波動(dòng)大，鐵水物理熱相差 30℃且時(shí)常出現(xiàn)高硫鐵；加之漢鋼公司焦炭以外購(gòu)為主，主流焦炭時(shí)常受環(huán)保等因素影響，供應(yīng)緊張，且地區(qū)氣候多雨，焦炭水分波動(dòng)大，導(dǎo)致爐況波動(dòng)；另因兩座高爐使用鐵水液位計(jì)，鐵水罐裝入量誤差＞10t。在此狀況下如何確保高爐爐況穩(wěn)定、鐵水成分穩(wěn)定，成為“一罐到底”高效運(yùn)行的關(guān)鍵核心。

3 漢鋼公司一罐到底高爐生產(chǎn)對(duì)策

3.1 加強(qiáng)設(shè)備管理

面對(duì)生產(chǎn)設(shè)備檢修周期一季度甚至更長(zhǎng)時(shí)間檢修一次的要求，大力推行 TPM 精益管理、標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，確定設(shè)備包機(jī)人，明確“誰(shuí)承包、誰(shuí)負(fù)責(zé)”管理要求，不斷提高設(shè)備維護(hù)質(zhì)量和設(shè)備管理防范能力，積極踐行設(shè)備“三級(jí)點(diǎn)檢”，以管理和創(chuàng)新為核心，不斷強(qiáng)化設(shè)備管理，嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)備系統(tǒng)維護(hù)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)設(shè)備狀態(tài)做好維護(hù)、點(diǎn)檢、改進(jìn)和優(yōu)化，努力提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率，依托小改小革進(jìn)行設(shè)備改造與技術(shù)創(chuàng)新，最大化挖掘設(shè)備潛能，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)全風(fēng)操作，減少慢風(fēng)、休風(fēng)率，不讓設(shè)備影響高爐氣流穩(wěn)定 （設(shè)備故障率，如表 1 所示），確保高爐生產(chǎn)節(jié)奏正常，為低硅冶煉提高鐵水質(zhì)量提供保障。

3.2 提升原燃料管理

對(duì)高爐冶煉的要求越高，對(duì)原燃料的管理要求也就越高，精料是高爐穩(wěn)定順行的基礎(chǔ)，也是低硅低硫的重要保障，燒結(jié)礦和焦炭的質(zhì)量，對(duì)爐溫和爐況的穩(wěn)定順行影響很大。

（1） 原料方面 （燒結(jié)礦質(zhì)量指標(biāo)，如表 2 所示）：根據(jù)原料實(shí)際狀況，采用了燒結(jié)礦配加含鈦球團(tuán)礦的爐料結(jié)構(gòu)，一般爐料結(jié)構(gòu)比例穩(wěn)定在80% 燒結(jié)礦+20% 球團(tuán)礦；在基本滿足高爐用料需求的同時(shí)，更加關(guān)注原料成分、冶金性能等變化，建立紅線管控標(biāo)準(zhǔn)，為高爐冶煉提供支撐；

（2） 穩(wěn)定焦炭品種，改善焦炭質(zhì)量 （焦炭質(zhì)量指標(biāo)，如表 3 所示）：減少變料次數(shù)，將焦炭品種穩(wěn)定在嘉峪關(guān)+建元+榮華，配加比例主要以嘉峪關(guān)為主焦，根據(jù)焦炭質(zhì)量、庫(kù)存及實(shí)際爐況來(lái)進(jìn)行搭配比例調(diào)整，做到優(yōu)劣搭配，避免整體質(zhì)量波動(dòng)；

（3） 入爐料管理：爐料入爐前的中和、混勻、過(guò)篩進(jìn)行監(jiān)控，保證稱量準(zhǔn)確，料種、料序無(wú)誤，嚴(yán)格控制原燃料倉(cāng)位管理，保持入爐料槽位最少在 70% 以上打料，避免入爐料二次摔碎現(xiàn)象，減少粉化；

（4） 槽下篩分：要求焦炭使用倉(cāng)數(shù)5個(gè)，燒結(jié)礦使用倉(cāng)數(shù)5個(gè)，增加篩子清理頻次，提高篩分效果，控制篩分流量燒結(jié)礦<35kg/s、焦炭<15kg/s，讓原燃料充分過(guò)篩，減少粉末入爐；

（5） 有害元素控制 （入爐有害元素指標(biāo)，如表 4 所示；入爐有害元素指標(biāo)圖，如圖 1 所示）： 有害元素高是引起高爐爐況波動(dòng)的根本原因，為了保證高爐穩(wěn)定、順行，確定了有害元素的控制范圍，最大化的降低入爐有害元素，同時(shí)提高鎂鋁比，提升高爐排堿排鋅能力，為高爐持續(xù)低硅冶煉創(chuàng)造良好條件。

3.3 優(yōu)化操作

（1） 上下部調(diào)劑：爐況順行是高爐生產(chǎn)組織的前提及低硅低硫冶煉根本保障，而“上穩(wěn)下活”又是爐況順行的重要標(biāo)志，漢鋼公司結(jié)合高爐爐型現(xiàn)狀及高爐風(fēng)口布局狀況，對(duì)風(fēng)口套、風(fēng)口直徑進(jìn)行調(diào)整 （高爐風(fēng)口長(zhǎng)度與面積變化，如表 5 所示），通過(guò)合理用風(fēng)與富氧，匹配相適應(yīng)的風(fēng)速，保證合理的鼓風(fēng)動(dòng)能和最佳回旋區(qū)深度，達(dá)到初始煤氣流合理分布；上部裝料制度上，發(fā)展中心氣流，兼顧邊緣氣流，調(diào)整裝料制度匹配氣流分布，依據(jù)氣流對(duì)料制、批重、角度進(jìn)行調(diào)整，通過(guò)激光料面可直觀查看布料漏斗深度、平臺(tái)寬度，從而對(duì)布料矩陣進(jìn)行精確調(diào)劑。

（2） 穩(wěn)定熱制度及造渣制度：合理穩(wěn)定的熱制度和造渣制度對(duì)高爐穩(wěn)定順行十分重要，爐溫的大幅波動(dòng)會(huì)造成軟熔帶高低波動(dòng)，軟熔帶上下移動(dòng)引發(fā)渣皮厚度變化、甚至形成爐墻結(jié)厚、煤氣流紊亂，從而破壞爐況。對(duì)于爐渣堿度的控制根據(jù)渣中氧化鎂和三氧化二鋁的含量來(lái)確定，使?fàn)t渣堿度既能滿足高爐脫硫，還能保證爐渣良好的流動(dòng)性，利于爐缸活躍。在高爐熱制度控制中，重視鐵水物理熱控制，其中1#高爐鐵水物理熱控制在1480±10℃、2#高爐控制在1500±10℃，確保鐵水物理熱在有保障的前提下進(jìn)行低硅低硫冶煉 （生鐵成分，如表6所示）。通過(guò)長(zhǎng)期總結(jié)，認(rèn)為適宜的爐溫控制范圍是：生鐵[Si]控制在 0.30±0.05%、鐵水含[S]控制在＜0.025%、爐渣二元堿度控制在1.18～1.23。

（3） 細(xì)化操作：根據(jù)爐況變化及原燃料、外圍生產(chǎn)條件變化，每天制定合理的操作方針，作為三班工長(zhǎng)操作標(biāo)準(zhǔn)，明確操作參數(shù)控制范圍， 對(duì)參數(shù)進(jìn)行量化管理。提前制定各種預(yù)計(jì)會(huì)出現(xiàn)的爐況波動(dòng)應(yīng)對(duì)措施，建立爐型監(jiān)控管理制度（爐型管理圖，如圖 2 所示），嚴(yán)格控制生鐵含[Si] 和鐵水物理熱，適當(dāng)調(diào)節(jié)富氧量和按時(shí)出干凈渣鐵，控制每小時(shí)料批數(shù)，提升工長(zhǎng)對(duì)爐溫的判斷和調(diào)節(jié)能力以及突發(fā)狀況處理能力，使高爐各種調(diào)劑有章可循。

（4） 改善透氣性、煤氣利用：批重的大小對(duì)高爐料柱透氣性和煤氣流穩(wěn)定性起著決定性作用。 擴(kuò)大礦石批重能促進(jìn)礦石的均勻分布，增加焦窗厚度，減少混合料層界面效應(yīng)，降低壓差減少阻損，同時(shí)穩(wěn)定上部煤氣流，提升煤氣二氧化碳含量，提高煤氣利用率，加之合理的送風(fēng)制度，使煤氣的初始分布向中心延伸，改善爐缸透氣性及透液性，促進(jìn)爐況穩(wěn)定。以 2280m³ 高爐為例，礦批 62t，在線煤氣利用在 45% 以上，爐吼焦層厚度在0.60m，爐腰焦層厚度在0.24m。

3.4 統(tǒng)一爐前管理

加強(qiáng)爐前日常操作管理，如果爐前工作跟不上生產(chǎn)節(jié)奏，將會(huì)直接影響到爐內(nèi)調(diào)劑，輕者導(dǎo)致爐溫波動(dòng)，嚴(yán)重者導(dǎo)致爐況難行，因此統(tǒng)一四班操作，及時(shí)出凈渣鐵。漢鋼公司 2 座高爐各 2個(gè)鐵口，采用輪流出鐵管理模式，鐵口深度維持在 2800mm 左右，泥量控制 3-4 格左右，選用 φ50/55 鉆頭直徑開鐵口，縮短鐵次間隔由原 20min控制在 10min 內(nèi)；固定泥套制作周期，每四天制作一次泥套等。加強(qiáng)耐材質(zhì)量管理，根據(jù)高爐實(shí)際出鐵狀況及季節(jié)特性等要求廠家及時(shí)調(diào)整炮泥配比，同時(shí)要求廠家 24 小時(shí)全程跟蹤，出現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理解決，保證鐵口深度、耐沖刷性能，穩(wěn)定鐵口工況；細(xì)化渣鐵溝維護(hù)管理，從主溝澆注到日常維護(hù)、檢查進(jìn)行嚴(yán)格管理，專人跟蹤。強(qiáng)化設(shè)備管理，除規(guī)定的日常設(shè)備點(diǎn)檢維護(hù)外，進(jìn)一步對(duì)制約生產(chǎn)因素的設(shè)備進(jìn)行更新、改造、升級(jí)，如開口機(jī)鑿巖機(jī)性能提升、泥炮開口機(jī)遙控改造、設(shè)備霧化改造等，提升設(shè)備性能，降低生產(chǎn)制約因素。

3.5 完善監(jiān)測(cè)體系

“一罐到底”生產(chǎn)要求對(duì)鐵水罐的裝入量與鐵水物理熱控制有著嚴(yán)格要求。為保證精準(zhǔn)度要求， 先后在高爐出鐵場(chǎng)鐵水罐位下方安裝稱重式鐵水液面計(jì) （本次高爐采用的為無(wú)基坑軌墊式稱重結(jié)構(gòu)，利用高爐修溝 48 小時(shí)，每次安裝 2 套設(shè)備，基礎(chǔ)采用碎石道床+剛性秤體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)），放鐵過(guò)程中通過(guò)顯示屏可實(shí)現(xiàn)毛重、皮重、凈重、罐號(hào)、 流量與預(yù)報(bào)警信息，從而匹配轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)要求，鐵水罐裝入量誤差由原來(lái)得±10噸達(dá)到目前的±2噸，保證了精準(zhǔn)度。同時(shí)在各出鐵場(chǎng)安裝鐵水在線連續(xù)測(cè)溫裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)在線鐵水物理溫度，確保鐵水物理熱穩(wěn)定。

無(wú)基坑軌墊式稱重結(jié)構(gòu)原理：軌墊式稱重裝置，是將軌墊式稱重傳感器根據(jù)稱重測(cè)力不同的應(yīng)用要求與應(yīng)用場(chǎng)合而直接安裝在各類不同類型鋼枕墊、混凝土地梁等平臺(tái)上，再將整條鋼軌按常規(guī)方法固定在傳感器上而形成的一種新穎稱量結(jié)構(gòu)——無(wú)基坑軌墊式稱重裝置。

CL－YB－51型軌墊式傳感器簡(jiǎn)介：該傳感器采用超薄型的軌墊式結(jié)構(gòu)，當(dāng)外力通過(guò)鋼軌作用到各傳感器上，形成多支點(diǎn)的受力稱重軌，傳感器便產(chǎn)生一個(gè)與外力成正比的輸出信號(hào)。

鋼軌軌墊式軌道衡的測(cè)量原理，就是比較巧妙的利用了多支點(diǎn)力學(xué)的原理。當(dāng)一定重量的車輪由枕木的一端沿著軌墊式傳感器，朝著另一端枕木行駛。其車輪重量通過(guò)鋼軌傳遞到軌墊式傳感器后所合成的電壓信號(hào)輸出，形成了有效稱量區(qū)域，如圖 3 所示。圖中 V₀=V₁+V₂+V_i，其中 V₁、V₂、V_i為每臺(tái)傳感器的信號(hào)輸出值；P 為輪重，X 為車輪移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生傳感器輸出信號(hào)的區(qū)間，車輪在X₁～X₂區(qū)間移動(dòng)時(shí)，其輸出為常值。

可根據(jù)實(shí)際需要，方便地增減軌墊式傳感器的數(shù)量，就可實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)擴(kuò)大或減少有效稱量區(qū)。軌墊式軌道稱重裝置測(cè)量原理，如圖3所示。

技術(shù)參數(shù)：

線性誤差：≤0.1～0.05%FS；重復(fù)性誤差：≤ 0.1～0.05%FS；

滯 后 誤 差 ： ≤0.1～0.05%FS； 輸 出 靈 敏 度 ： 1.0～2.0mV/V可選；

使用環(huán)境溫度：－40℃～＋70℃；或－10℃～ ＋130℃；

零點(diǎn)溫度影響：≤0.05%FS/10℃.

本次高爐稱重式鐵水液面計(jì)校秤記錄，如圖4所示。

4 小結(jié)

（1） 鐵穩(wěn)則全局穩(wěn)是一罐到底高效運(yùn)行的有力保障，無(wú)基坑軌墊式軌道稱重裝置在其中起到至關(guān)重要的作用。

（2） 抓好原燃料管理，改善原燃料質(zhì)量，穩(wěn)定原燃料質(zhì)量指標(biāo)，為高爐穩(wěn)定順行、低硅冶煉創(chuàng)造條件。

（3） 熱制度、造渣制度穩(wěn)定是高爐穩(wěn)定順行的保障，通過(guò)上下部調(diào)劑、選定合適風(fēng)速與鼓風(fēng)動(dòng)能，使?fàn)t缸工作均勻活躍，改善透氣性、透液性，有利于脫硫、降硅操作。

（4） 爐前出鐵穩(wěn)定、統(tǒng)一四班操作，及時(shí)出凈渣鐵是保持高強(qiáng)度冶煉的重要前提。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉云彩.現(xiàn)代高爐操作[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2016.

[2] 周傳典 . 高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊(cè)[M]. 北京:冶金工業(yè)出 版社,2005.

[3] 張殿有.高爐冶煉操作技術(shù)[M]. 北京:冶金工業(yè)出版社, 2006.

[4] 鄒淵.高爐鐵水秤改造[J].衡器,2014,43（10）:35-39.

[5] 張壽榮,等 .高爐高效冶煉技術(shù)[M].北京:冶金工業(yè)出版 社,2015.