莱钢3 200 m3高炉降低生铁成本操作实践

弭希雨

(莱芜钢铁集团银山型钢炼铁厂，山东 莱芜 271104)



莱钢3 200 m3高炉降低生铁成本操作实践

弭希雨

(莱芜钢铁集团银山型钢炼铁厂，山东 莱芜 271104)

在目前国内严峻的钢铁形势下，莱钢3 200 m3高炉加强炉内操作，通过采用一系列操作手段(如大矿批的应用、提高风温、高压操作及低硅冶炼等)，加强工艺技术管理(如加强炉芯监测，保持炉缸均匀活跃；加强管控模式，平稳过渡外界原燃料变化)，配加经济炉料，建立高渣比操作模型，利用烟煤混喷技术，进一步提升煤比，采取降低燃料比等措施，使生铁成本不断降低，实现了生铁低成本、科学经济冶炼。

莱钢；高炉；降低燃料比

莱钢3 200 m3高炉采用PW无料钟炉顶技术、旋风除尘器、INBA法渣处理、全干法除尘、铜冷却壁软水密闭循环系统和克莱德喷吹等十几项国内外炼铁新技术、新工艺，于2010年3月16日开炉投产，实现了48 h全风，3 d喷煤，4 d利用系数达到2.0，高效的日达产记录开创了国内同类型高炉的先河，并于2010年4月18日顺利实现月达产。自开炉投产以来，炉况保持了长期稳定顺行。进入2011年下半年，国内钢铁形势严峻，莱钢3 200 m3高炉通过不断提高操作水平和加强精益管理管控模式，在外界原燃料变化的情况下，取得了燃料比下降到515 kg/t，煤比提高到170 kg/t以上的好成绩，降低生铁成本效果显著。

1　具体措施

1.1配加经济炉料

莱钢3 200 m3高炉从开炉以来采取配加经济炉料的模式。经济炉料的特点之一是综合品位低。莱钢3 200 m3高炉综合入炉品位长期保持在55%～56.5%，最低时月平均入炉品位下降到54.8%，理论渣比约为400 kg/t(见表1)。为了确保在高渣比冶炼条件下炉况保持长期稳定顺行，通过采取高渣比冶炼下对布料制度的调整，优化操作参数和送风参数，加强出渣出铁基础管理等技术措施，建立了高渣比操作管控模式，使莱钢3 200 m3高炉自开炉以来保持了长期稳定顺行。高渣比操作模型的建立对实现高炉高效、低耗冶炼有着重要的现实意义，适应了莱钢原燃料变化情况；因此，经济炉料的配加取得了很好的效益。

表1　2010年品位及理论渣比变化表

1.2应用大矿批

莱钢3 200 m3高炉开炉以后，同年5月，对布料制度进行了调整，燃料比降低，在6月、7月，炉况接收风量能力增强，风量增加到6 000 m3/min，冶炼强度提高，炉况表现为铜冷却壁温度波动大，尤其炉腹部分的温度波动最大，温度曲线呈锯齿状变化，风压波动大，炉温波动大，燃料比也因此升高，炉况的稳定性和抗波动能力下降；因此，应进一步研究应用大矿批技术来改善煤气流的分布，提高煤气利用率，降低消耗，增强炉况的稳定性和抗波动能力，采用块状带炉料“整流”技术、中心焦量的控制技术、经济炉料条件下应用大矿批生产的炉缸液面控制技术以及优化送风制度、关键工艺参数定量化控制等大矿批生产的技术措施。矿批重由投产初期的87.5 t逐步扩大到现在的105～115 t，并且炉况保持长期稳定顺行。

1.3提高风温

高风温技术是高炉强化冶炼和降低焦比的重要技术措施之一，可以改善高炉下部热制度，提高能源利用率。莱钢3 200 m3高炉采取4座俄罗斯卡鲁金式顶燃式热风炉。热风炉烧炉是高炉高风温的基础。为了提高送风温度，采取了高效燃烧、高性能耐材、废气预热、调配最佳空燃比和自动烧炉，加强对热风工烧炉过程的管理等技术措施，满足了高炉使用高风温的需求。高炉接受高风温是最终实现高风温的关键环节，风温提高后，煤气体积膨胀，风速和鼓风动能增加，高炉炉缸温度上升，理论燃烧温度升高，若超过一定限度会造成高炉难行。为确保高炉使用高风温，重点改善原燃料条件，满足“精料”要求，通过喷煤、富氧等手段控制理论燃烧温度约为2 280 ℃。通过调整装料制度和送风制度，调整煤气流分布，改善高炉透气性，保证炉况的稳定顺行，从而达到高炉使用高风温，提高煤比和降低焦比的目标。目前，莱钢3 200 m3高炉风温达到了送风初期1 250 ℃，平均风温约为1 220 ℃的目标。

1.4高顶压操作

高顶压操作能提高高炉透气性，增加鼓风量，提高冶炼强度，促进高炉顺行，从而增加产量，降低焦比。据统计，顶压每提高10 kPa，可增产1.2%～2.0%，降低焦比5～7 kg/t。顶压升高，强化冶炼的效果有减少趋势。近年来，随着喷吹燃料技术的发展，高风温的应用，以及焦比大幅度降低，引起料柱结构、高炉内化学和流体力学方面发生了一系列变化，这就更加需要实行高压操作来保证高炉顺行，促进降低燃料消耗。莱钢3 200 m3高炉经过长时间摸索，确定了顶压与风量的匹配系数为0.036～0.038，根据高炉的接受风量能力和风速鼓风动能的大小，分别取上限和下限。顶压由开炉初期的215 kPa，提升到现在的225～230 kPa。

1.5进行低硅冶炼

冶炼低硅生铁是增铁节焦的一项技术措施。炼钢采用低硅铁水，可减少渣量和铁耗，缩短冶炼时间，获得显著经济效益，而高炉生产硅含量每降低0.1%，可降低焦比4～6 kg/t；因此，莱钢3 200 m3高炉从开炉初期就要求生产低硅生铁。开炉以来月平均硅含量见表2。

表2　开炉以来月平均硅含量

2　加强管控模式，保持炉况长期稳定顺行

2.1加强炉芯温度监测，保持炉缸均匀活跃

送风制度、热制度和原燃料条件的变化都会引起炉缸工作状态的变化。热制度直接反映了炉缸工作的热状态，冶炼过程中充足而稳定的炉温，能体现出炉缸的均匀活跃程度，是保证高炉稳定顺行的基本前提，过低或过高的炉温都会导致炉况不顺。高炉炉缸死料柱内粉焦比例升高，高炉状态变差，炉缸透液性和活性下降。焦炭热强度下降导致焦炭粉化加重，死料柱内粉焦量增多，炉底温度降低，侧壁温度升高。

莱钢3 200 m3高炉炉缸炉底采用的是俄罗斯炉缸在线监测系统，根据莱钢经济炉料下渣比高、炉渣难出净的情况，在日常的操作管理中加强对炉芯温度的监测来判断炉缸活跃性。莱钢3 200 m3高炉将铁水温度视为日常管理的重点，要求下渣后铁水物理热>1 510 ℃，堵口前铁水物理热>1 520 ℃。将铁水硅含量控制在0.35%～0.50%，以铁水温度为依据平衡上下限，保证铁水物理温度充足。炉缸不活跃期间将铁水硅含量控制在0.45%～0.55%，下渣后铁水温度提高到1 515～1 520 ℃，增加炉缸热储备，保证炉缸工作均匀活跃，从而达到高炉优质、低耗、长寿的目的。

2.2加强超前管控模式，平稳过渡外界原燃料变化

大型高炉生产稳定顺行的前提是原燃料的稳定，因此，保持炉缸活跃至关重要。炉缸不活跃甚至炉缸堆积时，会造成高炉指标严重下降，炉芯温度降低，侧壁温度升高。回旋区和炉缸死料柱内的焦炭保持大粒度、少粉末是决定性条件，关键是焦炭冷热强度好，粒度均匀；但是莱钢地处鲁中山区，缺乏优质焦煤资源，大量焦煤需从山西、内蒙等地购买，因此焦煤从数量及质量上均难以控制。而在高炉进行大喷煤冶炼过程中，煤粉代替了部分焦炭作为发热剂、还原剂后，焦炭作为料柱骨架的作用就显得尤为重要，对焦炭强度的要求就越高。焦炭灰分高，不仅使固定的碳含量降低，而且灰分在炼焦过程中不能熔融，对焦炭中各种组织的粘结不利，使其裂纹增多，强度降低。灰分与焦质的膨胀性不同，在高炉内加热后，灰分颗粒周围产生裂纹，使焦炭碎裂、粉化[1-2]。受此影响，莱钢3 200 m3高炉使用的焦炭热强度偏低且波动较大。在正常情况下，使用的焦炭CSR应>65%，面对原燃料几次大幅度波动带来的难题，高炉操作技术人员进行了研究，先后总结、提炼，形成了“大比例配加水熄焦条件下高炉操作管控模型”，实现了外界条件影响下的高炉平稳过渡。例如，2011年12月7—9日，焦炭因配煤出现问题，连续3 d CSR均<60%，高炉立即启动“焦炭质量下降条件下高炉操作管控模型”，根据焦炭反应后热强度及时调整焦比，不但炉况没有出现大的波动，而且当焦炭质量恢复正常时高炉负荷也迅速恢复到位，实现了高炉在外界原燃料变化情况下的平稳过渡，为高炉的高效化、低成本冶炼提供了支撑。经过优化后，莱钢3 200 m3高炉的生产数据见表3。

表3　原料优化后莱钢3 200 m3高炉的生产数据

2.3采取烟煤混喷技术，进一步提升煤比

无烟煤中配入一定比例的烟煤后，使混合煤的可磨性好，制粉能力得以提高，可降低磨煤能耗，提高喷煤量和煤比。自2011年11月开始，莱钢3 200 m3高炉试验了烟煤混合喷吹。为保证喷吹安全，喷煤和高炉车间制定了严密的操作规范，规定每次混入的比例为20%，采取混喷烟煤前保持炉况稳定顺行。由于烟煤着火点较无烟煤低，喷吹过程中应严格控制温度、氧量及制粉粒度，以保证喷吹安全。制粉温度控制在300～380 ℃，中速磨出口温度控制在98～100 ℃；严格控制制粉系统含氧量，入磨前控制在6%，布袋收粉前控制在8%。通过优化操作，高炉稳定顺行，操作指标得到了有效改善。几次混喷后，炉况较稳定，风压略有上升，燃料比和混喷前相差不大，而煤比由原来的155 kg/t提升至170 kg/t，炉况保持长期稳定顺行，进一步降低了生铁成本，实现了低成本、科学经济冶炼。采用烟煤混喷后，莱钢3 200 m3高炉的生产数据见表4。

表4　烟煤混喷后莱钢3 200 m3高炉的生产数据

3　结语

通过上述分析，可以得出如下结论。

1)在莱钢现阶段生产条件下，渣比偏高，应尽可能稳定铁口工作，力争及时出净渣铁。

2)高炉生产节能降耗是今后炼铁发展的趋势，莱钢3 200 m3高炉在降低生铁成本生产实践中取得了一定的成就，在低硅冶炼以及提升烟煤混喷比例等方面还有一定的提高潜力。

[1] 周传典. 高炉炼铁生产技术手册[M]. 北京:冶金工业出版社,2002.

[2] 赵善阳.降低高炉入炉焦比的研究与应用[J].新技术新工艺,2014(7):97-98.

责任编辑郑练

Operation Practice to Reduce the Cost of Pig Iron of 3 200 m3Blast Furnace of Laiwu Steel

MI Xiyu

(The Section Steel Ironmaking Plant of Laiwu Iron and steel Group Corporation, Laiwu 271104, China)

Laiwu steel 3 200 m3blast furnace is taken seriously in the grim situation of iron and steel by strengthening the furnace in operation such as large ore batch application, increasing blast temperature, high voltage and low silicon smelting, and operating means. By strengthening technology management such as strengthening the monitoring of the stove core, maintaining uniformity and activity of hearth; strengthening control mode smooth transition outside raw and fuel material change; adding economic burden, establishing the high slag operation model; taking bituminous coal mixed injection technology to further enhance the coal ratio, reducing fuel ratio, pig iron cost decreases, and the pig iron of low cost scientific economic smelting.

Laiwu steel, blast furnace, decreasing fuel ratio

TF 543

B

弭希雨(1979-)，男，工程师，主要从事炼铁工艺技术等方面的研究。

2015-10-22