马钢B高炉(4000m’第二代)于2022年12月8日投产,9日16:48出第一炉铁水,10日01:41开始喷煤,11:48富氧量达到6000m'/h。高炉设38个风口和4个铁口,炉缸炉底采用炭砖+刚玉质陶瓷杯复合结构,炉体采用软水密闭循环冷却系统及全铸铁冷却壁结构,煤气处理系统采用“重力除尘+旋风除尘+干法布袋除尘”工艺。

B高炉大修投产后炉况波动大,稳定性欠佳,主要技术经济指标偏低。通过采取一系列措施,炉况逐步改善,提产降耗取得显著成效。

炉况波动及原因

1.1 炉况波动的表现

B高炉投产后,因外部设备故障导致非计划休风,恢复正常生产后,按计划逐步进行强化冶炼,炉况波动较大,主要表现为崩料频繁、日产量偏低、燃料比偏高。虽然操作上采取了控制边沿的措施,但是炉喉钢砖及炉体水温差持续处于较低水平,边气流通过性差,频繁出现管道气流,两道气流均不足,压差偏高,造成大幅减风。同时,炉缸活性欠佳

接受炉温及热量能力较差,出铁均匀性不好,出铁速度上升缓慢。

1.2 炉况波动的原因

(1)原燃料质量波动。B高炉焦炭以自产焦为主,炉料结构中烧结矿占比>65%、球团矿占比<25%、进口纽曼块矿占比≤25%。其中,球团矿和纽曼块矿的品位、质量指标相对稳定,质量波动主要来源于焦炭和烧结矿。

马钢北区AB两座4000m级高炉,正常生产时原料供应基本相同。B高炉槽下焦炭筛分采用陶瓷筛板,筛分效果较差。在外围条件相同的情况下B高炉焦炭的返焦率、焦丁率及粉焦率等均比A高炉低(见表1),B高炉入炉粉焦量较多。(2)装料制度不匹配。上部装料制度直接影响着炉内煤气流分布,适宜的装料制度可起到提高煤气利用率、稳定炉况的作用。B高炉大修后一直采用“中心加焦”布料模式,2023年1月因频繁崩料退守焦炭负荷,控制冶炼强度,炉况并未得到改善虽然前期装料制度以疏松边沿为主,但是频繁崩料和持续深料线,导致装料制度的调整,没有达到疏松边沿的效果。同时,高炉崩料后明显出现风压突升气流不稳。6月采取进一步强化中心的装料制度但是炉内中心气流强度不够,且稳定性不好,中心渭料出现较多,造成中心气流受抑制,导致被迫大幅减风。

(3)外部设备故障率高。外部设备的稳定运行,是高炉高效生产的关键。在外围因素中,技术人员操作不当、外部设备故障及外围保供等是主要的影响因素。据统计,2023年1-10月,B高炉因外部设备故障影响铁水产量占比达到39%。由外部设备故障率高引起的非计划休风,严重影响高炉稳定生产,制约了铁水产量提升及技术经济指标恢复

采取的措施2

2.1 强化原燃料质量管理(1)炉料结构。稳定的炉料结构是高炉高产低耗的重要条件。B高炉大修投产后,以自产焦炭为主,炉料结构采用75%烧结矿+10%球团矿+15%块矿,熟料率不低于85%,综合人炉品位保持在

58%以上。随着高炉冶炼强度的提升,马钢北区原燃料的产量难以同时满足A、B两座大型高炉的需要,焦炭、烧结矿保供紧张。为此,额外新建筒仓供料,保证焦炭、烧结矿槽位正常,维持炉料结构稳定,减少对生产的影响。同时,将焦炭分用的陶瓷板更换为棒条筛板,并增大筛网的齿间距,减少入炉粉焦量。

(2)焦炭。原燃料是高炉冶炼的基石,焦炭质量直接影响着高炉稳定顺行[-2]。焦炭灰分增加会导致渣量增加,不仅会使焦比升高,还会使高炉下部透气性变差,进而影响顺行[3。一般认为,焦炭含S每增加0.1%,焦比升高1.2%~2.0%,铁水产量降低超过2%4]。而焦炭冷态性能指标M及M。,反映其在炉内保持粒度的能力,影响炉料的透气性、透液性。

B高炉焦炭质量指标,控制灰分<12.8%、M>89%M≤5.8%。2023年3-12月,焦炭灰分硫分平均值分别为12.28%、0.82%,MM。平均值分别为89.07%、5.77%,基本满足了大型高炉对焦炭质量的要求。

(3)烧结矿。相关研究表明烧结矿TO,含量上升、转鼓指数下降,会加剧烧结矿粉化,恶化炉料透气性[5-6]。此外,铁水中的[T]C]及[N]生成熔点高达2000℃以上的高熔点化合物,在炉缸内析出沉积,对炉缸活性产生不利影响!”。通过对入炉钛负荷进行统计,发现B高炉的入炉钛负荷与利用系数有较强的负相关性(如图1所示)。2023年3-12月,B高炉烧结矿 T0,含量偏高且波动较大,平均为0.156%(如图2所示)主要原因是生产烧结矿的精矿粉含钛量偏高,须加强质量监控。同时,烧结矿Fe0在8.49%左右(控制标准为8.50%±0.7%)存在短时间波动超限,是调整烧结机机速,满载生产导致的。

2.2 优化装料制度

(1)稳定中心气流。合理的装料制度能起到调整第三次煤气流分布、保持较高的煤气利用率、稳定炉况的作用]。B高炉大修后采用“中心加焦”布料模式的优点是:①降低上部块状带的透气性,从而改善高炉操作性能:②改善软熔带形状,增加高炉接受风量的能力;③开放中心气流,增加排锌能力;④)容易强化产能,原燃料适应性强。2023年6月开始,为挖掘B高炉提升技术经济指标的潜力,采取了进一步强化中心、控制边沿的措施,以降低压差。但在调整过程中,边沿气流指数W值持续下降,中心气流指数Z值持续上升,局部超出预警值16.0上限(如图3所示)煤气利用率下降至 46.50%左右,燃料比上升至520kg/t左右。燃料消耗增加导致生产成本增大,经过分析判断,主要原因是,强化中心调整致使中心气流环带过大,造成中心气流“大而不聚”。

为此,分三个阶段制订了针对性调整措施:①7月上旬,焦炭中心挡位由4环减小到3.5环,将中心焦的占比由19.5%减小到17.9%;②7月26日,将次中心焦炭布料角度由29.5°外扬至30.0°:③7月底至8月初,继续调整矿焦平台,进一步减少因边沿、中心焦炭负荷不匹配引起的阶段性滑料及风压不稳现象,达到稳定及聚拢中心的目的,矿石布料角度及角差的变化如图4所示。调整后,B高炉炉况趋于稳定,Z值下降至11.0~16.0,煤气利用率上升至 48.5%左右,燃料比下降至 500kg/t左右。

(2)转换布料模式。“平台+漏斗”布料模式追求合适的两道气流,该模式下煤气利用率更高、燃料消耗更低。但是对原燃料质量,特别是原燃料质量的稳定性要求较高,同时更考验对两道气流的管控能力。只有达到合适的煤气流分布,才能更好地体现“平台+漏斗”布料模式的优势。

B高炉于2023年11月8日定修,为降低燃料消耗和生产成本,利用高炉复风轻负荷的机会调整装料制度,由“中心加焦”转换为“平台+漏斗”模式布料矩阵由 ℃,::2.2 3 0”:322..2变为 C,3.2230.+.2?,焦炭料线1.45m、矿石料线1.50m保持不变。复风后堵1个风口,风口面积由0.4747m'缩小至0.4656m'为强化中心将鼓风动能保持在130kJ/s以上。

布料模式转换后,煤气利用率由47.7%上升至49.0%,并增大焦炭负荷,将大块焦比保持在350kg/t以下。在热风炉影响风温40℃条件下,燃料比由505kg/t下降至498kg/t(如图5所示),压差下降5 kPa左右。

2.3 活跃炉缸

由于原燃料质量波动大,B高炉铁口卡焦频繁严重影响出铁的均匀性,造成炉缸活性下降。具体表现为铁口深度不稳定、断渣时间长、卡焦频繁等为活跃炉缸采取以下措施:

(1)稳定铁口深度。加强对铁口和出铁沟的维护,保证稳定的打泥量,将铁口深度维持在4.0±0.2 m。

(2)保证炉温充足。炉温充足是维持炉缸活跃的关键,炉温是基础,要求每罐铁水测一次温度2023年3-12月,B高炉平均铁水温度为1513℃Si]为0.35%~0.50%,硅偏差为 0.0788%。

(3)控制铁口重叠时间。增加铁口重叠时间控制在10min左右,保证出铁稳定率。根据出铁速度调整钻杆直径大小及铁口重叠时间,确保及时出净渣铁。3-12月出铁稳定率在90.20%左右,平均铁口重叠时间为12min,出铁速度达到7.55 tmin,为减少炉况波动创造了条件。

(4)炉缸活性定量化。采用经验公式(1)(2)"对炉缸活性进行定量计算。3-12月B高炉炉缸工作出铁指数A、物理热指数K的平均值分别为8.89、3.25.炉缸活性维持了较好的趋势。

2.4 强化设备管理制度

B高炉开炉后因设备故障率高,炉况处于波动状态,经过积极调整应对,2023年1月底基本恢复。

顺行状态。针对设备故障频发,做到提前预防,主要采取了以下措施:

(1)加大点检人员培训力度,当故障发生时,确保能及时、准确处理:

(2)加强各作业区设备巡查力度,建立故障台账,及时更换到期设备;

(3)增加易损件储存量,保证能及时更换备件，

取得的效果3

2023年3-12月,马钢B高炉技术经济指标得到提升,且整体比较稳定(见表3)。2月开始燃料比降低到500kg/t以下,6月开始煤比突破150kg/t.焦炭负荷达到4.60以上。3月开始日产量逐步达到10500t/d,4-12月平均日产量为10557Vd,其中6月、10月的日产量均突破了10700t/d。

4 结语

(1)马钢B高炉稳定顺行离不开原燃料质量管理。稳定烧结矿及焦炭质量,保证炉料结构稳定,形成原燃料质量预警机制并采取相应措施,以降低原燃料质量波动对高炉的影响

(2)外部设备稳定运行是高炉提产降耗的基础。B高炉坚持强化设备管理制度,为高炉稳定顺行创造条件。

(3)炉缸热量充足是高炉顺行的基础,尤其是当炉况波动较大时,通过保证炉缸热量、加强出铁等措施活跃炉缸,能为炉况快速恢复创造条件。