宣鋼3#高爐提高冶煉強度操作實踐

馮艷國劉建民李兵

（河鋼宣鋼煉鐵廠  河北 張家口 07500）

摘  要：河鋼宣鋼3^#高爐通過對操作制度、外圍出鐵組織、日常爐型管理以及入爐原燃料的不斷優(yōu)化，實現(xiàn)了高爐爐況長周期穩(wěn)定順行，技術(shù)經(jīng)濟指標進一步改善，尤其2017年4月份生產(chǎn)指標取得了較大突破，日均產(chǎn)量完成5048t/d，取得歷史最好水平。

關(guān)鍵詞：高爐；操作制度；優(yōu)化；技經(jīng)指標

1 前言

宣鋼3#（2000m3）高爐于2011年6月10日擴容開爐，受現(xiàn)場條件制約，3#高爐爐型改造為矮胖型高爐，高徑比為2.20。高爐采用型并列料罐無料鐘爐頂，爐身下部、爐腰、爐腹采用3段銅冷卻壁。冷卻系統(tǒng)采用聯(lián)合軟水密閉循環(huán)冷卻，設(shè)有27個風口，2個鐵口。

2 高爐生產(chǎn)情況介紹

2011年點火開爐，4天后利用系數(shù)達到2.0，實現(xiàn)順利開爐，快速達產(chǎn)。之后，由于原燃料條件差，高爐上下部制度不匹配，高爐的主要技術(shù)經(jīng)濟指標完成情況較差，其中高爐有效利用系數(shù)2013年至2015年分別為2.21、2.19、2.19，對應(yīng)燃料比分別完成573kg、551kg、544kg。高爐利用系數(shù)低，燃耗高，風口燒損多。2015年10月16日至2016年3月1日，3#高爐停爐中修。2016年3月1日點火開爐，并迅速達產(chǎn)達效。爐內(nèi)通過積極優(yōu)化上下部制度，爐型控制較為合理，技術(shù)經(jīng)濟指標逐月改善，取得了較好的冶煉效果，見表1，宣鋼3#高爐主要指標。

表1 宣鋼3^#高爐主要指標

3.1 上部調(diào)劑

合理的煤氣流分布是爐況穩(wěn)定順行的基礎(chǔ)，也是高爐追求指標與長壽的保證。通過調(diào)整礦、焦在爐喉徑向的分布，獲得穩(wěn)定合理的礦焦料面形狀，從而獲得合理的上部煤氣流分布，實現(xiàn)高的煤氣利用。結(jié)合3^#高爐邊緣煤氣流不穩(wěn)定，波動大，布料制度調(diào)整以穩(wěn)定邊緣，

礦批的大小直接影響高爐煤氣流的分布，而煤氣流的分布又影響煤氣利用率。合理礦批的選擇應(yīng)該依據(jù)礦石批重特性曲線，并在實踐中結(jié)合原燃料條件探索適宜的礦批。臨界礦批的計算可以采用文獻中的公式計算，計算得到宣鋼3#高爐的批重特性曲線如圖2所示。依據(jù)上圖所示的批重特性曲線，可以劃分為三個區(qū)域，即“激變區(qū)”、“緩變區(qū)”和“微變區(qū)”。“激變區(qū)”批重小于55t，在該區(qū)域內(nèi)煤氣變化劇烈，爐況穩(wěn)定性差，煤氣利用率最低。“微變區(qū)”，即批重大于60t，隨批重的加大，煤氣流變化不敏感，但過大時使煤氣通路堵塞，導(dǎo)致爐況失常。理論上礦批應(yīng)選擇在接近“微變區(qū)”的“緩變區(qū)”內(nèi)，在該區(qū)域內(nèi)，隨批重的加大，高爐煤氣流穩(wěn)定性提高，煤氣利用率逐步提高，焦比下降。

由于爐況不順，3#高爐批重最小僅50t，2015年批重穩(wěn)定在55t~56t，2016年通過上下部制度調(diào)整和攻關(guān)，批重加至59t，高爐穩(wěn)定性提高，利用系數(shù)突破2.50，焦比和燃料比逐步降低。受高爐槽下中間罐容積限制和原燃料條件影響，3#高爐摸索到礦批58~59t接近“微變區(qū)”的“緩變區(qū)”內(nèi)，礦批達到理論值要求。擴礦批前后主要高爐指標見表2。

表2  宣鋼3^#高爐2016年擴礦批前后主要指標對比

3.2下部調(diào)劑

下部調(diào)劑旨在調(diào)整鼓風參數(shù)，以維持最佳的初始煤氣流分布，維持合適的回旋區(qū)深度，達到周向氣流分布均勻，徑向溫度梯度小，爐缸工作均勻活躍。在高爐調(diào)劑中，下部調(diào)劑是基礎(chǔ)，如果爐缸活性不足，初始煤氣流分配上中心氣流不足，這樣想通過上部調(diào)劑來達到抑制邊緣氣流操作難度大，氣流穩(wěn)定性差。只有活躍的爐缸工作，上部調(diào)整才有保障。針對2014年風口燒損多，爐缸活躍性差，2016年3月，選擇風口直徑￠110mm+￠120mm，下沉5°，風口長度585mm，全風口面積∑ns=0.2945m2。控制鼓風動能，之后隨著高爐逐步強化，風量水平增加，逐步擴大風口面積，穩(wěn)定鼓風動能。目前風口面積∑ns=0.2999 m2，實際風速265m/s,鼓風動能12000Kg.m/s。同時在高爐強化冶煉過程中，為防止大噴吹情況下未燃煤粉惡化料柱透氣性，惡化爐缸透液性，高爐強化熱風攻關(guān)，日常風溫使用≧1170℃，同時提高富氧使用至3.8%，增加爐缸熱收入，改善煤粉在爐內(nèi)的燃燒條件，提高置換比。

3.3 改變出鐵模式

爐前能否及時出凈渣鐵對爐況的穩(wěn)定順行產(chǎn)生直接影響，因此爐前出鐵組織是高爐生產(chǎn)管理重要的一環(huán)。3號高爐設(shè)計兩個鐵口，采用雙場交替出鐵。雙場出鐵，出渣出鐵鐵不均勻，爐內(nèi)參數(shù)控制波動大，爐況穩(wěn)定性差。2016年5月份采用單場出鐵，即單鐵口循環(huán)出鐵，堵口后間隔30min打開鐵口。單爐鐵量400t左右，出鐵80~100min，下渣60~80min，鐵水流速4.6~5.0t/min。鐵口深度易控制，打開鐵口正點率有保障，渣鐵排放均勻，鐵量偏差小，壓量關(guān)系運行平穩(wěn)，平均風量水平達到4100~4200m3/min，下料順暢，爐內(nèi)憋風減風現(xiàn)象基本消除。

3.4 堅持低硅冶煉，嚴格保證爐缸熱儲備

長時間低爐溫或高爐溫，加之本身渣鐵含鈦高、粘度大，都會造成軟熔帶波動，極易導(dǎo)致爐缸堆積和爐墻粘結(jié)，破壞操作爐型。生產(chǎn)中遇到類似問題，往往一個班低爐溫就會導(dǎo)致爐況吃風能力降低，爐體溫度出現(xiàn)低于下限值點。鑒于宣鋼原燃料條件偏差，而且入爐鈦負荷偏高，宣鋼3號高爐在嚴格保證爐缸熱量充沛，即鐵水溫度不低于1490℃的情況下，堅持低硅冶煉。日常操作做到四穩(wěn)：風量穩(wěn)定、料速穩(wěn)定、綜合焦比穩(wěn)定、出鐵穩(wěn)定，控制 [Si]0.25%~0.35%，其成為穩(wěn)定爐況和降低燃料比的有效手段。圖3為宣鋼3號高爐2016年3月開爐至2017年5月[Si]和鐵溫趨勢圖。

3.5 日常爐型管理

3#高爐采用磚壁合一的薄壁內(nèi)襯技術(shù)，爐身下部至爐腹共三段銅冷卻壁，銅冷卻壁熱面的渣皮保護層對爐內(nèi)氣流分布的變化十分敏感。合適的冷卻水壓、水量及進出水溫度，能保護冷卻壁的使用壽命，同時影響爐內(nèi)渣皮保護層的厚度及穩(wěn)定性。冷卻最終結(jié)果就是是各段冷卻壁溫度穩(wěn)定受控，高爐圓周方向均勻，爐身、爐腰、爐腹不同高度部位溫度分布合理。

在高爐強化過程中，一是確保高爐足夠的冷卻強度，確保水量、水溫，再一方面，根據(jù)操作爐型控制，制定L5標準，指導(dǎo)裝料制度的調(diào)整。

高爐熱負荷是變化的，它不但受渣皮的穩(wěn)定性影響，也與高爐操作狀態(tài)密切相關(guān)。爐內(nèi)氣流的穩(wěn)定性對熱負荷影響最大。生產(chǎn)中重點控制最高與最低熱負荷，以確保合理的操作爐型，對應(yīng)在爐內(nèi)操作上杜絕局部氣流、管道及熱制度失常，穩(wěn)定三班爐溫、堿度控制，避免人為控制冷卻強度不均勻。3#高爐在水系統(tǒng)調(diào)整過程中，始終堅持以下原則：一是確保高爐冷卻壁安全水流速≧2.0m/s；二是銅冷卻壁熱面溫度≮50℃。

日常情況下，不允許隨便調(diào)整冷卻水流量。當冷卻壁溫度偏離正常受控范圍且仍有發(fā)展，首先認真分析導(dǎo)致溫度偏離的主要原因，然后對癥下藥，采取相應(yīng)措施。通常調(diào)整順序：高爐操作參數(shù)，裝料制度，冷卻水流量。3#高爐在生產(chǎn)實踐運行中，逐漸將軟熔帶根部控制住爐腰爐腹區(qū)域，有效地保護各區(qū)域冷卻壁及渣皮的穩(wěn)定性，操作爐型合理。

3.6 精料

精料是高爐煉鐵的基礎(chǔ)。高爐強化冶煉，素有“四分原料，三分設(shè)備，三分操作”。特別是大型高爐，對原燃料質(zhì)量提出了更高的要求。

焦炭在高爐冶煉過程中起到發(fā)熱劑、還原劑、滲碳劑和料柱骨架作用。隨著高爐大型化，噴煤量不斷提高，焦炭發(fā)熱劑和還原劑的功能被煤粉替代，而高爐對焦炭的骨架作用提出了更高的要求。2015年7月以后， 3#高爐開始配加干焦比例穩(wěn)定在30%。3#高爐配吃干焦后，爐況變化很大，首先料柱透氣性提高，吃風能力增強；其次燃料比下行幅度明顯，較以前降低15~20kg。焦炭質(zhì)量的提高直接影響高爐爐缸工作狀態(tài)，2016年3月1日中修開爐后，爐缸工作活躍，燒漏風口現(xiàn)象較2015年大幅減少。表3為3#高爐2015年和2016年燒漏風口個數(shù)統(tǒng)計。

表3：3^#高爐2015年~2017年燒漏風口個數(shù)統(tǒng)計

2015年元月，隨著3#360m2燒結(jié)機投產(chǎn)，小燒結(jié)機逐步被淘汰，入爐燒結(jié)礦質(zhì)量得到明顯改善。2016年，經(jīng)過技術(shù)操作改進和入燒結(jié)構(gòu)優(yōu)化，3#360m2燒結(jié)礦平均粒級由16.9mm提高至20.1mm，燒結(jié)礦強度由77.8%提高至78.6%，燒結(jié)礦質(zhì)量明顯得到提高。

4 結(jié)束語

（1）高爐爐型管理是高爐日常生產(chǎn)中必須高度重視的工作，及時掌握高爐爐型的變化，對癥下藥，及時調(diào)整上下部制度。

（2）精料是高爐煉鐵的基礎(chǔ)，必須保證入爐料質(zhì)量，高爐才能保持穩(wěn)定順行，高爐指標方能提升。