太鋼5號(hào)高爐在低冶煉強(qiáng)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）

生產(chǎn)實(shí)踐·應(yīng)用技術(shù)

太鋼5號(hào)高爐在低冶煉強(qiáng)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(duì)太鋼5號(hào)高爐在低冶煉強(qiáng)度的生產(chǎn)條件，通過(guò)穩(wěn)定爐料結(jié)構(gòu)和優(yōu)化布料矩陣，調(diào)整送風(fēng)面積和合理配置長(zhǎng)短風(fēng)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(shí)現(xiàn)高爐穩(wěn)定順行和節(jié)能降耗。

大型高爐 低冶煉強(qiáng)度 操作制度

進(jìn)入2015年，鋼鐵行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)更加激烈，生產(chǎn)成本壓力急劇加大，鋼鐵市場(chǎng)步入買方市場(chǎng)，各大鋼廠相應(yīng)下調(diào)產(chǎn)能，太鋼同樣也面臨減產(chǎn)的局面，對(duì)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(hào)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(hào)高爐2006—2014年產(chǎn)量與燃料消耗的關(guān)系。產(chǎn)量降低，對(duì)高爐爐況沖擊比較大。首先，爐缸活躍性會(huì)有所降低［1］；其次，燃料消耗在低冶煉強(qiáng)度下會(huì)升高［2］；再次，鐵水硅含量會(huì)有所升高［3］。因此，對(duì)5號(hào)高爐操作制度進(jìn)行不斷地摸索和優(yōu)化，探尋在低冶煉強(qiáng)度下合理的操作制度，以降低燃料消耗。

圖1 太鋼5號(hào)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(gòu) 合理使用小粒度燒結(jié)礦

高爐爐料結(jié)構(gòu)不同，爐內(nèi)軟化區(qū)間會(huì)有較大變化，對(duì)煤氣流的阻力也有影響。目前，太鋼爐料結(jié)構(gòu)為70%燒結(jié)礦+30%球團(tuán)礦。由對(duì)此爐料結(jié)構(gòu)進(jìn)行熔滴性的實(shí)驗(yàn)表明，軟化區(qū)間為135～138℃是比較理想的。因此，在低冶煉強(qiáng)度條件下，保持爐料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定有利于爐內(nèi)煤氣流的均勻分布［4］。

冶煉強(qiáng)度降低后，相應(yīng)降低風(fēng)氧的使用量，邊緣氣流有發(fā)展的趨勢(shì)。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(hù)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(guò)采取抑制邊緣、放開(kāi)中心的裝料模式，爐況的穩(wěn)定性及煤氣利用率均能達(dá)到48.5%的水平。但是，在低冶煉強(qiáng)度下，由于爐腹煤氣量下降，中心氣流有減弱的趨勢(shì)；同時(shí)，邊緣熱負(fù)荷也容易波動(dòng)，對(duì)爐況的穩(wěn)定性有較大的沖擊。并且，在高利用系數(shù)時(shí)，5號(hào)高爐爐況的整體穩(wěn)定性較差，崩滑料及爐涼時(shí)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(dāng)調(diào)整邊緣氣流，見(jiàn)下頁(yè)表1。

由表1可明顯觀察到，5號(hào)高爐中心礦焦質(zhì)量比較高冶煉強(qiáng)度時(shí)減小0.45，對(duì)中心氣流的穩(wěn)定有一定的作用（十字測(cè)溫中心點(diǎn)（CCT）保持在700～800℃）；邊緣礦焦質(zhì)量比也比高冶強(qiáng)時(shí)減小0.1，有利于引導(dǎo)邊緣氣流，邊緣熱負(fù)荷波動(dòng)幅度有所減少（熱負(fù)荷日均標(biāo)準(zhǔn)偏差由1 150降低至635）；同時(shí)，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(jiàn)下頁(yè)圖2。

自2015年8月份之后，煤氣利用率逐步提高，見(jiàn)下頁(yè)表2，10月份煤氣利用率到達(dá)50.54，燃料比降至491 kg/t。

表1 太鋼5號(hào)高爐布料矩陣優(yōu)化情況

圖2 太鋼5號(hào)高爐崩料次數(shù)統(tǒng)計(jì)情況

表2 太鋼5號(hào)高爐經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)情況

2 送風(fēng)制度

2.1 調(diào)整風(fēng)口面積

產(chǎn)能降低，風(fēng)氧使用量也隨之減少，因此，配備合理的送風(fēng)制度也非常關(guān)鍵。風(fēng)氧量減少導(dǎo)致?tīng)t缸的活躍性下降，鼓風(fēng)動(dòng)能也會(huì)有下降的趨勢(shì)，所以有必要調(diào)整風(fēng)口面積以適應(yīng)限產(chǎn)的需要，見(jiàn)表3。調(diào)整的原則是，保持鼓風(fēng)動(dòng)能無(wú)較大變化，同時(shí)，保證一定的風(fēng)量。從表3中可看出，基本風(fēng)量維持在6 000 m3/min。通過(guò)上述調(diào)整達(dá)到活躍爐缸的目的。

表3 產(chǎn)能與風(fēng)口面積及送風(fēng)參數(shù)的配置情況

2.2 合理配置長(zhǎng)短風(fēng)口

5號(hào)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(fù)荷波動(dòng)頻繁；并且，在定檢時(shí)，測(cè)量此處的磚襯薄至50mm，說(shuō)明此方位煤氣流比較活躍；與此同時(shí)，225°～270°方位氣流薄弱，磚襯保持較好。針對(duì)上述情況，在225°～270°方位使用短風(fēng)口，以增強(qiáng)此方位的邊緣氣流，長(zhǎng)短風(fēng)口配置情況見(jiàn)表4。調(diào)整后，熱負(fù)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(duì)提高煤氣利用率有較大的作用，對(duì)增強(qiáng)下料的穩(wěn)定性也同樣有積極作用。

表4 太鋼5號(hào)高爐長(zhǎng)短風(fēng)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(shí)間鐵水生成量相應(yīng)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(shì)必導(dǎo)致?tīng)t缸鐵水蓄熱量減少，拉空爐缸的熱儲(chǔ)備，不利于爐缸活躍的提高。通過(guò)調(diào)整鉆頭大小和適當(dāng)增大虧方計(jì)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?jī)?chǔ)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(fēng)口面積和控制出鐵爐數(shù)以及保持一定風(fēng)量等措施后，爐芯溫度有回升的趨勢(shì)，表明爐缸的活躍性有一定的提高。

圖3 太鋼5號(hào)高爐限產(chǎn)后爐芯溫度變化趨勢(shì)

3.2 針對(duì)爐缸溫度波動(dòng)情況出鐵制度的調(diào)整

5號(hào)高爐已經(jīng)運(yùn)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(gè)別磚襯溫度高至480℃。通過(guò)加釩鈦礦，堵風(fēng)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(dāng)發(fā)現(xiàn)某鐵口區(qū)域爐缸溫度升至300℃并有上升趨勢(shì)時(shí)，控制此鐵口的通鐵量和維護(hù)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(duì)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(duì)于5號(hào)高爐非常重視對(duì)鐵水熱量的管控，將產(chǎn)量維持在9 200 t/d時(shí)，鐵水流速為6.38 t/min。當(dāng)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(biāo)準(zhǔn)定為1 490～1 500℃。

在日常操作過(guò)程中，工長(zhǎng)也是以鐵水溫度的高低來(lái)判斷和調(diào)劑爐況的，當(dāng)連續(xù)兩爐鐵水后期測(cè)溫低于1 460℃時(shí)，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(jī)理可知，［Si］的還原路徑延長(zhǎng)，不利于鐵水硅含量的降低。在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，在限產(chǎn)的前2個(gè)月內(nèi)，5號(hào)高爐爐溫整體比較高，見(jiàn)上頁(yè)表2。通過(guò)控制鐵水溫度穩(wěn)定，增強(qiáng)爐況的可控性；同時(shí)，調(diào)整適當(dāng)?shù)臓t渣堿度來(lái)降低軟熔帶的位置，控制爐溫水平。目前，5號(hào)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(dòng)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(dòng)性會(huì)變差。因此，在操作過(guò)程中，堿度控制應(yīng)在合理的范圍中。當(dāng)控制5號(hào)高爐爐渣堿度在1.18～1.24的區(qū)間時(shí)，爐渣的流動(dòng)性比較好。

但是，5號(hào)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(guó)內(nèi)大型高爐m（MgO）/m（Al2O3）＞0.55。在生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)出鐵120 min不見(jiàn)渣的情況，這給穩(wěn)定生產(chǎn)帶來(lái)較大的影響。針對(duì)這些問(wèn)題，在出鐵方面延長(zhǎng)鐵口交接時(shí)間，但這只是權(quán)宜之計(jì)。在燒結(jié)配料方面，通過(guò)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(dòng)性有一定的改善。

6 結(jié)論

針對(duì)5號(hào)高爐應(yīng)對(duì)由于低冶強(qiáng)生產(chǎn)條件所帶來(lái)的不利因素，通過(guò)對(duì)操作制度調(diào)整和探索，實(shí)現(xiàn)2015年10月高爐煤氣利用率高達(dá)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(gè)方面。

1）穩(wěn)定爐料結(jié)構(gòu)，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(guò)縮小風(fēng)口面積和調(diào)配長(zhǎng)短風(fēng)口，使?fàn)t缸的活躍性得到改善；同時(shí)，初始煤氣分布趨于穩(wěn)定，對(duì)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(shí)踐［J］.鋼鐵，2010（11）：27-31.

［2］ 項(xiàng)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(xué)（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(gòu)對(duì)高爐順行的影響［J］.鞍鋼技術(shù)，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(hào)高爐作業(yè)區(qū)工作，煉鐵工程師。E-mail：liuwenwen1239@163.com