沙鋼高爐偏料技術(shù)研究和應(yīng)用

趙華濤¹，盧瑜¹，韓旭¹，杜屏¹，張國良²

(1. 江蘇省(沙鋼)鋼鐵研究院鐵前研究室， 江蘇 張家港 215625；2. 江蘇省沙鋼集團(tuán)有限公司煉鐵廠， 江蘇 張家港 215625)

摘要：為了研究高爐圓周方向礦焦比(O/C)分布規(guī)律，解決沙鋼倒罐過程中氣流波動(dòng)大的問題，開發(fā)了圓周方向質(zhì)量分布數(shù)學(xué)模型，并基于5 800 m³高爐1∶15冷布料試驗(yàn)裝置測量了不同料罐和爐料組合方式及溜槽旋轉(zhuǎn)方向下爐料在圓周方向的質(zhì)量分布，證實(shí)了數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性。進(jìn)一步計(jì)算高爐圓周方向礦焦比(O/C)分布的變化規(guī)律發(fā)現(xiàn)，對于爐頂料罐東西布置的高爐，倒罐主要降低東、西方向上的礦焦比偏析，而溜槽換向主要降低南、北方向上的礦焦比偏析，而且倒罐時(shí)礦焦比經(jīng)歷波峰到波谷的變化，幅度比換向時(shí)更大。操作者在生產(chǎn)過程中嘗試倒罐時(shí)發(fā)現(xiàn)氣流波動(dòng)過大，易造成高爐壓量關(guān)系緊張、指標(biāo)下降，尤其在爐況不太穩(wěn)定的時(shí)候。針對這種情況，基于圓周方向礦焦比分布模型分析了倒罐和溜槽換向前后礦焦比在各方向的變化，并制定了倒罐和溜槽換向相結(jié)合的優(yōu)化方案，即倒罐的時(shí)候同時(shí)實(shí)施溜槽換向，從而減小倒罐時(shí)礦焦比變化過大造成的氣流波動(dòng)。沙鋼3個(gè)2 680 m³高爐先后應(yīng)用了倒罐和溜槽換向結(jié)合的技術(shù)，鐵水質(zhì)量得到改善，爐況穩(wěn)定性提高，經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)獲得進(jìn)步，爐頂設(shè)備故障率降低。

關(guān)鍵詞：倒罐；溜槽換向；礦焦比；氣流波動(dòng)；鐵水質(zhì)量

1 引言

對于無鐘并罐高爐，由于并列料罐的布置，爐料從料流閥排出后下落到中心喉管，在中心喉管偏行，爐料落到溜槽上表面的落點(diǎn)位置和速度都不相同，導(dǎo)致爐料在高爐料面的周向質(zhì)量分布不均勻。趙華濤等開發(fā)了圓周方向質(zhì)量分布數(shù)學(xué)模型，計(jì)算了礦焦比(O/C)和料面高度的周向分布規(guī)律，并著重分析了沙鋼2 680 m³高爐開爐裝料時(shí)料面中心偏離高爐中心線的原因。高爐周向礦焦比分布對氣流影響很大，在實(shí)際生產(chǎn)中通常會(huì)實(shí)施倒罐或改變溜槽的旋轉(zhuǎn)方向來避免局部礦焦比長期過高或過低，而在實(shí)施倒罐時(shí)氣流波動(dòng)幅度較大，壓差升高，倒罐被迫中斷。因此如何利用礦焦比分布規(guī)律制定合理的布料操作制度，提高高爐圓周方向工作均勻性在沙鋼是比較緊要的課題。

沙鋼5 800 m³高爐對圓周方向偏析的認(rèn)識(shí)不足，長期沒有實(shí)施倒罐操作，在2017年中修之前高爐爐腰東南部位冷卻壁首先出現(xiàn)破損，并迅速向兩邊擴(kuò)展。沙鋼2 680 m³高爐爐頂料罐和鐵口都呈東西方向?qū)ΨQ布置，兩個(gè)鐵口間鐵水質(zhì)量相差明顯。針對這一現(xiàn)狀，沙鋼在5 800 m³高爐按照1∶15比例建立的冷布料試驗(yàn)設(shè)備上開展了不同料罐-原料組合及不同旋轉(zhuǎn)方向下高爐周向質(zhì)量分布試驗(yàn)，驗(yàn)證了數(shù)學(xué)模型，并基于模型分析了5 800 m³高爐冷卻壁首先在東南方向破損的原因，利用在線數(shù)據(jù)證實(shí)了倒罐和溜槽換向?qū)饬鞯挠绊懀贫说构藓土锊蹞Q向相結(jié)合的方案減小倒罐時(shí)局部O/C變化過大導(dǎo)致的氣流波動(dòng)，并在沙鋼2 680 m³高爐得到成功應(yīng)用。

2 精選圖表

3 結(jié)論

(1)對于并罐高爐，爐料在料罐對面的方向上富集，且相對于質(zhì)量偏析，O/C在周向的偏析被放大。

(2)對于料罐東西布置的高爐，倒罐對改善礦焦比在東西方向上的偏析明顯，改變溜槽旋轉(zhuǎn)方向?qū)Ω纳频V焦比在南北方向上的偏析明顯，且倒罐對O/C的變化幅度比溜槽旋轉(zhuǎn)方向改變大50%。

(3)通過倒罐和溜槽旋轉(zhuǎn)方向的周期性改變，即倒罐同時(shí)溜槽換向，結(jié)合溜槽旋轉(zhuǎn)起始角度的改變，可以大幅降低高爐圓周方向上O/C偏析，同時(shí)降低倒罐過程中O/C變化過大造成的氣流波動(dòng)。

(4)著重解決了如何利用O/C分布規(guī)律改善高爐周向礦焦比偏析及氣流波動(dòng)問題，下一步可以結(jié)合下部送風(fēng)、爐缸工作的情況做深入分析。