大型高爐開爐裝料實(shí)踐淺析

張作程

（山東鋼鐵集團(tuán)日照有限公司，山東 日照276800）

大型高爐開爐裝料實(shí)踐淺析

張作程

（山東鋼鐵集團(tuán)日照有限公司，山東 日照276800）

對山鋼某大型高爐開爐裝料進(jìn)行了回顧分析，本次高爐采用枕木填充法開爐，根據(jù)原燃料情況確定了開爐料結(jié)構(gòu)和裝料方式，選擇的配料參數(shù)適宜，裝料過程控制嚴(yán)格，提高了裝料的精度，實(shí)際料線與計(jì)算料線僅相差0.6 m，實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)火開爐一次成功，在全爐配料Al2O3達(dá)到20.64%的情況下保障了良好的渣鐵流動性，第5天利用系數(shù)達(dá)到2.0 t（/m3·d）。

高爐；開爐；裝料；配料計(jì)算；枕木填充

山東鋼鐵集團(tuán)在日照精品基地新建兩座5100m3高爐，1#5 100 m3高爐建設(shè)工作已進(jìn)入最后階段，馬上面臨著高爐開爐。筆者對之前工作過的某大型高爐開爐裝料實(shí)踐重新進(jìn)行總結(jié)分析，吸取其中成功經(jīng)驗(yàn)，希望對目前工作有所幫助。此大型高爐由中冶京誠設(shè)計(jì)，利用系數(shù)2.5 t/（m3·d），采用中鋼西重的串罐無料鐘爐頂設(shè)備。選擇合適的開爐方式，做好開爐前的裝料工作，確保高爐送風(fēng)點(diǎn)火后順利出鐵。

1 開爐方式的確定

目前國內(nèi)高爐開爐方式主要有枕木填充開爐和全焦開爐兩種，兩種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)。枕木填充開爐由于枕木燃點(diǎn)、灰分低，易著火，燃燒后上部料柱可以快速松動，風(fēng)口前燃燒產(chǎn)生的高溫煤氣使?fàn)t缸升溫，并阻止進(jìn)入爐缸的初渣溫度下降，同時為改善下部透氣性，將部分高溫煤氣由鐵口排出；缺點(diǎn)是浪費(fèi)了大量木材，并需要進(jìn)入爐內(nèi)作業(yè)，作業(yè)流程復(fù)雜，況且為防止枕木自燃，要求高爐烘爐后涼爐的時間比較長，安全保障條件要求比較高。全焦開爐的優(yōu)點(diǎn)是大大降低了涼爐和裝料時間，缺點(diǎn)是焦炭不易于加熱爐缸，焦炭灰分中Al2O3含量高，容易造成開爐爐渣黏度大、流動性差，開爐出鐵困難較大。

大型高爐以枕木填充法開爐較為安全可靠，為排氣容易，容積在3 000 m3以上的高爐大都采用枕木填充開爐。另外，高爐開爐時原燃料的特點(diǎn)之一就是Al2O3含量較高，因此，選用枕木填充法開爐。

2 開爐裝料計(jì)算

2.1 原燃料條件

高爐開爐使用自產(chǎn)干熄焦炭、自產(chǎn)燒結(jié)礦、自產(chǎn)球團(tuán)礦以及硅石、石灰石、菱鎂石、螢石等輔料。裝料前對原燃料進(jìn)行了嚴(yán)格取樣、化驗(yàn)分析。

原燃料的主要成分性能見表1。

表1 開爐原燃料主要成分性能

2.2 開爐料參數(shù)選取

選取正確高爐開爐配料參數(shù)，是高爐順利開爐的關(guān)鍵。開爐料需要保證開爐后爐內(nèi)充分升溫，爐缸能夠儲備足夠的熱量，渣鐵有足夠的物理熱，保證渣鐵具有良好的流動性，以減輕爐前勞動強(qiáng)度，加快開爐進(jìn)程。

2.2.1 礦焦比的確定

考慮到點(diǎn)火初期高爐內(nèi)溫度很低，尚無充足的礦石熔化能力，為降低開爐料渣中Al2O3含量，使用輔料的量較大，需要的熱量更高；根據(jù)計(jì)劃，初始風(fēng)量為1 600 m3/min，48 h風(fēng)量加至4 400 m3/min以上，加風(fēng)速度較快。因此，開爐的全爐焦比選定為3.2t/t，正常料焦比為0.7t/t，O/C為2.67。平均O/C設(shè)定較高。

2.2.2 爐渣性狀和生鐵成分設(shè)定

首先，為確保點(diǎn)火時生成的爐渣在低溫、高Al2O3條件下有足夠的流動性，在開爐裝料的爐料結(jié)構(gòu)中加入螢石0.5 t/批，保證渣中CaF2在3.5%以上，以降低低溫渣的黏度；其次，考慮到點(diǎn)火初期爐墻部分保護(hù)磚熔損，預(yù)計(jì)實(shí)際爐渣CaO/SiO2比計(jì)算值低，而Al2O3含量會高于計(jì)算值。因此，填充料的堿度按1.05控制，通過硅石和石灰石控制全爐Al2O3在20%以下，并通過添加白云石提高渣中MgO含量以改善爐渣性能。

國內(nèi)大型高爐開爐實(shí)績表明，當(dāng)生鐵中 [Si]＞3.5%時，[Mn]含量增加不僅不會改善鐵水流動性，反而會增加其黏度；同時為了降低渣比，開爐料中不配加錳礦，在后續(xù)正常料中使用錳礦3.0 t/批，控制生鐵中[Mn]在0.8%左右，以達(dá)到降硅后（＜3%）改善鐵水流動性的目的。

2.2.3 開爐爐料結(jié)構(gòu)的確定

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，4 000 m3級高爐開爐時，焦炭層厚在爐腰處為0.2～0.3 m，爐喉處為0.5～0.6 m。結(jié)合開爐原燃料條件的冶金性能，為提高開爐裝料料柱的透氣性，保證適合的焦層厚度，確定焦批為21 t/批，也就是焦層在爐喉處厚度為0.584 m，爐腰焦層厚度為0.24 m。為降低渣比，在高爐填充料中不加錳礦，使用燒結(jié)和球團(tuán)作為基本的爐料結(jié)構(gòu)。

2.2.4 爐料壓縮率設(shè)定

壓縮率的選擇與原燃料的粒度組成、高爐內(nèi)型及料柱組成有關(guān)，根據(jù)入爐料粒度組成的測量結(jié)果，利用散料層特點(diǎn)進(jìn)行了概算，選擇全爐平均壓縮率為14%。裝料實(shí)踐表明，壓縮率選取合適，實(shí)際裝料批數(shù)與計(jì)算裝料批數(shù)吻合。

2.2.5 爐料填充分段的確定

分段計(jì)算的目的是實(shí)現(xiàn)快速降硅，開爐料的分段計(jì)算是整個開爐過程的基礎(chǔ)。目前爐料填充的分段方法有按不同礦焦比分段逐漸擴(kuò)礦批和按爐型高度分配空焦比例位兩種方法。

按不同礦焦比分段的方法，是逐步加重負(fù)荷，分段較多，且每一段的礦焦比、堿度等的選擇要與加風(fēng)速度匹配，優(yōu)點(diǎn)是軟熔帶形成后較穩(wěn)定，能夠?qū)崿F(xiàn)礦焦比和爐渣堿度在高度上的合理分配，有利于生鐵含硅的快速、穩(wěn)定降低，實(shí)現(xiàn)精確控制；但是這種分段方法要求對每一段分別進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，且參數(shù)設(shè)定的精確度要高，需要有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)。按爐型高度分配空焦比例的分段方法簡單，只需設(shè)定正常料和空焦的控制參數(shù)以及空焦位置和厚度即可。根據(jù)當(dāng)時企業(yè)高爐爐型操作特點(diǎn)，無特大型高爐開爐經(jīng)驗(yàn)，原有高爐開爐均采用按爐型高度分配空焦比例的方法，開爐也比較順利。因此，為了確保順利開爐，選用按爐型高度分配空焦的方法進(jìn)行分段。

2.3 開爐配料計(jì)算

根據(jù)開爐料參數(shù)的選取，在滿足開爐渣鐵性能要求的基礎(chǔ)上，開爐料計(jì)算盡量遵循“低渣比配料”的原則，不加錳礦。經(jīng)計(jì)算，開爐正常料礦批確定為47 t，其中燒結(jié)礦30 t，球團(tuán)17 t，全爐總鐵量508.53 t，詳細(xì)計(jì)算結(jié)果見表2、表3。

表2 開爐配料計(jì)算結(jié)果 t

表3 配料計(jì)算指標(biāo)參數(shù)

3 開爐料填充

3.1 裝料方式

采用爐缸填充枕木的開爐方式，爐缸爐底鋪0.7m底焦，用來保護(hù)爐底和鐵口煤氣導(dǎo)管，鋪底焦至爐缸風(fēng)口下1.0 m處用枕木填充，風(fēng)口下1.0 m處至爐腰上沿裝凈焦。通過計(jì)算點(diǎn)火用爐芯焦炭、爐內(nèi)填充料及爐墻耐火磚升溫所需要的燃料量，為使正常料經(jīng)過充分預(yù)熱還原后到達(dá)爐缸，使?fàn)t缸儲備足夠的熱量，保證第一爐鐵的順利排出，在開爐料計(jì)算過程中，正常料選擇了較高的裝入位置，爐身下部6.4 m高度裝空焦，爐身6.4 m以上裝正常料和空焦，空焦裝入比例逐步減少，過渡到全部正常料。

裝料情況見表4。

表4 開爐裝料分段情況

3.2 枕木填充

枕木填充有井字法和散裝法兩種方法。井字法作業(yè)復(fù)雜，工作量大，但填充率小，約為35%～40%，使用枕木較少。散裝法作業(yè)簡單，工作量小，但填充率大，約為50%～55%。比較兩種填充法，開爐效果無差異，但散裝法用時大大減少，有利于縮短高爐開爐準(zhǔn)備時間。因此，選用散裝法進(jìn)行枕木填充。

枕木的填充應(yīng)注意保持填充部分的空隙度在50%以上，以增加爐缸透氣性，有利于點(diǎn)火后爐缸枕木的快速燃燒。為避免枕木部分以上裝焦時大量焦炭順枕木之間的縫隙進(jìn)入爐缸，造成較大的配料計(jì)算誤差，最上面一層枕木密排。為保證點(diǎn)火后氣流的均勻分布，在最后密排枕木層的上部爐缸中心部位密排一個3 m×3 m×2 m的枕木堆包，主要目的是點(diǎn)火后將煤氣流向料柱中心引，有利于點(diǎn)火后料柱的整體松動。為防止裝料砸壞風(fēng)口，在所有風(fēng)口前立排一圈枕木，以防止高落差爐料直接與風(fēng)口接觸。

3.3 裝料操作

每批料均嚴(yán)格按照配料計(jì)算結(jié)果和事先設(shè)定好的方式裝入爐內(nèi)，各種原燃料的實(shí)際裝料批數(shù)、裝入量與開爐配料計(jì)算的設(shè)計(jì)值基本符合（見表5）。

裝料結(jié)束時，左、右探尺深度分別為2.52 m和2.50 m，與計(jì)算料線（1.9 m）相差約0.6 m，表明開爐料計(jì)算較為合理，所取各項(xiàng)參數(shù)也較為合適。開爐后第1爐鐵物理熱1 475℃，鐵水［Si］含量2.72%，渣中Al2O3含量18.22%，渣鐵流動性良好。實(shí)踐證明，此次開爐裝料非常成功，螢石的加入解決了低溫高鋁渣的流動性問題，第1次鐵就實(shí)現(xiàn)了水沖渣。

表5 實(shí)際與計(jì)劃裝入量對比

4 結(jié) 語

回顧高爐的整個開爐過程，開爐方式選擇適當(dāng)、配料參數(shù)選取合理、裝料過程控制嚴(yán)格，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火開爐一次成功，當(dāng)日16：16點(diǎn)火，18∶48即開始下料，20：50開始引煤氣；第2天19：16開爐第1爐鐵出鐵順利，在全爐配料Al2O3達(dá)到20.64%的情況下保障了良好的渣鐵流動性，第1次鐵就實(shí)現(xiàn)渣鐵的良好分離，使用了水沖渣?；O(shè)備；第5天利用系數(shù)達(dá)到2.0 t/（m3·d），開爐過程非常順利，并實(shí)現(xiàn)了快速達(dá)產(chǎn)達(dá)效。實(shí)踐表明，此次開爐參數(shù)選擇合理，達(dá)到了既定目標(biāo)；證明了（CaF2）控制在4%左右就能很好地解決高鋁渣流動性的問題。

Practice of Large-scale Blast Furnace Blown in Charging

ZHANG Zuocheng
（Shandong Iron and Steel Group Rizhao Co.，Ltd.，Rizhao 276800，China）

TF542

B

1004-4620（2017）05-0001-03

2017-05-27

張作程，男，1981年生，2006年畢業(yè)于北京科技大學(xué)鋼鐵冶金專業(yè)?，F(xiàn)為山東鋼鐵集團(tuán)日照有限公司煉鐵技術(shù)管理科副科長，工程師，從事高爐煉鐵工作。