劉永輝

（南京鋼鐵聯(lián)合有限公司第一煉鐵廠）

摘  要  本文以南鋼2550m3高爐在生產(chǎn)過程中對鐵水質(zhì)量管理為例，對影響鐵水質(zhì)量的因素進(jìn)行分析，著重分析了鐵水重要質(zhì)量指標(biāo)含硅量、含硫量的影響因素。在此基礎(chǔ)上，通過不斷進(jìn)行工藝技術(shù)改進(jìn)，開展QC質(zhì)量活動、加強(qiáng)員工技能培訓(xùn)、制訂考核激勵制度、強(qiáng)化班組管理、實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)等一系列措施提高鐵水品質(zhì)，總結(jié)出對提高鐵水質(zhì)量行之有效的方法，使生鐵質(zhì)量顯著提高，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞  高爐  鐵水  質(zhì)量提升  運(yùn)行管理

1  前言

高爐煉鐵是煉鋼的前道工序，為后工序提供主產(chǎn)品鐵水。高爐鐵水質(zhì)量決定著整體鋼鐵工序的質(zhì)量和工序能耗，高質(zhì)量的鐵水是降低鋼鐵企業(yè)總體成本的先決條件。高爐鐵水質(zhì)量主要由鐵水含[Si]量和含[S]量的水平所決定，如這兩項(xiàng)指標(biāo)超出煉鋼需求范圍（煉鋼對[Si]最佳需求范圍是0.3~0.5%，對[S]最佳需求范圍是≤0.03%），會對煉鋼帶來多種不利影響。提高鐵水質(zhì)量，能大大地減輕煉鋼負(fù)擔(dān)，簡化煉鋼操作和提高煉鋼生產(chǎn)率及各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。

2  影響鐵水質(zhì)量因素分析

2.1  爐況波動

維持高爐的穩(wěn)定順行是高爐操作的靈魂，是保證鐵水質(zhì)量穩(wěn)定的首要條件。當(dāng)爐況出現(xiàn)較大波動時，爐內(nèi)氣流分布發(fā)生大變化，容易造成爐內(nèi)渣皮脫落頻繁，冷卻壁水溫差變化大，出現(xiàn)管道行程，煤氣利用率變差等一系列破壞爐缸熱制度穩(wěn)定的因素。爐缸熱制度的不穩(wěn)定在一定程度上會導(dǎo)致爐溫波動大，鐵水含硫容易超標(biāo)。

2.2  原燃料質(zhì)量

高爐煉鐵6分原料4分操作，強(qiáng)調(diào)的就是原燃料對爐況順行影響的最大因素，只有原燃料質(zhì)量能夠滿足高爐冶煉要求并且保持穩(wěn)定，爐況的穩(wěn)定才能得到保障。當(dāng)原燃料質(zhì)量惡化時，比如燒結(jié)礦強(qiáng)度降低、低溫還原粉化率升高、球團(tuán)礦抗壓指數(shù)降低、生礦含粉升高、焦炭強(qiáng)度變差等等都會導(dǎo)致爐內(nèi)料柱透氣性嚴(yán)重變差，引發(fā)爐況波動，使?fàn)t缸熱制度失常，最終導(dǎo)致鐵水質(zhì)量波動大。另外鐵水中的硫來源于入爐料，燒結(jié)礦和燃料帶入的硫占入爐爐料帶入總硫的98%以上，其中入爐焦炭帶入的硫占入爐總硫量的78%以上，是硫的主要來源，故焦炭含硫?qū)﹁F水含硫影響較大。焦炭帶入的硫增加，會增加鐵水含硫量。焦炭灰分高且波動大，礦料成分波動頻繁且趨壞，都會引起熱制度、造渣制度的波動，在一定程度上會導(dǎo)致鐵水中[Si]、[S]波動增大。

2.3  爐渣性能

高爐造渣對生鐵的品種和質(zhì)量有著重大的影響和作用。通過造渣可控制爐渣的成分和性質(zhì)，抑制一些元素的還原，或促進(jìn)另一些元素的還原，達(dá)到富集元素，提高元素回收率。而爐渣性能的好壞與生鐵質(zhì)量、爐況順行以及各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)措施都有密切關(guān)系。影響高爐爐渣脫硫能力的因素很多，爐渣的成分、溫度和流動性對脫離效果影響最大。

適宜的爐渣堿度R2是保證爐渣脫硫的最主要條件，爐渣堿度過低或過高都會引起其流動性變差，導(dǎo)致Ls值降低，對脫硫不利。

合適的渣中（MgO）質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可降低爐渣的熔化溫度和黏度，改善渣的流動性、穩(wěn)定性，能加速反應(yīng)產(chǎn)物CaS的擴(kuò)散，使脫硫反應(yīng)加快進(jìn)行。隨著渣中MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，爐渣黏度下降，流動性改善，穩(wěn)定性提高，利于爐渣脫硫。但渣中MgO不應(yīng)大于13%，一般來說，較為適宜的渣中MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9%～12%。

隨著爐渣中Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高，爐渣的黏度和熔化性溫度均提高，爐渣的流動性變差，脫硫能力降低，鐵水硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)將明顯升高。通常應(yīng)控制爐渣中Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過16%。

爐渣中FeO增加，不僅增加爐缸內(nèi)直接還原熱量的消耗，還會促使更多的S離子與Fe離子結(jié)合進(jìn)入鐵水，對脫硫反應(yīng)十分不利。

2.4  爐缸熱制度及爐缸工作狀態(tài)

保持爐缸穩(wěn)定合適的熱制度，是爐溫的穩(wěn)定基礎(chǔ)也是維持爐況穩(wěn)定的重要環(huán)節(jié)。爐缸是高爐工作的基礎(chǔ)，需要有充沛穩(wěn)定的熱量來滿足高爐冶煉過程。

當(dāng)爐缸堆積時，盡管爐溫不低，由于爐渣不能在爐缸內(nèi)自由流動，脫硫效果不好，從而降低爐渣的脫硫能力。另外爐缸在較長一段時間內(nèi)處于不活躍狀態(tài)，爐缸活性差，爐缸溫度不均勻，渣鐵溫度偏低且波動大，會引起鐵水含硫升高，渣中FeO不能被充分還原，也導(dǎo)致了渣中FeO高，影響爐渣的脫硫效果。

2.5  高爐休復(fù)風(fēng)操作

在高爐休風(fēng)后復(fù)風(fēng)初期常常容易出現(xiàn)高硅已經(jīng)風(fēng)量加全后出現(xiàn)低硅高硫的情況，這主要是休風(fēng)時爐溫控制不當(dāng)以及休風(fēng)料配料不合適造成復(fù)風(fēng)后硅硫超出目標(biāo)控制范圍。如某次短期休風(fēng)復(fù)風(fēng)后8小時鐵水含硅硫趨勢，見表1。

3  提高鐵水質(zhì)量措施

3.1  優(yōu)化操作維持爐況順行

根據(jù)高爐實(shí)際運(yùn)行情況，優(yōu)化高爐裝料制度，穩(wěn)定中心和邊緣兩道氣流，從保證生鐵質(zhì)量、強(qiáng)化過程控制入手，針對料速、風(fēng)溫、氧量、煤量、堿度、原燃料變化，要求高爐工長要有提前預(yù)判能力，勤觀察，提早調(diào)劑，穩(wěn)定爐缸熱制度，減少因爐溫高低造成的波動。制定操作方針，達(dá)到穩(wěn)產(chǎn)順產(chǎn)，杜絕因爐況波動而造成鐵水質(zhì)量難以控制的情況發(fā)生；結(jié)合實(shí)際，加強(qiáng)過程控制，嚴(yán)格控制爐溫下限，確保爐缸物理熱充沛。

3.2  做好原燃料質(zhì)量跟蹤管理

針對爐料結(jié)構(gòu)變化、焦炭水分變化頻繁和燒結(jié)礦堿度波動等多重因素給高爐生產(chǎn)帶來的不利影響，加強(qiáng)槽下原燃料的質(zhì)量檢查工作，確保入爐原燃料質(zhì)量符合控制標(biāo)準(zhǔn)。高爐操作人員及時掌握各種原燃料的冶金性能，做到上料科學(xué)合理。

3.2.1  加強(qiáng)篩分管理，保證篩分效果

原燃料質(zhì)量惡化，大量粉末入爐，易使塊狀帶透氣性惡化。因此應(yīng)嚴(yán)格控制入爐原燃料的粉末率，定期對各振動篩進(jìn)行清理，同時嚴(yán)格控制各種原燃料的倉門大小、控制好篩分速度，確保篩分效果，保證入爐粉末率＜5%。如發(fā)現(xiàn)個別礦種或者料倉原料含粉偏高時 應(yīng)及時調(diào)劑減少該倉的用料量，減少對爐況的沖擊。

3.2.2  優(yōu)化用料結(jié)構(gòu)

在用料結(jié)構(gòu)上進(jìn)行優(yōu)化，適當(dāng)提高燒結(jié)比例，減少球團(tuán)和生礦比例，減少球團(tuán)礦在高溫區(qū)還原膨脹粉化對料柱透氣性的影響。必要時可適當(dāng)配用蛇紋石調(diào)節(jié)爐渣堿度和鎂鋁比，使?fàn)t料結(jié)構(gòu)各元素控制在合理范圍，既有利于軟熔帶的形成，又有利于低硅生鐵冶煉，爐況順行且高爐煤氣利用較好。

3.3  重視爐缸熱制度和爐渣性能的穩(wěn)定 

熱制度的穩(wěn)定是爐況穩(wěn)定的基礎(chǔ)，在爐缸熱制度控制上，堅持PT：1510℃±10℃；在造渣制度上適當(dāng)提高爐渣堿度（按1.22~1.28控制） ，提高爐缸熱量儲備的同時提高脫硫能力；關(guān)注渣中Al2O3的含量，Al2O3＜16.5%，PT ≥ 1500℃，鎂鋁比控制在0.4～0.5；Al2O3≥17%，則適當(dāng)提高鎂鋁比，控制在0.5~0.6，改善渣鐵流動性。

2018年起南鋼2550m3高爐開始嘗試采取提高爐渣堿度操作，保證穩(wěn)定充沛的物理熱，鐵水質(zhì)量得到穩(wěn)步提高，鐵水一級品率達(dá)98.7%。 

3.5  優(yōu)化高爐休復(fù)風(fēng)操作和配料

很多高爐在休復(fù)風(fēng)初期常常容易出現(xiàn)高硅，以及風(fēng)量加全后又出現(xiàn)低硅高硫的情況，這主要是休風(fēng)時爐溫控制不當(dāng)以及休風(fēng)料配料不合適造成的。在休風(fēng)前爐溫控制在0.4~0.5%為宜，配料計算根據(jù)高爐各段對熱量需求量不同結(jié)合休風(fēng)時間及休風(fēng)前高爐運(yùn)行狀況精準(zhǔn)計算出高爐各段爐料的減礦比例，設(shè)計好各段爐料對應(yīng)爐溫和堿度，使復(fù)風(fēng)全過程爐溫堿度受控，減小鐵水質(zhì)量波動。例如2020年1月高爐休風(fēng)前經(jīng)過精心計算設(shè)計休風(fēng)料和控制好休風(fēng)前爐溫堿度，復(fù)風(fēng)時實(shí)現(xiàn)了爐溫的平穩(wěn)過渡。見表2和圖2。

3.6  推行標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)

對重要崗位（高爐值班室）推行標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，以安全高效完成各項(xiàng)任務(wù)為目標(biāo)，工作要求標(biāo)準(zhǔn)化。班組細(xì)化各項(xiàng)工作標(biāo)準(zhǔn)，制作SOP標(biāo)準(zhǔn)化流程圖，使各項(xiàng)工作質(zhì)量處于受控狀態(tài)；班組建立以能力和績效考核為核心的薪酬分配導(dǎo)向，精化標(biāo)準(zhǔn)班產(chǎn)數(shù)據(jù)，實(shí)施數(shù)據(jù)化考核，提高工作質(zhì)量和效率；堅持班組班前會、質(zhì)量分析會、通過建立關(guān)鍵控制項(xiàng)排查預(yù)防質(zhì)量風(fēng)險，提高班組員工質(zhì)量意識。

4  加強(qiáng)班組運(yùn)行管理

4.1  優(yōu)化班組人員配置

根據(jù)各班組結(jié)合人員結(jié)構(gòu)、承擔(dān)的生產(chǎn)職責(zé)特點(diǎn)，合理配置人力資源，綜合考量職工年齡、技術(shù)水平、人際關(guān)系，對班組成員進(jìn)行合理搭班分配。安排工作的時候，進(jìn)行技術(shù)水平高低搭配。這樣既保證安全穩(wěn)定生產(chǎn)，又給技術(shù)水平低的同志提供學(xué)習(xí)的機(jī)會，使班組整體水平迅速提高；技術(shù)水平高低搭配的方法還能充分發(fā)揮具有業(yè)務(wù)專長職工的潛能，把“傳、幫、帶”的優(yōu)良傳統(tǒng)發(fā)揮到極致，提升了每一個橫班整體作戰(zhàn)能力。

4.2  加強(qiáng)值班室管理及考核方式

高爐值班室管理方法上主要采用工長競爭上崗、勞動競賽來管理班組，激發(fā)班組活力，提高員工執(zhí)行力和工作熱情。為激勵提高班組成員的操作技能和對質(zhì)量的把控能力，班組長對甲乙丙丁四個橫班的產(chǎn)量、鐵水質(zhì)量、工作態(tài)度、安全、環(huán)保、現(xiàn)場衛(wèi)生、橫班管理等各方面工作完成情況進(jìn)行打分，對排名第一第二名的給予獎勵，充分調(diào)動班組成員提高工作質(zhì)量的積極性和重視程度。

4.3  注重專業(yè)知識、技能培訓(xùn)

人是決定工作質(zhì)量的關(guān)鍵因素，工作質(zhì)量是技術(shù)人員的基本素質(zhì)、理論知識以及工作態(tài)度的綜合反映。技術(shù)型人才的培養(yǎng)是班組持續(xù)長效地站在煉鐵行業(yè)隊伍最前端的有力保證，也是班組培訓(xùn)的目標(biāo)。

5  鐵水質(zhì)量提升效果

通過高爐運(yùn)行的各項(xiàng)參數(shù)變化進(jìn)行實(shí)時分析，及時調(diào)整，保持爐況長周期穩(wěn)定順行以及采取一系列改善鐵水質(zhì)量的措施，近幾年南鋼2550m3高爐鐵水一級品率逐年上升，鐵水一級品率由2017年的89.2%上升到2018年的98.84%，2019年為99.21%。

通過以上一系列的管理措施，近三年來南鋼2550m3高爐在鐵水質(zhì)量、節(jié)能降耗方面得到持續(xù)提高，見表3。

6  結(jié)語

（1）保持爐況穩(wěn)定順行，通過靈活調(diào)劑避免爐況波動是高爐保持鐵水質(zhì)量穩(wěn)定的首要任務(wù)。

（2）爐缸活躍性差、氣流不穩(wěn)、渣皮脫落頻繁是高爐鐵水含硫高的最常見原因，所以維持好的操作爐型，保持爐缸熱量充足對維持爐況順行及提高鐵水質(zhì)量具有重要意義。

（3）在諸多因素不穩(wěn)定條件下，為了提高對[Si]、[S]的控制水平，要對原燃料質(zhì)量、煤氣利用率變化、爐體水溫差、爐渣性能變化、爐缸工作狀態(tài)、爐外出鐵情況等等持續(xù)在線跟蹤，分析清楚引起爐況變化的因素對癥下藥，方能使鐵水質(zhì)量受控。

（4）推行標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，做好基礎(chǔ)管理工作，關(guān)注原燃料質(zhì)量。一方面，加強(qiáng)槽下篩分管理，減少入爐粉末；另一方面，提高焦炭和燒結(jié)礦強(qiáng)度，減少堿金屬、鋅等有害元素的入爐量。

（5）重人才隊伍的培養(yǎng)，充分發(fā)揮人才的第一資源作用，積極開展關(guān)鍵崗位“技術(shù)練兵”、合理化建議、QC攻關(guān)活動等等，樹立人人關(guān)心產(chǎn)品質(zhì)量意識，提高全員素質(zhì)，全員參與質(zhì)量管理，是提高鐵水質(zhì)量的重要管理方法。

7  參考文獻(xiàn)

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[5] 南鋼高爐標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)管理文件.