董征科 宋吉濤 李鵬超 張青華 董洪臣

(臨沂江鑫鋼鐵有限公司)

摘 要：對江鑫鋼鐵3、4號高爐超大礦批冶煉的生產(chǎn)實踐進行了總結(jié)。闡明了礦批確定的幾種主要方式,并重點闡述了超大礦批條件下的基本操作制度攻關(guān)。3、4號高爐使用超大礦批冶煉后,利用系數(shù)由2018年1月的3.72提高到5月的4.01,焦比下降28.4kg/t,燃料比下降26.6kg/;此外,爐況整體穩(wěn)定性提高,消除了因冶強高而虧料線現(xiàn)象,降低了高爐操作的難度。

關(guān)鍵詞：高爐；礦批；燃料比；批重特征數(shù)；裝料制度

 江鑫鋼鐵3、4號高爐(1080m3)分別于2012年11月10日、26日點火開爐。2016年5月前,受制于原燃料條件,高爐爐況穩(wěn)定性較差。之后原燃料條件得到改善,各項技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)得以提升,單爐產(chǎn)量穩(wěn)定在4000 t/d左右。受斜橋上料能力限制,在現(xiàn)有工藝條件下產(chǎn)量無法進一步提高。2018年4月,對4號高爐進行60t超大礦批攻關(guān),攻關(guān)期間爐況穩(wěn)定,在綜合品位下降的條件下,取得了較好的生產(chǎn)效果。

1  原燃料條件及爐況

(1)原燃料條件。

江鑫鋼鐵原料結(jié)構(gòu)為75%自產(chǎn)燒結(jié)礦+8%外購球團礦+17%進口塊礦。燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)74% ~76% ;球團礦品位62% ~64% ;塊礦主要以巴西塊、南非塊、PB塊為主,品位在62%左右。焦炭結(jié)構(gòu)為60%自產(chǎn)焦炭+40%外購焦炭,全部為搗固干熄焦,其質(zhì)量指標(biāo)見表1;噴煤結(jié)構(gòu)為80%國產(chǎn)無煙煤+15%低灰煙煤+5%焦化除塵灰。

(2)爐況。2018年4月前,高爐主要使用40t的大礦批冶煉,生產(chǎn)以產(chǎn)量為核心,兼顧燃料比、煤比。高爐操作制度以下部高煤氣量、高風(fēng)速,上部以“平臺+漏斗”的大礦批裝料制度,尋求高產(chǎn)低耗的最佳平衡點。期間爐況表現(xiàn)為:

①大風(fēng)量、高風(fēng)壓、高煤氣量、高冶強。高爐風(fēng)量3000 ~3 100 m3/min,風(fēng)壓390 ~400kPa,頂壓210~ 220 kPa,富氧量9000 m3/h,爐腹煤氣量4100 m3/min左右,爐腹煤氣指數(shù)高達90 m/min,單爐日產(chǎn)量4000 ~4200t/d。

②小風(fēng)口、高風(fēng)速、高鼓風(fēng)動能。高爐20個風(fēng)口以Φ115 mm x450 mm風(fēng)口為主,進風(fēng)面積0.2114 m2,風(fēng)速260 ~ 270 m/s,鼓風(fēng)動能110~120kj/s。

③大礦批+深料線。上料采用五車制(三車礦兩車焦)的上料模式,礦批固定在40t,日常負(fù)荷靠變動焦批來調(diào)劑,以追求高產(chǎn)量。常用的料制為C323303282262232201   O312293273252。

④爐況運行穩(wěn)定性尚可,每班料批控制在58 ~59批/班(最大能力60批/班),受上料能力影響,時有虧料線現(xiàn)象,虧料線后易出現(xiàn)煤氣流波動。

2  超大礦批批重的確定

在高爐容積和焦炭負(fù)荷一定的條件下,高爐礦批越大焦批越大,塊狀帶礦焦層數(shù)越少,爐內(nèi)的“界面效應(yīng)”明顯減少。同時,塊狀帶礦焦層厚度增加意味著軟熔帶內(nèi)“焦窗”厚度增加。從塊狀帶“界面效應(yīng)”減少和軟熔帶“焦窗”厚度增加的角度來講使用超大礦批有利于高爐改善透氣性,促進穩(wěn)定順行狀態(tài)。但塊狀帶礦層厚度的增加也會加重邊沿和中心負(fù)荷,惡化爐內(nèi)透氣性。因此,在擴大礦批的同時,穩(wěn)定邊沿和中心負(fù)荷是超大礦批能否使用的關(guān)鍵。

礦批的確定主要有以下幾種方式:

(1)礦石批重與爐喉直徑有密切的關(guān)系,按本高爐經(jīng)驗公式選擇礦批1,1000m3級高爐批重應(yīng)為23.76~32.41。由于近年來原燃料條件的整體改善,經(jīng)驗公式計算出的礦批明顯偏小,不能適應(yīng)現(xiàn)代高爐煉鐵正常生產(chǎn)的要求。

(2)根據(jù)《高爐煉鐵工程設(shè)計規(guī)范》(GB50427-2015)確定,1000 m3級高爐最大礦石批重應(yīng)為40t左右,接近爐頂26m3料罐最大的裝礦量,為目前CC OOO上料模式的最大上料能力。若繼續(xù)擴大礦批,需對上料及布料工藝進行優(yōu)化,即由CC OOO變?yōu)镃CC OO OO,此時對應(yīng)的礦石批重應(yīng)為60t左右。

(3)批重特征數(shù)[2),爐料批重在很大程度上決定煤氣流分布。在布料矩陣不變的情況下,爐料批重的變化,尤其是礦石批重的變化,對爐況的屬性和爐料的透氣性分布影響極大。按照文獻的方法得到批重特征數(shù)與批重的關(guān)系如圖1所示(Yc為中心厚度; Yb為邊沿厚度;Yp為平臺厚度)。由圖1可知,礦石批重(臨界批重+臨界批重增加值)在17t左右為激變區(qū)與緩變區(qū)的拐點,礦石批重在30t左右為緩變區(qū)與微變區(qū)的拐點。因此,礦石批重由40t增加至60t時,批重特征數(shù)變化不大,這為1000m3級高爐使用60t超大礦批提供了理論支持。

圖1  礦石批重的特征曲線

3、4號高爐爐頂料罐容積26 m3,料車容積8.5m3,以平均礦石和焦炭的體積密度分別為1.9t/m3和0.55t/m3測算,單車最大裝礦量為16.15t(不包括焦丁)、裝焦量為4.68t ;單罐最大裝礦量為49.4t,裝焦量為14.3t 經(jīng)實際測試,料車和料罐最大裝焦量分別為4.6t和14t,與測算數(shù)據(jù)基本一致。

60t超大礦批大焦炭負(fù)荷4.5,焦批13t,因此上料模式確定為3車焦4車礦,即CCC↓OO↓OO↓60t礦分4車上料，分2罐布料；焦批13t，分3車上料。裝料設(shè)備完全滿足60t超大礦批工藝要求。

3  基本操作制度攻關(guān)

(1)維持“高風(fēng)速、高煤氣量”的高強度冶煉。

3、4號高爐近年來持續(xù)維持“高風(fēng)速、高煤氣量”的高強度冶煉,實際風(fēng)速260 ~270 m/s,鼓風(fēng)動能110~120kJ/s,爐腹煤氣量4100 m3/min左右,爐腹煤氣量指數(shù)90m3/min左右。高爐長期穩(wěn)定順行并維持高產(chǎn)量、中等消耗的水平,3、4號高爐操作參數(shù)分別見表2.3。

文獻[4]認(rèn)為,在現(xiàn)有各種原燃料條件下,操作較好高爐的爐腹煤氣量指數(shù)在58-66 m/min。但是,從近年來江鑫鋼鐵高爐運行情況來看,“高風(fēng)速、高煤氣量”的操作模式適應(yīng)目前的生產(chǎn)條件。

(2)提高爐溫、活躍爐缸、提高高爐的適應(yīng)性。

高爐熱制度直接反映了爐缸工作狀態(tài)。針對江鑫鋼鐵高爐渣中高A12O3 (16%左右)的現(xiàn)象,適當(dāng)上提爐溫,提高鐵水溫度。鐵水[Si]由之前的0.2%~0.4%提高至0.3% ~0.5% ,鐵水溫度由1460℃提高至1480℃以上,將以鐵水[Si]量作為爐溫依據(jù)的操作模式變?yōu)橐澡F水溫度為爐溫依據(jù)的操作模式。

(3)優(yōu)化現(xiàn)有裝料制度。3.4號高爐使用超大礦批后,爐喉礦、焦層厚度顯著增加, Yb、Yc.值同時增加（見表4）中心和邊沿兩股氣流將受到抑制。因此,裝料制度調(diào)整以側(cè)重于發(fā)展中心和邊沿兩股氣流,以改善料柱的透氣性,裝料制度的優(yōu)化過程見表5。

4  生產(chǎn)效果

3、4號高爐使用超大礦批冶煉后,利用系數(shù)由2018年1月的3.72提高到5月的4.01,兩座高爐日產(chǎn)量提高了620 t/d,同時,高爐焦比下降28.4kg/t,燃料比下降26.6kg/t(見表6)。

此外,使用超大礦批后,爐況整體穩(wěn)定性提高,消除了因冶強高而虧料線現(xiàn)象,降低了高爐操作的難度。

5  結(jié)語

(1)在一定原燃料基礎(chǔ)上,使用超大礦批技術(shù)手段,可實現(xiàn)1000 m3級高爐長期高冶強、低燃料比穩(wěn)定生產(chǎn)。

(2)使用超大礦批技術(shù)時,第1罐與第2罐礦石可采用不同批重,布料矩陣等調(diào)節(jié)手段更為豐富, 為爐況穩(wěn)定順行、生產(chǎn)指標(biāo)持續(xù)改進創(chuàng)造了技術(shù)條件。

(3)高爐產(chǎn)量提高后,勢必造成爐缸耐材侵蝕加劇,高產(chǎn)狀態(tài)下的高爐長壽問題應(yīng)作為后續(xù)技術(shù)進步的重點。

6  參考文獻

[1] 周傳典.高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊[M].北京:治金工業(yè)出版社.

[2] 劉云彩高爐布料規(guī)律[M].第4版,北京:冶金工業(yè)出版社2012：68.

[3] 張波,杜鵬宇.爐料批重對高爐爐況調(diào)節(jié)操作的影響[C]//中國金屬學(xué)會.2012年全國煉鐵生產(chǎn)技術(shù)會議暨煉鐵學(xué)術(shù)年會論文集. 北京:中國金屬學(xué)會,2012:516-522.

[4] 項鐘庸,王筱留,等,高爐設(shè)計-煉鐵工藝設(shè)計理論與實踐[M] .第2版·北京:冶金工業(yè)出版社,2014:170.