夏建国   宋  文

(宝武集团鄂城钢铁公司)

摘 要 鄂钢6号高炉因大量使用品位低、有害元素高的原料,导致操作炉型发生变化,炉况频繁波动,煤气流分布不稳。从上部调剂、下部调剂、精料方针和加强日常管理等方面进行调整,使高炉恢复顺行,煤气流分布合理。自2017年4月开始,6号高炉各项技术经济指标均有较大提升,且能长期稳定在较好水平,煤气利用率提高至48%以上,燃料比下降到520kg/左右。

关键词  高炉 操作制度 上部调剂 下部调剂 煤气流分布

鄂钢6号高炉(1800m³) 2013年4月投产后,炉况顺行。但在2015年钢铁行业困难时期,因大量使用品位低、有害元素高的原料,炉内碱金属和Zn有害元素富集,导致操作炉型发生变化,自2016年4月起,炉况频繁波动,煤气流分布不稳,之前的操作制度严重不适应高炉生产。

1  炉况波动的表征及原因

1.1  炉况波动的表征

6号高炉炉况波动的主要表征如下【1】:

(1)煤气流分布不稳,炉体热负荷波动大,炉身渣皮频繁脱落,冷却壁水温差频繁超过7℃;

(2)风压不稳、风量经常萎缩,探尺走势较差;

(3)炉墙温度大幅度波动,每日三次以上的边沿管道,透气性指数剧烈波动;

(4)炉缸工作状况变差,两铁口出铁不均匀,出铁时间变短,铁口维护难度增加;

(5)铁水温度下降,铁水物理热与铁水[Si]动大且难以控制;

(6)焦比和燃料比大幅度升高,产量下降;

(7)风口小套破损率明显上升;

(8)炉况稳定性差,主要技术经济指标较差(见表1)。

1.2  炉况波动的原因

(1)烧结矿粒级偏小(小于10mm的烧结矿占35%以上),且料罐下沿到布料溜槽矿焦落点净高8.5m,造成在槽下经过筛分处理后的原料在炉顶再次摔打,入炉料粒级变小,影响料柱透气性。

(2)6号高炉采用光面溜槽,且转速较快(6s/圈),观察布料时有1/3原料抛洒到溜槽外,不是沿着溜槽布在矩阵要求的圆弧上。

(3)6号高炉软水冷却能力不足,仅满足高炉理论热负荷。在实际生产中边沿气流一旦偏多,炉壁热负荷升高时,会引起软水进水温度升高,造成渣皮脱落后再次形成稳定渣皮时间较长,致使操作炉型经常发生变化,出现边沿局部气流不足或过多而易形成管道。

2  操作制度的调整

在炉况波动时,高炉操作制度的调整是以煤气流分布为核心。而调整煤气流分布的方式主要有三种:一是疏松边沿稳定中心;二是疏松中心稳定边沿;三是同时疏松边沿与中心。最终需煤气流分布与原料、炉型相匹配,从而使炉况长期稳定顺行。结合上述原因分析,6号高炉操作制度的调整采取“活跃中心、稳定边沿”的指导思想。

2.1  上部调剂

利用休风时机观察炉况波动时料面如图1 (a)所示,其对应的炉喉煤气流分布如图1(b)所示。该类型煤气流分布是边沿和中心两股气流相对均匀,在原料质量好时,煤气利用率较高,各项技术经济指标较好(如2016年1月);在原燃料质量差时,中心气流易减弱,边沿气流增加,出现管道和炉缸中心堆积,炉况顺行变差乃至失常(如2016年2月)。

在“活跃中心、稳定边沿”指导思想落实过程中,布料制度有代表性的调整过程见表2。调整后的炉顶料面,逐步向如图1(c)所示演变,最终形成如图1(d)所示的炉喉煤气流分布,即合适的平台宽度和较深的漏斗型料面[2),边沿气流稳定,中心气流充沛的适应6号高炉操作炉型的煤气流分布类型。

2017年4月,利用休风机会,检测出6号高炉料线1.5 m时矿焦碰撞点溜槽倾角为38.5o因而最大倾角按37.5o-38.5o来调整布料矩阵。经过多次小幅度调整矩阵,最终形成了较为适合6号高炉当前炉型的基础装料制度:矿批56t,角差9.5o/12.5o料线1.5m,布料矩阵见表3。该矩阵使用后管道消除,冷却壁水温差稳定在3.5 ~5.0℃,渣皮稳定,煤气利用率提高。

2.2  下部调剂

随着布料矩阵的优化,下部送风制度、热制度要与上部装料制度相匹配。

(1)送风制度。风量逐渐增大,易出现中心过吹、煤气利用率低等负面效应,故维持合适的风速和鼓风动能至关重要。为此,扩大进风面积,增加富氧和提高煤比相结合,控制合适的风速和鼓风动能。

将3个原戴有内径90mm内衬的风口小套恢复成内径120mm,进风面积由0.279m2逐步增加到0.294 m2(见表4),风量由4200 m/min增大到4400 m/min,实际风速250m/s以上,矿批扩大至56t,稳定气流,提高煤气利用率。

(2)热制度。炉缸工作均匀、活跃是炉况顺行、煤气流分布稳定的保证[3]。6号高炉活跃炉缸的措施主要是维持炉缸热量的充沛和合适的炉渣碱度,严守中型高炉铁水物理热不低于1470℃的下限,1490- 1510℃是经济而合适的温度区间,防止连续热量不足引起炉缸堆积而造成炉况波动,在此基础上进行低硅治炼。

降低[Si]含量,可使高炉高产、节焦、低耗、降低生铁成本;同时可减少转炉渣量,取得良好经济效益。降低[Si]含量的方法: ①降低焦比,减少焦炭灰分入炉,提高矿石入炉品位,减少入炉Si0,量,降低硅源;②选用高顶压、大富氧等有利于高温区下移的措施和操作制度,保证炉缸热量及铁水温度,减少sio2的还原。具体措施:①炉顶压力由2016年的220kPa提高到现在的230kPa: ②在原料条件稳定炉况顺行的情况下提高焦炭负荷,由2016年最好的4.2左右提高到现在的4.5左右,并能长期保持③提高富氧率,由2016年的2.3%左右提高到现的3.5%左右。经这些调整后,6号高炉现在生铁[Si]长期稳定在0.3% ~0.4% ,炉渣碱度控制在1.21左右,保证渣铁流动性良好的同时提高生铁质量。

2.3  精料方针

高炉炼铁通过长期生产实践得出“七分原料,三分操作”的理念,充分说明入炉原燃料对高炉生产的重要影响,确保高炉长期稳定顺行,强化精料方针尤为重要。这段时间以来,主要采取以下措施提高入炉原燃料质量:①增加烧结优质煤比例,采用厚料层低料速,提高烧结矿质量;2原料场对块矿进行筛分后再带入矿仓,减少入炉块矿粉末;③督促现场均匀带矿和均匀用矿,确保带料时矿仓高度4m以上,减少原料入仓时的摔打;④优化焦化配煤结构,提高焦炭质量,要求焦炭M10由7.0%左右降低到6.0%左右。

2.4  加强日常管理

(1)炉外管理。随着炉况的稳定,高炉日产量逐步提高,炉外及时出尽渣铁变得尤为重要。制订炉外铁口维护相关奖惩制度,加强泥套的管理和维护,杜绝冒泥现象,确保铁口深度在2.8~3.0m,不能随意减少打泥量,确保泥包稳定。2017年5月通过环保炮泥的引进和使用,炮泥质量得以改善,出铁时间延长,出铁次数由每班5炉减少至4炉,炮泥使用单耗降低30%左右,既改善了炉前出铁环境,又降低了炉前劳动强度。

(2)减少休风率。加强设备管理、推进风口煤枪改进,降低高炉休风率。针对高炉生产节奏快、原燃料运输线路长、设备关键部件工作环境恶劣等特点,从自身实际出发,加强设备管理,减少因设备故障导致的休风。①强化设备专检人员责任意识,为高炉设备正常运转提供保障;②利用生产间隙,对有隐患的设备进行更换及处理,如利用周末时间对相下返矿4号,5号皮带机座进行更换,效果良好,确保了槽下上料系统设备的正常运行;③合理利用生产间隔，对炉前开口机链带及夹钳进行更换处理,确保炉前设备生产顺畅;④热风炉煤气预热器两端插盲板并组织焊补,减少烟气中CO含量等。

同时,对关键设备建立档案,定期维保更换,如炉顶布料溜槽磨损的及时更换,槽下主供料皮带磨穿漏料的更换等,截至2017年8月,因设备原因影响的无计划休风为零。另外,通过对近两年风口小套破损统计和分析,发现高炉风口小套破损80%以上是煤粉冲刷导致的。煤粉冲刷小套主要原因是煤枪受热变形弯曲,煤枪口偏向风口小套内壁,使部分煤粉摩擦风口小套内壁而刷破。为此采取以下措施:①用外径25 mm的厚壁煤枪替换外径16mm的薄壁煤枪提高煤枪耐热性;②在煤枪尾部额外接入中压氮气,增加煤枪内氮气量冷却煤枪,减少煤枪变形; ③要求配管工多巡视风口,发现煤枪刷套及时调整;④引进尾部有耐磨料的风口小套,减少风口小套磨破的发生。现在每月因更换风口小套而休风的时间不超过3h。

3  生产效果

通过上下部调剂,形成了中心气流较强,边沿气流稳定的适合6号高炉的煤气流类型,自2017年4月开始,6号高炉各项技术经济指标均有较大提升,且能长期稳定在较好水平。尤其是5-7月西区焦化干焦炉检修时期,6号高炉使用50%水熄焦+10%落地焦配40%干熄焦的原燃料结构(水熄焦、落地焦水分重,M40和热强度比干熄焦差)。在此情况下，坚决执行以“活跃中心、稳定边沿”的指导思想,在摸索出的基础矩阵上进行小幅度调整,稳定煤气流分布,确保高炉稳定、顺行、高产、低耗。2017年1-8月高炉主要技术经济指标见表5

4  结语

经过不断摸索、分析、总结,鄂钢6号高炉探索出与炉型相匹配的操作制度,煤气流分布得以优化,高炉风量、透气性及鼓风动能相应提高。高炉风量由2016年的4200 m3/min提高到2017年8月的4400m3/min以上,煤气利用率上升到48.8%以上,燃料比下降到520kg/t左右,达到了1800 m3高炉基本的操作水平,形成了稳定的平台加漏斗型料面。在目前的原燃料条件下,6号高炉各项技术经济指标达到了较好水平。

5  参考文献

[1]  柏德春,陈开泉,廖经文,等,韶钢3200 m3高炉煤气流分布控制的优化[J].炼铁,2013,32(3):46-48.

[2]  刘云彩．现代高炉操作[M].北京:冶金工业出版社,2016:81-82.

[3]  周传典,高炉炼铁生产技术手册[M].北京:冶金工业出版社2003;351,358.