張宏星 王東 鄭希全

(青島特殊鋼有限公司煉鐵廠)

摘要：對(duì)青特鋼2×1800m3高爐長(zhǎng)期、穩(wěn)順經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)。通過(guò)強(qiáng)化原、燃料質(zhì)量管理、穩(wěn)定爐內(nèi)操作制度和控制出鐵節(jié)奏等一系列措施，堅(jiān)持實(shí)施數(shù)據(jù)化管理和量化操作，在極短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了快速開爐、長(zhǎng)期穩(wěn)順、有效管控的良好局面。

關(guān)鍵字：原燃料質(zhì)量 鎂鋁比 裝料制度

1、前言

青特鋼環(huán)保搬遷項(xiàng)目一期工程，配套建設(shè)2×240㎡燒結(jié)機(jī)，2×65孔7米頂裝干熄焦?fàn)t，2×1800m3高爐。每座高爐設(shè)計(jì)26個(gè)風(fēng)口，采用了碳磚陶瓷杯綜合水冷爐底、除鹽水密閉循環(huán)系統(tǒng)、銅冷卻壁、INBAR渣處理系統(tǒng)、卡魯金熱風(fēng)爐等一系列先進(jìn)成熟技術(shù)。

青鋼1^#爐于2015年11月2日投產(chǎn)，運(yùn)行一年高爐順行狀況良好，綜合燃料比維持在500kg/t上下。2^#高爐于2016年10月12日投產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)月達(dá)產(chǎn)，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與1^#高爐持平。

2、原燃料管控措施

2.1煤焦管理

青特鋼焦化系統(tǒng)干熄焦產(chǎn)能不足，高爐生產(chǎn)配加5-10%的濕熄焦，為了給高爐提供穩(wěn)定的焦炭質(zhì)量，促進(jìn)高爐順行，主要做法如下：

2.1.1建立穩(wěn)定長(zhǎng)效的溝通機(jī)制

焦化工序與高爐工序成立焦炭質(zhì)量聯(lián)動(dòng)控制小組，通過(guò)焦炭質(zhì)量管控例會(huì)、微信工作平臺(tái)等措施，把焦化配煤結(jié)構(gòu)優(yōu)化與高爐使用效果緊密聯(lián)系在一起。

2.1.2建立小焦?fàn)t試驗(yàn)制度

七米頂裝焦?fàn)t于2015年5月12日正式投產(chǎn)，2016年6月10日干熄焦投入運(yùn)行，以供給1800m3高爐最適用焦炭為目標(biāo)，每一次配煤結(jié)構(gòu)調(diào)整，都必須通過(guò)小焦?fàn)t試驗(yàn)進(jìn)行配煤結(jié)構(gòu)、冶金性能、爐況反饋的對(duì)比，確保焦炭質(zhì)量穩(wěn)定。

2.1.3建立完善的焦炭質(zhì)量檢驗(yàn)體系

完善的焦炭質(zhì)量檢化驗(yàn)體系是保證高爐所需焦炭質(zhì)量穩(wěn)定的基礎(chǔ)。

1）焦化工序檢化驗(yàn)室、煉鐵工序冶金性能質(zhì)檢站、公司檢化驗(yàn)中心以質(zhì)量管控部為紐帶，形成了對(duì)焦化用煤質(zhì)量的嚴(yán)格把關(guān)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)原煤化學(xué)成分、物理指標(biāo)、巖相等指標(biāo)進(jìn)行全覆蓋檢驗(yàn)，并形成檢化驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)。

2）以高爐生產(chǎn)為中心，配套建設(shè)了焦炭物理指標(biāo)的全自動(dòng)取樣、分析系統(tǒng)，24小時(shí)在線取樣，每班3批次分析，完全不需要人工干預(yù)，所有檢驗(yàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，上網(wǎng)共享。焦炭熱態(tài)冶金性能檢驗(yàn)，納入每天的日常檢化驗(yàn)。

表1  青特鋼焦炭質(zhì)量檢化驗(yàn)結(jié)果對(duì)比圖

2.2燒結(jié)礦管理

青鋼煉鐵在燒結(jié)礦質(zhì)量管理方面：成本主管對(duì)接國(guó)際貿(mào)易部的采購(gòu)；工藝主管對(duì)接燒結(jié)工序的生產(chǎn)；配礦主管對(duì)接料場(chǎng)混勻料的堆料和檢化驗(yàn)；以技術(shù)科為中心，形成了燒結(jié)礦質(zhì)量管控體系。

2.2.1以造渣制度穩(wěn)定為核心的配礦原則

鎂鋁比的選擇是當(dāng)前國(guó)內(nèi)高爐造渣制度討論的熱點(diǎn)。不盲目效仿同行，而是結(jié)合自身原燃料條件，經(jīng)反復(fù)對(duì)比試驗(yàn)，把鎂鋁比控制范圍確定在0.55±0.03%，在爐渣R波動(dòng)和爐缸熱狀態(tài)波動(dòng)時(shí)，爐渣仍能保持較好的性能。

2.2.2以燒結(jié)礦冶金性能優(yōu)越為目標(biāo)的配礦原則

青鋼充分利用臨港優(yōu)勢(shì)，巴西BRBF和卡粉配比達(dá)到50%以上，在PB粉、澳大利亞西部粉等礦種的使用過(guò)程中，堅(jiān)持燒結(jié)礦RDI控制在68%以上，并針對(duì)配礦方案的調(diào)整，進(jìn)行燒結(jié)杯試驗(yàn)和RDI檢測(cè)，以保持燒結(jié)礦冶金性能穩(wěn)定。

2.2.3以燒結(jié)礦強(qiáng)度為中心的生產(chǎn)組織體系

經(jīng)過(guò)技術(shù)攻關(guān)，青鋼煉鐵成功實(shí)施了850mm超高料層生產(chǎn)；高爐配套建設(shè)了燒結(jié)礦的24小時(shí)在線取樣、檢測(cè)裝置，每30分鐘自動(dòng)取樣一次，全天分為10個(gè)批次進(jìn)行物理指標(biāo)和化學(xué)成分檢驗(yàn)。

圖1 燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)、篩分指數(shù)、5~10mm粒級(jí)、RDI檢測(cè)結(jié)果折線圖

2.3堿金屬、鋅負(fù)荷的管理

為了改善燒結(jié)機(jī)篦條工況條件，滿足高爐順行和長(zhǎng)壽需要，青特鋼把入爐Zn負(fù)荷控制在0.2kg以內(nèi)；把堿金屬負(fù)荷控制在2.5kg以內(nèi)。

(1)建立原燃料堿金屬含量和高爐排堿排鋅數(shù)據(jù)庫(kù)，指導(dǎo)資源采購(gòu)工作；

(2)對(duì)含堿金屬和鋅較多的重力灰和煉鋼除塵灰按比例均勻配入混勻料；

(3)燒結(jié)機(jī)頭電除塵灰和高爐布袋灰全部外賣。

2.4噴吹煤的質(zhì)量管理

建立噴吹煤信息數(shù)據(jù)庫(kù)，以優(yōu)化配煤軟件為依托，根據(jù)噴吹煤的化學(xué)成分、可磨指數(shù)和庫(kù)存信息，以Vdaf≤17、200目≥75%、成本最優(yōu)為目標(biāo)進(jìn)行無(wú)煙煤和煙煤的配煤結(jié)構(gòu)優(yōu)化核算。

表2  青特鋼常用噴吹煤成分表

圖2 青特鋼噴煤配煤結(jié)構(gòu)優(yōu)化系統(tǒng)截圖

3 高爐爐內(nèi)操作

在開爐初期就牢固樹立保持合理操作爐型的操作觀念，在保證高爐順行的前提下，突破傳統(tǒng)觀念束縛，利用高爐上下部調(diào)劑，最大限度的保護(hù)銅冷卻壁不受損壞。

3.1爐型管理

保持合理的操作爐型對(duì)提高煤氣利用、穩(wěn)定熱制度和造渣制度，維持高爐穩(wěn)順和降低鐵水成本至關(guān)重要。

3.1.1爐墻溫度的控制

重點(diǎn)關(guān)注爐腹、爐腰及爐身下部三段銅冷卻壁溫度的控制，充分利用上下部調(diào)劑手段，從爐頂煤氣分析為入手，將爐腹、爐腰銅冷卻壁爐墻溫度按照≤55℃控制，爐身下部爐墻溫度按照≤80℃控制。

圖3 一號(hào)高爐銅冷卻壁工作參數(shù)截圖 

圖4  二號(hào)高爐銅冷卻壁工作參數(shù)截圖

3.1.2水溫差的控制

供水溫度按照30℃~40℃控制,冷卻壁水溫差按照5℃以下控制；日常操作重點(diǎn)是加強(qiáng)爐身下部的溫度管理，杜絕用水量進(jìn)行調(diào)劑，并盡可能保持水溫穩(wěn)定。

3.2操作管理

3.2.1熱制度

制定高爐鐵水物理熱溫度要求：1495~1520℃，在不具備條件的情況下，杜絕硬性推進(jìn)。

3.2.2造渣制度

把保持爐渣高溫冶金性能的穩(wěn)定作為最終配礦目標(biāo)，控制爐渣具有良好的流動(dòng)性，從鐵礦粉（石）采購(gòu)開始，全流程核算渣中鋁含量變化。實(shí)踐證明，把鎂鋁比控制在0.55%左右，爐渣二元堿度控制在1.18上下,，有利于提高爐缸溫度，改善渣流動(dòng)性，爐況穩(wěn)定性較強(qiáng)。

3.2.3送風(fēng)制度

確定合理的鼓風(fēng)動(dòng)能、爐腹煤氣量和風(fēng)口回旋區(qū)等關(guān)鍵參數(shù)，是實(shí)現(xiàn)合理初始煤氣流的關(guān)鍵，經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)后，青鋼1800m3高爐風(fēng)口面積控制在0.28㎡左右,標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速控制在180m/s，鼓風(fēng)動(dòng)能控制在8000-9000kg.m/s。

3.2.4裝料制度

保持高爐順行，不同的原燃料條件，邊緣和中心氣流的控制標(biāo)準(zhǔn)不同。

1）原燃料條件不好時(shí)，在打透中心的同時(shí)，適當(dāng)疏導(dǎo)邊緣。邊緣溫度可以控制在80至100℃；中心溫度控制在550℃。

2）原燃料條件較好時(shí)，要抑制邊緣，疏導(dǎo)中心，邊緣溫度可以控制在60至80℃；中心溫度控制在600℃左右。

青鋼高爐長(zhǎng)期穩(wěn)定順行也得益于大α角的合理使用。2^#高爐開爐初期，按照開爐裝料測(cè)量角度進(jìn)行操作，高爐順行可以，但高爐冷卻壁水溫差一直在6℃左右，居高不下；爐身下部銅冷卻壁溫度大于100℃。在礦焦布料角度不斷增大的試驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng)布料角度由41°增加到47°時(shí)，高爐冷卻壁水溫差恢復(fù)到3℃左右，爐身下部銅冷卻壁溫度都回到了60℃以內(nèi)。 

表3  1^#高爐布料矩陣變化 

  表4 2^#高爐布料矩陣變化

    3.3日常操作管理

   青特鋼高爐工長(zhǎng)從原來(lái)500m3高爐直接跨越式進(jìn)入1800m3的大高爐操作環(huán)境，在操作思路和調(diào)劑方法都亟待提高。為此青鋼煉鐵作業(yè)部制訂了一系列的異常狀態(tài)下的高爐操作應(yīng)急預(yù)案：

3.3.1高爐低料線操作

當(dāng)高爐出現(xiàn)崩滑料或設(shè)備不能上料時(shí)，預(yù)計(jì)料線超過(guò)正常料線1.0m以上，開始進(jìn)行減風(fēng)、加煤加凈焦、輕負(fù)荷等操作，發(fā)生減風(fēng)時(shí)，第一時(shí)間向爐長(zhǎng)、調(diào)度匯報(bào)。

表5高爐冷卻壁水溫差變化及爐身下部溫度變化 

   3.3.2停煤操作

a、計(jì)劃停煤，時(shí)間小于1小時(shí)或影響煤量小于5.0t，有爐溫基礎(chǔ)可不補(bǔ)充焦炭，可適當(dāng)補(bǔ)煤。否則要提前退全焦負(fù)荷，按照當(dāng)時(shí)爐溫基礎(chǔ)適當(dāng)補(bǔ)焦。

b、停煤時(shí)，要立即減風(fēng)，同時(shí)停氧，控制料速要低于正常水平。當(dāng)爐溫處于規(guī)定下限或趨于下行時(shí)，減風(fēng)幅度要大一些，防止?fàn)t涼。

c、若長(zhǎng)時(shí)間不能恢復(fù)噴煤，要退全焦負(fù)荷，退之前要按：“補(bǔ)焦量=虧煤量×補(bǔ)焦系數(shù)×置換比”進(jìn)行補(bǔ)焦。

d、減煤初期，鐵水[Si]略有回升時(shí)，不允許加風(fēng)，只允許在恢復(fù)噴煤后或插加焦炭到達(dá)風(fēng)口時(shí)，再緩慢回風(fēng)。

3.3.3風(fēng)機(jī)撥風(fēng)系統(tǒng)

青特鋼為兩座高爐配置了三臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)（AV71-15），為安全生產(chǎn)需要，設(shè)計(jì)了撥風(fēng)系統(tǒng)。當(dāng)一座高爐風(fēng)壓低于120KPa，風(fēng)量小于1100m3/min，且高爐沒(méi)有向風(fēng)機(jī)發(fā)出休慢風(fēng)指令時(shí)，撥風(fēng)系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)。

3.4出鐵管理

新高爐生產(chǎn)，爐前設(shè)備故障率偏高，對(duì)秩序出鐵影響較大；為此，煉鐵作業(yè)部對(duì)爐前出鐵工作進(jìn)行精確的量化管理。主要控制項(xiàng)目如下：

1）出鐵時(shí)間120分鐘；

2）鐵口深度3000-3200mm；

3）打泥壓力：200-240kg；打泥量：180kg/次；

4）鉆頭使用：45mm和50mm；

5）出鐵流速：4-6t/s；

6）出鐵間隔：0-20min；

7）出鐵次數(shù)10-12次/d；

8）如果出鐵后1.5小時(shí)不來(lái)渣，雙鐵口出鐵。

3.5加強(qiáng)設(shè)備管理，降低休風(fēng)率

明確職責(zé)，建立操作人員、點(diǎn)檢作業(yè)區(qū)人員崗位巡檢的設(shè)備點(diǎn)檢制度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、消除事故隱患，各崗位巡檢人員配備了紅外線測(cè)溫槍，有效地保證了電機(jī)、高溫管道的安全使用。青鋼高爐開爐一年時(shí)間，除鐵口灌漿和處理熱風(fēng)管道兩次休風(fēng)外，基本無(wú)事故休風(fēng)。

4、青特鋼大高爐生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)果

4.1高爐指標(biāo)情況

1^#高爐投產(chǎn)一年來(lái)，合理采用了中心加焦技術(shù)，煤氣利用高，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較好，燃料比持續(xù)低水平；2^#投產(chǎn)后，選擇性地延續(xù)了1^#高爐的部分操作模式，高爐迅速達(dá)產(chǎn)，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)良好，見(jiàn)表6和表7。

4.2合理燃料比快速確定

(1)青鋼1號(hào)高爐開爐實(shí)現(xiàn)了一周快速轉(zhuǎn)入正常，1號(hào)爐在噴煤投入后，起噴煤比120kg/t，非常順利。

(2)青鋼2號(hào)高爐開爐同樣一周時(shí)間轉(zhuǎn)入正常，隨后，在20余天，煤比穩(wěn)定達(dá)到150-160kg/t，塊礦比例達(dá)到20%，高爐指標(biāo)良好，始終可控、順行。

5 結(jié)論

青鋼通過(guò)環(huán)保搬遷,在發(fā)揮臨港優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，充分考慮了自身原料條件、裝備水平，通過(guò)操作思路的靈活轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)了新區(qū)大高爐的長(zhǎng)期穩(wěn)順，技術(shù)指標(biāo)和成本指標(biāo)的雙贏。

(1)精料方針依然是高爐產(chǎn)期穩(wěn)順的先決條件；燒結(jié)礦和焦炭質(zhì)量的科學(xué)控制，是技術(shù)質(zhì)保和成本指標(biāo)雙贏的基礎(chǔ)。

(2)中心加焦技術(shù)和鎂鋁比控制標(biāo)準(zhǔn)不能一刀切，需根據(jù)高爐原燃料條件和高爐實(shí)際情況確定，最佳控制標(biāo)準(zhǔn)需多方位、多角度綜合考慮。

(3)解決銅冷卻壁的穩(wěn)定使用對(duì)高爐的長(zhǎng)期穩(wěn)順至關(guān)重要；爐腹銅冷卻壁渣皮難以穩(wěn)定控制的問(wèn)題，需要繼續(xù)關(guān)注。

(4)在青鋼特有條件下，高爐運(yùn)用多種有效手段進(jìn)行調(diào)控，中心氣流的流束小，穩(wěn)定強(qiáng)勁。高爐達(dá)到了長(zhǎng)期穩(wěn)定順行；同時(shí)也為銅冷卻壁的維護(hù)進(jìn)行了有效嘗試。