捣固焦在天钢3200m3高炉上的应用

2015-10-23刘大为吴敬英

天津冶金 2015年1期

徐巍，刘大为，吴敬英

（天津钢铁集团有限公司，天津300301）

1 引言

近年来，随着炼焦肥煤资源日益匮乏，提高捣固焦比例有利于扩大炼焦煤资源，降低炼焦生产配煤成本。面对成本压力，提高配加价格较低的捣固焦比例有利于降低生铁成本[1]。天钢3200 m3高炉有效容积3200 m3，2006年5月投产，主要工艺技术和装备处于国内先进水平。近年来，由于优质炼焦煤的资源非常短缺,焦炭质量也呈现下降趋势，对高炉稳定产生较大影响。为了保证高炉生产稳定顺行，降低高炉炼铁成本，天钢开始尝试捣固焦。但是，捣固焦在大高炉应用的案例不多，在高炉冶炼过程中的方法有待探索。捣固焦是盲肠气孔，呈扁平状，密度大，在高炉内反应性差，发热量低、产生CO少，使铁矿石间接还原度降低[2]。宝钢和欧洲的一些高炉使用捣固焦，出现焦比和炼铁工序能耗升高10%～15%、产量降低现象[2]。在使用捣固焦冶炼过程中，开始研究捣固焦的使用特点，以及捣固焦对高炉的影响，并探索出了相应的操作制度。

2 捣固焦的主要特点

焦炭质量是高炉冶炼稳定顺行的基础，从料线到风口，平均粒度减小20%～40%。在块状带，粒度无明显变化，在软熔带由于发生碳溶反应，粒度有很大的变化。因此，高炉冶炼对焦炭的质量要求最重要的一点就是要保证焦炭的强度，特别是大型高炉，料柱高，对焦炭的强度要求更高[3]，减缓焦炭在高炉内下降过程受到的摩擦和冲击，以保证焦炭料柱骨架作用。捣固焦通过捣固压实提高装煤密度，其装煤密度可达到0.95～1.15 t/m3（顶装炼焦的装煤密度只有0.7 t/m3左右），随着装煤密度的提高，焦炭的质量得到改善。在同样的配煤条件下，捣固焦比顶装焦反应后强度要高3%～5%。捣固焦与顶装焦相比，捣固焦的M40和M10较好，有利于提高块状带的透气性，改善炉况的顺行程度。捣固焦的反应性低，热强度优于顶装焦，有利于降低碳的溶损反应程度，减轻高炉炉腹以下部位焦炭的粉化，也有利于高炉强化冶炼。因此，从焦炭强度上来说，捣固焦可以满足大型高炉冶炼要求。

3 天钢捣固焦的主要参数

天钢高炉所使用的焦炭全部为外购焦，表1中所列参数为2014年天钢高炉使用各种焦炭强度和反应性等参数的平均值。从表1中可以看出，捣固焦的冷强度和热强度指标明显优于顶装湿熄焦，与干熄焦接近。从捣固焦的热强度和冷强度等指标上看，提高捣固焦的比例取代顶装湿熄焦，有利于改善高炉的透气性，有利于高炉的顺行。

表1 2014年天钢3200m3高炉用焦炭的技术参数

表2中所列参数为2014年天钢高炉使用各种焦炭化学成分的平均值。从表中可以看出，捣固焦的固定碳略高于顶装湿熄焦，水分低于顶装湿熄焦，但高于干熄焦。顶装湿熄焦的水分含量高波动大，捣固焦的水分低波动小。

表2 2014年天钢高炉用焦炭的化学成分

4 天钢高炉捣固焦冶炼的特点及制度调整

通过对捣固焦冶炼过程的逐渐摸索，基本掌握了捣固焦的冶炼特点：高炉的透气性提高，高炉顺行状况改善，炉顶温度高，边缘气流易发展等。主要是捣固焦反应性低导致矿焦比降低，高炉透气性改善，容易接受大风量所致。根据捣固焦冶炼的特点对高炉的各项制度做出了有针对性地调整。

4.1 布料制度的调整

捣固焦的冷强度较好，有利于降低焦炭在块状带的压差，透气性增加，容易接受大风量，边缘气流易发展。在操作中主要表现为炉身下部壁体活跃，渣皮脱落频繁。布料制度调整以开放中心气流，抑制边缘为主，稳定煤气分布，提高煤气利用率。矿圈由33322调整为43322，抑制边缘气流，吹透中心，提高炉缸活跃性。随着透气性的提高，根据炉况逐步收焦圈以提高煤气利用率，焦圈由19圈逐步收到18圈。并增加比重和焦炭负荷，促进高炉内煤气流的合理分布，为高炉的稳定顺行创造有利条件。批重由75 t逐步增加到80 t，焦炭负荷由4.68逐步增加到5.0。

4.2 送风制度的调整

捣鼓焦热强度较好，反应性低，焦炭在高炉下部粒度保持较好，容易接受风量，有利于强化冶炼，允许使用较高的鼓风动能。送风制度的调整，以保证中心气流，活跃炉缸，为初始煤气流的合理分配创造条件。风口面积从0.4206 m2逐步缩小到0.4108 m2，风动能逐渐提高到 14000 kg·m/s，风量提高到6100 m3/min。为了保证高炉中心气流稳定通畅，逐步缩小风口面积。如图1所示，风口面积缩小后，压差逐步降低。

4.3 造渣制度的调整

造渣制度是高炉冶炼主要操作制度之一，炉渣制度直接决定高炉铁水质量和温度等关键因素。炉渣流动性是高炉顺行的主要影响因素之一。因此，造渣制度的调整要充分考虑到炉渣的流动性及其脱硫能力。捣固焦含硫量不高，平均在0.52。炉渣碱度由（1.18±0.03）调整为（1.15±0.03），含硫量平均0.83。生产实际情况说明，满足脱硫要求且炉渣流动性较好，软熔带透液性增强，有利于炉况顺行。

4.4 热制度的调整

炉缸热制度是高炉稳定顺行的基础。捣鼓焦的冶金性能比顶装湿熄焦好，有利于保持炉缸充足的热量需求。但天钢原料质量波动较大，为了保证高炉的生产安全，炉缸热量维持较高水平。物理热控制在1500～1510℃，生铁含硅量在0.4%～0.5%。在高炉操作上，炉缸热制度以物理热作为主要控制目标。提高捣鼓焦比例后，物理热与平均值均在1500℃以上，[Si]在0.45左右，说明天钢使用的捣鼓焦有利于保证炉缸充沛热量。

5 应用效果

5.1 煤气利用率的改善

如图2所示，在使用捣固焦的过程中，通过上下部调剂等制度的调整，煤气利用率从5月到8月逐步提高，透气阻力指数亦呈下降趋势。2、3月份高炉烧结矿质量出现恶化，煤气利用平均值较低。通过天钢高炉捣鼓焦冶炼的操作实践，证明使用质量满足高炉要求的捣固焦，对改善煤气利用率是有利的。但在使用过程中，要根据高炉实际炉况，进行合理的制度调整。