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        鞍鋼高爐低MgO爐渣生產(chǎn)操作實踐

        2018-10-08 02:55:20曾宇張賢平趙長城李曉春高德庫
        鞍鋼技術 2018年5期
        關鍵詞:煉鐵廠爐況堿度

        曾宇,張賢平,趙長城,李曉春,高德庫

        (鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠,遼寧 鞍山 114021)

        傳統(tǒng)觀點認為高爐爐渣中MgO含量在8%~12%時高爐具有良好的工藝性能,因此國內(nèi)高爐普遍將MgO含量控制在8%以上。2015年9月,鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠(以下簡稱煉鐵廠)為降低生產(chǎn)成本,對燒結礦的配料結構進行了調(diào)整。在燒結配料過程中停配鎂石,以降低燒結配料成本。停配鎂石后,MgO僅由原料中的生石灰和混料提供,燒結礦中的MgO含量由2.0%下降到1.2%,MgO含量降低不會導致燒結礦質(zhì)量的變化,但會造成爐渣中MgO含量的降低,引起爐渣粘度增加,進而增加高爐操作的難度。為了適應高爐低MgO爐渣的生產(chǎn)操作,煉鐵廠采取了一系列相關措施,保證了高爐安全生產(chǎn),并取得了較好的經(jīng)濟技術指標。

        1 低MgO爐渣生產(chǎn)的可行性

        為了確定在鞍鋼現(xiàn)有原料條件下,高爐進一步降低爐渣中MgO含量的可行性,對影響爐渣粘度的因素和規(guī)律進行了分析研究。基于煉鐵廠7座高爐的生產(chǎn)數(shù)據(jù),鐵水溫度普遍在1 480~1 520℃區(qū)間,爐渣粘度儀溫度控制在1 500℃和1 550℃兩個溫度點。配渣時,用現(xiàn)場高爐渣作為母渣,成分調(diào)劑依據(jù)現(xiàn)場高爐爐渣的化學成分,采用添加化學純試劑的方式進行。

        1.1 爐渣MgO含量變化

        研究MgO含量變化對爐渣粘度的影響時,爐渣中Al2O3含量設定為11%,爐渣堿度1.245。不同溫度下爐渣粘度隨MgO含量的變化情況如圖1所示。由圖1可以看出,在設定條件下,渣中MgO含量在不同區(qū)間,對爐渣粘度的影響程度不同。當爐渣中MgO含量大于3%時,在1 500℃、1 550℃兩個爐渣溫度下,爐渣粘度均小于0.4 Pa·s,能夠滿足高爐冶煉要求。

        1.2 爐渣Al2O3含量變化

        研究Al2O3含量變化對高爐爐渣粘度的影響時,爐渣中MgO含量設定為4%,爐渣堿度1.245。由于爐渣粘度隨溫度上升呈現(xiàn)下降趨勢,選取較低的溫度點1 500℃作為試驗溫度。爐渣粘度隨Al2O3含量變化情況如圖2所示。由圖2可以看出,在設定條件下,隨著Al2O3含量的升高,爐渣粘度逐漸增大。當Al2O3含量 達到16%時,爐渣粘度為0.416 Pa·s。行業(yè)內(nèi)認為大高爐冶煉過程中,爐渣溫度在1 500℃時,爐渣粘度在0.4 Pa·s以下,即可以滿足高爐的正常 生產(chǎn)。因此設定條件下,Al2O3含量宜控制在16%以下。

        圖1 不同溫度下爐渣粘度隨MgO含量變化情況

        圖2 爐渣粘度隨Al2O3含量變化情況

        1.3 爐渣堿度變化

        研究爐渣堿度對爐渣粘度的影響時,爐渣中MgO含量設定為4%,爐渣中Al2O3含量設定為11%。不同溫度下爐渣堿度對爐渣粘度的影響情況如圖3所示。由圖3可以看出,在設定條件下,爐渣溫度在1 500℃和1 550℃兩個溫度點,隨堿度增大,爐渣粘度變化不大,且均低于0.4 Pa·s,可以滿足高爐正常生產(chǎn)。

        因此,在常規(guī)冶煉條件下,爐渣中MgO含量不低于4%、Al2O3含量不高于16%的爐渣均可以滿足高爐生產(chǎn)的需要。

        圖3 不同溫度下爐渣堿度對爐渣粘度的影響

        2 低MgO爐渣冶煉的前提條件

        2.1 合理的爐料結構

        合理的爐料結構是高爐安全長壽、穩(wěn)定順行、指標優(yōu)化的基礎,鞍鋼生產(chǎn)實踐表明70%的高堿度燒結礦配加30%的酸性球團礦,焦丁比達到60 kg/t左右時是高爐冶煉較為理想的爐料結構模式。不僅可以有效改善料柱的透氣性,而且還可以提高爐況運行的穩(wěn)定性??紤]成本因素,需要配加部分生礦時,生礦入爐比例不宜大于10%,因為生礦熱穩(wěn)定性不好,生礦入爐比例過高會導致爐況的波動。生礦入爐前必須要進行嚴格的篩分,減少入爐生礦的粉末量。

        2.2 改善焦炭質(zhì)量

        焦炭作為料柱骨架的作用在現(xiàn)代大高爐冶煉過程中顯得尤為重要,對焦炭強度、反應性、反應后強度等指標的要求也更高。鞍鋼五煉焦焦爐2014年11月完成改造,2015年11月實現(xiàn)全干熄焦生產(chǎn)。全廠使用焦炭干熄率由65%逐步提高到96%,焦炭強度指標M40由85.5%提升到87%以上,焦炭的反應性和反應后強度穩(wěn)步提升。

        2.3 提升燒結礦質(zhì)量

        (1)煉鐵廠燒結原采用球盤工藝造球,由于球盤工藝落后,球盤造球混合料粒度不均,大粒級較多,使混合料粒度過大,垂直燃燒速度過快,燒結礦強度降低;而且球盤造球是在開放的空間,混合料熱量損失很大。為了提升燒結礦質(zhì)量,煉鐵廠改為使用圓筒混合機造球,消除以上弊端。

        (2)煉鐵廠精礦槽空間小,鐵料料種多,僅在三燒作業(yè)區(qū),使用鐵料品種最多時可達7種,日消耗鐵料1萬 t,而精礦槽總槽存為2.4萬 t,每種料的平均最大槽存不過4 000 t。受到受料槽翻車能力限制,以及一些突發(fā)情況影響,任何一種鐵料到達情況不好都會影響燒結礦質(zhì)量,造成質(zhì)量大幅度波動?;靹蛄蠄鐾度胧褂煤螅鉀Q了上述問題。

        (3)煉鐵廠高爐來料成分波動大。三燒作業(yè)區(qū)燒結原料為11種,每種原料的成分波動都會帶來質(zhì)量的波動;同時,物料的化驗存在滯后性,往往是化驗結果顯示原料成分發(fā)生變化時,此種原料已經(jīng)使用并變成燒結礦了?;靹蛄蠄鐾度胧褂煤螅芎玫亟鉀Q了這個問題。

        3 低MgO爐渣冶煉采取的措施

        高爐在使用低MgO爐料后,爐渣中MgO含量下降,依據(jù)對高爐低MgO爐渣生產(chǎn)可行性的分析研究,爐渣中MgO含量降低后,爐渣的黏度升高,流動性下降。渣中MgO含量低于4%時,鐵水物理熱水平對爐渣的流動性影響很大。煉鐵廠在使用低MgO結構的爐料時,對高爐的送風制度、熱制度和操作制度進行了調(diào)整。

        3.1 送風制度調(diào)整

        在送風制度方面,對高爐風口面積進行了調(diào)整,縮小送風風口的面積,提高鼓風動能;將邊中平衡型的煤氣流分布,調(diào)整為以中心煤氣流為主,邊緣煤氣流為輔,中心暢通、邊緣穩(wěn)定型的煤氣流分布,提高爐況運行穩(wěn)定性的同時,提高了爐缸的活躍度。

        3.2 熱制度調(diào)整

        在熱控制方面,規(guī)定生鐵含 [Si]量穩(wěn)定在0.40%~0.60%,鐵水溫度≥1 500℃,杜絕過高或過低的爐溫導致渣鐵流動性下降,一旦發(fā)生爐溫異常現(xiàn)象,則需要采用過量調(diào)劑的手段,將爐溫調(diào)整至正常的區(qū)間,防止長時間的爐溫異常引起渣鐵的流動性變化,影響爐況的順行狀態(tài)。

        3.3 操作制度

        3.3.1 高爐上料缺欠處理

        由于高爐上料系統(tǒng)存在缺欠,焦篩振幅不夠,入爐焦炭粉末較多,嚴重影響高爐的透氣性;同時,給料機的迎料擋板長期使用,磨損嚴重且更換時間較長,導致給料機跑料或料流不均,致使高爐矩陣布料達不到要求,造成高爐順行較差。通過加強對焦篩的巡檢,及時發(fā)現(xiàn)焦篩存在的問題并解決,同時對振動篩的振幅進行測試,對焦篩振幅不夠現(xiàn)象進行改造,使篩分效果滿足高爐工藝需要。增加給料機迎料擋板厚度并改用耐磨材質(zhì),改變更換給料機迎料擋板的更換方式,使上料系統(tǒng)能夠滿足高爐矩陣布料的要求。

        3.3.2 爐況調(diào)劑

        調(diào)劑爐況時要樹立操作過程中的紅線意識,嚴禁低爐溫操作、嚴禁頂風壓操作。及時掌握原燃料成分變化,并根據(jù)原燃料變化、參數(shù)走勢做好“攻守退”的預案執(zhí)行。高爐特殊情況下如休風,要根據(jù)休風時間的長短適當下調(diào)入爐堿度。對爐況調(diào)劑要做到堅持料線不正常不宜調(diào)整裝料制度、料速不正常不宜調(diào)整焦炭負荷、爐溫不正常不宜調(diào)整爐渣堿度、爐況不正常不宜調(diào)整爐頂壓力的“四不宜”操作方針。

        4 實踐效果

        高爐通過對爐料結構、原燃料質(zhì)量、高爐操作制度等方面的調(diào)整與實施,在燒結停配鎂石,高爐低MgO爐渣生產(chǎn)操作實踐中,保持了高爐穩(wěn)定順行的生產(chǎn)狀態(tài),且消耗指標穩(wěn)步下降。2015年9~12月高爐低MgO爐渣生產(chǎn)生產(chǎn)技術指標見表1。

        5 結論

        (1)渣中MgO含量不低于4%,Al2O3含量不高于16%的爐渣均可以滿足高爐生產(chǎn)的需要。

        (2)加強原燃料質(zhì)量管理,減少入爐粉末,為高爐穩(wěn)定順行提供基礎。

        (3)采用低MgO爐渣生產(chǎn),必須在高爐穩(wěn)定順行的基礎上開展,若長時間順行狀態(tài)不理想,則堿度需維持下限水平。

        (4)低MgO爐渣冶煉需要高爐保持足夠的風速,保證爐缸的活躍度。

        (5)低MgO爐渣冶煉需要保持爐缸充足的熱量儲備,樹立物理熱紅線管理思維,鐵水溫度不低于1 500℃。

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