增加高铝矿下的1#高炉冶炼

宫文垒，朱明琦

(莱钢集团型钢炼铁厂，山东 莱芜271104)

钢铁行业受产能过剩等条件影响，目前市场表现低迷。因而，降低成本成为各钢铁厂保生存的首要工作。在此背景下，高炉大量配加低品位、高硅、高铝等低价位矿种成为一个趋势。莱钢1#1 880m3高炉自2013年1月起，入炉烧结矿中试配加某高铝矿种。由于高铝矿的冶金特性，在前期出现了渣铁黏稠、燃料比升高、炉缸堆积等问题，严重影响了炉况稳定顺行，导致预期的降本增效的目标难以实现，增加配比工作也一度停滞。

针对高铝矿对冶炼的影响特点，1#高炉从操作制度上入手，对原料入炉、布料、造渣、送风、出铁等实行全过程优化调整。经过一段时间的摸索和总结，现在高炉基本保持了稳定顺行，高铝矿配加比例不断增加，有力的提高了企业的盈利能力。

1 高铝烧结矿对高炉冶炼的影响

1.1 烧结矿性能变化

配加高铝矿后，烧结矿的转鼓指数与Al2O3的质量分数基本呈线性反比关系，平均下降2%，低温还原粉化率(RDI)则升高。在化学成分方面，Al2O3的质量分数由配加前的1.75%～1.95%上升到了2.4%～2.8%，m(Al2O3)/m(SiO2)由0.35±0.05上升到0.39±0.05。根据文献和生产实践，m(Al2O3)/m(SiO2)在0.35左右是有利于四元系针状交织结构的铁酸钙的形成，Al2O3的质量分数过高，则有助于玻璃质的形成，使烧结矿的强度和低温还原粉化性能变差［1］。

1.2 透气性及还原过程影响

高铝烧结矿强度低，还原粉化率高，极大地影响料柱的透气性，造成了中心气流弱化，边缘气流发展。致使煤气利用率下降，燃料消耗升高。其次，高铝矿使软融带上移，滴落带增加，气流阻损失大［2］［3］，因而干扰渣皮稳定存在，导致冷却壁温度大幅波动。

1.3 炉渣黏度的影响

Al2O3是高熔点酸性脉石，含量增加会使炉渣流动性变差。本文实验了配加前和配加后炉渣变化曲线(见图1)，通过曲线可知:(1)炉渣黏度随Al2O3的质量分数增加炉渣黏度值增加;(2)渣系黏度值与温度的呈强负相关，在温度＞1 510℃时，两种黏度均小于0.30Pa·S，说明高温区域炉渣仍能保持正常的流动性。

图1 不同Al2 O3下的渣黏度对比

1.4 炉缸工作影响

由于炉腹炉渣黏度增大，在炉缸中滞留时间延长，炉缸环流减弱，因此在送风制度不变的情况下，极易引起炉缸堆积。特别是1#高炉目前正处于常规护炉阶段，配加钛球本身对炉缸热量要求较高，而Al2O3的质量分数加剧了炉缸中渣铁稠化。配加高铝矿后，高炉两铁口频繁出现工作不均匀，铁口深度普遍加深，憋疯憋铁加剧。

1.5 护炉及冷却壁影响

风口小套损坏加剧，非计划休风率比配加前平均增加20%～25%。其中绝大多数是下部熔损，这与高铝引起的炉缸堆积相印证。频繁的休复风严重扰乱了高炉冶炼进程，造成了冷却壁温度持续升高，炉温波动大，热制度失常。同时，持续上升的炉缸温度迫使增加护炉钛球入炉量，客观上又造成了渣铁排放难度加大，进而恶化了炉况，增加恢复炉况的难度，形成了恶性循环。

2 技术构想及应对措施

针对高铝的冶炼特点，我们认为引导气流的合理分布，保持充沛的渣铁热量，稳定而合理的鼓风动能吹透中心，及时出净渣铁等是有效的手段，因此对相应的操作制度进行如下调整。

2.1 终渣碱度的控制

根据碱度与炉渣黏度的关系，提高二元碱度，炉渣黏度升高。理论上，配加高铝矿时适当降低二元碱度有利于改善流动性，因此在实践中，按照Al2O3的质量分数每升高2%，降低R20.05的比例进行调整。这样调整的依据是:(1)目前在R2=1.15，Al2O3=16%左右时，只要保证合适的炉温［Si］=0.45±0.05，堵口热量＞1 510℃，铁水的三类品率基本保持不变，而炉渣的流动性大为改善;(2)在高铝的下，MgO的作用凸显，1#高炉曾经将R3提高到1.43～1.45，R4=0.98～1.01水平上，改善了渣铁排放的效果更为明显。

2.2 布料制度调整

高铝条件下的冶炼首先是改善透气性，因而必须实现合理的煤气流分布。在实践中，我们总结对于大高炉发展中心气流为先，稳定边缘气流为辅。为实现这个目标，需要采用大的矿角差控制合理的中心无矿区，同时又需要大焦角以防止边缘过重。目前1#1 880m3高炉的矿角角差由原来的9°增大到10°～10.5°。布料矩阵逐步调整为该料制的特点为中心气流强劲，煤气利用也很好，顶温带窄，十字测温中心温度达到500～600℃，透气性指数达到25以上。

2.3 送风制度调整

送风制度调整的标准是要保证吹透中心，加快中心死料柱的置换速度，减少高铝炉渣的滞留时间，合理增加炉缸渣铁环流速度，活化炉缸的工作均匀状态，1#高炉通过缩小风口直径和替换长风口，目前风速稳定在＞265m/s，鼓风动能＞12 200kJ/s，取得了较好的效果。

2.4 合理的钛球入炉量

因为处于炉役后期的护炉阶段，为保证安全生产，钛球的配加不可能停止。所以，为减少钛球与Al2O3对渣铁黏度的叠加作用，只有最大程度上减少钛球的入炉量。根据生产中钛球的入炉量和铁中含钛量的关系，1#高炉在安全性和经济性中做出平衡，确定为200 Kg/P，这样炉温［Si］=0.5时，铁中［Ti］=0.9以上，基本保证了护炉需要，同时较少的影响流动性。

2.5 热制度管理

保证合理适宜的热量也是应对高铝矿的重要方面，前文指出热量达到1 510℃可有效降低渣黏度，改善流动性;其次，充沛的热量也保证了炉缸的活跃度，促进钛还原，提高护炉效果。

2.6 炉前出铁管理

配加高铝矿后，炉况的抗波动性明显变差，对风量、风压的波动敏感。因此在生产中要特别关注及时排放渣铁，杜绝憋疯憋铁造成的炉缸堆积等问题。所以要求炉前实现零间隔出铁，同时监控出铁速度，低于正常值(3.5t/min)20%以上时，立即双场出铁。从一个阶段的实施效果看，基本杜绝了憋铁憋风，有力的保证了炉况顺行。

3 总结

(1)配加高铝矿后高炉顺行明显变差，主要表现在风量萎缩，渣铁排放差，燃料消耗增大，冷却设备损坏加剧等。

(2)高铝矿配加将长期作为一个攻关课题存在于今后的冶炼中，总结这段时间的冶炼实践，证明在终渣Al2O317%以下，通过操作制度的优化，是可以实现炉况的稳定顺行。另外有资料指出在18%～19%水平下也可以保证冶炼进程［4］，说明在配加量上还有进一步挖掘的潜力。

(3)一般认为在高铝下增加MgO的质量分数，提高R3能极大改善高炉顺行。1#高炉的实践中也得到了证明，前文所述，经过实验最理想的［MgO］=8%，R3=1.45，R4=1.00。但是，由于受外部条件的制约，目前［MgO］=6.2%，R3=1.37，R4=0.95，高炉顺行就差一些。所以，在条件允许下，应较多的开展增加［MgO］的研究，进一步优化炉料结构。

［1］周传典.高炉炼铁生产技术手册.冶金工业出版社.2003:31－35.

［2］秦学武，宋灿阳，闫媛媛.高炉高铝渣性能研究.山东冶金.2008.2.vol28－1:29－30.

［3］李荣，郭江，王玉莲.济钢1750m3高炉高Al2O3炉渣性能研究与冶炼实践.特殊钢.2012.12.vol33－6:17－19.

［4］施月循，刘宏娟.高炉增加高铝铁矿冶炼的可行性探讨.上海金属.2001.1.vol23:7－9