明名  張新天  周磊

（江蘇永鋼集團有限公司）

摘要：2021下半年，國內各大鋼鐵廠陸續控產，根據不同的控產目標，大多采用減風、減氧等控冶強措施，或檢修、燜爐、停爐等減產措施。此次國內B鋼控產力度非常大，大部分高爐檢修或停爐，僅保留6座高爐低冶強生產，并大幅度減氧、控制冶強，入爐品位下降幅度大，降冶強和品位后，高爐操作隨之調整，探索出低Si、低品位、低碳耗和低成本操作模式。

關鍵詞：冶煉強度 燃耗 控產 低硅 低成本煉鐵

1  引言

2019年至2022年，在全球持續疫情、局部戰爭導致經濟低迷等各種因素影響下，鋼鐵行業上游礦、焦等原燃料價格居高不下，下游需求持續萎縮，多重因素嚴重擠壓企業利潤空間，導致鋼鐵企業經營舉步維艱。中國鋼鐵產能由2020年10.64億噸下降到2021年10.32億噸，下降0.32億噸。據中鋼協統計，2022年重點統計鋼鐵企業累計生產鋼材8.02億噸，同比下降0.50%。從當前國內和全球經濟環境看，鋼鐵行業將臨產能全球過剩和雙碳目標壓力，并成為企業新常態，低碳、低成本冶煉是煉鐵人必須重點思考和解決的問題。

B鋼從2021年下半年開始大幅采取控產措施，在使用極低品位條件下，燃料消耗和噸鐵成本大幅下降，其實踐經驗對我永鋼及國內同行均有重大的借鑒意義。

2  B鋼鐵廠冶煉實踐

國內B鋼鐵廠作為國內知名大型鋼鐵企業，因其低品位，高產量，低Si冶煉和較低的燃料比和煉鐵成本水平在國內一直處于行業前列，B鋼屬典型的沿海企業，具備港口運輸物流條件好，礦石靠近物流中轉港，礦、焦物流價格低的區域優勢。經過多年發展，到2008年，B鋼形成16座500—1000m³高爐，產能超千萬的大型長流程鋼鐵企業。除先期建成的部分單鐵口高爐外，后期10余座1000m³以下高爐均為雙鐵口高爐，有利于生產組織和技經指標提升，這些高爐經過大修，后續基本改造擴容到1000m³左右，公稱爐容1080m³。

如下表1所示，2014年到2021年6月份，B鋼煉鐵高爐入爐品位一般保持在55.5-57.3%，總體與我公司相當或略低。進入2021年7月份，因政策限制導致指令性控產，B鋼大多數高爐檢修或燜爐，僅保持6座高爐生產，這些高爐在生產實踐中摸索出了低Si、低品位、低消耗和低成本的生產模式，在新常態下，對永鋼，對國內其他企業實施煉鐵低成本冶煉以有益的啟發。

表1  B鋼近年來主要生產指標

從上表可見，B鋼煉鐵生產組織有以下幾個特點：

（1）煉鐵規模持續提升

多年來，B鋼在保持高產、高冶強生產的同時，堅持低Si冶煉，低Si有利于高爐和煉鋼降低燃耗和物料消耗，提高煉鋼生產效率，有利于鐵-鋼系統整體增效；

（2）高產高冶煉強度

近年來，B鋼煉鐵在14-16座高爐生產的情況下，煉鐵產能持續提升。從2020年到今年上半年，B鋼14座高爐生產，產量達到或超過以往16座高爐的產量，利用系數持續提升；從2016年到2021年6月份以前，B鋼為提高產量，高爐利用系數提高到3.767-4.424t/(m³·d)，冶強也提升到1.92-2.35t/(m³·d)，利用系數和平均日產量保持較高水平；

（3）堅持低[Si]冶煉

B鋼鐵水平均硅均0.30-0.35%，個別月份低于0.30%，并呈逐年下降的趨勢；2020年到2021年6月份以前，B鋼通過提高高爐富氧，冶強、產量和利用系數得到大幅提升。

（4）低品位冶煉

B鋼爐料入爐品位總體較低，也會根據市場行情，以高品位提高鐵水產量；

（5）大富氧提產量

提升富氧，強化冶煉是B鋼產能提升的主要原因：2015年到2020年，B鋼煉鐵富氧量和富氧率由不足5.0%提升到超過10.0%，高爐產量大幅提升；

（6）控冶強降燃耗

從2021年7月份開始，由于政府強力控產措施的實施，B鋼開始停爐控產，僅保留9#、10#、11#、12#、13#、14#6座1000m3級高爐生產，爐容1100m3左右，生產的高爐也大幅降低了富氧量，生產的6座高爐通過大幅降低品位和冶煉強度，實現了大幅降低燃料比和極低[Si]冶煉。

3  B鋼煉鐵控產前后技經指標變化情況

3.1  控產前后高爐操作和指標變化

表2  B鋼目前生產的6座高爐與去年同期指標對比

3.2  B鋼控產操作特點

（1）控產措施：此次B鋼控產，為降低鐵水產量，B鋼煉鐵除采取停爐措施以外，現有的生產高爐還采取了降品位、降富氧、降低風量風壓等措施，鐵水產量大幅下降；

（2）煤比下降：控產后，因高爐減氧，風口前理論燃燒溫度下降，因此，高爐煤比也下降22kg/t，下降幅度12.1%；

（3）燃料比下降：B鋼控產，在品位和冶強大幅下降的同時，其燃料比也有所下降，較去年同期，其燃料比下降8.0kg/t，下降幅度1.53%；

（4）鎂鋁比提高：B鋼以低品位、低Si冶煉爐和高鎂鋁比，獲得較好的經濟效益。2013年，B鋼爐渣鎂鋁比一度高達0.75-0.80，近年來，B鋼爐渣鎂鋁比有所下降，但依然保持在0.65-0.70。此次控產，B鋼高爐煉鐵在入爐品位下降的同時，鎂鋁比提高到0.70-0.75。

（5）鐵水Si含量降低：此次控產，B鋼鐵水物理熱由去年同期1491℃下降到1480℃，物理溫度下降11℃，但鐵水[Si]含量由去年同期0.323%下降到0.259%，[Si]含量下降，有利于降低高爐燃料比，并降低煉鋼渣量和熱量消耗，提高煉鋼效率。

（6）冶強降低，煤氣利用率提升：此次控產，冶煉強度由去年同期2.29 t/(m³·d)下降到今年8月份1.14 t/(m³·d)后，高爐煤氣利用率由去年同期44.33%提高到45.95%，煤氣利用率上升1.62%，按照提高煤氣利用率1.0%降低燃料比5.0kg/t鐵算，因煤氣利用率提升導致其燃料比理論下降8.1kg/t鐵。

（7）下部送風制度變化：B鋼此次控產，除富氧量大幅度降低外，高爐風量較也有所降低，為保證下部有足夠的鼓風動能，B鋼采取了縮小風口面積的操作，以保持爐缸活躍性，如表3～4所示。

表3  2021年8月B鋼生產高爐送風參數

表4  2020年8月B鋼生產高爐送風參數

與同期比較，此次B鋼高爐控產，入爐風量平均減少19.11%，所有高爐均采取了縮小風口面積的措施，這6座高爐縮小風口面積1%-3.6%，標準風速和鼓風動能反而高于去年同期，足夠的風速和鼓風動能保證了爐缸的活躍性。

（8）上部裝料制度變化：B鋼大幅度降冶強后，富氧量大幅減少，因此，噸鐵煤氣發生量增加，頂溫明顯上升。各高爐普遍采用了拓展礦焦平臺、提高礦石角度的措施，抑制邊緣氣流，提高煤氣利用率，如表5所示。

表5  B鋼控產高爐裝料制度

（9）上部調整特點：a.高爐全部走正角差，即礦石角度大于焦炭，正角差1°-3°；b.拓寬布料平臺，礦石檔位拓寬到8°-10.5°的5個或6個環位，焦炭檔位拓寬到10°-12°的6個或7個環位；c.礦石大角度，以充分抑制邊緣氣流，提升煤氣利用率；d.焦炭小角度最小26°，減少中心焦量，煤氣利用率更好。

4  燃料比下降原因

表6  不同階段B鋼控產前后主要技經指標對比

由表6可見，B鋼控產是全方位的，降冶強是高爐控產的主要措施，也是其品位下降而燃料比也下降的根本原因。

（1）品位上升影響燃料比：以B鋼今年8月份B鋼指標和去年同期對標，此次B鋼品位下降3.25%，燃料比理論上升：3.25%×1.5×524=25.55kg

（2）爐溫下降影響燃料比：B鋼爐溫下降0.06%，燃料比理論下降：0.06÷0.1×4.5=2.7kg

（3）冶強下降影響燃料比：2020年8月份，B鋼高爐噸鐵風量928m³/t，噸鐵富氧87m³/t。因為控產，大幅度控氧，富氧降低到40m³/t，噸鐵風量增加到1082m³/t，經計算，綜合冶煉強度由2.29t/(m³·d)下降到1.14 t/(m³·d)，下降幅度50.22%。

（4）燃料比與冶強的關系：根據國內外高爐煉鐵生產經驗，高爐冶煉強度（焦炭冶強）有一個合理的區間，即著名的“U”形曲線或稱“鍋底曲線”，即，當高爐冶煉強度在1.05～1.20 t/(m³·d)，高爐燃料比較低，冶強過低或過高都會導致燃料比升高。越過合理焦炭冶煉強度區間，燃料比會大幅上升。

圖1  冶強與燃料比變化關系（“鍋底”形曲線）

由圖1可知：

a.    冶煉強度在0.90-1.30t/(m3·d)之間，燃料比處于最低，即鍋底處；

b.    超過“鍋底”后，隨著冶強的上升，燃料比大幅上升；反之，冶強向“鍋底”處下降，燃料比大幅下降；因此，冶強不能無限提升；

c.    B鋼歷年冶強均較高，一般為2.0 t/(m3·d)以上，早已超過最低燃料比區域，因此，B鋼高冶強為其貢獻了高產量，但其燃料比較高；

d.   此次B鋼控產，冶煉強度由2.29降低1.14 t/(m3·d)，冶煉強度重回“鍋底”處，導致燃料比大幅度下降，抵消了品位下降帶來的燃料比上升因素，最終燃料比低于控產前高品位條件下的燃料比，這是此次B鋼控產下，B鋼降低品位，燃料比也下降的最根本因素。

5  永鋼煉鐵降本方向

近年來，在產量效益驅動下，國內各煉鐵廠普遍采用提冶強達到提產量目的，多座1000m³級高爐系數突破4.0t/(m³·d)，日產超過4100t/d。B鋼2018年至今年上半年，利用系數4.1-4.4 t/(m³·d)，這些高產高爐成為我們對標學習的目標單位。

永鋼煉鐵廠一般8—10座高爐生產，產量保持在日產25000t左右。永鋼煉鐵高爐提產的主要手段和B鋼、河北等國內指標先進企業技術路線基本相同，即，提高富氧和冶煉強度，所以近年永鋼所有高爐冶煉強度普遍在1.75~1.85t/(m³·d)，甚至更高，超出經濟冶強50%以上，導致爐內煤氣流速過快、煤氣在爐內停留時間短、煤氣利用率下降，高爐燃比上升。

表7  國內1000m³級高爐2014年上半年主要指標對比

隨著冶強上升，產量提升的同時，燃料比也大幅上升。從表7也可以看到，冶煉強度與永鋼高爐相近的高爐，其燃料比均比較高，冶強在1.20t/(m3·d)左右的高爐，燃料比較低。

根據永鋼和國內多家煉鐵成本構成，焦炭礦石是煉鐵生產必須的原燃料，礦、焦兩種主要原燃料成本在成本中占比一般為90%左右，其余為風、水、電、氣消耗成本，以及人工工資和固定資產分攤。而礦石、焦炭在總成本的90%中，根據各企業原燃料條件和操作水平，焦炭和礦石成本一般各占45%左右，互有增減。因此，在產能需求不足條件下，煉鐵高爐大幅度降低入爐品位，通過降低冶強提高煤氣利用率，降低燃料消耗，由于礦石價格降低和燃料消耗下降，也能在一定程度上降低鐵水生產成本。

表8  永鋼9#高爐2021年1-8月份主要指標

永鋼9#1080m³高爐于2011年8月18日開爐后保持高冶強生產狀態，其冶煉強度大多保持在1.75t/(m3·d)以上，2021年7月份出現爐缸溫度超標后，采取降冶強護爐措施，雖然8月份入爐品位有所降低，但燃料比依然較之前還有降低，其鐵水成本較也其他高爐更低。

6  結論

（1）高爐碳素消耗與焦炭質量、入爐品位、鐵水Si含量、冶強等多種因素相關，在原燃料（焦炭、煤粉）質量不變的情況下，影響燃料比的重要因素是冶煉強度。因此，降燃耗可采取以下幾方面措施：

（2）在產量壓力不是太大或市場需要控制產量時，高爐可以以1.05-1.30t/(m³·d)為目標降低冶強，降低煤氣流速，提高煤氣在爐內的滯留時間，壓縮高溫區，提高間接還原度，擴大塊狀帶區域，提高煤氣利用率，將燃料比做到該原燃料條件下最低；

（3）控冶強必須和高爐上、下部制度、熱制度及造渣制度綜合配套使用，才能實現低成本冶煉目標。其主要調整手段有以下幾方面：

a.礦、焦走同角或正角差，拉開礦石焦炭角差1°-3°，抑制邊緣氣流，提升煤氣利用率；在保證爐況順行的前提下，上部裝料制度可以采取進一步抑制邊緣氣流，降低礦焦角差，減少中心焦炭，以獲取更高的煤氣利用率，降低燃料消耗

b.下部送風制度調整：冶強降低，下部調整應逐步縮小風口面積，保證風速和動能充足和爐缸活躍；

c.熱制度調整：降冶強后，煤氣利用提升，渣鐵溫度明顯上升，在保證渣鐵流動性和爐缸活躍前提下，實現[Si]≤0.30%的低硅目標；

d.造渣制度調整：降冶強后，可通過降低品位以降低用礦成本。由于煤氣利用率提升，鐵水物理熱充沛，為配合低[Si]冶煉，爐渣R2堿度可適當提高0.02-0.03，提高鎂鋁比，保證爐渣流動性和爐缸活躍。