李 嚴(yán)，張小毛，岳爭(zhēng)超

(大冶特殊鋼有限公司煉鐵廠，湖北 黃石 435001)

大冶特鋼1#高爐(以下簡(jiǎn)稱：1#高爐)，Vu:1780 m3。投產(chǎn)于2011年8月16日，截止2019年5月已運(yùn)行近8年時(shí)間，投產(chǎn)初期爐況穩(wěn)定順行，取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。2014年2月10日，爐缸環(huán)炭側(cè)壁多點(diǎn)溫度出現(xiàn)異常，其中西鐵口下方約1 m處TE-1169A點(diǎn)溫度最高達(dá)874.3 ℃。自2014年2月份起，1#高爐進(jìn)入常態(tài)化護(hù)爐模式。近5年來通過采取降低冶煉強(qiáng)度、調(diào)整風(fēng)口布局及長(zhǎng)度、使用含鈦爐料護(hù)爐等綜合治理，爐缸環(huán)炭側(cè)壁溫度處于受控狀態(tài)。但常態(tài)化護(hù)爐造成鐵水產(chǎn)能下降近10%～15%。鐵水供應(yīng)成為整個(gè)公司產(chǎn)能提升的瓶頸環(huán)節(jié)。為緩解鐵水產(chǎn)能對(duì)公司整個(gè)生產(chǎn)工序的影響，1#高爐啟動(dòng)了配加廢鋼入爐的工藝技術(shù)改造項(xiàng)目。

1 高爐配加廢鋼實(shí)施應(yīng)用情況

1.1 制定詳細(xì)的施工方案

1#高爐在此之前并沒有使用廢鋼原料的經(jīng)驗(yàn)。為確保廢鋼入爐工作的有序開展，制定了詳細(xì)的廢鋼入爐技改方案，確定了高爐配加廢鋼原料的工藝流程圖(見圖1)。

圖1 高爐配加廢鋼原料的工藝流程圖

1.2 廢鋼質(zhì)量及粒度要求

(1)廢鋼類型與尺寸的要求。1#高爐所用的廢鋼原料質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格按照廢鋼鐵的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB-4223-2004執(zhí)行。目前入爐的廢鋼種類有兩種，分別是鋼筋切頭和刨花粉粹料(以下簡(jiǎn)稱刨花)。鋼筋切頭基本由建筑螺紋鋼組成，要求長(zhǎng)度≤100 mm。刨花是車床等機(jī)加工設(shè)備生產(chǎn)產(chǎn)生的鐵屑以及粉末，要求粒度或直觀長(zhǎng)度≤50 mm。

(2)其他要求。廢鋼原料(刨花在產(chǎn)生的過程中受冷卻油的影響，會(huì)帶有一些對(duì)高爐生產(chǎn)不利的成分)不能含有對(duì)高爐生產(chǎn)有害的元素成分。同時(shí)不能含有易燃易爆物品、兩端封閉的管狀物、封閉器皿、橡膠及塑料制品[1]。

1.3 廢鋼結(jié)構(gòu)及配加量摸索

1#高爐使用廢鋼的上料設(shè)備經(jīng)過制作、安裝、調(diào)試，于2019年1月18日開始投入運(yùn)行。廢鋼料具體的使用方法嚴(yán)格按照《廢鋼配加入爐方案》執(zhí)行(見表1)。

表1 高爐配加廢鋼計(jì)劃

1.4 廢鋼入爐排料順序的確定

廢鋼入爐期間的原料排料先后順序，以滿足廢鋼主要分布在爐喉料面半徑的中間區(qū)域?yàn)樵瓌t，即既不布在中心，也不布在邊緣，廢鋼布在料面環(huán)帶的中間位置[2]。礦槽系統(tǒng)在排料時(shí)保證廢鋼與焦丁同步。通過皮帶機(jī)上的爐料分布延時(shí)效應(yīng)來滿足高爐爐喉料面的邊緣和中心沒有廢鋼料的要求。

2 高爐配加廢鋼冶煉后，指標(biāo)改善情況

高爐使用了廢鋼料以后，綜合入爐品位大幅上升，渣鐵比大幅下降，為高爐大風(fēng)量操作創(chuàng)造了條件。風(fēng)量穩(wěn)定保持在3550 m3/min水平，全壓差△P由前期的170 kPa下降至165 kPa，壓量關(guān)系改善明顯，鼓風(fēng)動(dòng)能穩(wěn)定維持在11000 kg·m/s，爐缸活躍得到改善。使用廢鋼料后，鐵水產(chǎn)能、主要技經(jīng)指標(biāo)相比于之前有了較大幅度改善，見表2。

表2 1#高爐配加廢鋼主要技經(jīng)指標(biāo)及部分參數(shù)變化情況

2.1 鐵水產(chǎn)能提升情況

從圖2可以很容易的看出廢鋼料的增產(chǎn)效果。在高爐不刻意增加風(fēng)量和富氧量的條件下，鐵產(chǎn)量隨廢鋼比的增加而不斷上升。按每日超產(chǎn)的平均值和廢鋼用量的平均值計(jì)算，廢鋼料重量回收率為97.65%。刨花的表面油污等污漬造成含鐵量下降對(duì)廢鋼料的重量回收影響較大。

圖2 1#高爐使用廢鋼料前后鐵產(chǎn)量變化趨勢(shì)

2.2 燃料消耗變化情況

高爐使用廢鋼料后，在渣鐵比大幅下降和入爐品位大幅提升的幫助下，高爐壓差出現(xiàn)明顯下降，為噴煤比的提升創(chuàng)造了基礎(chǔ)條件。隨著廢鋼比不斷升高，高爐煤比很容易便上升到155 kg/t，解決了幾年來1#高爐因?yàn)樽o(hù)爐要限制爐缸活躍程度而形成的提升煤比技術(shù)攻關(guān)過程中壓差太高的瓶頸問題。

由于廢鋼料的熔點(diǎn)高，主要成分是金屬鐵，在高爐內(nèi)的熔化過程基本不發(fā)生化學(xué)還原反應(yīng)，因而基本不會(huì)消耗高爐煤氣的化學(xué)能。受此影響，1#高爐使用廢鋼料后，燃料比和焦比均出現(xiàn)了大幅下降，其中燃料比降至480 kg/t以下，焦比在設(shè)備系統(tǒng)能夠提供噴煤量保障的條件下，可以降至290 kg/t以下。

圖3 1#高爐使用廢鋼料前后燃料消耗變化趨勢(shì)

3 高爐配加廢鋼的成本變化

高爐配加廢鋼后，雖然鐵水產(chǎn)能大幅提升、主要技經(jīng)指標(biāo)大幅改善，但噸鐵成本仍上升近72元/噸鐵(見表3)，通過采取多舉措開展鐵水降本工作(見表4)，力爭(zhēng)縮小與不用廢鋼的成本差距。

表3 配加廢鋼95kg/tfe后鐵水成本變化情況

表4 高爐使用廢鋼原料后開展的主要降本工作

4 高爐使用廢鋼原料注意事項(xiàng)

(1)不論是鋼筋切頭還是刨花，構(gòu)成料堆的表觀尺寸都是極端不規(guī)則的，很容易造成有斗門的稱量斗、中間斗卡倉(cāng)和卡門現(xiàn)象。因此要格外注意排料是否順暢，斗門的設(shè)計(jì)要能夠避免卡料或下料不順，防止廢鋼料在排料順序中與預(yù)期的位置偏差太大。

(2)采用皮帶機(jī)上料的高爐，工藝順序前后皮帶機(jī)間的中轉(zhuǎn)斗要有拖料裝置，特別是中轉(zhuǎn)斗落差較大的，更應(yīng)該設(shè)置拖料緩沖裝置。鋼筋切頭在一定的沖擊力條件下，足以刺穿皮帶。設(shè)置拖料緩沖裝置能夠大幅降低落料沖擊力，可以有效保護(hù)皮帶機(jī)防止發(fā)生刺穿和撕裂事故。

(3)在處理卡倉(cāng)或卡料現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)盡量避免廢鋼料混入焦批中去。高爐使用的焦炭粒度一般在40 mm以上。鋼筋切頭或大量絲狀刨花聚集時(shí)都具有較大的水力學(xué)半徑特性，混入焦炭會(huì)造成爐頂裝料設(shè)備中的料流閘卡料的概率大幅升高，一旦出現(xiàn)料罐棚料，將會(huì)對(duì)高爐生產(chǎn)造成很大影響。

(4)刨花表面附帶的油污等污漬要引起足夠重視。這些污漬進(jìn)入高爐后會(huì)隨著高爐煤氣進(jìn)入各個(gè)用戶單位，影響使用煤氣的設(shè)備性能。采用干法除塵的煤氣凈化系統(tǒng)無法捕集這些物質(zhì)，因此刨花中的油污等雜質(zhì)含量一定要嚴(yán)格控制。同時(shí)刨花的化學(xué)成分也要定期檢驗(yàn)，盡量少用鍍鋅管等富含有害元素材質(zhì)的刨花。

5 結(jié)語

(1)高爐使用廢鋼作為原料冶煉，廢鋼質(zhì)量的管控尤為重要，是高爐爐況穩(wěn)定順行、優(yōu)化指標(biāo)的有力保障。

(2)使用廢鋼料煉鐵可以在不增加高爐冶煉強(qiáng)度的條件下大幅提高利用系數(shù)。在風(fēng)機(jī)和富氧量受限制的高爐上，可以通過增加廢鋼料的使用量來提高利用系數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)滿足工序間鐵水產(chǎn)能平衡的需求。

(3)在當(dāng)前礦石價(jià)格和燃料價(jià)格的條件下，廢鋼比上升1 kg/tfe會(huì)引起噸鐵成本上升0.7～0.9元/tfe，高爐配加廢鋼后雖不能降低鐵水成本，但可以通過優(yōu)化高爐操作、改善高爐主要技經(jīng)指標(biāo)的途徑，抑制高爐配加廢鋼后造成噸鐵成本上升的趨勢(shì)。