摘  要：在水鋼同步大修期間， 4號高爐順行下，充分利用余氧，提升富氧率至5%-6%，提高冶煉強度，分階段提升鈦球比，從10%至18%探索冶煉實踐。加強原燃料、爐內操作、爐前出鐵管理，低硅冶煉，控制【Ti】≤0.30%，產量再創(chuàng)新高，取得較好效果。

關鍵詞：高爐   高富氧   鈦球比提升  實踐

1  前言

   水鋼4號高爐設計有效容積2500m³,30個風口，3個鐵口。2011年3月29日點火送風投產，設計富氧設備能力5%，有深冷氧和一套兩臺分別為15000Nm³/h的吸附制氧系統(tǒng)。由于市場和去產能原因，2014年7月-8月水鋼1號高爐和2號高爐分別停爐，對應煉鋼廠老系統(tǒng)3座轉爐停產，深冷制氧富余，兩臺吸附制氧機系統(tǒng)停機。水鋼4號高爐自投產以來，富氧率處于較低水平，2011年1.84%，2012年1.14%，2013年3.00%，2014年2.64%，2015年2.11%，2016年2.50%，2017年1月2.81%，2017年2月3.99%，2017年3月4.58%。富氧是高爐強化冶煉，提高利用系數(shù)的重要措施。這次水鋼以3號高爐、3號轉爐同步大修期間，2017年2月11日至3月31日，充分利用余氧，在生產實踐中開展了逐步提升富氧，分階段提升釩鈦球使用比例，摸索一定富氧條件下，提升鈦球比冶煉，對高爐操作及技術經濟指標以及鐵水中合適【Ti】含量控制，降低對煉鋼工序影響，降低噸鐵成本，冶煉實踐探索。

2 富氧工藝流程

水鋼4號高爐采用了在冷風管道放風閥前端直接加入工業(yè)氧的方法，工藝流程，左上端截止閥管路為深冷氧，左下端截止閥管路為吸附氧。

3  富氧提高對高爐冶煉影響

3.1 富氧鼓風的作用

高爐富氧鼓風是向高爐鼓風中加入工業(yè)氧，使鼓風含氧超過大氣含氧量，提高煤粉在風口前燃燒率，達到提高冶煉強度，增加高爐產量為目的。最突出的優(yōu)點就是不增加風量也不增加鼓風機動力消耗的情況下達到提高產量的目的^[1]。

3.2 富氧提高對高爐強化冶煉的影響

提高富氧率對高爐強化冶煉有如下幾個方面的促進作用，一是改善了爐缸工作狀態(tài)，提高了爐缸活躍程度；二是鼓風中的氧含量增加，加快了焦炭燃燒速度，高爐冶煉強度得到了明顯提高；三是風口區(qū)理論燃燒溫度得到了提高，風口前溫度也得到了提高，渣鐵溫度充沛，還有利于增加噴煤量；四是富氧提升后，煤氣量減少，煤氣中的N₂含量減少，CO濃度提高，促進了間接還原反應進行；五是富氧提升后對渣鐵流動性改善起了積極作用，渣溫充沛，流動性好，粘溝量明顯減少，有利于降低爐前勞動強度。

3.3 富氧提高后實際效果

富氧率從2月11日起2.93%逐步提高到5.3%以后，至2月28日處于高產狀態(tài)，有五天超過了7000噸，有連續(xù)三天超過了7000噸的水平，單日產量最高達到了7322噸，創(chuàng)造了投產以來的歷史新記錄。平均風量基本穩(wěn)定在4950m³/min，平均風溫基本穩(wěn)定在1180℃，煤比基本穩(wěn)定在140kg/t。鈦球比從9.9%提高到了15.9%的較好水平，冶煉強度有了較大的提高，從0.93t/d.m³提高到了1.031 t/d.m³,冶煉周期縮短，從54批縮短到51批，冶煉節(jié)奏加快，理論燃燒溫度從2340℃提高到了2440℃，提升了100℃左右。由此可見，提高富氧率強化冶煉，通過實踐驗證，取得效果是明顯的。

4  富氧提升高爐操作

4.1  抓好入爐原燃料管理

水鋼公司本次大同步檢修，計劃總工期54天。煉焦工序采用延長結焦時間降低產能生產，燒結工序6^#、7^#機系統(tǒng)交替漏風治理大修改造，開4^#機（小）+6^#或7^#機（大），即一大一小平衡4號高爐生產。由于，濕焦、干熄焦水分和強度差異，燒結機一大一小燒結礦強度和品位差異見下表2，抓好入爐原燃料管理顯得非常重要。采用分裝如槽，批量小定量使用，定量槽存裝料，定期組織校秤，加強工藝檢查管理，確保篩好篩透，量準入爐，跟蹤落實進行。

4.2  制度調整與操作思想統(tǒng)一

( 1 ) 富氧鼓風的前提是高爐爐況順行，富氧后理論燃燒溫度提高以及噸鐵煤氣發(fā)生量減少，使得爐內的氧勢、溫度場、壓力場等發(fā)生復雜的變化。

（2） 2月11日-17日鈦球比提升到15%為第一階段；2月18日-3月16日鈦球比15%-16%為第二階段，期間2月28日-3月7日能源公司3^#制氧機計劃檢修，檢修完畢恢復至第二階段；3月17日-26日鈦球比16%提升到18%為第三階段，其后由于鈦球無性價比優(yōu)勢，鈦球比退回至最初水平。主要控制措施：①第一階段維持了前期【Si】0.22-0.52，未作調整；第二階段2月20日11:40分調整【Si】0.20-0.50，比前一階段下降了0.02；3月10日7:30分調整【Si】0.23-0.53，調整幅度0.03；3月17日8:00調整【Si】恢復到0.20-0.50的考核范圍。可見，這三階段熱制度調整幅度都不大，爐溫基本保持在0.20-0.50的范圍；②風量控制基本穩(wěn)定在4900m³/min；③煤比控制基本穩(wěn)定在140kg/t；④風溫控制基本穩(wěn)定在1180℃，略有上升趨勢；⑤提升富氧率5%-6%，獲得較高的理論燃燒溫度2450℃左右；⑥鐵水物理熱穩(wěn)定控制在1470℃左右。提高冶煉強度，縮短冶煉周期，提高產量，在當前鋼材市場下，降低鐵成本也是積極的應對措施。

(3) 富氧后的上、下部調劑。水鋼4號高爐原燃料條件及質量情況在這三階段探索冶煉期間如表2所示，綜合入爐品位在54.5%-55.0%，總熟料率在80-85%，上部采取適當疏松邊緣，下部保持風口面積基本不變。

4.3  抓好爐前出鐵管理

隨著高爐富氧率提升，爐缸理論燃燒溫度提高，爐缸活躍程度增加，冶煉周期縮短，節(jié)奏加快，出鐵量增加。由廠調度室積極協(xié)調渣鐵罐組織、維檢中心勤檢查加強維護好爐前設備、高爐車間抓好鐵口維護及操作，保證鐵口深度，控制好打泥量，挖好泥套，堅決杜絕跑泥現(xiàn)象，南北鐵口交替重疊出鐵，把控好出鐵速度，確保正點出鐵率，嚴格日出鐵次15±1管理考核。

5  提升鈦球比，鐵水【Ti】含量控制探索

5.1煉鋼工序對鐵水【Ti】含量要求

      鐵水【Ti】含量高對轉爐煉鋼影響，一方面是爐渣熔化性溫度高，渣變稠，化渣難，影響脫硫效力；另一方面渣稠粘結氧槍、粘結除塵罩等嚴重；再一方面會造成煉鋼鐵耗高而影響煉鋼成本。為了上下工序有序進行，由此，煉鋼工序提出對鐵水【Ti】含量控制要求≤0.30%。

5.2  分階段提升鈦球比，探索控制鐵水合適的鈦含量

本次是通過富氧提升，提升鈦球比；維持高富氧，穩(wěn)定鈦球比；穩(wěn)定高富氧，再提升鈦球比，結合具體實際冶煉情況分階段進行探索實踐，如表1中可見。鐵水中【Ti】含量相關數(shù)據(jù)統(tǒng)計如下表3。

5.3 取得的效果分析

鈦在高爐內的演變過程，大量研究表明，TiO₂在高溫條件下將還原生成TiC、TiN及其連續(xù)固熔體Ti（CN）。TiC、TiN主要在爐腹高溫區(qū)、風口區(qū)、渣鐵界面。為了防止爐缸的渣鐵稠化，采用提高富氧，增強爐缸氧化性氣氛，使過還原的TiC、TiN、TiO、Ti₂O₃再氧化成TiO₂進入爐渣^[2]。根據(jù)此原理，選擇控制適宜的爐溫區(qū)間冶煉，從而將鐵水中的【Ti】控制到合適的范圍是非常關鍵的措施。

鈦球TiO₂含量10.82%-11.75%，在高溫下由于TiO₂的還原與SiO₂的還原類似，控制鐵水[Ti]含量，除了控制降低鈦球TiO₂含量和入爐比例外，那就是提高富氧率和化學熱制度的控制。從上表4中可見，在富氧率提升到5%-6%的情況下，穩(wěn)定鈦球比在15%左右和再提升鈦球比到18%左右，鐵水中【Ti】≤0.30%的占比是較低的，爐缸溫度【Si】在0.19%-0.37%，與前爐溫的規(guī)定控制范圍0.2-0.5%是一致的。由此可見，通過冶煉探索實踐再次驗明是可行的。

6   富氧提升促進低硅冶煉

低硅生鐵的冶煉是增鐵節(jié)焦的一項措施。煉鋼采用低硅鐵水，可減少渣量和鐵耗，縮短冶煉時間，獲得顯著經濟效益。一方面富氧提升增加了爐缸中的氧化性，抑制了SiO（g）+[C]=[Si]+CO反應，降低生鐵含硅量；另一方面富氧提升，使理論燃燒溫度提高，爐缸熱量集中有利于冶煉反應的進行，改變了徑向溫度分布，高溫區(qū)域下移，滴落帶高度降低，減少了SiO（g）與[C]接觸機會，被還原的[Si]含量減少，促進了低硅生鐵的冶煉。

7  效益分析

    以第一階段和1月份指標計算為前提，未提升富氧和鈦球比為前期，提升富氧和鈦球比為后期。綜合效益測算：（1）焦比下降，節(jié)約費用4.11元/t；（2）產量提高，固定費用節(jié)約11.08元/t；（3）鈦球比提升，復合礦石節(jié)約1.75元/t；（4）富氧提升，多耗氧量，投資費用11.79元/t，合計節(jié)約5.15元/t。生產實踐經驗表明了“123”的原則，但這是有前提條件的。從實際來看，在高爐爐況順行前提下，通過提升富氧率強化冶煉，提升相對低價鈦球使用比例，取得綜合效益是明顯的，從而也證明了高富氧取得的經濟效益是可觀的。

8  結論

（1） 提升富氧冶煉是高爐強化的一項重要措施，利用這次機會在水鋼四號高爐，進一步得到了應用驗證，提升富氧冶煉，有良好的應用情景，對提高利用系數(shù)有著積極的作用。

（2） 富氧提高，爐腹產生煤氣量減少，CO濃度提高，改善了煤氣利用，改善高爐技術經濟指標。尤其在當前高普指市場條件下，與燒結礦化學分析接近而價格差異，提升鈦球使用比例具有可觀的經濟效益。

（3） 富氧提升對高爐有著積極作用，主要體現(xiàn)在促進煤粉燃燒，達到高理論燃燒溫度，使得高爐溫度場和爐缸熱狀態(tài)趨于均勻化。

（4） 通過富氧提升冶煉實踐總結，水鋼4號高爐富氧5%-6%，熱風系統(tǒng)是安全的，是可行的，是合適的。

（5） 通過富氧提升冶煉實踐總結，也為公司下一步決策發(fā)展，提供了有力的數(shù)據(jù)支撐。

9  參考文獻

[1] 王筱留.高爐生產知識問答[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2006年12月第9次印刷.

[2] 任貴義主編.煉鐵學[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2007年5月第7次印刷.