马钢380 m2烧结机厚料层生产实践及其关键技术

张群山,程 涛,徐 冰,黄世来

(马鞍山钢铁股份有限公司 炼铁总厂 安徽 马鞍山 243000)

1 厚料层烧结关键技术

马钢380 m2烧结机自2010年开始实施900 mm厚料层烧结能够长期高效应用，主要得益于不断地自我完善工艺技术，高度、有效融合“技术先行、管理跟进”的烧结技术管理理念，打造并践行“以烧结系统稳定为保障，以经济机速、厚料层烧结为基础，以水、碳、风最优匹配为支撑，以过程稳定和组织高效为导向”的烧结技术基本路线架构[1]。

1.1 烧结抽风系统特性匹配及优化

烧结生产以风为纲，核心是抽风烧结过程。要实现厚料层烧结，除了要有高透气性的混合料，还必须研究并选好与烧结抽风系统特性较好匹配的烧结主抽风机[2]、[3〗。马钢两台380 m2烧结机建设中，借鉴了马钢300 m2烧结机和宝钢原1#450 m2烧结机的主抽风机特点和运行实际(图略)。对烧结抽风系统特性匹配以及Voice公式的研究表明：900 mm厚料层烧结，理论上17.05 Kpa可满足需要，但为了保证厚料层生产的生产率不降低、甚至达到较好的水平，需要有较高的风量，即单位风量需在105 m3/min. m2以上。为此，确定了380 m2烧结机主抽风机设计全压17.5 kPa，风量为20000 m3/min，单位烧结面积风量为105.26 m3/min. m2的基本工艺参数，并选配了豪顿-华风机(合资品牌)，实现了900 mm厚料层烧结与之相匹配的烧结抽风系统。

此外，两台380 m2烧结机主抽变频分别于2016年9月和2017年3月实现了变频控制，烧结负压相对降低1 Kpa左右,主抽风机运行在工况点以下，提高了烧结料层风量，为厚料层烧结创造了条件。

1.2 打造烧结系统保障能力“维稳”体系

1.2.1 优化基础配矿

配矿是烧结的基础，马钢传统配矿方法是基于铁矿石常温下的化学成分、粒度组成、铁矿石类型等特性，烧结工艺只能通过调整操作制度被动迎合烧结原料，易造成生产被动。同时靠“点菜吃饭”和过度“低价矿”为代价换取配矿降本的不合理配矿模式，使铁矿石在烧结过程中的高温行为和作用均发生了变化,对烧结矿产、质量带来较大影响[4]，尤其对原料条件要求更为苛刻的厚料层烧结带来更多不利因素。

自2014年下半年开始，推行以“稳定配矿结构和性能、减少小比例矿种配用”为最基本配矿要求为思路，并将精矿粉最高配比控制在15%以内，以保持混匀矿平均粒径3.0 mm左右的较高水平，使得其原始透气性相对较高。同时马钢技术中心自主开发以同化层厚度为核心、基于铁矿石高温基础特性的烧结配矿技术[5]，并开发了智能化的烧结配矿优化应用软件，用来指导铁矿石的使用及烧结配矿的优化，使从仅“依据铁矿石资源量、化学成分及成本”的一般配矿水平迈进到“兼顾铁矿石资源量、化学成分及成本，同时依据铁矿石高温特性进行配矿”的先进配矿水平，减少了烧结配矿的盲目性，有利于烧结生产操作和质量的稳定。

1.2.2 构建工序之间相匹配的物流

炉料结构稳定是高炉炉况稳定和顺行的基础，同时也很大程度上决定了炼铁原料各生产工序系统的稳定与否。炼铁总厂北区生产系统在饱受2013年之前的产质量平衡因素的严重制约后，逐步构建了相对稳定的铁、烧、球生产物料大平衡系统。作为炉料结构70%以上比例的烧结矿，其数量须首先满足对高炉的保供，因此在确保烧结矿产量的前提下如何保证低机速厚料层烧结是关键。通过长期的生产实践摸索，确立了适宜的烧结矿R水平为2.00-2.05(历年来烧结矿R控制如图1)，既满足了高炉经济炉料结构的基本需求，也能很好的匹配各工序之间产能发挥和高效协同发展。

图1 历年来烧结矿R控制和入炉比变化推移图

1.2.3 创新管理，促进烧结设备稳定运行

设备可靠运行是烧结生产顺行的基本保障。多年来380 m2烧结机设备管理致力于打造设备保障能力建设，实现设备与生产高效统一。以点检标准化、岗位巡检标准化为载体，建立了主体设备运行能力打分评价体系，实现故障管控“对症下药”；以标准化作业为引领，创新了烧结高效检修模式，实现月修后15天内系统停机故障基本为零；通过设备故障案例点评，推动生产、设备、协力自我管理，减少重复故障的发生；通过建立设备跟踪与维修档案，确立设备的合理维修周期，消除故障隐患；技术创新解决了混合机托轮、烧结机台车、带冷机链接等设备故障“瓶颈”问题。烧结系统设备故障率逐步降低至0.3%，剔除中修影响年作业率达到了97%以上，是厚料层烧结产质量匹配的重要支撑。

图2 历年来烧结机系统故障

1.3 烧结工艺技术自主集成创新

1.3.1 风量分配技术优化

实施厚料层烧结的关键在于改善料层透气性，而料层透气性除受原料条件和设备性能等客观条件影响外，还受以“水、碳、风”匹配支撑烧结过程的操作环节制约。通过对烧结风量分配研究和生产实践，在透气性差的阶段采用较高抽风负压，而在过湿层消失后透气性较好阶段采用低负压烧结，形成“低压、恒速、均风”烧结的操作模式，能明显改善烧结矿质量。通过合理调节主抽变频风机、风箱蝶阀开度，促使头、中、尾部料面风速基本趋于一致(头、中、尾部料面平均风速区间为0.8 m/s-1.2 m/s)，使烧结过程不同阶段的垂直烧结速度均保持相对适宜的范围内，确保了烧结料层有足够的高温保持时间[7]，以促进烧结矿质量的提升(见表1)。

表1 380 m2烧结机风量优化前后生产指标

1.3.2 生产过程智能控制技术

原设计的烧结基础自动化控制系统，主要依靠操作人员经验判断调整，操作调整盲目性和随意性较大，不利于烧结过程稳定。随着精细化操作要求的提升，烧结技术团队自主设计、开发了一套以物料平衡控制模型、动态配料模型、混合料水份控制模型、点火控制模型、均衡布料模型、BRP控制模型、风量分配控制模型为基础模型的烧结机智能控制模型集成技术，将生产操作模型全部整合、链接，实现数据收集、智能分析，用自动控制系统替代人工判断、操作调整。控制系统投入后，烧结过程稳定性相对提高了5%以上，工序能耗等经济技术指标显著改善。

2 结束语

烧结系统稳定是实现高效烧结生产的前提。马钢380 m2烧结机生产贯彻和落实“以稳为先”的操作理念和技术管理理念，通过基础配矿优化、稳定炉料结构、提高设备保障能力、工艺技术创新等措施不断改善厚料层烧结生产基础条件，促进了烧结过程控制参数等变量因子由不稳定向稳定发展，在长期稳定实现900 mm厚料层烧结的基础上不断挖掘厚料层烧结的生产潜力。“智能工厂”是目前烧结技术发展的主流，马钢380 m2烧结机目前依靠工艺进步与自动化水平的逐步提升，正在开发和应用大型烧结机综合操作技术，将实现智能控制作为烧结技术发展方向，逐渐开始了由计算机操作替代人工操作的烧结自动化进程。