低风温冶炼技术实践

2021-07-27陈彦铭陈生利詹开洪

山西冶金 2021年3期

陈彦铭，陈生利，詹开洪

（宝武集团广东韶关钢铁有限公司炼铁厂，广东韶关 512123）

宝武集团广东韶关钢铁有限公司（全文简称韶钢）8号高炉炉容为3200 m3，2009年10月18日点火开炉，配备4座内燃式热风炉。自2018年开始，热风炉陆续出现燃烧室隔墙掉砖、格子砖堵塞、管系温度高等问题，严重影响生产安全，日均风温由1130℃逐步降到1030℃左右。2020年3月26日，2号热风炉退出检修，为期43 d。期间，采用3座热风炉“两烧一送”的生产模式，影响高炉经济指标和顺行。

1 低风温入炉的影响

1）由盖斯定律计算可得，鼓风物理热约占高炉热量收入的20%，而按高炉实际冶炼过程计算，鼓风物理热约占高炉热量收入的32%[1]。根据经验计算可得，韶钢8号高炉热风温度下降100℃，造成综合焦比上升15 kg/t。

2）高炉低风温入炉，理论燃烧温度降低，鼓风动能下降，风口前回旋区减小，难以吹透中心。部分未燃煤粉进入上部软熔带区域，造成渣铁透气性和流动性下降，影响高炉顺行。韶钢8号炉风温每降低100℃，影响理论燃烧温度约85℃，鼓风动能下降约15 kJ/s。

3）入炉风温大幅降低造成软熔带位置上移，直接还原区域增大，固态碳素消耗增加，煤气利用率下降，高炉操作炉型发生变化，甚至引发炉况异常。

2 低风温操作应对措施

2.1 优化热风炉操作

采取“两烧一送”的送风方式，热风炉岗位重点是做好烧炉工作，保证高炉煤气压力，同时加大焦炉煤气的配比，最大限度地使用煤气量进行烧炉，在安全温度范围内使得顶温和废气温度最大化，确保每座热风炉都能得到充分的烧炉，提高格子砖蓄热能力。根据在线3座热风炉风温的特点，优化烧炉和送风时间，用混风阀适当调整送风温度，减少风温波动，确保整体送风温度最大化和平稳有序，风温全用。

建立热风炉检修期间各相关部门煤气保供的异常响应机制，确保高炉煤气和掺烧焦炉煤气压力满足热风炉烧炉需求。成立热风检修期间专项设备维护小组，落实热风炉区域重点设备维护责任，避免热风炉出现异常停烧事件；利用检修机会，对热风炉预热器进行全面检查和补水作业，可提高烧炉煤气和助燃空气温度，有效地保证热风炉烧炉效果。

2.2 维护高炉操作炉型

下部煤气的分布形态对高炉内煤气的分布起决定性作用。鼓风动能是空气克服风口区的各种阻力，向炉缸中心扩散的穿透能力。其影响燃烧带的大小，从而影响煤气在炉内的分布[2]。主要调节包括以下内容：

1）优化风口布置，适当缩小进风面积，提高下部鼓风动能。8号高炉对铁口上方的风口小套大小和长度进行均匀性调整，风口面积由原来的0.4217 m2缩小至0.4175 m2，鼓风动能维持在109 kJ/s，实际风速232 m/s。

2）维持合适风量和较高的富氧量。风量越大，单位时间内带走的热量越多，同换炉周期条件下的风温波动值加大，不利于炉况稳定控制。因此，以满足鼓风动能为基础确定风量，采取提高富氧率来维持高冶强，保证吹透中心，维护炉型稳定。8号高炉送风比按1.60～1.7控制。

3）上部气流调节以保证较强中心、兼顾边缘为原则。在保持原有气流模型不发生大的变化基础上，将矿焦角度整体外扩1°，其余不变。

4）制订不同入炉风温条件下的操业计划表，避免风温下降造成炉内炉况失常。当风温无法满足计划值时，炉内将采取控风、控产、降负荷等应对措施，计划参数如表1所示。

表1 8号炉入炉风温及操业计划参数

2.3 保持合适的理论燃烧温度

适宜的理论燃烧温度应能满足高炉冶炼所需的炉缸温度和热量，保证液态渣铁充分加热和还原反应的顺利进行。理论燃烧温度过高，下部煤气体积膨胀，会引发压差上升，压量关系紧张；反之，则会影响风口前的煤粉燃烧，造成炉缸热量不足。8号炉2020年1—6月日均BT与Tf趋势如图1所示。

图1 8号炉2020年1—6月日均BT与Tf趋势图

应将韶钢8号高炉理论燃烧温度控制在2150～2250℃，压差175 kPa左右，压量关系平稳，保证高炉长周期稳定顺行。低风温操作期间，优化富氧率、湿分、煤比等参数，维持理论燃烧温度的稳定。具体如下：

1）提高高炉富氧率。由于受到富氧供给总量的限制，通过平衡各高炉的富氧率，把8号高炉富氧率由4%提高到4.7%，提高理论燃烧温度。

2）通过脱湿鼓风操作，进一步降低鼓风湿分至9 g/m3左右。

3）适当降低焦炭负荷，煤比下调5 kg/t左右，维持合理的喷吹量。

2.4 保证炉温充足和合适的碱度

下部制度的稳定是高炉顺行的基础，合适、稳定的炉温和碱度不仅反映了炉缸良好的热储备情况和工作状态，更重要的是避免了因炉温的大幅度波动而造成的软熔带位置的变化，也避免了因软熔带位置变化而造成的对煤气流稳定分布产生的影响甚至炉墙结厚现象[3]。

热风带入热量减少，通过提高入炉燃料比等措施保证炉缸的热量充足，避免炉缸因热制度失常，引发炉况异常。操业制度上，整体提高8号高炉PT控制水平，同时考虑到热风温度下降引起的鼓风动能不足，进而影响炉缸的活跃性，炉温控制由原来的1500～1510℃提高到1510～1525℃，w[Si]按照0.3%～0.55%目标控制。2020年1—6月PT-w[Si]趋势如图2所示。

图2 2020年1—6月PT-[Si]趋势图

良好的流动性是保证炉外能及时出净渣铁的基本要求。为了降低炉渣黏度，改善渣、铁流动性，活跃高炉炉缸，按照1.18～1.23倍、炉渣中w（Al2O3）成分＜16%、见渣率＞90%控制8号高炉炉渣二元碱度（R）。高炉炉况的抗波动能力提升，促进了高炉生产稳定顺行。

2.5 强化炉外出铁

由于高炉低风温期间，炉缸热量降低，渣铁流动性变差，炉前应做好出铁组织工作，保证渣铁及时排出[4]。具体如下：将炉外铁口深度控制在3300～3800 mm；出铁准点率达到95%以上，杜绝铁口堵口冒泥；尽可能做到不烧氧，不重堵。高炉值班工长根据出铁进程每小时核对理论和实际渣铁量的偏差，指导下一炉开铁口的时机和钻头型号选择。每炉铁检查大沟、渣沟、摆嘴，防止出现穿漏事故；落实设备管理责任，加强对开口机、液压炮等重要设备的点检，发现问题要及时处理。