陳小東，韋 政

(寶武集團(tuán)廣東韶關(guān)鋼鐵有限公司，廣東 韶關(guān) 512123)

摘 要: 對(duì)韶鋼高爐冶煉技術(shù)的進(jìn)步進(jìn)行了總結(jié)。韶鋼本著“以高爐為中心，保證高爐長(zhǎng)期穩(wěn)定順行”的基本思路，致力于提高高爐利用系數(shù)，降低高爐燃料消耗。通過(guò)加強(qiáng)原燃料質(zhì)量管理、降低入爐料有害元素，實(shí)施精準(zhǔn)配煤配礦技術(shù)、上部布料技術(shù)創(chuàng)新、煤粉智能?chē)姶导夹g(shù)、高爐低風(fēng)溫大富氧鼓風(fēng)技術(shù)、快速開(kāi)爐技術(shù)等一系列重大技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高爐穩(wěn)定順行，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)步明顯，達(dá)到國(guó)內(nèi)同類型高爐先進(jìn)水平。

關(guān)鍵詞: 高爐; 煉鐵; 大富氧; 技術(shù)進(jìn)步

1 引言

高爐煉鐵在鋼鐵生產(chǎn)流程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，其生產(chǎn)成本約占總成本 70%。高爐煉鐵技術(shù)的應(yīng)用極大地提升了鋼鐵的生產(chǎn)效率、生產(chǎn)質(zhì)量，并降低了生產(chǎn)成本，增強(qiáng)了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。近兩年來(lái)，韶鋼積極探索，勇于創(chuàng)新，高爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不斷優(yōu)化，煉鐵技術(shù)取得了較大的進(jìn)步。

2 高爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

韶鋼煉鐵廠現(xiàn)有高爐 3 座，其中 1 座 1 050 m3( 6#) 、1 座 2 200 m3 ( 7#) 、1 座 3 200 m3 ( 8#) 。通過(guò)煉鐵技術(shù)的進(jìn)步，高爐利用系數(shù)逐步提高，消耗降低。年產(chǎn)量約 660 萬(wàn) t，焦比減低至345 kg /t，燃料比 500 kg /t。近 3 年高爐主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見(jiàn)表 1。

3 主要的高爐冶煉技術(shù)進(jìn)步

3．1 提高焦炭和燒結(jié)礦質(zhì)量的穩(wěn)定性

3．1．1 精準(zhǔn)配煤

為充分利用各種煉焦煤資源、降低配煤成本，焦化煉焦配煤生產(chǎn)過(guò)程中要使用多個(gè)煤種，有時(shí)一組焦?fàn)t使用的煤多達(dá) 10 種以上，各單種煤來(lái)源不同，進(jìn)廠時(shí)間、堆存地點(diǎn)也存在差異，造成入爐水分存在差異。配合煤裝入炭化室后，在實(shí)際煉焦過(guò)程中煤中的水分幾乎全部蒸發(fā)與荒煤氣一同導(dǎo)出炭化室進(jìn)入化產(chǎn)回收系統(tǒng)，不參與成焦過(guò)程，因此入爐后的配合煤實(shí)際參與成焦的部分為各單種煤剔除水分后的干基部分。

焦化工序三組焦?fàn)t自投產(chǎn)以來(lái)，制定配煤方案時(shí)一直采用干基配煤，即所有單種煤的水分都一樣，而配煤生產(chǎn)操作時(shí)配煤稱量采用的是含水的濕重，如果各單種煤的水分接近，采用干基配煤的方法，各單種煤的實(shí)際參與成焦量與配煤方案偏差較小，反之若各單種煤水分差異較大。采用上述方法，各單種煤實(shí)際參與成焦比例將偏離配煤方案中各單種煤比例，造成焦炭質(zhì)量波動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)配煤，消除各單種煤水分差異造成的偏差，實(shí)現(xiàn)配煤生產(chǎn)操作干基量與配煤方案一致，保證焦炭質(zhì)量指標(biāo)的穩(wěn)定性。實(shí)施精準(zhǔn)配煤前后，焦炭灰分 Ad 穩(wěn)定性對(duì)比見(jiàn)圖 1，焦炭熱態(tài) CSＲ 穩(wěn)定性對(duì)比見(jiàn)圖 2。

3．1．2 精準(zhǔn)配礦

與配合煤類似，混勻礦通常由 10 種及以上單種礦配合而成，在配料生產(chǎn)操作執(zhí)行干配比，而配料稱量采用的是含水的濕重，各單種礦的水分差異將造成參與混勻的單種礦比例偏離配礦方案比例。另受配料圓盤(pán)設(shè)備功能精度配比≥4%的限制，小比例品種下料不準(zhǔn)等因素影響造成混勻礦質(zhì)量波動(dòng)較大，混勻礦 SiO₂ 標(biāo)準(zhǔn)偏差指標(biāo)偏高，而混勻礦 SiO₂ 標(biāo)準(zhǔn)偏差指標(biāo)將對(duì)燒結(jié)過(guò)程的堿度穩(wěn)定率等指標(biāo)造成重要影響。實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)配礦，消除各單種礦水分差異，確保小比例礦種精確配入，通過(guò)混勻堆料等硅堆積，實(shí)現(xiàn)混勻礦 SiO₂ 波動(dòng)的窄帶化控制，混勻礦 SiO₂ 標(biāo)準(zhǔn)偏差指標(biāo)提升，支撐燒結(jié)堿度穩(wěn)定率的提升，最終提升高爐原燃料質(zhì)量穩(wěn)定水平。實(shí)施精準(zhǔn)配礦后，混勻礦粉 SiO₂標(biāo)準(zhǔn)偏差變化見(jiàn)圖 3。

3．2 上部布料技術(shù)創(chuàng)新

高爐上部布料制度對(duì)氣流分布起到關(guān)鍵的作用，對(duì)高爐爐況順行有舉足輕重的作用。韶鋼高爐操作經(jīng)過(guò)多年的生產(chǎn)實(shí)踐，在不斷優(yōu)化的過(guò)程中找到適合不同類型高爐的上部布料技術(shù)。目前，各高爐在在現(xiàn)有原燃料條件下，已形成相對(duì)穩(wěn)定的上部裝料制度。6#、8#高爐已搭建成熟穩(wěn)定的“平臺(tái)+漏斗型”的裝料制度; 7#高爐則使用“中心加焦”的布料模式。在遵循“打開(kāi)中心、照顧邊緣”的原則上匹配好中心和邊緣兩條煤氣通路，維持合理爐型，有力保證了高爐爐況的穩(wěn)定順行。表 2 為目前兩座高爐布料矩陣。

3．3 實(shí)施煤粉智能?chē)姶导夹g(shù)

噴煤系統(tǒng)是組成煉鐵生產(chǎn)工藝流程的重要一環(huán)，高爐噴煤是高爐冶煉過(guò)程中以煤代焦提供熱量和還原劑、從而節(jié)約能源成本和焦炭資源的重要措施。為達(dá)到高爐降焦比的目的，高爐生產(chǎn)順行穩(wěn)定對(duì)噴煤生產(chǎn)過(guò)程的連續(xù)性、穩(wěn)定性要求很高。

改造實(shí)施智能?chē)姶担瑖娒核矔r(shí)速率最大波動(dòng)量由±15 t / h 降低至±1．5 t / h，小時(shí)噴煤量誤差由±800 kg調(diào)整為±300 kg。同時(shí)具有一鍵噴吹以及噴吹風(fēng)口自動(dòng)檢堵、防堵、清堵的功能，煤粉智能?chē)姶登昂蟮闹笜?biāo)對(duì)比見(jiàn)表 3。

3．4 高爐低風(fēng)溫大富氧鼓風(fēng)技術(shù)

韶鋼高爐熱風(fēng)爐由于本身設(shè)備原因，熱風(fēng)溫度偏低，平均約 1 120 ℃。高爐大富氧可以提高風(fēng)口前氧過(guò)剩系數(shù)，加速煤粉的燃燒，提高煤粉燃燒率。一般認(rèn)為富氧每提高 1%可增加理論燃燒溫度 35 ～45 ℃^［1］。為了提高煤粉的燃燒率，結(jié)合煤粉智能?chē)姶担劁摳郀t富氧率由 3．1%增加到 6．5%左右，風(fēng)口區(qū)理論燃燒溫度在 2 200 ～ 2 250 ℃。大富氧投入運(yùn)行后，高爐順行程度得到一定程度改善，煤粉的燃燒性能得到提高，重力除塵灰中含碳量降低。高爐富氧率和熱風(fēng)溫度見(jiàn)表 4。

3．5 快速開(kāi)爐技術(shù)

近幾年來(lái)，高爐由于爐缸澆注修復(fù)次數(shù)，高爐開(kāi)爐次數(shù)增加，如何快速開(kāi)爐達(dá)產(chǎn)，韶鋼探索創(chuàng)新出快速開(kāi)爐達(dá)產(chǎn)的技術(shù)。開(kāi)爐方案制定周密，高爐全風(fēng)口送風(fēng)操作，總結(jié)出系列優(yōu)化開(kāi)爐過(guò)程參數(shù)控制的措施，實(shí)現(xiàn)了快速開(kāi)爐達(dá)產(chǎn)的良好效果。如 6#高爐點(diǎn)火后 24 h 噴煤、28 h 富氧、30 h 實(shí)現(xiàn)全風(fēng)，第三天即達(dá)產(chǎn)3 098 t，利用系數(shù)達(dá)2．95 t /m³ ·d，開(kāi)爐兩周產(chǎn)量突破歷史記錄最高日產(chǎn)達(dá) 3 958 t / d; 8#高爐點(diǎn)火開(kāi)爐后 2．3 h 引高爐煤氣，20．2 h 出鐵，28．5 h 噴煤，29．2 h開(kāi)始富氧，復(fù)產(chǎn)一周內(nèi)達(dá)產(chǎn) 8 582 t，關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)創(chuàng)歷史記錄，整個(gè)過(guò)程嚴(yán)格按方案執(zhí)行，安全平穩(wěn)順行。

表 5、表 6 分別為 6#和 8#高爐開(kāi)爐的各項(xiàng)指標(biāo)明細(xì)。

3．5．1 鐵口導(dǎo)出管安裝

安裝鐵口煤氣導(dǎo)出管的目的是加熱鐵口以及引導(dǎo)高溫煤氣快速加熱爐缸。韶鋼開(kāi)爐鐵口導(dǎo)出管采取直管埋入方式，對(duì)管道的排氣孔進(jìn)行改良，改善了鐵口孔道的烘烤效果。

3．5．2 開(kāi)爐裝料

采用底部加凈焦，爐缸用枕木填充，爐腹裝入凈焦，爐腰、爐身下部裝入空焦，爐身中部和上部為空焦及正常料。空焦配料中加石灰石、白云石、硅石和錳礦，爐渣中 Al₂O₃ 按≤13%調(diào)節(jié)，爐渣堿度 R 降到0．9 ～ 1．05。全爐料分成九段裝入。

3．5．3 送風(fēng)制度選擇

開(kāi)爐采取全送風(fēng)點(diǎn)火，確定合適的風(fēng)口布置。

3．5．4 加風(fēng)風(fēng)量控制

制定開(kāi)爐加風(fēng)表，實(shí)際操作按照計(jì)劃進(jìn)度執(zhí)行。待所有風(fēng)口全部點(diǎn)燃后適當(dāng)提高風(fēng)量。軟熔帶形成前后、料柱透氣性會(huì)出現(xiàn)較明顯變化，此時(shí)宜穩(wěn)、不可隨意加減風(fēng)量，軟熔帶完全形成后，料柱透氣性會(huì)逐步好轉(zhuǎn)，可適當(dāng)提高風(fēng)量，此時(shí)風(fēng)量可達(dá)到全風(fēng)風(fēng)量約 60%。

3．5．5 第一次出鐵

開(kāi)爐的第一次出鐵時(shí)間掌控很關(guān)鍵。按照高爐爐容及加風(fēng)進(jìn)度計(jì)算爐缸渣鐵生成量。經(jīng)過(guò)計(jì)算保證第一爐鐵量在 200 t 以上，以保證主溝的加熱和保溫，為第二次鐵贏得充足的時(shí)間。首先要考慮到打開(kāi)鐵口前鐵液面達(dá)到鐵口中心線以上，再根據(jù)當(dāng)時(shí)風(fēng)量、跑料速度及出鐵時(shí)間來(lái)決定第一次鐵開(kāi)鐵口時(shí)間。第一次鐵出來(lái)渣鐵較多，第一次鐵水走撇渣器，渣鐵分離良好，爐渣可走水沖渣。

3．5．6 做好爐前關(guān)鍵設(shè)備的保護(hù)

新建高爐開(kāi)爐鐵口噴濺是高爐開(kāi)爐后的必經(jīng)過(guò)程，需提前防止因鐵口噴濺燒壞爐前液壓炮和開(kāi)口機(jī)的油管燒損，確保開(kāi)口機(jī)和液壓炮的正常使用。

4 高爐管理理念進(jìn)步

⑴樹(shù)立目標(biāo)、明確方向。韶鋼鐵區(qū)系統(tǒng)推行“一盤(pán)棋”的管理模式，以“不耽誤高爐生產(chǎn)一分鐘”的目標(biāo)樹(shù)立以高爐為中心、原料為基礎(chǔ)、設(shè)備為保障的管理理念。以安全生產(chǎn)為根本，以高爐順行為前提，以降本增效為宗旨，以降低消耗為目標(biāo)，力求最優(yōu)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)效果。

⑵建議全員對(duì)標(biāo)體系。精準(zhǔn)對(duì)標(biāo)管理體系能夠快速揭示高爐各項(xiàng)重點(diǎn)指標(biāo)與標(biāo)桿企業(yè)的差距，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)和管理上的漏洞，及時(shí)優(yōu)化高爐生產(chǎn)工藝、加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，建立標(biāo)準(zhǔn)，提升成本競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)體系化降本增效。

⑶全面推行基層基礎(chǔ)管理，夯實(shí)基層基礎(chǔ)建設(shè)。對(duì)鐵前系統(tǒng)全面開(kāi)展基層基礎(chǔ)管理，進(jìn)行全面分析，查漏補(bǔ)缺、完善制度。全面夯實(shí)基礎(chǔ)管理，循序漸進(jìn)，不斷進(jìn)步。在不懈努力下，鐵前系統(tǒng)生產(chǎn)管理水平有了顯著的提升。

5 結(jié)語(yǔ)

⑴實(shí)施精準(zhǔn)配煤、配礦，提高焦炭和燒結(jié)礦質(zhì)量的穩(wěn)定性，是高爐煉鐵實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)步的基礎(chǔ)。

⑵不斷摸索高爐上部布料技術(shù)，是優(yōu)化高爐煤氣流分布的手段之一，不能拘束于某種方法或特征。

⑶嘗試高爐大富氧技術(shù)的突破，進(jìn)一步優(yōu)化高爐指標(biāo)，提高競(jìng)爭(zhēng)力和生命力。

⑷大型高爐的操作關(guān)鍵是理念，大型高爐的系統(tǒng)化管理理念、高爐操作相匹配的理念、量化管理理念是最重要的三個(gè)。

⑸煉鐵生產(chǎn)技術(shù)的提升需要多方面的努力，包括提升裝備水平促進(jìn)新技術(shù)新工藝新材料的應(yīng)用，煉鐵低成本冶煉是企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的根基，但必須滿足高爐工藝管理要求，選擇與爐容相匹配合適的原燃料質(zhì)量以達(dá)最低經(jīng)濟(jì)的指標(biāo)。

參考文獻(xiàn):

［1］ 鄭學(xué)順，張文強(qiáng)，劉立英．唐鋼 2 號(hào)高爐煉鐵技術(shù)進(jìn)步［J］．金屬世界，2009( 05) : 1-2+5．