李  亮  邱斌良  楊紅軍 

（川威集團成渝釩鈦科技有限公司）

摘  要  為實現(xiàn)1750m3高爐在釩鈦礦冶煉持續(xù)穩(wěn)定順行，川威1750m3高爐不斷摸索總結(jié)形成特有的工藝技術(shù)路線，充分利用大數(shù)據(jù)分析，通過精益原料管理、嚴(yán)控高爐紅線操作、推行高強度冶煉和爐前標(biāo)準(zhǔn)化操作、精益設(shè)備管理降低休慢風(fēng)率等措施，確保了1750m3高爐持續(xù)順行1300天無一次懸料，利用系數(shù)達(dá)2.87t/（m3·d）。

關(guān)鍵詞   釩鈦礦  工藝技術(shù)路線  大數(shù)據(jù)  高強度  標(biāo)準(zhǔn)化操作

1 前言

川威集團釩鈦科技煉鐵廠1750m3高爐由2012年底投產(chǎn)，設(shè)計年產(chǎn)含釩鐵水285.99×104t/a。高爐爐體采用“自立式框架”結(jié)構(gòu)。冷卻系統(tǒng)采用薄壁爐襯，全冷卻壁結(jié)構(gòu)，軟水密閉循環(huán)冷卻。采用并罐式無料鐘爐頂，采用PW式布料器（傳動齒輪箱）及其水冷氣封技術(shù)。高爐熱風(fēng)爐系統(tǒng)配置3座高效頂燃式熱風(fēng)爐，采用雙預(yù)熱不銹鋼板式換熱器，設(shè)計風(fēng)溫1200℃。設(shè)計干法布袋除塵、渣鐵磁選系統(tǒng)、三機同軸BPRT透平機鼓風(fēng)機機組等新工藝新設(shè)備。每座高爐設(shè)置2個鐵口、1個渣口、24個風(fēng)口，采用嘉恒法水渣處理工藝，一罐制鐵水運輸。

兩座1750m3高爐開爐均順利達(dá)到設(shè)計利用系數(shù)2.33 t/（m3·d），并快速轉(zhuǎn)換為冶煉釩鈦礦，渣中TiO2已達(dá)到17~20%，2013~2015年期間，受釩鈦礦冶煉特性及系統(tǒng)保障不力，原燃料波動、高爐操作思路不統(tǒng)一及設(shè)備事故等因素，高爐長時間出現(xiàn)難行、懸料、爐況失常，期間日產(chǎn)量數(shù)月徘徊在3000t/d以下，高頻次的改普礦恢復(fù)爐況，高爐經(jīng)常處于失常狀態(tài)。

2016年開始，我們經(jīng)過長時間的摸索，形成了“以數(shù)據(jù)說話、以問題導(dǎo)向”的大數(shù)據(jù)分析模板，狠抓原料、操控及外圍系統(tǒng)保障積累了一定管理經(jīng)驗，高爐進入良性循環(huán)、高爐持續(xù)穩(wěn)定順行，兩座大高爐單爐座日均產(chǎn)量達(dá)到5027噸/天，利用系數(shù)達(dá)到2.87t/（m3·d），燃料比509kg/t，煤比142kg/t，鐵損1.8%。至今，兩座高爐已連續(xù)1300天穩(wěn)定順行無一次懸料，產(chǎn)量變化見圖1。

2  高爐長周期穩(wěn)定順行的措施

2.1  做好原料管控，是高爐長周期順行的基礎(chǔ)

（1）燒結(jié)優(yōu)化配礦提品位

以全價值配料為核心，近45個月以來共計進行了260余項燒結(jié)杯及礦石性能研究實驗，同時進行釩鈦礦預(yù)混造堆、微負(fù)壓點火、防摔下料口、厚料層、全活性石灰消化等技術(shù)改進，燒結(jié)礦SiO2由5.8%降低至5.3%，高爐綜合入爐品位由52.93%提高至53.5%，同時燒結(jié)礦質(zhì)量穩(wěn)定性大幅提升，實現(xiàn)了低硅釩鈦礦燒結(jié)的重大突破，為高爐的穩(wěn)定順行創(chuàng)造了良好條件，燒結(jié)變化見表1。

（2）球團保質(zhì)提產(chǎn)

持續(xù)開展球團提產(chǎn)攻關(guān)活動：對內(nèi)進行小球焙燒等技術(shù)攻關(guān)；對外聯(lián)合北京科技大學(xué)等院校，研究安隆等優(yōu)質(zhì)釩鈦礦資源的使用方案。在確保球團礦質(zhì)量穩(wěn)定的前提下，球團礦日均產(chǎn)量突破7000噸大關(guān)，強度>2000N，為高爐穩(wěn)定合理的爐料結(jié)構(gòu)，長期保持30~33%的球比，打下堅實的基礎(chǔ)。

（3）焦化穩(wěn)產(chǎn)保質(zhì)

優(yōu)化6米搗固焦?fàn)t的配煤結(jié)構(gòu)，對關(guān)鍵煤種做巖相、熱性能分析；持續(xù)抓爐況和熱工穩(wěn)定，降低推焦電流50A以上；抓干熄焦檢修突破2年/次，確保了高爐干熄率提升至90%以上。2018年-2019年9月焦炭各項指標(biāo)穩(wěn)定受控，其中熱強度CSR平均64.2%，M40平均88.6%，M10平均4.6%，灰分13.80%，質(zhì)量合格率保持在98%以上，焦炭主要指標(biāo)見表2。

焦炭質(zhì)量的穩(wěn)定提升對焦炭在爐內(nèi)的骨架作用表現(xiàn)尤為重要，高爐透氣性穩(wěn)定，壓差合適，守風(fēng)穩(wěn)定，爐缸透氣透液性變好，為高爐強化冶煉提供基礎(chǔ)保障。 

（4）槽下管理升級。強化倉位管理（單倉＞300噸）及篩分T/H值管理，入爐燒結(jié)礦＜5mm比例低于2%，5~10mm比例23%；重點關(guān)注切焦機的工況參數(shù)確保入爐平均粒徑50±2mm；通過分級入爐，實現(xiàn)返礦率＜6.5%，返焦率＜5.4%；提高燒結(jié)料溫確保槽下燒結(jié)礦＞80℃，解決爐頂溫度110℃高強度冶煉瓶頸。針對不同礦種的還原性問題，固定排料順序，控制邊緣氣流，確保高爐中心氣流穩(wěn)定。

（5）嚴(yán)控有害元素

全面監(jiān)控原燃料沒鉀、鈉、鉛、鋅含數(shù)據(jù)。從配料開始控制有害元素帶入量，對超過標(biāo)準(zhǔn)的含鐵廢料實行外賣或外倒等模式。目前高爐控制入爐堿負(fù)荷≤4.0 kg/t、入爐高爐鋅負(fù)荷≤0.6kg/t，減少有害元素對高爐順行的破壞，有害元素的變化見表3。

2.2  強化高爐操作管理，是高爐長周期穩(wěn)定順行關(guān)鍵

（1）1750m3高爐工藝操作路線

首抓認(rèn)識與標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一思路，統(tǒng)一操作標(biāo)準(zhǔn)，解決痛點之一，曾經(jīng)因認(rèn)識的不一致及偏差，造成爐況長期波動。高爐操作類似中醫(yī)，目標(biāo)相同，所采取的操作方法卻有約40%的差異，我們通過總結(jié)經(jīng)驗，帶著問題走出去、先進思路引進來和爐況差異化操作等方式，通過階段總結(jié)、形成 “35字”的大高爐工藝操作路線，即：“兩全一高開中心，嚴(yán)控硅碳穩(wěn)爐溫，大風(fēng)富氧提強度，五不原則搶爐前，精細(xì)操作促順行”。

（2） 紅線管理

制定風(fēng)溫、壓差、風(fēng)量、鐵口深度等操作參數(shù)“紅線值”的標(biāo)識牌，放置于工作現(xiàn)場醒目位置。嚴(yán)格執(zhí)行工藝檢查制度，杜絕越線操作。并按“四級爐況管理”制度明確公司、分廠、車間、班組四級操控權(quán)限，避免越級越位操控。

（3）優(yōu)化送風(fēng)制度

下部采取風(fēng)口加長23mm改善爐缸工作狀態(tài)，逐步擴大風(fēng)口面積至0.282m2，增加入爐風(fēng)量152m3/min，維持釩鈦礦冶煉高標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速220~230m/s，逐步加富氧至10000m3/h，推動高爐強化冶煉。隨著冶煉強度的提升，爐況抗波動能力進一步提升，爐內(nèi)操作參數(shù)變化見表4。

（4）穩(wěn)定上部料制

通過對標(biāo)國內(nèi)同類型高爐，上部實現(xiàn)定期倒罐、溜槽換向、大礦批等技術(shù)解決布料偏析，結(jié)合國內(nèi)平臺+漏斗和中心加焦兩種模式，摸索總結(jié)出川威特有的平臺+空焦布料矩陣模式。使得煤氣利用長期穩(wěn)定在46%左右，中心氣流穩(wěn)定。

（5）低堿度運行

不斷推動原料控硫為高爐創(chuàng)造“有利環(huán)境”、高爐S負(fù)荷由6.3kg/t逐步降低至5.2kg/t，逐步將爐渣R2由1.20降低至1.08水平。由于釩鈦礦冶煉渣中鈦在17%左右時，易出“粘渣”、流動性變差等不利高爐穩(wěn)定現(xiàn)象，而渣堿下降后，有效的降低爐渣的粘度及熔化性溫度，提升爐渣的流動性，降低爐前操作難度，為及時排凈渣鐵提供有利條件。

（6）低Si、Ti冶煉

通過以上各類措施調(diào)整，高爐實現(xiàn)了穩(wěn)定的氣流，為低[Si]、[Ti]冶煉創(chuàng)造了有利條件。當(dāng)前1750m3高爐[Si]+[Ti]控制在0.15~0.35%，合格率達(dá)到70%，平均[Si]＜0.12%，使得高爐技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)進一步提升。

2.3  精益管理，是高爐長周期順行的保障

（1）爐前標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)

形成了爐內(nèi)、爐前標(biāo)準(zhǔn)化操作模板，對爐內(nèi)風(fēng)量、風(fēng)溫、壓差和爐前開口、堵口、打泥量等重點參數(shù)設(shè)置操作標(biāo)準(zhǔn)。實施五不準(zhǔn)原則，規(guī)范爐前操作行為，促進爐前操作技術(shù)進步，杜絕了爐前事故發(fā)生。 

（2）精益設(shè)備管理

推行全員設(shè)備管理，倡導(dǎo)“生產(chǎn)是設(shè)備維護第一責(zé)任人” ，落實三級點檢包機責(zé)任制。采用“問題樹、魚骨圖、五個為什么”等方法分析根因。建立設(shè)備全生命周期信息管理系統(tǒng)。強化休復(fù)風(fēng)工藝參數(shù)檢查，實現(xiàn)了3個月一次計劃周期檢修目標(biāo)，總休風(fēng)率控制在0.85%，其中6號高爐最長檢修周期達(dá)166天。

（3）生產(chǎn)預(yù)案管理

細(xì)設(shè)備隱患管理，解決了鐵口淺、爐腹冷卻壁破損、爐體發(fā)紅、爐前吹管燒穿等安全生產(chǎn)隱患，確保了故障休風(fēng)率受控。

（4）新裝備升級

裝備上，增加煤氣在線分析、風(fēng)口成像、鐵口監(jiān)測系統(tǒng)、爐內(nèi)熱成像等成熟設(shè)備作為高爐操作的眼睛，指導(dǎo)高爐操控。高爐安裝風(fēng)口成像系統(tǒng)能輕松觀測爐內(nèi)渣皮的工作情況，為爐溫調(diào)控做好輔助工作；鐵口安全運行監(jiān)測系統(tǒng)測量鐵口區(qū)冷卻壁的水溫差、爐殼鋼殼溫度等為高爐的安全運行提供保障；引進爐內(nèi)熱成像儀試用成功，該設(shè)備對高爐布料、料面形狀、氣流分部、爐頂設(shè)備工作等情況進行觀測的監(jiān)測系統(tǒng)，可更好的輔助判斷高爐爐內(nèi)的工作情況，為高爐爐長的調(diào)劑做好技術(shù)支撐。

（5）從KPI到KAI的管理轉(zhuǎn)變

以公司精益化生產(chǎn)推進方案為指導(dǎo)，以問題督導(dǎo)為操作指南，以精益指標(biāo)為結(jié)果導(dǎo)向，實現(xiàn)KPI層層分解到KAI，實現(xiàn)高爐操作標(biāo)準(zhǔn)化。

（6）建立爐況順行指數(shù)“新標(biāo)準(zhǔn)”、實現(xiàn)分級管理體系

基于高爐大數(shù)據(jù)庫的建立，高爐順行到一定的程度后無法僅使用“懸料、崩料次數(shù)”來評價高爐的順行狀態(tài)，新引進“全風(fēng)作業(yè)、爐溫波動等重要參數(shù)”重新建立爐況順行指數(shù)。在管控過程實現(xiàn)分級管理體系，順行指數(shù)＜9、車間組織召開分析會；順行指數(shù)＜8、煉鐵廠廠長組織召開分析會；順行指數(shù)＜7.5、公司副總經(jīng)理組織召開分析會；順行指數(shù)＜7、呈報公司總經(jīng)理，順行指數(shù)變化見圖2。

3  取得的成績

通過以上措施的落地，降低了高爐休風(fēng)率、慢風(fēng)率。高爐操作事故實現(xiàn)“零”，自2016年3月以來，川威1750m3高爐釩鈦礦冶煉實現(xiàn)了連續(xù)順行1300多天。無一次懸料事故發(fā)生。高爐重主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)取得巨大進步利用系數(shù)達(dá)到2.87 t/（m3·d），燃料比509kg/t，煤比142kg/t，鐵損1.8%，部分技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)超過同類型普礦冶煉高爐的指標(biāo)，具體指標(biāo)變化見表5。

4  結(jié)語

釩鈦磁鐵礦在前蘇聯(lián)被認(rèn)為“屬于一種呆礦”，在高爐冶煉過程中有以下幾個技術(shù)難點：入爐品位低、爐渣粘稠、流動性差、渣鐵分離效果差、鐵損高；爐溫控制區(qū)間窄，爐溫低時易出現(xiàn)爐缸凍結(jié)，爐溫高時易導(dǎo)致熱結(jié)事故，渣鐵均無法順利排出；爐渣脫S能力遠(yuǎn)低于普通高爐渣，鐵水質(zhì)量變差給下工序帶來生產(chǎn)困難。但通過不斷的摸索，建立自己的技術(shù)路線，抓好原料優(yōu)化提升、做好過程管控及外圍保障，確保高爐實現(xiàn)長周期穩(wěn)定順行，打破中型高爐釩鈦礦冶煉難長周期穩(wěn)定順行的“魔咒”。