高鈦球團(tuán)在首鋼長(zhǎng)鋼8號(hào)高爐的應(yīng)用

楊軍昌，劉海峰，王繼萍

（首鋼長(zhǎng)鋼煉鐵廠，山西 長(zhǎng)治046031）

1 長(zhǎng)鋼8號(hào)高爐概述

首鋼長(zhǎng)鋼8號(hào)高爐二代爐齡自2012年4月開爐生產(chǎn)，有效爐容1 080 m3，設(shè)南北2個(gè)鐵口，采用陶瓷杯碳磚綜合爐缸、水冷爐底結(jié)構(gòu)。其中爐底是一至五層滿鋪炭磚，爐缸是第六至十一層環(huán)炭磚。主要依靠埋設(shè)的熱電偶進(jìn)行監(jiān)測(cè)，爐缸部位炭磚內(nèi)熱電偶個(gè)數(shù)和具體位置：

1）爐基（標(biāo)高3 900 mm）中心處有1個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，高爐爐底炭搗料與爐底水冷管之間（標(biāo)高4 430 mm）中心處有1個(gè)測(cè)溫點(diǎn)。

2）爐底（標(biāo)高5 298 mm與6 503 mm）水平面分別安裝13支熱電偶，中心1支，其余按6個(gè)方位在不同深度各設(shè)置2個(gè)測(cè)溫點(diǎn)。

3）爐缸與爐底交界處（標(biāo)高7 196 mm）、爐缸（標(biāo)高8 199 mm、9 202 mm、10 205 mm）水平面分別安裝12支熱電偶，按6個(gè)方位在不同深度（內(nèi)環(huán)伸入炭磚250 mm，外環(huán)伸入炭磚150 mm）各安裝2個(gè)測(cè)溫點(diǎn)。

2014年后爐缸標(biāo)高7 196 mm、標(biāo)高8 199 mm熱電偶溫度開始升高、爐缸二段、三段冷卻壁熱流強(qiáng)度升高，高爐開始護(hù)爐。采用的護(hù)爐料主要包括高鈦球、高鈦礦、高鈦機(jī)燒等。高爐使用的爐料結(jié)構(gòu)主要有機(jī)燒配加生礦、輔料和機(jī)燒配加酸性球團(tuán)礦、生礦。2019年后采用高鈦球團(tuán)護(hù)爐，逐步穩(wěn)定成機(jī)燒配加酸性球團(tuán)礦配加生礦的爐料結(jié)構(gòu)，形成以高鈦球團(tuán)最為主護(hù)爐料的爐料使用模式。使用高鈦球團(tuán)礦后，高爐對(duì)操作制度進(jìn)行了一些相應(yīng)的調(diào)整，高爐爐況穩(wěn)定順行，護(hù)爐效果明顯，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)良好。

2 原料情況簡(jiǎn)介

長(zhǎng)鋼8號(hào)高爐近二年來使用的原料主要有機(jī)燒、球團(tuán)、生礦。機(jī)燒全部為自產(chǎn)機(jī)燒，堿度控制曾使用過三種1.8倍、2.0倍、2.2倍。球團(tuán)為酸性球團(tuán)礦，有普通球團(tuán)礦和高鈦球團(tuán)礦兩種，全部采用外購(gòu)。生礦使用主要有五種，分別為庫賓礦、SP10礦，南非礦，澳礦，伊朗礦等。自2019年以來使用的爐料結(jié)構(gòu)為機(jī)燒礦配加球團(tuán)礦配加生礦的用料模式，各種爐料成分見下頁表1、表2、表3。

從以上三個(gè)表中各種爐料的成分可以看出，機(jī)燒、球團(tuán)、生礦中都含有不等成分的TiO2，在不使用高鈦球團(tuán)期間，機(jī)燒配加普通球團(tuán)礦配加生礦，此爐料結(jié)構(gòu)的鈦負(fù)荷水平3.00 kg/t左右。在使用高鈦球團(tuán)期間，高鈦球團(tuán)比例使用在3%～12%之間，

3 操作實(shí)踐

針對(duì)高鈦球團(tuán)作為酸料和爐爐料的特性，采取上下部相結(jié)合的措施，運(yùn)用多環(huán)布料、縮小風(fēng)口面積、提高爐渣堿度、加強(qiáng)出鐵組織等手段，摸索不同比例條件下的鈦負(fù)荷水平及護(hù)爐效果，探索長(zhǎng)期使用高鈦球團(tuán)情況下的操作制度。

3.1 高鈦球護(hù)爐使用

高鈦球團(tuán)中w（TiO2）較高，在1.42%～3.21%之間，利用高鈦球團(tuán)含TiO2含量較高的性質(zhì)進(jìn)行護(hù)爐。8號(hào)高爐曾使用的高鈦球團(tuán)比例在3%～12%，鈦負(fù)荷在3.2～8.3 kg/t之間。在不同的使用比例條件下，鈦負(fù)荷水平不同，生鐵中的TiO2含量也不相同。在相同比例條件下，因入爐料品位不同，鈦負(fù)荷水平也會(huì)產(chǎn)生差別。在相同鈦負(fù)荷條件下，因含硅量不同，生鐵中TiO2含量還會(huì)產(chǎn)生差別。不同高鈦球比例，不同的鈦負(fù)荷水平，不同的含硅量、物理熱條件下，生鐵中TiO2含量不同。2020年以來各種生產(chǎn)條件下的TiO2情況統(tǒng)計(jì)具體見下頁表4。

表1 機(jī)燒成分統(tǒng)計(jì)表

表2 球團(tuán)成分統(tǒng)計(jì)表

表4 各種生產(chǎn)條件下w（TiO2）統(tǒng)計(jì)表

從表4中可以看出，在正常生產(chǎn)條件下，主要是指在爐缸工作全面均勻活躍、爐溫穩(wěn)定充沛穩(wěn)定、煤氣流分布合理穩(wěn)定、下料均勻順暢的條件[1]。隨著高鈦球團(tuán)比例的增加，入爐鈦負(fù)荷水平也會(huì)增加。生鐵TiO2含量會(huì)隨著生鐵含硅量的升高而升高。同等鈦負(fù)荷、含硅量條件下，物理熱高的TiO2含量要略高。在使用含鈦?zhàn)o(hù)爐時(shí)，正常TiO2加入量維持在每噸鐵5 kg左右，不僅不影響高爐冶煉而且起到護(hù)爐作用[2]，以鈦負(fù)荷作為參考點(diǎn)。在實(shí)踐生產(chǎn)中，我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)生鐵中w（TiO2）≥0.060%，護(hù)爐就會(huì)有效果。當(dāng)生鐵中的w（TiO2）在0.060%～0.100%范圍，在起到護(hù)爐作用的同時(shí)，不會(huì)影響高爐正常冶煉，還可用生鐵中的TiO2含量作為參考點(diǎn)。當(dāng)生鐵中w（TiO2）在0.100%～0.120%時(shí)，出鐵過程中，鐵水在小壕中流動(dòng)時(shí)不明顯出現(xiàn)粘稠，在出完鐵后撇渣器中沉淀，會(huì)發(fā)現(xiàn)鐵水粘稠，在下次出鐵前要攪動(dòng)撇渣器，預(yù)防鐵流不暢。當(dāng)生鐵中w（TiO2）≥0.120%時(shí)，會(huì)出現(xiàn)爐渣和鐵水明顯粘稠，鐵水在小壕中會(huì)出現(xiàn)掛壕，流動(dòng)性明顯變差，爐渣黏稠，渣鐵分離不好現(xiàn)象。

表3 生礦成分統(tǒng)計(jì)表 %

護(hù)爐生產(chǎn)條件下，高鈦球比例保持在3%～4%，主要是彌補(bǔ)爐缸內(nèi)的TiO2損失。高爐生產(chǎn)過程中，由于渣鐵侵蝕，環(huán)流影響，機(jī)械沖刷等因素，會(huì)使沉積爐缸內(nèi)的TiO2逐步減少，為保證爐缸內(nèi)有一定的沉積鈦，需要補(bǔ)充一定的TiO2，即加入的爐內(nèi)的TiO2減去流出爐外的TiO2鈦結(jié)果要大于零，使有一定的鈦沉積殘留在爐內(nèi)，從而產(chǎn)生護(hù)爐效果。高鈦球比例保持在5%～10%，是護(hù)爐生產(chǎn)時(shí)正常使用的高鈦球團(tuán)比例，當(dāng)w（Si）≥0.35%，物理熱≥1 470℃，能滿足護(hù)爐生產(chǎn)要求。當(dāng)爐缸熱電偶溫度明顯上升，要增加高鈦球比例至11%～12%；當(dāng)高鈦球比例使用12%，生鐵中w（TiO2）≥0.120%，依然不能有效控制熱電偶溫度上升時(shí)，要及時(shí)增加采取其他護(hù)爐措施配合護(hù)爐。

在高爐長(zhǎng)期休風(fēng)、復(fù)風(fēng)過程中，或有計(jì)劃的對(duì)高爐進(jìn)行檢修的前一天要停用高鈦球。在爐況出現(xiàn)異常，處理過程中要停用高鈦球，待爐況恢復(fù)正常在使用。

3.2 調(diào)整熱制度，穩(wěn)定爐溫

日常生產(chǎn)操作過程中要先保證鐵水物理熱，在物理熱1 470℃～1 510℃的前提下，可適當(dāng)降低生鐵含w（Si）在0.35%～0.55%。在調(diào)劑上要主動(dòng)、早動(dòng)、小動(dòng)，避免大幅度的調(diào)整，減少爐溫波動(dòng)。當(dāng)使用高鈦球團(tuán)比例≥3%，要適當(dāng)降低負(fù)荷，提高燃料比控制水平穩(wěn)定爐溫。8號(hào)高爐在2020年5月7日—14日停用高鈦球期間，含硅量平均0.53%，燃料比平均520.91 kg/t，5月15日—23日使用高鈦球比例3%期間，含硅量平均0.49%，平均燃料比525.72 kg/t，升高4.81 kg/t。7月23日—29日高鈦球比例3%期間，含硅量平均0.39%，平均燃料比532.91 kg/t；7月30日—8月9日高鈦球比例5%期間燃料比538.53 kg/t，含硅量平均0.46%，升高5.62 kg/t。

3.3 調(diào)整造渣制度，提高爐渣二元堿度

8號(hào)高爐爐渣中w（TiO2）≤4%，屬于低鈦渣冶煉[3]。在使用高鈦球團(tuán)護(hù)爐期間，重點(diǎn)控制爐渣二元堿度，一般二元堿度在1.16～1.26范圍。爐渣堿度較高，其熱晗值也高，有利于保持充沛的物理熱，有溫度就有利于保持爐渣良好的流動(dòng)性。其次，較高的爐渣堿度有利于脫硫；在2019年以后由于煉鋼工序冶煉品種鋼，對(duì)生鐵中的硫含量要求嚴(yán)格，必保w（S）＜0.025%，為保證脫硫效果，爐渣堿度控制在1.16～1.26。較高的爐渣堿度控制，在實(shí)踐生產(chǎn)中，也取得了較好的效果。但是在休復(fù)風(fēng)過程中，在處理爐況過程中，必須下調(diào)爐渣堿度。具體爐渣成分控制見表3。表中序號(hào)1是2019年平均爐渣堿度，序號(hào)2是2020年1月—10月平均爐渣堿度，序號(hào)3是長(zhǎng)期休風(fēng)檢修時(shí)爐渣堿度，序號(hào)4是入爐高鈦球比例較高時(shí)爐渣成分。

表3 爐渣成分統(tǒng)計(jì)表

3.4 量化爐前出鐵管理

加強(qiáng)對(duì)爐前出鐵組織的管理，對(duì)打泥量、鐵口深度、出鐵時(shí)間詳細(xì)記錄。堵口打泥量控制在150～200 kg，鐵口深度維護(hù)在2 400～2 800 mm，出鐵時(shí)間控制在80～100 min，出鐵爐次15～16爐次/日。及時(shí)聯(lián)系鐵水罐，做好出鐵前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，提高正點(diǎn)出鐵率≥90%；保持泥套完好、適宜、堅(jiān)固，杜絕冒泥，保證打泥量，提高鐵口合格率≥98%；正確開堵口操作和準(zhǔn)確的開堵口判斷，控制避免開鐵口時(shí)直接鉆漏和鉆開；制好鐵口孔道，減少燒鐵口、燜炮等非常規(guī)手段使用，控制鐵口流速2.5～3.5 t/min，控制鐵量差≤10%。推行“零間隔出鐵”縮短渣鐵在爐內(nèi)的停留時(shí)間，安全、及時(shí)排凈渣鐵。

3.5 調(diào)整送風(fēng)制度，提高風(fēng)速，發(fā)展中心氣流

首先是提高風(fēng)溫，風(fēng)溫由2019年年初的1 100℃逐步提高到現(xiàn)在的1 193℃使用，提高風(fēng)溫后，煤氣流速增大，實(shí)際風(fēng)速提高，有利于煤氣流的一次分布布向中心。其次是縮小風(fēng)口面積；2019年初時(shí)風(fēng)口面積為0.221 6 m2，2020年10月風(fēng)口面積為0.214 2 m2，風(fēng)口面積縮小了0.007 4 m2，在風(fēng)量不變的情況，有利于提高風(fēng)速，吹透中心，活躍爐缸。同時(shí)，縮小風(fēng)口面積，發(fā)展中心氣流，也有利減弱環(huán)流對(duì)爐缸邊緣的沖刷和減弱邊緣氣流，有利護(hù)爐。

3.6 調(diào)整裝料制度，發(fā)展中心氣流，穩(wěn)定邊緣氣流

球團(tuán)礦是直徑8～16 mm的球狀煉鐵原料，其自然堆角小，24°～27°，在爐內(nèi)滾動(dòng)性好，安息角小，在高爐內(nèi)布料時(shí)易于滾向爐子中心[4]。當(dāng)球團(tuán)礦比例較大時(shí)將導(dǎo)致中心過重，使中心氣流會(huì)明顯減弱甚至消失。所以，生產(chǎn)中對(duì)布料角度進(jìn)行調(diào)整，具體是調(diào)整焦炭最小環(huán)位角度為20°～22°，增加該環(huán)位布料比例至18%～20%。控制布料角度的最大環(huán)位≤34°，礦角差保持在0°～2°，確保中心氣流有，邊緣氣流不過重。

其次是加強(qiáng)篩粉；球團(tuán)礦還原性能好，但酸性球團(tuán)礦的還原軟熔溫度一般較低，低溫還原粉化嚴(yán)重，高溫強(qiáng)度差[5]，這些不利因素將導(dǎo)致料柱透氣性變差；加上長(zhǎng)距離倒搬運(yùn)輸，粉末偏高。所以要加強(qiáng)入爐球團(tuán)料的篩粉工作。對(duì)入場(chǎng)粉末多的外購(gòu)球團(tuán)，在原料場(chǎng)進(jìn)行一次篩粉，在高爐槽下進(jìn)行二次篩粉再入爐。布料角度的調(diào)整上，邊緣氣流不能過分壓制，要穩(wěn)定邊緣氣流，以利順行。原則還是確保中心氣流有，邊緣氣流不過重。

4 實(shí)踐效果

4.1 護(hù)爐效果

爐缸熱電偶溫度降低。進(jìn)入2020年來，爐缸標(biāo)高7 200 mmF點(diǎn)溫度由192℃最高上升至247℃，J點(diǎn)熱電偶溫度由135℃最高升至233℃。標(biāo)高8 199 mm的F點(diǎn)熱電偶溫度由198℃最高升至266℃，J點(diǎn)熱電偶溫度由119℃最高升至180℃。通過長(zhǎng)期的使用高鈦球團(tuán)護(hù)爐后，爐缸標(biāo)高7 200 mmF點(diǎn)溫度下降至現(xiàn)在的200℃，J點(diǎn)熱電偶溫度下降至現(xiàn)在的130℃。標(biāo)高8 199 mm的F點(diǎn)熱電偶溫度下降至現(xiàn)在的195℃，J點(diǎn)熱電偶溫度下降至現(xiàn)在的123℃。其它標(biāo)高的熱電偶溫度也有不同程度的下降，整個(gè)爐缸熱電偶溫度受控，護(hù)爐效果明顯。

4.2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)良好。在使用高鈦球團(tuán)期間，高爐爐況穩(wěn)定順行，爐溫充沛，渣鐵流動(dòng)性好，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也維持在較好的水平，具體指標(biāo)見表4。

表4 8號(hào)高爐部分技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

5 結(jié)論

高鈦球團(tuán)護(hù)爐，可作為一種常態(tài)化的護(hù)爐措施實(shí)施。入爐比例控制在5%～10%之間，w（Ti）在0.060%～0.100%之間，起到護(hù)爐作用的同時(shí)，基本不會(huì)影響高爐的正常生產(chǎn)。也可作為護(hù)爐的配合措施進(jìn)行使用。當(dāng)高爐出現(xiàn)難行，長(zhǎng)期休風(fēng)、復(fù)風(fēng)計(jì)劃?rùn)z修時(shí)，要停止高鈦球團(tuán)使用。

使用高鈦球團(tuán)期間，要加強(qiáng)生鐵含硅量和爐渣堿度的調(diào)控。保證爐溫適當(dāng)高些，生鐵含w（Si）為0.35%～0.55%，不能連續(xù)低于下限操作，保證鐵水中的TiO2含量，確保護(hù)爐效果。爐渣堿度控制在1.16～1.26之間，保證良好的流動(dòng)性，保證脫硫效果。

使用高鈦球團(tuán)期間，要加強(qiáng)爐前出鐵組織，量化對(duì)爐前的出鐵管理。要保證正點(diǎn)出鐵率，鐵口合格率，鐵量差等指標(biāo)在要求范圍。

使用高鈦球期間，隨著使用比例的升高，上部要加強(qiáng)篩粉控制，減少粉末入爐，采取發(fā)展中心氣流和穩(wěn)定邊緣氣流的裝料制度，下部要采取發(fā)展中心的送風(fēng)制度，保證中心氣流順暢，邊緣氣流隱約出現(xiàn)。