趙滿祥

首鋼股份公司4000m3高爐鐵水質(zhì)量改善實踐

趙滿祥

首鋼股份公司3#高爐通過提高富氧、縮小風(fēng)口面積、強化原燃料管控等一系列操作制度調(diào)整措施有效地彌補了入爐風(fēng)溫水平下降和原燃料質(zhì)量波動對高爐生產(chǎn)的影響，避免了爐缸活躍性下降，保證了熱制度的穩(wěn)定，高爐鐵水質(zhì)量達到了長期保持優(yōu)質(zhì)和穩(wěn)定的目標。

風(fēng)溫 鐵水質(zhì)量 理論燃燒溫度 堿負荷

1.前言

為適應(yīng)首鋼股份公司開發(fā)高質(zhì)量、高附加值產(chǎn)品的發(fā)展戰(zhàn)略，滿足煉鋼工序冶煉“高純凈”優(yōu)質(zhì)鋼的需求，首鋼股份公司遷安鋼鐵公司3#高爐在入爐風(fēng)溫大幅度降低，原燃料質(zhì)量下滑等不利條件下采取提高富氧、縮小風(fēng)口面積、強化原燃料管控和出鐵等有效措施使鐵水質(zhì)量得到持續(xù)改善和提高。在公司高附加值鋼種產(chǎn)量逐年遞增的情況下，滿足了后道工序的質(zhì)量需求。

2.生產(chǎn)條件分析

近年來首鋼股份公司高附加值鋼鐵產(chǎn)品產(chǎn)量逐年遞增，對優(yōu)質(zhì)鐵水的需求量也隨之提高，但熱風(fēng)爐設(shè)備隱患和外圍生產(chǎn)條件惡化等因素對高爐生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鐵水造成嚴重制約。

2.1 風(fēng)溫水平大幅度下降

因熱風(fēng)爐設(shè)備檢修，首鋼股份公司3#高爐從2014年下半年起入爐風(fēng)溫水平下降至1180℃左右，較之前下降了50℃以上，在全國21座4000m3級高爐中排名第16位。風(fēng)溫水平的下降使得高爐在大噴吹、高濕度冶煉條件下風(fēng)口前理論燃燒溫度出現(xiàn)不足，由于理論燃燒溫度決定煤氣溫度，進而也會對爐料傳熱、還原、造渣、脫硫以及鐵水溫度，化學(xué)成分等產(chǎn)生重大影響，導(dǎo)致鐵水質(zhì)量波動和下降。

2.2 原燃料條件劣化

目前，鋼鐵產(chǎn)品進入微利時代，在日益增大的成本壓力下，入爐原燃料質(zhì)量不可避免的出現(xiàn)下滑。此外，為減少資金占用而采取的低庫存策略也使得原燃料質(zhì)量穩(wěn)定性受到一定影響。在環(huán)保限產(chǎn)，外部干擾等因素干擾下，燒結(jié)礦料比、堿度調(diào)整日益頻繁，燒結(jié)礦堿度最高時達2.25，落地?zé)Y(jié)礦和機頭料入爐比例大幅上升，爐料供應(yīng)最緊張時4000m3高爐所用燒結(jié)礦甚至由360m2燒結(jié)機直供燒結(jié)礦改為90m2燒結(jié)機的落地?zé)Y(jié)礦，比例最高時達100%。

2.3 低強度冶煉和中長期休風(fēng)增加

隨著環(huán)保標準的提高，政策性限產(chǎn)逐漸增多，限產(chǎn)期間燒結(jié)和焦化產(chǎn)能不能滿足高爐需求，高爐只能以降低冶煉強度甚至休風(fēng)進行適應(yīng)，頻繁的慢風(fēng)甚至休風(fēng)對高爐爐況穩(wěn)定性和爐缸活躍性不可避免的造成影響。

2.4 硫負荷、有害元素負荷升高

在爐料經(jīng)濟化的大趨勢下，公司高爐硫元素和有害元素負荷呈明顯上升趨勢。在全廠力保的情況下，3#高爐堿負荷仍由2015年的2.56kg/t上升到2016年的2.74kg/t，個別月份還超過了3kg/t的控制標準。硫元素和有害元素負荷的上升不但制約鐵水質(zhì)量改善，也嚴重威脅高爐順行和爐體長壽。

3.改善鐵水質(zhì)量所采取的措施

3.1 穩(wěn)定高爐送風(fēng)制度和熱制度

針對風(fēng)溫水平下降對理論燃燒溫度的影響，首鋼股份公司3#高爐采取用足富氧，適當控制噴煤比、提高煙煤比例等方式進行彌補。正常爐況下富氧率保持在5%左右的設(shè)備能力上限，通過分析瓦斯灰含碳量評價噴煤量的合理性，將瓦斯灰含碳嚴格控制在30%以內(nèi)。采取以上措施后，3#高爐理論燃燒溫度基本保持在2100℃左右，高于2050℃的警戒水平。

另外，3#高爐還采取加長風(fēng)口、縮小風(fēng)口面積等手段,平衡入爐風(fēng)溫水平下降對實際風(fēng)速的影響，確保爐缸活躍度不下降。同時，又配合搭建合理的焦炭平臺，減少裝料制度調(diào)整次數(shù)，保持煤氣分布穩(wěn)定，杜絕氣流狀態(tài)，保證了高爐熱制度的長期平衡穩(wěn)定。充足的爐缸活躍度和熱儲備為渣鐵反應(yīng)提供了良好條件，渣鐵間硫分配系數(shù)穩(wěn)步提高。

3.2 強化原燃料質(zhì)量管控

建立原燃料質(zhì)量趨勢日報，對入爐焦炭、燒結(jié)礦和球團礦的總計17個主要質(zhì)量指標進行重點監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量劣化苗頭立即分析原因，制定整改措施，避免主要入爐料發(fā)生大的質(zhì)量波動。此外對各原燃料篩網(wǎng)的振幅、篩眼尺寸、篩分時間進行標準化管理，杜絕粒級不合格爐料入爐。原燃料管控措施的加強在一定程度上過濾了外圍保供條件波動對高爐生產(chǎn)的影響。

3.3 生產(chǎn)管控能力的提升

在生產(chǎn)管控方面重點圍繞提高保障能力開展工作。增加供料，上料路由，避免外圍因素導(dǎo)致的供料緊張及混亂。加強核心設(shè)備維護與巡檢，合理穿插轉(zhuǎn)爐爐役和焦化干熄爐年修，降低由設(shè)備因素和生產(chǎn)組織因素造成的非計劃休風(fēng)，為高爐保持高水平長期順穩(wěn)提供保障。

3.4 有害元素控制與排出

對硫、磷、鉀、鈉、鋅等有害元素實行源頭控制，定期強化排出的策略。對有害元素來源分布進行高頻率檢測分析，含量高的物料采取減配、停配及均勻配加等措施控制入爐硫負荷及堿負荷，與此同時，定期通過下調(diào)堿度，調(diào)整熱制度等方式進行排堿操作，有效抑制了堿金屬在爐內(nèi)的富集。

3.5 優(yōu)化造渣制度和爐前出鐵操作

在穩(wěn)定入爐原燃料質(zhì)量的基礎(chǔ)上，通過細化物料平衡計算和堿度校核及時采取調(diào)整手段保持渣系穩(wěn)定。結(jié)合鐵水溫度水平掌握合理的渣中鎂鋁比（MgO/Al2O3），確保爐渣流動性良好，改善渣鐵反應(yīng)動力學(xué)條件。通過優(yōu)化造渣制度，渣鐵間硫分配比得到顯著提高（見表1）。

表1 爐渣主要性能指標

爐前出鐵方面，維護合理爐門深度，根據(jù)冶煉強度確定出鐵流速，結(jié)合調(diào)節(jié)兩場重疊出鐵時間保持爐缸內(nèi)渣鐵液面不大幅度波動。在穩(wěn)定的爐前出鐵制度下，虧渣虧鐵對高爐熱制度的干擾徹底得到杜絕，在不同出鐵場之間的爐溫、鐵溫及見渣率偏差也逐漸縮小直至消失。

4.鐵水質(zhì)量改善情況

2016年上半年,首鋼股份公司3#高爐平均鐵水溫度1514℃，在全國4000m3級以上高爐中排名第二，平均一級品率92.04%，全國排名第三，此外，硫、磷、錳等有害元素也居于較低水平，優(yōu)良穩(wěn)定的鐵水質(zhì)量為煉鋼工序高純凈、高附加值產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)（見表2）。

表2 首鋼股份公司3#高爐鐵水質(zhì)量情況

5.結(jié)語

首鋼股份公司3#高爐在入爐風(fēng)溫大幅度下降，原燃料質(zhì)量下滑波動的情況下通過技術(shù)調(diào)整手段較好地保持了高爐爐況的高水平穩(wěn)定，鐵水質(zhì)量穩(wěn)居全國大型高爐前列，首鋼的生產(chǎn)實踐表明通過下述技術(shù)措施能夠促進爐缸的活躍和鐵水質(zhì)量的改善：

（1）在原燃料質(zhì)量下降的情況下，入爐原燃料要突出質(zhì)量穩(wěn)定的重要性，穩(wěn)定的入爐原燃料質(zhì)量是高爐提高順穩(wěn)水平的基礎(chǔ)。

（2）在高爐風(fēng)溫受限制的條件下可通過富氧、噴煤、風(fēng)口調(diào)整等手段保持高爐熱制度與送風(fēng)制度的穩(wěn)定。

（3）有害元素負荷升高趨勢下采取源頭控制，定期強化排出是改善鐵水質(zhì)量的有效手段。

（4）合理的渣系和穩(wěn)定的出鐵操作是穩(wěn)定鐵水質(zhì)量的重要保障。

（作者單位: 首鋼股份公司遷安鋼鐵公司）