秦延華  王洪順  黎應(yīng)君

( 安陽鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司)

摘 要  針對(duì)生鐵硅含量高的現(xiàn)狀，安鋼鐵前系統(tǒng)以關(guān)鍵工序管控為核心，強(qiáng)化鐵前原燃料進(jìn)場(chǎng)和現(xiàn)場(chǎng)管理，控制焦炭灰分，并通過鐵前工序一體化綜合管控措施的有效實(shí)施，使3^#高爐鐵水硅含量大幅下降，取得了顯著成效。

關(guān) 鍵 詞  鐵前系統(tǒng)  工藝管控  低硅冶煉

0   前言

近年來，國(guó)內(nèi)外鋼鐵市場(chǎng)日趨低迷，降本增效己成為各大鋼鐵企業(yè)的生存之道和立命之本。高爐低硅生鐵的冶煉是一項(xiàng)具有廣闊應(yīng)用前景的節(jié)能增效技術(shù)，低硅生鐵更能為煉鐵和煉鋼工藝帶來重大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。安鋼3^#高爐容積4 800 m³，2013年開爐投產(chǎn)，近年來隨入爐原燃料變化頻繁，特別是大量經(jīng)濟(jì)礦的使用，對(duì)高爐操作帶來了一些困難，高爐穩(wěn)定性差，鐵水硅含量不穩(wěn)定，2015 年3^#高爐生鐵硅含量約在0． 43% 左右，處于行業(yè)偏高水平，國(guó)內(nèi)許多鋼廠如首鋼、杭鋼、馬鋼、寶鋼等廠，在冶煉低硅生鐵方面都有了很大進(jìn)步，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，如杭鋼生鐵含硅量可低于0． 3%，首鋼生鐵含硅亦降到0． 29%。可見，降低3^#高爐鐵水硅含量，保持高爐長(zhǎng)期低成本穩(wěn)定運(yùn)行已刻不容緩。鑒于低硅生鐵冶煉機(jī)理和高爐內(nèi)硅的還原機(jī)理，安鋼鐵前系統(tǒng)創(chuàng)新管理，通過強(qiáng)化鐵前原燃料進(jìn)場(chǎng)和現(xiàn)場(chǎng)管理，推行低硅燒結(jié)，控制焦炭灰分，并通過鐵前工序一體化綜合管控措施的有效實(shí)施，3^#高爐鐵水硅含量大幅下降，取得了顯著成效。

1   鐵前工藝綜合管控措施的實(shí)施

1． 1   加強(qiáng)鐵前原燃料進(jìn)場(chǎng)和現(xiàn)場(chǎng)管理

2016 年以來，安鋼在加強(qiáng)鐵前原燃料進(jìn)場(chǎng)和現(xiàn)場(chǎng)管理，強(qiáng)化焦化、燒結(jié)和煉鐵工序綜合管控方面做了大量工作。在原燃料方面，經(jīng)過常態(tài)化的現(xiàn)場(chǎng)管理，焦化用煤、燒結(jié)用礦均低庫(kù)位運(yùn)行，現(xiàn)場(chǎng)各料堆整體堆放有序，間隔空隙明顯，無混料現(xiàn)象; 污泥( 粗顆粒、重力除塵灰) 、返礦均按要求堆放，污泥的配加嚴(yán)格按照配比執(zhí)行。同時(shí)密切關(guān)注某種原料成分的波動(dòng)，及時(shí)提醒相關(guān)部門提高取制樣的代表性。鐵前系統(tǒng)生產(chǎn)所需原燃料品種、質(zhì)量的穩(wěn)定，保證了鐵前系統(tǒng)各工序生產(chǎn)的穩(wěn)定和順行，對(duì)降低3^#高爐鐵水硅含量起到了積極作用。

1． 2   強(qiáng)化燒結(jié)、焦化和煉鐵工序一體化綜合管控

1． 2． 1   強(qiáng)化燒結(jié)工序管控，提高燒結(jié)礦質(zhì)量

在燒結(jié)生產(chǎn)中為了穩(wěn)定和提高燒結(jié)礦質(zhì)量，在對(duì)燒結(jié)系統(tǒng)工藝技術(shù)條件分析和研究的基礎(chǔ)上，將燒結(jié)料層厚度、點(diǎn)火溫度、燒結(jié)系統(tǒng)抽風(fēng)負(fù)壓以及內(nèi)返小于5 mm 的配比等參數(shù)作為日常重點(diǎn)管控對(duì)象。數(shù)據(jù)顯示，1 ～ 10 月份3^# 燒結(jié)系統(tǒng)內(nèi)返小于5 mm的比例平均數(shù)據(jù)為23． 1%，3^#燒結(jié)系統(tǒng)料層厚度、點(diǎn)火溫度參數(shù)均在要求范圍內(nèi)。通過對(duì)燒結(jié)關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)的綜合管控，3#燒結(jié)系統(tǒng)整體生產(chǎn)平穩(wěn)，燒結(jié)系統(tǒng)燒結(jié)礦質(zhì)量穩(wěn)步改善。同時(shí)優(yōu)化燒結(jié)配礦，提高燒結(jié)礦的品位，降低SiO₂含量。

2016 年3^#燒結(jié)礦主要成分及技術(shù)指標(biāo)見表1。

由表1 可以看出，燒結(jié)系統(tǒng)燒結(jié)礦質(zhì)量較去年穩(wěn)中有升，在堿度基本穩(wěn)定的前提下，其中3^#燒結(jié)礦全鐵品位、轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度指標(biāo)均值比2015 年分別升高了0． 26%、0． 36%，SiO₂含量則比去年降低了0． 16%。優(yōu)質(zhì)低硅燒結(jié)礦為高爐的穩(wěn)定順行和低硅冶煉創(chuàng)造了有利條件。

1． 2． 2   強(qiáng)化焦化工序管控，穩(wěn)定和改善焦炭質(zhì)量

在焦化工序，為了穩(wěn)定和提高焦炭質(zhì)量，在配煤環(huán)節(jié)制定了單罐配比、配合煤配比控制要求，以及應(yīng)急預(yù)案，在煉焦環(huán)節(jié)，將其主要關(guān)鍵工藝參數(shù): 周轉(zhuǎn)時(shí)間、推焦電流、高爐煤氣機(jī)焦側(cè)壓力和機(jī)焦側(cè)標(biāo)準(zhǔn)溫度等指標(biāo)納入了全面管控。通過檢查和管控，1～12 月份焦化配煤配比執(zhí)行準(zhǔn)確率達(dá)100 %，單罐配比合格率≥95%的比率為100 %， 20 罐配比穩(wěn)定率也均符合技術(shù)要求。配煤的穩(wěn)定為焦炭質(zhì)量的穩(wěn)定和提高打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)，對(duì)混合煤的灰分含量也進(jìn)行了重點(diǎn)管控，使焦炭灰分穩(wěn)中有降，由2015 年的12． 6% 降到2016 年的12． 20% 左右。焦炭灰分降低，質(zhì)量穩(wěn)定，冷熱強(qiáng)度改善。焦炭質(zhì)量的穩(wěn)定及改善，使3^#高爐透氣性改善，負(fù)荷增加，焦比降低，從而為3^#高爐冶煉低硅生鐵創(chuàng)造了有利條件。2016年1 ～ 12 月四、五煉焦焦炭冷熱強(qiáng)度走勢(shì)如圖1 所示。

1． 2． 3   強(qiáng)化煉鐵工序管控，推行高爐低硅冶煉技術(shù)

鑒于低硅生鐵冶煉機(jī)理和高爐內(nèi)硅的還原機(jī)理，在管控高爐入爐原燃料硅含量的前提下，在高爐冶煉過程中，通過控制風(fēng)口前理論燃燒溫度可以改變SiO₂在高爐內(nèi)的還原環(huán)境，從而達(dá)到控制鐵水硅含量的目的。影響理論燃燒溫度的因素有: 熱風(fēng)溫度、鼓風(fēng)濕度、燃料噴吹量、富氧量。對(duì)于3^#高爐來說，風(fēng)口前理論燃燒溫度主要取決于單位風(fēng)量的熱風(fēng)溫度、噴煤量和富氧率。可見，通過提高煤比，調(diào)節(jié)風(fēng)溫和富氧，保持爐缸合理的熱制度來調(diào)節(jié)并保持適宜的理論燃燒溫度，有利于低硅冶煉的進(jìn)行。實(shí)踐證明，在安鋼生產(chǎn)條件下，保持風(fēng)口前理論燃燒溫度在2 200 ℃ ～ 2 300 ℃之間是合適的。

同時(shí)，在高爐生產(chǎn)中嚴(yán)格執(zhí)行高爐操作規(guī)程，搞好高爐操作穩(wěn)定爐況。為此，在對(duì)3^#高爐設(shè)備工藝狀況和控制參數(shù)具體分析和研究的基礎(chǔ)上，將風(fēng)量、風(fēng)壓、鐵水物理熱、全壓差、爐渣堿度及渣中MgO/Al₂O₃等參數(shù)作為高爐工序崗位標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行日常管控。通過對(duì)上述高爐工序關(guān)鍵崗位主要參數(shù)的日常管控和嚴(yán)加考核，確保了高爐的穩(wěn)定順行，為3^#高爐降低生鐵含硅量提供了保障。3^#高爐工序關(guān)鍵崗位部分主要參數(shù)管控指標(biāo)見表2。

1． 3   開展高溫熔滴試驗(yàn)，為3^#高爐冶煉低硅生鐵提供技術(shù)支持

由于硅在高爐內(nèi)的還原主要發(fā)生在滴落帶，滴落帶高度對(duì)于生鐵含硅量有著重要影響，所以降低軟熔帶，壓縮滴落帶，減少鐵水和爐渣在滴落帶的接觸時(shí)間有利于降低鐵水硅含量。

日本田村、糙谷等人^［1］綜合熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)因素推導(dǎo)出的生鐵含硅量計(jì)算公式:

［Si］= 5． 55 × 1026 × αSiO₂ × Hc × exp( － 109800 /T) /pcon^{2 /3} ( Vu /DH) ^{2 /3} (1)

式中: αSiO₂———渣中SiO₂的活度;

Pco——— 爐內(nèi)CO 分壓，Pa ;

Hc———滴落帶高度，m;

n———高爐利用系數(shù);

Vu———高爐有效容積，m³ ;

D_H———爐缸直徑，m。

由式( 1 ) 可以看出，高爐生鐵含硅量除了與αSiO₂、Pco、和溫度有關(guān)之外，還與Hc、n 和Vu /D_H的影響密不可分。可見，降低高爐滴落帶高度，有利于冶煉低硅生鐵。2016 年以來，安鋼在對(duì)3^#高爐爐料結(jié)構(gòu)進(jìn)行多批次熔滴試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過從熔融、熔滴溫度高，熔滴區(qū)間窄，最大壓差低等幾方面不斷優(yōu)化和改善其高溫冶金性能，及時(shí)為3^#高爐冶煉低硅生鐵提供技術(shù)支撐，為3^#高爐的低硅冶煉創(chuàng)造了有利條件。

2   實(shí)施效果

安鋼鐵前系統(tǒng)通過強(qiáng)化鐵前原燃料進(jìn)場(chǎng)和現(xiàn)場(chǎng)管理，提高燒結(jié)礦質(zhì)量及品位、控制焦炭灰分，并通過鐵前工序一體化綜合管控措施的有效實(shí)施，對(duì)入爐原燃料硅含量有效管控，推行高爐低硅冶煉技術(shù)。同時(shí)，對(duì)3^#高爐爐料結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化研究，在高爐實(shí)際生產(chǎn)中逐步改進(jìn)。通過以上措施的有效實(shí)施，3^#高爐硅含量逐步降低，取得了顯著效果。3^#高爐主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)見表3。

由表3 可以看出，自2016 年鐵前工藝綜合管控措施實(shí)施以來，通過對(duì)高爐工序關(guān)鍵崗位主要參數(shù)的日常管控和嚴(yán)加考核，在3^#高爐入爐品位、熟料比、風(fēng)溫等基本穩(wěn)定的前提下，高爐順行狀態(tài)良好，產(chǎn)量提高，焦比、燃料比逐步降低，生鐵硅含量由1月份的0． 41% 逐步降至10 月份的0． 34%，其它主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也穩(wěn)步改善，達(dá)到了高爐穩(wěn)產(chǎn)低耗的生產(chǎn)效果。

3   結(jié)語

在高爐煉鐵生產(chǎn)中，低硅生鐵的冶煉是一項(xiàng)應(yīng)用前景廣闊的節(jié)能增效技術(shù)，低硅生鐵更能為煉鐵和煉鋼工藝帶來重大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，但降低生鐵硅含量是一個(gè)系統(tǒng)工程，不僅需要穩(wěn)定的原燃料做保證，還需要高爐的穩(wěn)定順行作支撐。安鋼生產(chǎn)實(shí)踐表明，通過強(qiáng)化鐵前原燃料進(jìn)場(chǎng)和現(xiàn)場(chǎng)管理，對(duì)高爐入爐原燃料硅含量進(jìn)行有效管控，推行高爐低硅冶煉技術(shù)，并通過鐵前工序一體化綜合管控措施的有效實(shí)施來達(dá)到低硅冶煉的目的不失為一條行之有效的途徑。

4   參考文獻(xiàn)

［1］ 夏元英譯． 高爐中硅還原條件的分析［J］． 國(guó)外鋼鐵，1991(2) : 35 － 38．