劉文文

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司煉鐵廠，山西 太原 030003）

生產(chǎn)實踐·應用技術

太鋼5號高爐在低冶煉強度條件下操作制度的探索與優(yōu)化

劉文文

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司煉鐵廠，山西 太原 030003）

針對太鋼5號高爐在低冶煉強度的生產(chǎn)條件，通過穩(wěn)定爐料結(jié)構和優(yōu)化布料矩陣，調(diào)整送風面積和合理配置長短風口，調(diào)整熱制度和造渣制度，控制鐵水溫度為1 480～1 500℃，維持m（MgO）/m（Al2O3）＞0.5，控制爐前出鐵爐數(shù)等措施，實現(xiàn)高爐穩(wěn)定順行和節(jié)能降耗。

大型高爐 低冶煉強度 操作制度

進入2015年，鋼鐵行業(yè)競爭更加激烈，生產(chǎn)成本壓力急劇加大，鋼鐵市場步入買方市場，各大鋼廠相應下調(diào)產(chǎn)能，太鋼同樣也面臨減產(chǎn)的局面，對于鐵廠而言，降低生鐵產(chǎn)能迫在眉睫。2015年6月，太鋼煉鐵廠總產(chǎn)量由23 500 t/d調(diào)整至22 000 t/d，太鋼5號高爐（4 350 m3）產(chǎn)量由9 200 t/d調(diào)至8 500 t/d，圖1為5號高爐2006—2014年產(chǎn)量與燃料消耗的關系。產(chǎn)量降低，對高爐爐況沖擊比較大。首先，爐缸活躍性會有所降低［1］；其次，燃料消耗在低冶煉強度下會升高［2］；再次，鐵水硅含量會有所升高［3］。因此，對5號高爐操作制度進行不斷地摸索和優(yōu)化，探尋在低冶煉強度下合理的操作制度，以降低燃料消耗。

圖1 太鋼5號高爐2006—2014年產(chǎn)量和燃料比情況

1 裝料制度

1.1 穩(wěn)定爐料結(jié)構 合理使用小粒度燒結(jié)礦

高爐爐料結(jié)構不同，爐內(nèi)軟化區(qū)間會有較大變化，對煤氣流的阻力也有影響。目前，太鋼爐料結(jié)構為70%燒結(jié)礦+30%球團礦。由對此爐料結(jié)構進行熔滴性的實驗表明，軟化區(qū)間為135～138℃是比較理想的。因此，在低冶煉強度條件下，保持爐料結(jié)構穩(wěn)定有利于爐內(nèi)煤氣流的均勻分布［4］。

冶煉強度降低后，相應降低風氧的使用量，邊緣氣流有發(fā)展的趨勢。為了有效控制邊緣氣流，將小粒度燒結(jié)礦布在高爐邊緣區(qū)域，小粒度燒結(jié)礦使用質(zhì)量比例也穩(wěn)定在5%的水平。此部分小粒度燒結(jié)礦有利于保護爐襯和提高煤氣利用率。

1.2 優(yōu)化布料矩陣

在高利用系數(shù)的條件下，通過采取抑制邊緣、放開中心的裝料模式，爐況的穩(wěn)定性及煤氣利用率均能達到48.5%的水平。但是，在低冶煉強度下，由于爐腹煤氣量下降，中心氣流有減弱的趨勢；同時，邊緣熱負荷也容易波動，對爐況的穩(wěn)定性有較大的沖擊。并且，在高利用系數(shù)時，5號高爐爐況的整體穩(wěn)定性較差，崩滑料及爐涼時有發(fā)生。因此，以穩(wěn)定中心氣流、微調(diào)邊緣氣流為基本操作思想，適當調(diào)整邊緣氣流，見下頁表1。

由表1可明顯觀察到，5號高爐中心礦焦質(zhì)量比較高冶煉強度時減小0.45，對中心氣流的穩(wěn)定有一定的作用（十字測溫中心點（CCT）保持在700～800℃）；邊緣礦焦質(zhì)量比也比高冶強時減小0.1，有利于引導邊緣氣流，邊緣熱負荷波動幅度有所減少（熱負荷日均標準偏差由1 150降低至635）；同時，焦炭角差雖有所縮小，但是，下料有所好轉(zhuǎn)，崩滑料次數(shù)明顯減少，見下頁圖2。

自2015年8月份之后，煤氣利用率逐步提高，見下頁表2，10月份煤氣利用率到達50.54，燃料比降至491 kg/t。

表1 太鋼5號高爐布料矩陣優(yōu)化情況

圖2 太鋼5號高爐崩料次數(shù)統(tǒng)計情況

表2 太鋼5號高爐經(jīng)濟技術指標情況

2 送風制度

2.1 調(diào)整風口面積

產(chǎn)能降低，風氧使用量也隨之減少，因此，配備合理的送風制度也非常關鍵。風氧量減少導致爐缸的活躍性下降，鼓風動能也會有下降的趨勢，所以有必要調(diào)整風口面積以適應限產(chǎn)的需要，見表3。調(diào)整的原則是，保持鼓風動能無較大變化，同時，保證一定的風量。從表3中可看出，基本風量維持在6 000 m3/min。通過上述調(diào)整達到活躍爐缸的目的。

表3 產(chǎn)能與風口面積及送風參數(shù)的配置情況

2.2 合理配置長短風口

5號高爐操作爐型是不規(guī)則的，主要表現(xiàn)在：爐身中下部90°～135°的方位熱負荷波動頻繁；并且，在定檢時，測量此處的磚襯薄至50mm，說明此方位煤氣流比較活躍；與此同時，225°～270°方位氣流薄弱，磚襯保持較好。針對上述情況，在225°～270°方位使用短風口，以增強此方位的邊緣氣流，長短風口配置情況見表4。調(diào)整后，熱負荷在圓周方位的分布逐步穩(wěn)定，225°～270°方位磚襯溫度也有所提升，圓周氣流分布趨于合理和穩(wěn)定，這對提高煤氣利用率有較大的作用，對增強下料的穩(wěn)定性也同樣有積極作用。

表4 太鋼5號高爐長短風口配置情況

3 渣鐵排放制度

3.1 出鐵爐數(shù)的調(diào)整

產(chǎn)量降低后，單位時間鐵水生成量相應減少，如果繼續(xù)按原有11次/d的出鐵爐數(shù)組織生產(chǎn)，勢必導致爐缸鐵水蓄熱量減少，拉空爐缸的熱儲備，不利于爐缸活躍的提高。通過調(diào)整鉆頭大小和適當增大虧方計算量，虧方控制量由65 m3增至100 m3，將出鐵爐數(shù)控制至9爐/d。出鐵爐數(shù)的降低不僅有利于維持爐缸熱量儲備，也有利于降低爐前炮泥及鉆桿的消耗，使噸鐵成本降低1.1元。圖3為限產(chǎn)后爐芯溫度變化情況，在采取調(diào)整風口面積和控制出鐵爐數(shù)以及保持一定風量等措施后，爐芯溫度有回升的趨勢，表明爐缸的活躍性有一定的提高。

圖3 太鋼5號高爐限產(chǎn)后爐芯溫度變化趨勢

3.2 針對爐缸溫度波動情況出鐵制度的調(diào)整

5號高爐已經(jīng)運行9年，爐缸側(cè)壁磚襯有不同程度的侵蝕，主要集中在鐵口區(qū)域，表現(xiàn)為各鐵口區(qū)域磚襯溫度逐步升高，個別磚襯溫度高至480℃。通過加釩鈦礦，堵風口和控制此區(qū)域鐵口通鐵量，以抑制磚襯溫度的繼續(xù)上升。當發(fā)現(xiàn)某鐵口區(qū)域爐缸溫度升至300℃并有上升趨勢時，控制此鐵口的通鐵量和維護此鐵口的深度在3 200 mm以上。上述調(diào)整不利于出鐵的均勻性，對煤氣流的初始分布有一定影響，是爐況穩(wěn)定的不利因素。

4 熱制度的管理

鐵水的物理熱充足是爐缸活躍和爐況穩(wěn)定的必要條件，因此對于5號高爐非常重視對鐵水熱量的管控，將產(chǎn)量維持在9 200 t/d時，鐵水流速為6.38 t/min。當鐵水后期溫度保持1 510℃以上、產(chǎn)量降低至8 600 t/d后，鐵水流速降低至5.97 t/min，因此將鐵水后期溫度控制標準定為1 490～1 500℃。

在日常操作過程中，工長也是以鐵水溫度的高低來判斷和調(diào)劑爐況的，當連續(xù)兩爐鐵水后期測溫低于1 460℃時，短期內(nèi)提高燃料比20～40 kg/t，以快速提升鐵水溫度，防止煤氣流失常。

產(chǎn)能降低后，根據(jù)［Si］在爐內(nèi)的還原機理可知，［Si］的還原路徑延長，不利于鐵水硅含量的降低。在實際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，在限產(chǎn)的前2個月內(nèi)，5號高爐爐溫整體比較高，見上頁表2。通過控制鐵水溫度穩(wěn)定，增強爐況的可控性；同時，調(diào)整適當?shù)臓t渣堿度來降低軟熔帶的位置，控制爐溫水平。目前，5號高爐爐溫已降至限產(chǎn)前的水平。

5 造渣制度

眾所周知，合理的熱制度和造渣制度可以保證高爐爐渣有良好的流動性，高堿度爐渣的鐵水脫硫效果較好，但隨著爐渣堿度的提高，爐渣的流動性會變差。因此，在操作過程中，堿度控制應在合理的范圍中。當控制5號高爐爐渣堿度在1.18～1.24的區(qū)間時，爐渣的流動性比較好。

但是，5號高爐爐渣中的w（MgO）一般僅有5.5%，盡管爐渣中的w（Al2O3）維持在11.5%的水平，m（MgO）/ m（Al2O3）也僅為0.47，此數(shù)值在大型高爐中是比較低的，通常國內(nèi)大型高爐m（MgO）/m（Al2O3）＞0.55。在生產(chǎn)過程中，經(jīng)常出現(xiàn)出鐵120 min不見渣的情況，這給穩(wěn)定生產(chǎn)帶來較大的影響。針對這些問題，在出鐵方面延長鐵口交接時間，但這只是權宜之計。在燒結(jié)配料方面，通過將燒結(jié)礦中w（MgO）由1.3%提至1.5%、爐渣中w（MgO）提至6.0%后，m（MgO）/m（Al2O3）隨著升至0.52，爐渣的流動性有一定的改善。

6 結(jié)論

針對5號高爐應對由于低冶強生產(chǎn)條件所帶來的不利因素，通過對操作制度調(diào)整和探索，實現(xiàn)2015年10月高爐煤氣利用率高達50.54%、燃料比降至491 kg/t的較高水平。主要的調(diào)整內(nèi)容體現(xiàn)在三個方面。

1）穩(wěn)定爐料結(jié)構，合理配加小粒度燒結(jié)礦和優(yōu)化布料矩陣，形成比較穩(wěn)定的料面形狀，煤氣利用率有較大的提升。

2）通過縮小風口面積和調(diào)配長短風口，使爐缸的活躍性得到改善；同時，初始煤氣分布趨于穩(wěn)定，對提高爐況穩(wěn)定性和降低燃料消耗有明顯的作用。

3）調(diào)整出鐵爐數(shù)和保證鐵水溫度保持在1 480～1 500℃，調(diào)整m（MgO）/m（Al2O3），為下部熱量的控制提供有力的保障。

［1］ 唐順兵.太鋼4 350 m3高爐提高利用系數(shù)的生產(chǎn)實踐［J］.鋼鐵，2010（11）：27-31.

［2］ 項鐘庸，湯清華.高爐利用系數(shù)的確定［J］.煉鐵，2006（4）：6-9.

［3］ 王筱留.鋼鐵冶金學（煉鐵部分）：第3版［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2013.

［4］ 楊維元，謝明輝.爐料結(jié)構對高爐順行的影響［J］.鞍鋼技術，2008（5）：41-44.

（編輯：胡玉香）Exploration and Optimization of Operating System of TISCO No.5 BF under the Condition of Low Smelting Intensity

Liu Wenwen
（Iron Mill of Shanxi Taigang Stainless Steel Co.，Ltd.，Taiyuan Shanxi 030003）

Aiming at TISCO No.5 BF under the production condition of low smelting intensity，through the stability of burden structure and optimization of material matrix，by adjusting air distribution area and the length of the rational allocation oftuyere，adjusting the thermal system and slag making system，the control ofhot metal temperature for 1 480～1 480℃，maintaining m（MgO）/m（Al2O3）＞0.5，the control of iron-smelting casting number and several measures，the stable operation of blast furnace BF and energy saving and consumption reducing are realized.

large blast furnace，smelting low intensity，operating system

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2015.06.25

TF543

A

1672-1152（2015）06-0069-03

2015-11-03

劉文文（1983—），男，于太鋼煉鐵廠5號高爐作業(yè)區(qū)工作，煉鐵工程師。E-mail：liuwenwen1239@163.com