安钢1号高炉大渣量冶炼实践

郑义勍　马海兴

摘 要：针对高炉使用经济料后入炉品位降低、渣比攀升、生产波动大等情况，文章分析了高渣比模式下的操作、管理特点。通过强化原燃料管理、优化操作制度、合理控制高炉参数以及加强出铁管理等措施，实现了高渣比条件下的强化冶炼，保证了高炉的稳定顺利进行。

关键词：高炉；大渣量；低品位；造渣

中图分类号：TF538 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）05-0171-02

受全球经济危机影响，钢铁市场激剧变化，原燃料的价格也随之变化。为了应对危机，求得生存，2011年初安阳钢铁公司购进低价格，低品位的经济炉料，使高炉入炉品位大幅下滑，渣比不断攀升，给高炉生产带来前所未有的难度。2011年下半年通过加强管理，优化操作，克服高渣比的影响，保证了高炉的顺行和指标优化。

1 高炉概况

安钢1号2 000 m3级高炉于2005年建成投产，有28个风口，3个出铁场，3座改进型高温长寿热风炉。采用了PW串罐无料钟炉顶；最新的砖壁合一技术，高热负荷区域采用铜冷却壁，联合软水密闭循环系统；炉底、炉缸采用“陶瓷杯”+水冷炭砖薄炉底炉缸结构。2010年高炉入炉料综合品位在56.5%～57%，渣比在330～350 kg/t左右，全年生产顺利，高炉长期稳定，指标持续优化见表1。

2 高渣比下高炉生产存在的问题及分析

高炉生产一直以“精料”为主，以高冶炼强度，低燃料比，低渣比，满负荷冶炼为指导方针。但由于原燃料市场的价格不断攀高，2011年起公司启用经济料后，1#高炉渣比从353 kg/t升高到432 kg/t，入炉品位55.3%～56.1%。导致上半年高炉顺行状况遭到破坏，见表2。

由表2看出，随着11年高炉渣比的大幅上升，高炉指标持续下滑，焦比升高25 kg/t，燃料比升高41 kg/t，日均产量降低300 t左右，通过实践分析高渣比高炉生产中存在以下几点问题。

2.1 炉渣性能恶化

高炉经济料成本较低，品种多样，料源不稳定且物理冶金性能较差。经济料投用后，安钢1#高炉所配烧结Al2O3较高基本在2.8%～3.0%左右，使炉渣中Al2O3含量达到16%～18%左右，较高的Al2O3使粘度增大，渣子流动性差，脱硫效率大幅降低，造成炉缸堆积，破坏高炉顺行。

2.2 煤气流分布紊乱

经济料使用后，高炉入炉矿石和焦炭的冶金物理性能均有不同程度的下降，使炉缸死料柱加大，使高炉初始气流分布受到抑制，煤气流向炉缸中心穿透能力大大降低；软熔带形状、位置和厚度也发生不同程度的改变，破坏了气流通道，造成煤气流分布紊乱，影响矿石的预热还原。

2.3 炉内操作不易调控

高炉是完全密闭的竖炉，高炉操作是炉内操作人员根据各种参数、图像、趋势再结合自己的操作经验综合而来的。高渣比的环境下，由于经济料的不稳定性，使得入炉原燃料参数，炉渣的冶金性能指标，高炉的运行参数及高炉炉型都在发生变化，多种变量的存在使高炉操作难度剧增，常常出现炉温忽高忽低，炉渣性能波动剧烈，风压拐动幅度大，被迫减风、退负荷的情况，难以维持正常生产。

2.4 炉前出铁事故频繁

由于高炉入炉品位的大幅降低，使见渣时间提前、出铁时铁水少渣量大、出渣时间长，对炉门和孔道冲刷侵蚀严重，影响泥包的形成，炉门浅时还出现跑大流和铁沟大量过渣的情况，极大的破坏了高炉生产。

3 采取的措施

3.1 提高烧结MgO含量

MgO的加入主要是对炉渣的黏度进行稀释，改善其流动性和脱硫性。MgO的存在能与Al2O3生成一系列低熔点化合物，并能使复合阴离子解体，使黏度有所下降。当前经济料使用后渣中Al2O3含量高达16%～18%，烧结配加一定量的MgO后，炉渣的流动性和脱硫性明显改善，而且铁水的物理热也能得到保证。根据实践经验渣中MgO保持在8%～10%左右效果最好。

3.2 上下部调整相结合

高炉的运动是就煤气流和炉料的相互运动。调整煤气流是下部调整，调整炉料则是上部调整。只有两者紧密结合，才能在高渣比冶炼中实现高炉的长期稳定顺行。

3.2.1 下部调整

①风量与鼓风动能的选择。在高渣比冶炼条件下，为了吹透中心，活跃炉缸，下部适当缩小送风面积，提高风速与动能，增加鼓风量，加大煤气的穿透力，实现炉缸活跃和炉缸热量均匀分布。2011年5月将下部6个直径120 mm的风口缩小为直径110 mm，风口面积由原来的0.3020 m2缩到0.2914 m2，风量由原来的4 150 m3/min提高到4 250 m3/min，此时的风速由原来的215～225 m/s提高到了235～250 m/s，鼓风动能也因此由10 500～11 000 kg·m/s增加到了12 500～13 000 kg·m/s，从而使风口回旋区增大，达到了吹透中心的目的。

②控制合适的理论燃烧温度。在大渣量的前提下理论燃烧温度过高会使下部压差过高，炉况不顺；过低则使炉缸热量不足，渣铁流动性变差，严重时造成炉凉事故。因此，日常生产中必须保持适宜的理论燃烧温度，目前1#炉为2 090～2 220 ℃，与以往相比上升大约20～40 ℃，渣铁热量更加充足，且炉况适应性较好。

3.2.2 上部调整

①布料矩阵的调整。由于高炉入炉综合品位降低、渣量增加，高炉透气性变差，透气指数由30～32逐渐下降到27～29。中心气流相对变弱，十字测温中心温度由平均550 ℃以上降到430 ℃以下，边缘温度由55～75 ℃上升到80～100 ℃。

为确保中心气流畅通，减少了中心矿量；另一方面采用中心加焦技术，增加中心焦量，引导中心气流，保证中心气流强度，收到了良好的效果。中心平均温度上升到520～550 ℃，边缘温度维持在75～90 ℃。通过布料制度的调整，煤气分布更加合理炉况顺行程度大大提高，炉墙热负荷也更加稳定，从而进一步保证了炉缸的热储备。

②焦炭负荷的调整。在一定的冶炼条件下，高炉都有一个合适的矿石焦炭批重。随着渣比的不断升高，软熔带的加厚，炉内的压量关系越发紧张。结合安钢原燃料条件，1#炉焦炭负荷的调整原则是以稳定焦批，调整矿批的操作手段，保证炉喉焦层厚度在0.55～0.60 m，而矿批的调整则根据炉内压量关系和料速的快慢来定，要以炉况顺行为前提，并且在调整中密切关注炉体热负荷变化和炉温情况，从而寻找一个合适的焦炭负荷。

3.3 合理控制高炉操作参数

3.3.1 控制好炉温，控制合适的铁水含硅量。

2010年生铁含硅基本控制在0.25%～0.40%左右，但结合目前高渣比冶炼的形势，生铁含硅控制在0.35%～0.55%，物理热控制在1 500 ℃以上。提高了炉缸的热储备，炉渣的流动性得到改善，从而确保了炉况的稳定顺行。

3.3.2 调好碱度，保证炉渣脱硫能力和流动性

由于经济料成分的不稳定，所形成的渣相也在不断变化。其调整原则是：在保证物理热1 500 ℃的情况下适当降低二元碱度，略提高三元碱度，高炉二元碱度一般在1.15～1.20，三元碱度1.45～1.50。实行中硅中硫操作，保证炉渣的流动性，杜绝石头渣的出现。

3.3.3 控制好冷却壁温度变化

1#高炉根据冷却壁温度变化幅度的大小，通过调整焦炭负荷，改变布料角度，调整料线高低，必要时调整软水来水温度，来缓解边缘压力，打开并引导中心气流，待到冷却壁温度逐渐恢复正常，再视情况跟上焦炭负荷。

3.4 加强炉前工作管理

3.4.1 稳定炮泥质量

随着渣量的不断增加，出铁间隔时间也基本趋于“零间隔”，所以炮泥的质量也显得尤为重要。炮泥不但要有快干变形小的特点，还要经得住“零间隔”出铁而不潮。还要耐得住大渣量的冲刷，并且不会出现断炉门，跑大流以及炉门深度上不来出现炉缸烧穿的危险情况。

3.4.2 强化炉前操作

炉前生产的节奏加快就要求炉前工的操作技能更加熟练，按照要求稳定打泥量，控制铁口深度。维护好铁口泥套，不出现跑泥、冒泥现象。减少烧炉门次数，炮泥中的刚玉遇氧易氧化，烧炉门会破坏炮泥强度和结构，导致炉门深度下降，渣铁排不净等情况，进而造成高炉憋风，导致减风的不良状况。

4 取得的效果

2011年下半年在克服渣比继续攀升的困难条件下（渣比从400 kg/t升高到432 kg/t），通过加强操作与完善管理制度，推进大风量、大矿批冶炼操作，高炉顺行状况好转，焦比较上半年降低15～20 kg/t，燃料比降低20～25 kg/t，日均产量升高50～100 t，实现了高炉的强化冶炼。

5 结 语

经过探讨大渣量条件下高炉的冶炼特性，分析和认识高渣比对高炉带来的各种影响，不断摸索和归纳出在大渣量条件下实现高炉长期稳定顺行的各项控制措施。

首先，要控制好炉渣MgO含量，保证足够的渣铁热量，使炉渣具有良好的流动性，及时排净渣铁，创造空间，减少压差，缓解高渣量造成的影响，给炉况稳定顺行创造条件。

其次，规范炉内、炉外操作，通过上下部调整控制中心与边缘气流发展，形成合理的气流分布，保持稳定的软熔带，从而在大渣量的条件下探索出适合现状的合理炉型。

参考文献：

[1] 孟令君，刘德楼，张小伟.济钢1750高炉经济炉料冶炼实践[J].炼铁，2010，（1）.

[2] 李福民，吕庆，胡宾生，等.高炉渣的冶金性能与造渣制度[J].钢铁，2006，（4）.

[3] 王筱留.钢铁冶金学（炼铁部分）[M].北京：冶金工业出版社，1991.