莱钢生铁质量分析与改善提升措施

陈艳辉，张凡敏,张 振

1 前言

硫是影响生铁质量的主要有害元素，降低铁水含硫量，获得优质生铁是高炉冶炼的主要任务之一。山钢股份莱芜分公司炼铁厂现有高炉6座，其中750 m3高炉两座，900 m3高炉1座，1 000 m3高炉3座。2016年2#、3#高炉分别于6月、2月复产开炉，6座高炉全部在线生产，产量513万t，生铁含硫0.031 6%，一类品率58.47%，三类品率4.19%。2017年在线生产高炉6座，产量568万t，生铁含硫0.026%，一类品率73.1%，三类品率3.3%。同比生铁含硫降低0.005 6%，一类品率升高15.63%，三类品率降低0.89%。生铁质量有了较大幅度的提升。通过与全国高炉指标及相关条件统计分析的对比，确定莱钢生铁质量尚有提升潜力，提出了在当前原燃料及生产条件下提升生铁质量的具体措施及重点掌控事项。

2 全国高炉生铁指标统计分析

对2017年指标交流获取到数据的全国306座高炉全年累计生铁质量指标进行分类整理，选取燃料比作为该状态下其经济技术指标的代表。

2.1 生铁含硫

生铁含硫共287座高炉提供数据，平均为0.034 7%，平均燃料比543.9 kg/t。具体分布如表1所示。由表1可知，全国50%的高炉生铁含硫都控制在0.02%～0.03%（即一类铁）；30%的高炉生铁含硫控制在0.03%～0.05%（即二类铁）且很大部分往下限控制，超过0.05%的约12%；已有8%的高炉步入生产特类铁时代。

表1 全国高炉生铁含硫分布情况

2.2 一类品率

一类品率共255座高炉提供数据，平均70.89%，平均燃料比542.73 kg/t。具体分布见表2。由表2可知，全国70%以上的高炉已达到控制一类品率60%以上；一类品不足60%的高炉中，约一半处于40%～60%的区间，向下依次递减。

3 莱钢提升生铁质量可行性分析

对照全国高炉焦炭含硫及其生铁质量控制水平，莱钢的生铁质量控制水平整体较优，但与个别先进高炉相比仍然有提升空间。如山西中阳钢铁的两座1 280 m3高炉，焦炭含硫0.984%，其生铁含硫达到0.03%，一类品率95%左右；石家庄钢铁的580 m3、1 080 m3高炉，焦炭含硫0.998%，其生铁含硫达到0.02%，一类品率95%左右。从表1、表2可以看出，生铁含硫、一类品率控制水平越好的高炉燃料比越低，总体的趋势说明做好生铁质量的控制与降低炼铁成本的要求是比较一致的。

表2 全国高炉一类品率分布情况

面临的困难和不足。1）自产焦炭硫分偏高、水分波动偏大，粒度阶段性偏碎且不均匀，＞80 mm的大块焦比例较高，阶段性焦炭水分波动过大，影响炉况的稳定，制约了高炉生铁质量的稳定及提升。2）二区焦炭供应不能长期稳定，焦炭品种、结构调整频繁，加之使用外购焦全部露天存放，且跨区域存放，需依靠挖掘机和汽车倒运，焦炭粉末量增大，尤其雨雪天气焦炭水分经常达到饱和，影响炉况及生产的稳定，不能有效支撑生铁质量提高。3）受压减库存影响，库存量少，且物流运输不够畅通及时，原料配料结构波动变化较大，造成烧结矿质量波动，影响系统稳定性。

4 莱钢生铁质量提升措施

4.1 工艺技术措施

1）控制合理理论燃烧温度，要求日常理论燃烧温度控制在2 200～2 250℃，物理热≥1 470℃。

2）提高风温（≥1 200℃）利用水平，力争全用。风温不仅有利于提高渣铁热量，而且利于降低生铁含硫量，因此，风温尽可能稳定在最高水平。日常操作加强烧炉，增加换炉次数，降低送风前后风温差。

3）适当提高炉渣碱度并保持合理的炉渣成分。炉渣碱度在一定程度上决定了其熔化温度、黏度及黏度随温度变化的特征，以及各组分的活度和脱硫能力。适当提高炉渣碱度，可降低渣中SiO2的活度，抑制SiO2的还原。但是随着CaO、Al2O3含量的增加，炉渣流动性变差，通过适当增加渣中MgO量来改善炉渣流动性。因此，为了使炉渣能够保持良好性能，结合生产实际情况，渣铁成分控制：二元碱度CaO/SiO2≥1.20，三元碱度（CaO＋MgO）/SiO2≥1.45；Al2O3≤16.0%，MgO/Al2O3控制在0.5左右；铁中锰控制在0.20%～0.35%。

4）加强高炉操作调剂。

①综合负荷控制。综合负荷要稳定，焦炭负荷连续两次调整时间间隔一般应≮4 h。出现炉温波动大，相邻两炉铁［Si］波动＞0.2%时，应及时查找原因，调整负荷，避免偏差扩大化。

②加强对硫负荷的关注。高炉入炉硫量主要是由焦炭带入，日常生产中应及时了解焦炭中含硫量变化，同时也要关注煤粉、烧结矿中含硫量，每班至少校核一次入炉料硫负荷，以便能够及时调整，做到预知预控。

③高炉配料碱度计算时，［Si］取控制范围的下限，确保炉温偏低时碱度有所保证，避免生铁质量降低。

④硅硫异常情况的控制。高炉出现异常情况，生铁含硫量超出0.07%，并预计连续出现高硫铁时，应果断减风，尽快将硫控到合理水平。

⑤关注炉缸工作，提高炉缸活跃度。根据外部条件的变化，有意识调整上、下部制度，确保“上稳、下活”，以避免因原燃料质量波动及渣铁排放不及时等原因导致炉缸工作状态失常。

⑥4#、5#、6#高炉做好低成本护炉。参考以往护炉经验，合理优化炉料结构，对造渣、送风等操作制度实施过程监控，在保持下部鼓风参数稳定的前提下，探索炉顶压力与回旋区工作状态、布料角度与冶炼强度的关系和规律，适当调整炉顶压力和布料角度，达到“冷却壁温度波动小，风口回旋区活跃，中心气流开通”的效果，使高炉护炉期间各项技术经济指标得以优化。

4.2 原燃料质量保障

1）加强进厂原燃料质量管理，全过程跟踪进厂矿粉质量，准确掌握大宗原燃料品种、库存信息，为稳定原燃料质量成分提供保障，从源头上为高炉提升质量创造条件。

2）推进稳定烧结矿成分精益管控项目，以矿料和炉料性价比分析为指导，结合矿料烧结性能及熔滴性能统计数据，持续优化烧结配料结构；在结构和质量指标上下功夫，提高烧结矿综合成分稳定性，为高炉稳定炉况、提升生铁质量创造条件。

4.3 设备保障

1）加强水系统管理。每个班对冷却系统仔细巡检认真记录，加强对各炉皮测温以及水温差的关注，每天进行对比、分析，以便能够及时发现异常变化，快速解决问题，避免因水系统漏水发现不及时，造成炉凉或失常，引起生铁质量波动。

2）加强设备点检，降低设备故障率，减少休、慢风作业，为稳硅控硫提供保障。

4.4 生产组织

进一步强化炉前渣铁排放工作，加强生产组织，提高炉前工作效率，确保渣铁能够及时排净，为稳定炉况稳硅控硫创造好条件。

4.5 其他改进措施

1）探索适宜的炉渣制度。提高炉渣二元碱度是脱硫的重要手段，但二元碱度也不能过高，否则会产生高熔点固体颗粒影响炉渣的流动性，不仅影响炉渣脱硫能力，而且会威胁到炉况的稳定顺行。而且铁中含硫还受温度、铁水含硅量、渣量等诸多因素影响，不是碱度唯一因素决定[1]。因此在当前原料条件及更高的技术要求背景下，探索新的炉渣碱度及造渣制度要平衡好炉况顺行、脱硫需求、低成本、原料波动大等几方面的需求。

2）做好生铁一类品率控制与最佳效益的平衡。由于莱钢炼铁用原燃料质量不一、成分波动大、入炉硫负荷高，提高生铁一类品率必须增大炉渣的脱硫能力，即提高炉渣碱度和冶炼温度，但对高炉的稳定顺行、利用系数及生铁成本都有影响。下一步在推进提升一类品率的攻关过程中，要结合现有的原燃料条件及公司要求，强化统计分析，综合考虑冶炼成本，找出当前条件下控制生铁一类品率最佳效益点。

3）强化对标学习，向先进企业学习，取长补短，将其有效的做法为我所用。

5 结语

1）做好生铁质量的控制与降低炼铁成本的要求是一致的，生铁质量控制越好其冶炼成本也越低，其生存能力也更强。

2）山钢股份莱芜分公司炼铁厂生铁质量尚有进一步提升的空间，在提升生铁质量的过程中要注意平衡好炉况顺行、脱硫需求、低成本、原料波动大等几方面的需求。

3）减少炉料和燃料的含硫量即降低高炉硫负荷是降低铁中硫最有力的支撑，但又不可避免会引起原燃料成本上升，建议从公司层面组织攻关团队，涵盖原料采购、成本控制、炼焦、炼铁、炼钢的精英人才，全面综合测算查找原煤等入厂原燃料含硫量的最佳效益点。

［1］ 刘云彩.现代高炉操作［M］.北京：冶金工业出版社，2016.