李國(guó)勝

（江蘇中新鋼鐵集團(tuán)煉鐵廠）

摘要:中新鋼鐵2050m³高爐2022年1月份采用全頂裝焦開(kāi)爐，開(kāi)爐順利達(dá)產(chǎn)。迫于鋼鐵形勢(shì)倒逼，生產(chǎn)成本壓力，開(kāi)爐穩(wěn)定后，高爐逐步減少頂裝焦配比，增加一級(jí)搗固焦、準(zhǔn)一級(jí)搗固焦配比。通過(guò)精細(xì)化管理、設(shè)備穩(wěn)定保證、平臺(tái)漏斗布料模式調(diào)整，到2022年10月份，高爐焦炭結(jié)構(gòu)成功調(diào)整為20%+頂裝焦+70%一級(jí)搗固焦+10%準(zhǔn)一級(jí)搗固焦，高爐生產(chǎn)穩(wěn)定，順行良好，燃料比成功控制在510kg/t左右。

0  概述

中新鋼鐵2050高爐采用框架式結(jié)構(gòu)。本體采用全冷卻壁結(jié)構(gòu)，從爐底開(kāi)始到爐喉鋼磚共15段冷卻壁。爐底爐缸區(qū)域（風(fēng)口區(qū)以下第 1~3 段）采用光面低鉻鑄鐵冷卻壁，風(fēng)口區(qū)（第 4 段）采用光面球墨鑄鐵冷卻壁。爐腹、爐腰和爐身下部高熱負(fù)荷區(qū)域（第 5~9 段）軋制銅冷卻壁，爐身中部和中上部區(qū)域（第 10~14 段）采用鑲磚球墨鑄鐵冷卻壁，爐身上部區(qū)域（第 15 段）采用倒扣鑲磚球墨鑄鐵冷卻壁，全爐采用全軟水密閉冷卻方式。爐頂采用PW型串罐式旋轉(zhuǎn)溜槽布料方式。配備AV71-16風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)采用BPRT系統(tǒng)。高爐設(shè)計(jì)鐵口2個(gè)，風(fēng)口26個(gè)。

大高爐因其料柱高，有效重量大，對(duì)焦炭的強(qiáng)度要求嚴(yán)格，包括機(jī)械強(qiáng)度和熱強(qiáng)度，對(duì)于熱強(qiáng)度的要求更加嚴(yán)格。焦炭在高爐內(nèi)的骨架作用是其他燃料不可代替，也是無(wú)法代替的，基于頂裝焦和搗固焦的本質(zhì)區(qū)別，目前中大型高爐頂裝焦一般都在50%以上甚至100%頂裝焦來(lái)保證高爐的透氣性、透液性，以確保高爐的穩(wěn)定順行。中新鋼鐵2050m³高爐成功打破常規(guī)，將搗固焦配比提升至80%，高爐穩(wěn)定順行，成本指標(biāo)受控。本文從頂裝焦與搗固焦區(qū)別、原料把控、篩分管理、裝料制度、熱制度與造渣制度、送風(fēng)制度、出鐵管理幾個(gè)方面分享經(jīng)驗(yàn)。

1  頂裝焦與搗固焦性能對(duì)比

由于制焦工藝的差異及配煤煤種的不同，頂裝焦與搗固焦在物理性能、機(jī)械性能、熱性能方面存在本質(zhì)差異。一、搗固焦密度大于頂裝焦密度，搗固焦密度能夠達(dá)到0.7t/m³,密度增大將影響焦層厚度，延長(zhǎng)高爐冶煉周期。二、自然條件下?lián)v固焦的粒度一般好于頂裝焦，但因其反應(yīng)后氣孔率明顯高于頂裝焦，機(jī)械強(qiáng)度在600-1100℃區(qū)間已經(jīng)遭到破壞，塊狀帶內(nèi)粒度變小厲害，粉末增多。三、搗固焦抗堿能力低，在高爐內(nèi)堿性氧化物的作用下，搗固焦反應(yīng)性將大幅提高，焦炭氣孔率增加，反應(yīng)后強(qiáng)度變差。實(shí)驗(yàn)內(nèi)做出的關(guān)于搗固焦的熱性能指標(biāo)在高爐實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中可信度不高。

2  原燃料質(zhì)量的控制

（1）由于搗固焦機(jī)械強(qiáng)度在爐身上部600-1000℃區(qū)域因反應(yīng)性問(wèn)題而遭到被破壞，將引起塊狀帶壓差升高，另一方進(jìn)入軟熔帶形成焦窗的粒度變小，粉末增加，直接影響軟熔帶透氣性，造成上部壓差升高。因搗固焦反應(yīng)后強(qiáng)度降低，影響料柱的骨架作用，影響滴落帶的透氣性、透液性，造成下部下差升高。所以原料要求高品位，綜合入爐品位控制在57%以上，渣量在340kg/t以下，降低滴落帶及爐缸壓力，保證下部壓差升高幅度甚至不升高；粒度方面減小粒度極差，確保粒度均勻，燒結(jié)轉(zhuǎn)鼓控制在76%以上，球團(tuán)礦轉(zhuǎn)鼓指標(biāo)控制在95%以上，提高塊狀帶透氣性，降低搗固焦的負(fù)面影響。

（2）搗固焦因其制焦工藝的原因，抗堿能力低，在高爐內(nèi)堿性氧化物的作用下，搗固焦反應(yīng)性將大幅提高，焦炭氣孔率增加，反應(yīng)后強(qiáng)度變差。控制堿金屬入爐含量，降低堿金屬對(duì)焦炭反應(yīng)性的催化作用是關(guān)鍵點(diǎn)之一，配吃搗固焦之前制定堿金屬入爐上限3kg/t。經(jīng)原料廠核算控制堿金屬含量，燒結(jié)礦、球團(tuán)礦生產(chǎn)成本將大幅上升，煉鐵重力灰、布袋灰、煉鋼污泥配比降低，精粉成份要求嚴(yán)格，采購(gòu)成本上升。高爐只能選擇配吃堿金屬含量低的塊礦，高爐塊礦比例長(zhǎng)期保持在18%，高爐入爐堿負(fù)荷成功控制在2.5kg/t。2022年9月至2023年3月高爐原料化學(xué)成份均值如表1。

表1 2022年9月至2023年3月化學(xué)成份均值原料化學(xué)成份

表2 2022年9月至2023年原料強(qiáng)度指標(biāo)均值

（3）我廠高爐配吃的搗固焦廠家多達(dá)5家，配吃的頂裝焦廠家多達(dá)4家，因不同焦炭廠家焦炭質(zhì)量存在差異，進(jìn)廠數(shù)量不穩(wěn)定，分廠家配吃很難實(shí)現(xiàn)。為穩(wěn)定焦炭質(zhì)量，在料場(chǎng)焦炭采用平鋪直取，倒垛配吃的方式提高焦炭質(zhì)量的穩(wěn)定性。穩(wěn)定的焦炭質(zhì)量能夠提高高爐的穩(wěn)定性，促進(jìn)高爐指標(biāo)的優(yōu)化。焦炭成份及熱性能指標(biāo)如表3：

表3 焦炭成份及熱性能指標(biāo)

3  篩分管理

篩分管理是高爐生產(chǎn)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)之一，高爐的“口糧”合不合高爐的口味，原料質(zhì)量是一方面，槽下篩分起著極其重要的作用。我廠主要從篩板選型、給料機(jī)速度、排料順序等幾個(gè)方面控制槽下篩分，保證合格物料進(jìn)入高爐。燒結(jié)采用上6下3.5、上6下4兩種型號(hào)，上6下4篩板排料順序排在兩頭，將其布在料面邊緣和中心位置，提高邊緣和中心的透氣性。塊礦采用5*15mm矩形孔高彈性聚氨酯篩板，在保證篩分要求的前提下，減少清篩板工作，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。焦炭采用20mm單層篩板，焦丁比35-40kg/t，焦丁與礦同步入爐，焦丁布在料頭，改善邊緣透氣性。各種物料給料速度按照燒結(jié)40kg/s，球團(tuán)40kg/s，焦炭30kg/s，塊礦25kg/s控制，控制篩板料層厚度。

4  裝料制度

高爐開(kāi)爐之初確定采用平臺(tái)+漏斗的布料模式，依據(jù)神網(wǎng)測(cè)定的布料軌跡初步確定基礎(chǔ)布料矩陣，爐喉焦層厚度控制在450-600mm之間，保證焦窗厚度。經(jīng)過(guò)開(kāi)爐及開(kāi)爐后1個(gè)月的摸索，高爐基礎(chǔ)矩陣基本確定，如表4。布料制度的調(diào)整本著“穩(wěn)定焦炭平臺(tái)，調(diào)整礦石平臺(tái)；穩(wěn)定角度，調(diào)整圈數(shù)”這一基本原則，做到穩(wěn)定焦炭平臺(tái)，確保漏斗深度，調(diào)整礦焦比，使中心、邊緣氣流合理匹配。

表4

逐步增加搗固焦配比過(guò)程中，爐況表現(xiàn)為中心氣流弱，邊緣氣流不穩(wěn)定，風(fēng)量萎縮，壓差升高，爐體水溫差升高，冷卻壁壁體溫度波動(dòng)大，煤氣利用下降且不穩(wěn)定，爐況穩(wěn)定性明顯變差，順行區(qū)間變窄，偶有氣流及難行爐況。分析原因：搗固焦反應(yīng)后強(qiáng)度低，料柱骨架作用降低，下部透氣性、透液性變差，風(fēng)口回旋區(qū)焦炭粒度變小，導(dǎo)致中心氣流變差，引起的邊緣氣流不穩(wěn)，全壓差升高，風(fēng)量萎縮。調(diào)整思路主要為打開(kāi)中心氣流通路，穩(wěn)定邊緣氣流。方法一減小中心礦焦比，疏導(dǎo)中心氣流；方法二減少內(nèi)環(huán)礦石量，降低礦石的滾動(dòng)效應(yīng)；方法三縮小布料平臺(tái)，同時(shí)平臺(tái)外推，保證漏斗深度。經(jīng)過(guò)不斷摸索調(diào)整，外環(huán)角度外推1°，焦炭、礦石布料平臺(tái)縮小1°，最終形成基礎(chǔ)料制如表5。

表5

5  熱制度與造渣制度

逐步提高搗固焦配比過(guò)程，物理熱與硅素的匹配明顯發(fā)生變化，相同硅素的情況下鐵水物理熱呈下降趨勢(shì)，通過(guò)數(shù)據(jù)分析，相同硅素條件下，物理熱下降約10-15℃。為應(yīng)對(duì)物理熱下降，爐缸熱量?jī)?chǔ)備不足的問(wèn)題，熱制度適當(dāng)調(diào)整，硅素目標(biāo)由原來(lái)的0.30%，調(diào)整到0.40%。造渣制度以生鐵含硫0.025%為目標(biāo)，爐渣二元堿度控制在1.22±0.02比較合適。

6  送風(fēng)制度

隨著搗固焦配比的逐步增加，中心氣流不暢的問(wèn)題逐步凸顯，送風(fēng)制度的調(diào)整以開(kāi)中心氣流為主，在保持送風(fēng)風(fēng)量不變的情況下，采用調(diào)整風(fēng)口面積方式摸索合適鼓風(fēng)動(dòng)能。送風(fēng)面積由開(kāi)爐之初的0.2811分四步調(diào)整至0.2584，目前鼓風(fēng)動(dòng)能控制在14500-15800kg.m/s，較原來(lái)提高約500-800 kg.m/s。

7  出鐵管理

增加搗固焦比例使?fàn)t缸內(nèi)焦炭粒度變小，影響爐缸透液性，造成爐前出鐵不穩(wěn)定，鐵口假來(lái)風(fēng)現(xiàn)象增多，渣鐵出不凈，原有出鐵模式不能達(dá)到凈爐缸的目的，爐缸留存渣鐵多，爐缸內(nèi)液面升高。為應(yīng)對(duì)以上出現(xiàn)的問(wèn)題，爐前出鐵制度做了調(diào)整。（1）縮短出鐵間隔，控制在10分鐘以?xún)?nèi)；縮小鉆頭使用，由原來(lái)的直徑55的鉆頭調(diào)整到直徑50的鉆頭，延長(zhǎng)出鐵時(shí)間，改善鐵水環(huán)流及爐缸透液性。（2）鐵口深度控制在3.5-3.7m，較正常鐵口深度偏深，降低爐缸液面高度。（3）開(kāi)爐半年時(shí)間調(diào)整鐵口角度至10°，降低爐缸渣鐵儲(chǔ)存量，降低爐缸渣鐵液面。

8  經(jīng)濟(jì)效益分析

通過(guò)采用以上控制手段，在搗固焦配比提高至80%的情況下，高爐燃料比仍控制在510kg水平，基本無(wú)升高，具體數(shù)據(jù)如表6。

表6

目前市場(chǎng)上同級(jí)別的頂裝焦與搗固焦噸差價(jià)在300-500元，按照搗固焦配比80%，高爐日產(chǎn)生鐵6500噸考慮，焦比360kg/t,單高爐日創(chuàng)效400*80%*6500*360÷1000=748800元，約75萬(wàn)元。

9  總結(jié)

（1） 提高原料品位，加強(qiáng)篩分能有效降低搗固焦帶來(lái)的負(fù)面影響。

（2） 增加搗固焦比例直接影響高爐的氣流分布，調(diào)整應(yīng)以疏導(dǎo)中心氣流為主，保證中心氣流充沛，適當(dāng)兼顧邊緣氣流。

（3） 大高爐增加搗鼓焦比例，應(yīng)時(shí)刻注意爐缸熱量的變化，上提生鐵含硅量，配合以合適的造渣制度，既能保證爐缸熱量充足，又不影響渣鐵的流動(dòng)性。

（4） 應(yīng)對(duì)爐缸透液性變差，降低爐缸渣鐵液面，延長(zhǎng)出鐵時(shí)間降低出鐵速度，減少爐缸渣鐵液面的波動(dòng)能起到改善作用。

（5） 2000m³級(jí)別高爐鼓風(fēng)動(dòng)能控制在14000 kg.m/s以上能促進(jìn)中心氣流的打開(kāi)。