滕召杰  王  凱  皮福生  紀(jì)鵬飛 

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司煉鐵部）

摘  要  京唐3號(hào)高爐開爐后堅(jiān)持發(fā)展中心、穩(wěn)定邊緣操作制度。高爐日常操作中，通過制定合理的裝料制度、保持較高的風(fēng)速動(dòng)能、適當(dāng)提高富氧水平、提高爐溫鐵溫水平、強(qiáng)化外圍原燃料管理等措施，在球團(tuán)比例50%以上的工藝條件下，實(shí)現(xiàn)高效低耗冶煉，焦比286kg/t，煤比164kg/t，燃料比484kg/t，焦炭負(fù)荷5.6t/t，高爐利用系數(shù)2.3t/（m3·d）。

關(guān)鍵詞  高爐  原燃料  裝料制度  送風(fēng)制度

首鋼京唐3號(hào)高爐設(shè)計(jì)容積5500m3，設(shè)計(jì)過程充分結(jié)合一期高爐生產(chǎn)實(shí)踐，對(duì)爐體進(jìn)行了部分優(yōu)化。3號(hào)高爐采用平坦化雙矩形出鐵場(chǎng)和鐵水直接運(yùn)輸工藝；共有4個(gè)鐵口、 40個(gè)風(fēng)口（較1期高爐風(fēng)口減少2個(gè)），爐腹角由79°減小到74°，爐體更趨矮胖，以適應(yīng)高爐大比例球團(tuán)冶煉工藝。爐頂設(shè)備采用自主設(shè)計(jì)的并罐式無(wú)料鐘爐頂；爐體采用純水密閉循環(huán)冷卻、銅冷卻壁、薄壁內(nèi)襯等高爐綜合長(zhǎng)壽技術(shù)；熱風(fēng)爐采用頂燃式熱風(fēng)爐和助燃空氣高溫預(yù)熱技術(shù)，設(shè)計(jì)風(fēng)溫1300℃；外圍采用螺旋法渣處理工藝，全干法布袋除塵技術(shù)。

京唐3號(hào)高爐投產(chǎn)后，吸取1號(hào)、2號(hào)大型高爐長(zhǎng)期操作的方針和理念[1-2]，同時(shí)結(jié)合自身高比例球團(tuán)冶煉的工藝特征，從原燃料管理、裝料制度、送風(fēng)制度、出鐵制度及熱制度等方面入手，穩(wěn)定操作，綜合管理。3號(hào)高爐投產(chǎn)后逐步實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定高效冶煉，高爐煤氣利用率52%，[Si]控制在0.3~0.4%，鐵溫＞1500℃。爐料結(jié)構(gòu)中球團(tuán)礦比例在55%左右，高爐焦比286kg/t，煤比164kg/t，燃料比484kg/t，高爐利用系數(shù)2.3t/（m3·d）。

1  強(qiáng)化原燃料質(zhì)量管理

1.1  穩(wěn)定入爐原燃料質(zhì)量

入爐原燃料質(zhì)量對(duì)于高爐爐況有很大影響，原燃料質(zhì)量穩(wěn)定是高爐實(shí)現(xiàn)順穩(wěn)的基礎(chǔ)。京唐3號(hào)高爐投產(chǎn)后，采用燒結(jié)礦+酸性球+堿性球+塊礦的爐料結(jié)構(gòu)，球團(tuán)礦比例占爐料結(jié)構(gòu)的50~55%，入爐料品位61%。京唐3號(hào)高爐日常生產(chǎn)中十分重視原燃料質(zhì)量管理，每四小時(shí)在線取樣進(jìn)行原燃料質(zhì)量檢驗(yàn)，將檢驗(yàn)結(jié)果上傳至鐵前MES數(shù)據(jù)系統(tǒng)，便于高爐及時(shí)跟蹤原燃料質(zhì)量，對(duì)爐況進(jìn)行預(yù)判，提前采取措施。表1-表3所示為京唐3號(hào)高爐入爐原燃料的質(zhì)量參數(shù)，焦炭采用全干焦工藝，焦炭質(zhì)量好、強(qiáng)度高（表3），滿足大型高爐生產(chǎn)需求。京唐公司通過建立鐵前一體化系統(tǒng)，穩(wěn)定及優(yōu)化配礦、配煤結(jié)構(gòu)，保證入爐燒結(jié)礦、球團(tuán)礦及焦炭質(zhì)量的長(zhǎng)期穩(wěn)定。

1.2  加強(qiáng)篩分管理

根據(jù)Ergun公式計(jì)算結(jié)果可知，顆粒大小對(duì)爐內(nèi)壓差有較大影響。當(dāng)顆粒直徑小于5mm時(shí)，爐內(nèi)壓差會(huì)出現(xiàn)陡升現(xiàn)象，影響爐況。加強(qiáng)篩分管理，可以有效減少原燃料中的小顆粒以及運(yùn)輸過程中產(chǎn)生的粉末進(jìn)入爐內(nèi)，改善爐內(nèi)壓量關(guān)系。

日常管理過程中，在啟動(dòng)給料機(jī)前，提前30秒啟動(dòng)振動(dòng)篩；在停止給料機(jī)后，延時(shí)40秒再停止振動(dòng)篩。通過調(diào)整啟停篩延時(shí)，讓振動(dòng)篩重車運(yùn)行前進(jìn)行空載振動(dòng)，能有效保障停給料機(jī)后在篩面形成積料，使篩網(wǎng)的開孔率從80%提至90%以上。

通過管理手段，優(yōu)化完善《上料班組篩網(wǎng)檢查規(guī)定》，要求四班及白班人員每個(gè)班次對(duì)全部篩網(wǎng)檢查一次，落實(shí)對(duì)篩網(wǎng)工作狀態(tài)的日常檢查和維護(hù)，及時(shí)對(duì)篩網(wǎng)進(jìn)行清理和維護(hù)更換，確保篩網(wǎng)的長(zhǎng)期凈面，避免篩料前篩網(wǎng)的卡料堵塞，將篩網(wǎng)開孔率提高至95%以上。通過保證篩網(wǎng)開孔率，可以有效提高料倉(cāng)下的篩分效果，減少入爐小顆粒及粉末，改善高爐上部區(qū)域透氣性。

在進(jìn)行篩網(wǎng)維護(hù)的同時(shí)，對(duì)各種原料的下料量也進(jìn)行了嚴(yán)格控制，焦炭下料量小于40kg/s，燒結(jié)礦下料量50-70kg/s，球團(tuán)礦下料量小于100kg/s，防止原料堆積影響篩分效果。在管理系統(tǒng)上，還可查詢近十次的篩分流量，并能統(tǒng)計(jì)出全天的料流量達(dá)標(biāo)率，充分保證入爐原燃料的質(zhì)量。

1.3  控制入爐有害

高爐冶煉過程中，堿金屬、鋅等有害元素入爐及在爐內(nèi)的循環(huán)富集對(duì)高爐及其冶煉過程有較大的負(fù)面影響。堿金屬可降低礦石的軟化溫度、引起球團(tuán)礦的異常膨脹使其嚴(yán)重粉化、加強(qiáng)焦炭的氣化反應(yīng)能力，使焦炭反應(yīng)后強(qiáng)度急劇降低而發(fā)生粉化，危及高爐冶煉的正常進(jìn)行[3]。

受秘魯球團(tuán)粉中堿金屬及鋅負(fù)荷偏高影響，京唐高爐入爐堿負(fù)荷及鋅負(fù)荷長(zhǎng)期偏高，對(duì)高爐正常生產(chǎn)造成一定影響。京唐公司通過優(yōu)化配礦，將高有害的礦粉與低有害礦粉搭配使用，優(yōu)化除塵灰配入機(jī)制，嚴(yán)格控制高爐堿金屬＜3kg/t，鋅負(fù)荷＜180g/t，減少入爐有害對(duì)高爐生產(chǎn)的影響。

2  優(yōu)化裝料制度

裝料制度作為高爐四大操作制度之一，是調(diào)節(jié)上部煤氣流分布和影響爐內(nèi)軟熔帶形狀的重要因素。合適的礦焦布料有助于改善煤氣流分布，形成合理的軟熔帶形狀，有利于礦石的預(yù)熱、還原及煤氣利用率的提高[4]。

京唐3號(hào)高爐投產(chǎn)后，采用高比例球團(tuán)冶煉工藝，球團(tuán)礦比例最高達(dá)到59%。球團(tuán)礦相對(duì)于燒結(jié)礦球形度高、滾動(dòng)性好，在爐內(nèi)的自然堆角小。京唐公司通過取樣對(duì)爐料進(jìn)行了堆積實(shí)驗(yàn)測(cè)試，以三次測(cè)試結(jié)果平均值作為該爐料的堆角。測(cè)試得到焦炭堆角34.92°，球團(tuán)礦堆角24.39°，燒結(jié)礦堆角31.11°，澳礦堆角31.19°，球團(tuán)礦堆角小于燒結(jié)礦。布料后料面更加平坦，爐料有加重高爐中心和邊緣的趨勢(shì)。

為了緩解球團(tuán)比例提高對(duì)布料的影響，并利用燒結(jié)礦和球團(tuán)礦的交互作用改善綜合爐料冶金性能，對(duì)高爐上料及裝料制度進(jìn)行優(yōu)化。高爐采用礦石混裝替代層狀，通過皮帶上料降燒結(jié)礦和球團(tuán)礦進(jìn)行混合，減少球團(tuán)礦在爐內(nèi)的滾動(dòng)效果，增強(qiáng)料面的穩(wěn)定性，同時(shí)由于不同金屬料間的交互作用，混裝后開始軟化溫度降低幅度、熔融溫度區(qū)間擴(kuò)大幅度均緩解，爐料軟融溫度區(qū)間合理，中下部區(qū)域透氣性保持正常水平。

球團(tuán)礦比例增加后對(duì)高爐中心煤氣有較強(qiáng)的抑制作用，高爐裝料制度控制遵循“打開中心，穩(wěn)定邊緣；穩(wěn)定中心，照顧邊緣”的方針，采用邊緣平臺(tái)+中心加焦的裝料方式。開爐過程利用激光測(cè)料面方法對(duì)料流軌跡進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)測(cè)試結(jié)果，1.5m操作料線焦炭極限角度41.1°，礦石40.6°。正常冶煉過程中，礦石最大角度40°，礦石角差控制在10~11°，中心加焦量15%~20%。礦石批重按照大礦批原則控制，批重175~180t。通過裝料制度調(diào)整，高爐煤氣分布較為合理，其中邊緣溫度控制在100~110℃，W值0.6~0.8；中心溫度500~600℃，Z值10~12。

3  優(yōu)化送風(fēng)制度

送風(fēng)制度影響高爐內(nèi)風(fēng)口回旋區(qū)的大小及形狀，影響高爐煤氣流的初始分布。合理的風(fēng)速和動(dòng)能對(duì)改善高爐初始煤氣分布、提高爐缸工作的活躍程度、保持爐況的長(zhǎng)期順穩(wěn)至關(guān)重要[5]。京唐3號(hào)高爐配備40個(gè)風(fēng)口，較一期高爐減少2個(gè)，風(fēng)口面積0.5309m2，較一期高爐減少0.0186m2，風(fēng)口長(zhǎng)度全部為700mm。3號(hào)高爐設(shè)定基礎(chǔ)風(fēng)量7700m3/min，富氧率穩(wěn)定在5.5~6.5%，熱風(fēng)風(fēng)溫控制在1240℃左右。通過穩(wěn)定風(fēng)量及富氧量等參數(shù)，高爐保持實(shí)際風(fēng)速250m/s以上，鼓風(fēng)動(dòng)能13500kg·m/s以上水平。

4  提高鐵水溫度，強(qiáng)化出鐵管理

京唐5500m3高爐長(zhǎng)期冶煉實(shí)踐證明，保持合適的鐵水含硅量和鐵水溫度，對(duì)于活躍爐缸狀態(tài)有重要作用。3號(hào)高爐開爐之后，在日常操作中重視爐溫管理，控制[Si] 0.3~0.4%，鐵水溫度≮1500℃。3號(hào)高爐開爐至今，平均[Si]：0.36%，平均鐵溫1508℃，滿足大高爐生產(chǎn)需求。

對(duì)特大型高爐而言，渣鐵排放對(duì)高爐穩(wěn)定順行起著重要作用，渣鐵的及時(shí)排放為高爐的連續(xù)冶煉提供有效空間持續(xù)穩(wěn)定的渣鐵排放，及時(shí)出盡渣鐵可有效避免由于高爐“虧渣鐵”造成高爐憋風(fēng)，對(duì)于大型高爐長(zhǎng)期順穩(wěn)至關(guān)重要。

總結(jié)京唐一期高爐生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，高爐合理的出鐵制度對(duì)于穩(wěn)定爐缸狀態(tài)、緩解鐵口前區(qū)域鐵水侵蝕、延長(zhǎng)鐵口區(qū)域爐缸使用壽命有著積極影響。3號(hào)高爐投產(chǎn)后，鐵前嚴(yán)格控制炮泥質(zhì)量，規(guī)劃合理出鐵間隔時(shí)間，選擇合適的鉆頭大小，保證爐門深度合格、出鐵流速穩(wěn)定，出鐵次數(shù)控制在13-15次/天，爐門深度控制范圍3.8~4.2m，爐門深度合格率及出鐵正點(diǎn)率穩(wěn)定保持在95%以上。

5  高爐生產(chǎn)情況

通過穩(wěn)定原燃料質(zhì)量，優(yōu)化送風(fēng)及裝料制度，堅(jiān)持全風(fēng)全氧冶煉，保持合理的鐵水熱度及優(yōu)化出鐵制度等措施，3號(hào)高爐投產(chǎn)后初步實(shí)現(xiàn)順穩(wěn)，2019年9月-2020年3月，高爐平均利用系數(shù)2.33 t/（m3·d），焦比286kg/t，煤比164kg/t，燃料比484kg/t。

6  結(jié)語(yǔ)

（1）原燃料質(zhì)量管理是基礎(chǔ)，強(qiáng)化原燃料質(zhì)量管理，控制入爐有害元素，為高爐實(shí)現(xiàn)高效低耗冶煉提供重要保障；

（2）結(jié)合高比例球團(tuán)冶煉實(shí)踐，系統(tǒng)優(yōu)化高爐裝料制度，采用邊緣平臺(tái)中心加焦的裝料方式，發(fā)展中心、穩(wěn)定邊緣，控制合理的煤氣分布，有利于改善高爐透氣性，并保持較高的煤氣利用率；

（3）堅(jiān)持全風(fēng)全氧操作理念，保持合理的風(fēng)速動(dòng)能；提高鐵水溫度范圍及優(yōu)化出鐵制度，有利于活躍爐缸狀態(tài)，保障高爐順穩(wěn)冶煉。

（4）通過優(yōu)化基礎(chǔ)操作制度，3號(hào)高爐投產(chǎn)后實(shí)現(xiàn)高效低耗冶煉，利用系數(shù)保持在2.3 t/（d·m3）左右，焦比286kg/t，煤比164kg/t，燃料比484kg/t。

7  參考文獻(xiàn)

[1] 滕召杰，陳建，郭宏烈，鄭凱.首鋼京唐1號(hào)高爐降低壓差的措施[J]. 煉鐵，2019，38（5）：38.

[2] 李宏偉. 首鋼京唐1號(hào)高爐降低壓差冶煉實(shí)踐[J]. 鋼鐵，2016，51(7)：15.

[3] 鄭朋超，李克江，陳艷波，等. 堿金屬和鋅對(duì)焦炭機(jī)械強(qiáng)度影響的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 河北冶金，2017，261(9)：11.

[4] 劉云彩. 現(xiàn)代高爐操作[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，2016：82.

[5] 徐萬(wàn)仁，張龍來(lái)，毛曉明，等. 大型高爐爐缸側(cè)壁侵蝕與爐芯透液性的關(guān)系//[C]. 2012年全國(guó)高爐長(zhǎng)壽與高風(fēng)溫技術(shù)研討會(huì)論文集. 北京：中國(guó)金屬學(xué)會(huì)，2012：843.