陳艷輝，張凡敏,張 振

1 前言

硫是影響生鐵質(zhì)量的主要有害元素，降低鐵水含硫量，獲得優(yōu)質(zhì)生鐵是高爐冶煉的主要任務(wù)之一。山鋼股份萊蕪分公司煉鐵廠現(xiàn)有高爐6座，其中750 m3高爐兩座，900 m3高爐1座，1 000 m3高爐3座。2016年2#、3#高爐分別于6月、2月復(fù)產(chǎn)開爐，6座高爐全部在線生產(chǎn)，產(chǎn)量513萬t，生鐵含硫0.031 6%，一類品率58.47%，三類品率4.19%。2017年在線生產(chǎn)高爐6座，產(chǎn)量568萬t，生鐵含硫0.026%，一類品率73.1%，三類品率3.3%。同比生鐵含硫降低0.005 6%，一類品率升高15.63%，三類品率降低0.89%。生鐵質(zhì)量有了較大幅度的提升。通過與全國高爐指標(biāo)及相關(guān)條件統(tǒng)計分析的對比，確定萊鋼生鐵質(zhì)量尚有提升潛力，提出了在當(dāng)前原燃料及生產(chǎn)條件下提升生鐵質(zhì)量的具體措施及重點掌控事項。

2 全國高爐生鐵指標(biāo)統(tǒng)計分析

對2017年指標(biāo)交流獲取到數(shù)據(jù)的全國306座高爐全年累計生鐵質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行分類整理，選取燃料比作為該狀態(tài)下其經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的代表。

2.1 生鐵含硫

生鐵含硫共287座高爐提供數(shù)據(jù)，平均為0.034 7%，平均燃料比543.9 kg/t。具體分布如表1所示。由表1可知，全國50%的高爐生鐵含硫都控制在0.02%～0.03%（即一類鐵）；30%的高爐生鐵含硫控制在0.03%～0.05%（即二類鐵）且很大部分往下限控制，超過0.05%的約12%；已有8%的高爐步入生產(chǎn)特類鐵時代。

表1 全國高爐生鐵含硫分布情況

2.2 一類品率

一類品率共255座高爐提供數(shù)據(jù)，平均70.89%，平均燃料比542.73 kg/t。具體分布見表2。由表2可知，全國70%以上的高爐已達(dá)到控制一類品率60%以上；一類品不足60%的高爐中，約一半處于40%～60%的區(qū)間，向下依次遞減。

3 萊鋼提升生鐵質(zhì)量可行性分析

對照全國高爐焦炭含硫及其生鐵質(zhì)量控制水平，萊鋼的生鐵質(zhì)量控制水平整體較優(yōu)，但與個別先進(jìn)高爐相比仍然有提升空間。如山西中陽鋼鐵的兩座1 280 m3高爐，焦炭含硫0.984%，其生鐵含硫達(dá)到0.03%，一類品率95%左右；石家莊鋼鐵的580 m3、1 080 m3高爐，焦炭含硫0.998%，其生鐵含硫達(dá)到0.02%，一類品率95%左右。從表1、表2可以看出，生鐵含硫、一類品率控制水平越好的高爐燃料比越低，總體的趨勢說明做好生鐵質(zhì)量的控制與降低煉鐵成本的要求是比較一致的。

表2 全國高爐一類品率分布情況

面臨的困難和不足。1）自產(chǎn)焦炭硫分偏高、水分波動偏大，粒度階段性偏碎且不均勻，＞80 mm的大塊焦比例較高，階段性焦炭水分波動過大，影響爐況的穩(wěn)定，制約了高爐生鐵質(zhì)量的穩(wěn)定及提升。2）二區(qū)焦炭供應(yīng)不能長期穩(wěn)定，焦炭品種、結(jié)構(gòu)調(diào)整頻繁，加之使用外購焦全部露天存放，且跨區(qū)域存放，需依靠挖掘機(jī)和汽車倒運(yùn)，焦炭粉末量增大，尤其雨雪天氣焦炭水分經(jīng)常達(dá)到飽和，影響爐況及生產(chǎn)的穩(wěn)定，不能有效支撐生鐵質(zhì)量提高。3）受壓減庫存影響，庫存量少，且物流運(yùn)輸不夠暢通及時，原料配料結(jié)構(gòu)波動變化較大，造成燒結(jié)礦質(zhì)量波動，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。

4 萊鋼生鐵質(zhì)量提升措施

4.1 工藝技術(shù)措施

1）控制合理理論燃燒溫度，要求日常理論燃燒溫度控制在2 200～2 250℃，物理熱≥1 470℃。

2）提高風(fēng)溫（≥1 200℃）利用水平，力爭全用。風(fēng)溫不僅有利于提高渣鐵熱量，而且利于降低生鐵含硫量，因此，風(fēng)溫盡可能穩(wěn)定在最高水平。日常操作加強(qiáng)燒爐，增加換爐次數(shù)，降低送風(fēng)前后風(fēng)溫差。

3）適當(dāng)提高爐渣堿度并保持合理的爐渣成分。爐渣堿度在一定程度上決定了其熔化溫度、黏度及黏度隨溫度變化的特征，以及各組分的活度和脫硫能力。適當(dāng)提高爐渣堿度，可降低渣中SiO2的活度，抑制SiO2的還原。但是隨著CaO、Al2O3含量的增加，爐渣流動性變差，通過適當(dāng)增加渣中MgO量來改善爐渣流動性。因此，為了使?fàn)t渣能夠保持良好性能，結(jié)合生產(chǎn)實際情況，渣鐵成分控制：二元堿度CaO/SiO2≥1.20，三元堿度（CaO＋MgO）/SiO2≥1.45；Al2O3≤16.0%，MgO/Al2O3控制在0.5左右；鐵中錳控制在0.20%～0.35%。

4）加強(qiáng)高爐操作調(diào)劑。

①綜合負(fù)荷控制。綜合負(fù)荷要穩(wěn)定，焦炭負(fù)荷連續(xù)兩次調(diào)整時間間隔一般應(yīng)≮4 h。出現(xiàn)爐溫波動大，相鄰兩爐鐵［Si］波動＞0.2%時，應(yīng)及時查找原因，調(diào)整負(fù)荷，避免偏差擴(kuò)大化。

②加強(qiáng)對硫負(fù)荷的關(guān)注。高爐入爐硫量主要是由焦炭帶入，日常生產(chǎn)中應(yīng)及時了解焦炭中含硫量變化，同時也要關(guān)注煤粉、燒結(jié)礦中含硫量，每班至少校核一次入爐料硫負(fù)荷，以便能夠及時調(diào)整，做到預(yù)知預(yù)控。

③高爐配料堿度計算時，［Si］取控制范圍的下限，確保爐溫偏低時堿度有所保證，避免生鐵質(zhì)量降低。

④硅硫異常情況的控制。高爐出現(xiàn)異常情況，生鐵含硫量超出0.07%，并預(yù)計連續(xù)出現(xiàn)高硫鐵時，應(yīng)果斷減風(fēng)，盡快將硫控到合理水平。

⑤關(guān)注爐缸工作，提高爐缸活躍度。根據(jù)外部條件的變化，有意識調(diào)整上、下部制度，確?！吧戏€(wěn)、下活”，以避免因原燃料質(zhì)量波動及渣鐵排放不及時等原因?qū)е聽t缸工作狀態(tài)失常。

⑥4#、5#、6#高爐做好低成本護(hù)爐。參考以往護(hù)爐經(jīng)驗，合理優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)，對造渣、送風(fēng)等操作制度實施過程監(jiān)控，在保持下部鼓風(fēng)參數(shù)穩(wěn)定的前提下，探索爐頂壓力與回旋區(qū)工作狀態(tài)、布料角度與冶煉強(qiáng)度的關(guān)系和規(guī)律，適當(dāng)調(diào)整爐頂壓力和布料角度，達(dá)到“冷卻壁溫度波動小，風(fēng)口回旋區(qū)活躍，中心氣流開通”的效果，使高爐護(hù)爐期間各項技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)得以優(yōu)化。

4.2 原燃料質(zhì)量保障

1）加強(qiáng)進(jìn)廠原燃料質(zhì)量管理，全過程跟蹤進(jìn)廠礦粉質(zhì)量，準(zhǔn)確掌握大宗原燃料品種、庫存信息，為穩(wěn)定原燃料質(zhì)量成分提供保障，從源頭上為高爐提升質(zhì)量創(chuàng)造條件。

2）推進(jìn)穩(wěn)定燒結(jié)礦成分精益管控項目，以礦料和爐料性價比分析為指導(dǎo)，結(jié)合礦料燒結(jié)性能及熔滴性能統(tǒng)計數(shù)據(jù)，持續(xù)優(yōu)化燒結(jié)配料結(jié)構(gòu)；在結(jié)構(gòu)和質(zhì)量指標(biāo)上下功夫，提高燒結(jié)礦綜合成分穩(wěn)定性，為高爐穩(wěn)定爐況、提升生鐵質(zhì)量創(chuàng)造條件。

4.3 設(shè)備保障

1）加強(qiáng)水系統(tǒng)管理。每個班對冷卻系統(tǒng)仔細(xì)巡檢認(rèn)真記錄，加強(qiáng)對各爐皮測溫以及水溫差的關(guān)注，每天進(jìn)行對比、分析，以便能夠及時發(fā)現(xiàn)異常變化，快速解決問題，避免因水系統(tǒng)漏水發(fā)現(xiàn)不及時，造成爐涼或失常，引起生鐵質(zhì)量波動。

2）加強(qiáng)設(shè)備點檢，降低設(shè)備故障率，減少休、慢風(fēng)作業(yè)，為穩(wěn)硅控硫提供保障。

4.4 生產(chǎn)組織

進(jìn)一步強(qiáng)化爐前渣鐵排放工作，加強(qiáng)生產(chǎn)組織，提高爐前工作效率，確保渣鐵能夠及時排凈，為穩(wěn)定爐況穩(wěn)硅控硫創(chuàng)造好條件。

4.5 其他改進(jìn)措施

1）探索適宜的爐渣制度。提高爐渣二元堿度是脫硫的重要手段，但二元堿度也不能過高，否則會產(chǎn)生高熔點固體顆粒影響爐渣的流動性，不僅影響爐渣脫硫能力，而且會威脅到爐況的穩(wěn)定順行。而且鐵中含硫還受溫度、鐵水含硅量、渣量等諸多因素影響，不是堿度唯一因素決定[1]。因此在當(dāng)前原料條件及更高的技術(shù)要求背景下，探索新的爐渣堿度及造渣制度要平衡好爐況順行、脫硫需求、低成本、原料波動大等幾方面的需求。

2）做好生鐵一類品率控制與最佳效益的平衡。由于萊鋼煉鐵用原燃料質(zhì)量不一、成分波動大、入爐硫負(fù)荷高，提高生鐵一類品率必須增大爐渣的脫硫能力，即提高爐渣堿度和冶煉溫度，但對高爐的穩(wěn)定順行、利用系數(shù)及生鐵成本都有影響。下一步在推進(jìn)提升一類品率的攻關(guān)過程中，要結(jié)合現(xiàn)有的原燃料條件及公司要求，強(qiáng)化統(tǒng)計分析，綜合考慮冶煉成本，找出當(dāng)前條件下控制生鐵一類品率最佳效益點。

3）強(qiáng)化對標(biāo)學(xué)習(xí)，向先進(jìn)企業(yè)學(xué)習(xí)，取長補(bǔ)短，將其有效的做法為我所用。

5 結(jié)語

1）做好生鐵質(zhì)量的控制與降低煉鐵成本的要求是一致的，生鐵質(zhì)量控制越好其冶煉成本也越低，其生存能力也更強(qiáng)。

2）山鋼股份萊蕪分公司煉鐵廠生鐵質(zhì)量尚有進(jìn)一步提升的空間，在提升生鐵質(zhì)量的過程中要注意平衡好爐況順行、脫硫需求、低成本、原料波動大等幾方面的需求。

3）減少爐料和燃料的含硫量即降低高爐硫負(fù)荷是降低鐵中硫最有力的支撐，但又不可避免會引起原燃料成本上升，建議從公司層面組織攻關(guān)團(tuán)隊，涵蓋原料采購、成本控制、煉焦、煉鐵、煉鋼的精英人才，全面綜合測算查找原煤等入廠原燃料含硫量的最佳效益點。

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