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1、71新临钢炉料结构优化控制管理实践【摘 要】2009 年新临钢公司开始实施炉料结构优化控制管理，通过完善必要的工艺技术装备，优化铁前系统配料和工艺操作，使铁前系统的生产管理水平不断提高。【关键词】炉料结构 控制 管理 高炉 成本1.前言2008 年下半年以来，我国过热的钢材市场急转直下，一方面，煤、铁矿石等主体原燃料在高位运行，造成钢铁企业生产成本居高不下；另一方面，钢材买方市场竞争日趋激烈，钢材价格持续下跌，企业效益逐年下滑，众多钢铁企业陷入严重亏损，山西新临钢公司（以下简称临钢）也遇到了前所未有的困难。2009 年，临钢技术管理部门和各生产单位，通过管理创新、技术创新等手段统筹规划，形成了
2、一套具有临钢特色并行之有效的炉料结构优化控制管理模式，在短时间内利用现有装备实现了内部工艺配套和生产组织模式的优化，取得了明显的经济和社会效益。2.铁前炉料结构优化控制管理的系统性分析2.1 制约临钢铁前系统发展的原因分析2.1.1 没有资源优势稳定的原料供应是高炉实现高效益运行的重要基础，而铁矿粉与焦煤这两种用于高炉、焦炉生产的主要原料，临钢基本上没有自己的控制能力。临钢在建厂初期规模基础上配套建设的自有铁矿山，一直以来年生产铁矿粉能力也仅有 2030 万吨，远远无法满足高炉需求，大量铁矿粉依赖于从外地采购或国外进口，受国际因素影响，国内矿粉价格一直也在高位震荡运行；临钢虽然地处“煤海”之称
3、的山西境内，但受山西省内煤炭资源整合影响，炼焦煤综合采购成本也居高不下。2.1.2 没有装备优势太钢集团临汾钢铁集团公司是 1958 年建厂的老企业，经过 50 多年的发展，现已形成集采矿、炼焦、炼铁、炼钢、轧钢为一体的大型钢铁联合企业，但是受历史条件的制约，与国内同行业相比，目前铁前系统拥有的三座顶装 4.3 米焦炉、三座 400 立方米以下高炉和三台 36 平方米以下的烧结机等主体工艺设备在同行业处于中等偏下水平。2.1.3 没有成本优势在钢铁联合生产中，铁前成本占总成本的 70%以上，随着钢材市场价格的不断下滑和原燃料、电、运输费用的不断涨价，铁前系统各项增支减利因素增多。2005 年以
4、后，临钢中板厂 3300mm 中厚板生产线、不锈钢热处理酸洗生产线相继投入运行，但又适逢国内中厚板产能集中释放期，产品制造成本呈逐年上升趋势。2.2 实施铁前炉料结构优化控制的内涵所谓原料结构优化控制，就是如何合理、有效地利用企业内部的人力、物力、设备等现有资源，通过管理创新和技术创新，实现人、财、物与产能的最佳匹配，达到降低成本，增加效益的目的。其核心内涵包括以下两个方面：一是依托现有工艺布局，在短时间内快速完成以铁水预处理为中心的配套技术改造，为炼焦工艺适当配加高硫煤降低焦煤采购成本提供宽松的工艺技术空间；二是以高炉炉况稳定顺行为前提，探索科学合理的炉料结构与高炉操作控制路线，形成因陋就简
5、的高炉操作控制模式，同时以后续工序所要求的产品产量（包括铁水和煤气）为基准，充分发挥人和设备的潜能，建立健全对国际国内市场资源最佳性价比动态研究的组织体系，科学研究、决策和实施，实现全公司效益的最大化。2.3 铁前炉料结构优化控制的指导思想以高炉稳定顺行为基础，以技术创新和管理创新为动力，按照市场化运营思维确定公司原料结构与工艺优化生产组织最佳模式，实现降本增效的工作目标，为公司实施“创建最具竞争力中厚板精品企业”发展战略提供基础保障。3.主要做法3.1 抓重点项目和关键项目，完善必要的工艺技术装备2008 年元月，临钢焦化系统开始大比例配用省内焦煤集团的炼焦煤，受地质结构层影响，焦煤集团所供
6、李雅庄、白龙、阳泉曲、白璧关、离石等地炼焦煤中硫份含量达到 1.5%，焦化厂虽多次调整，但配72煤结构中的硫份含量仍居高不下，焦炭中硫含量一直维持在 0.8%1.0%，造成炼铁厂入炉燃料中硫负荷整体升高，加之炼铁工序高炉容积较小，炉缸蓄热能力差，高炉生产调整较为困难，经常出现铁水S含量偏高的现象。铁水S 含量偏高，很大程度限制了炼钢品种钢的开发。因此，铁前系统实施炉料结构与工艺优化控制，首要任务是解决铁水S含量偏高的现状，2008 年初，临钢公司依托现有工艺布局，集中有限资金，依靠自己的力量，开始进行铁水预处理技术改造，2008 年 9 月公司铁水预处理系统开始试车，2009 年 2 月投入运
7、行，截止 2009 年 12 月底，累计处理铁水 64.7833 万吨，解决了困扰焦化、炼铁、炼钢三大工序的生产工艺调整难题。高炉炉料结构优化很重要的一个方面是烧结矿配用比例的调整，适度提升烧结装备能力，能为控制合理的烧结矿配用比例创造条件。临钢烧结系统装备水平较低，2004 年曾对烧结机进行过一次扩容改造，烧结矿产量一度达到日产 4500 吨左右，但随着设备老化，近年来三台烧结机的漏风率也呈逐年上升趋势，严重制约了烧结产能的发挥。为了形成适合自身掌握控制的炉料比例模式，炼铁厂分别于 2009 年 5 月中旬和 6 月下旬进行了以治理漏风为主的 1#、2 #、3 #烧结机专项维修，维修后，1
8、#、2 #烧结机负压提高了2.5 KPa 以上, 3 #烧结机负压提高了 1.3kpa，烧结矿产、质量的提高为高炉炉料结构优化提供了保证。3.2 以炼铁烧结工序配用全进口矿粉、高炉工序大幅度提高进口块矿配比、焦化配用低价长焰煤为基础，组织实施铁前原燃料结构优化，有效地降低了原料采购成本2008 年 9 月受襄汾尾矿坝事故影响，临汾当地铁矿企业全面整顿，临钢自有矿山也被迫停产，当地库存及国内采购的矿粉价格远高于进口矿粉价格，为了降低烧结矿成本，保证烧结用料的连续性和稳定性，2009 年初临钢公司开始组织实施全进口矿粉烧结工业实验研究。针对进口矿粉粒度较粗，透气性好，垂直烧结速度快，单烧时液相生成
9、量少、造球差的问题，临钢技术中心按照采购进厂的进口矿单烧性能，结合临钢烧结机设备状况与高炉的匹配要求，进行配比设计和烧结杯试验，从中选择出适应配比进行工业试验后组织现场生产，取得了良好的生产效果。临钢炼铁厂高炉炉料结构采用高碱度烧结矿+球团矿+生矿的三元结构（有时还附加配用少量自选钢渣） ，生矿比例一般为 510%。近年来，由于生块价格比球团矿低，而且还能省下了建造球团的设备及占地费用，国内外大中型钢铁企业都在努力增加生矿配比。与球团矿相比，块矿有以下不利因素：一是块矿含有一定的水分，特别是澳矿，为了实现矿山的可持续发展，在赤铁矿中配加 30%褐铁矿，二是块矿在300500，具有热爆性，从而引
10、起块状带透气性变差，边缘煤气流受抑制，造成炉墙上部粘结；三是 Al2O3含量高，造成炉渣黏度上升；四是软化、融滴性能差，造成煤气通过软融带时阻力增大；五是在夏、冬季，块矿露天堆放，雨雪后块矿的粉末无法筛除，冬季冬块易卡料，基于以上缺陷，造成高炉在高冶强的前提下提高生矿配比有很大难度，尤其是对低物理热冶炼的高炉来说，提高生矿比例更加不利。2009 年，临钢炼铁厂通过在高炉上采取合理的上、中、下部调剂措施，使高炉煤气流分布合理，形成稳定的中心、边缘煤气流，维护了炉缸的稳定活跃；在烧结矿中提高 MgO 含量，提高炉渣流动性；在高炉仓下强化筛网管理，减少粉末入炉等一系列有效措施，块矿比例逐步提高，在高
11、炉块矿配比达到 20%时，仍然保持了炉况稳定顺行，取得了较好的技术经济指标。焦化厂按照对标分析的方法，运用煤岩组成分布图客观比较了同等炼焦条件下焦炭质量优于我公司的其他兄弟单位的配成煤组成，发现我公司配成煤组成存在以下问题：一是岩相分布图存在凹口，呈双峰状，二是配成煤组成中没有具有价格优势的炼焦边缘煤种，同时分析后还得出用现有煤种经过合理配比取用，虽不能达到配比的最佳状态正态分布，但还是能实现配成煤岩相分布图呈宽单峰、无凹口的平坦分布，且可以向炼焦边缘煤种延伸的技术创新思路。2009 年初，焦化厂在公司技术中心、物资采购部门的配合下通过市场调研后提出了配用长焰煤,通过调整配煤比生产满足高炉生产
12、的高机械强度、高反应性焦炭的技术课题。由于长焰煤是变质程度最弱的烟煤，黏结性很弱，一般不结焦，但其有低灰、低硫、价格低的优势，为了发挥长焰煤特点，焦化厂综合考虑了长焰煤初次配用等不利因素，在 6 月初首先配用了 5%的长焰煤，随后根据焦炭指标情况将配比增加至 8%，同时将其它煤种做了适当调整，达到了既保证质量又降低配煤成本的目的。3.3 在保高炉稳定顺行的前提下，开展铁前工艺优化，有效地降低生铁制造成本2009 年，炼铁厂在满足高炉生产“安全、顺行、低成本”要求的基础上，通过提高热风温度，合理喷煤等强化冶炼手段，实现系统产能和效益的有机统一。在 1#高炉推行以全正装料制为主料制的装料制度，尽量
13、发展边缘气流，下部适当缩小风口面积，采用部分加长风口，提高富氧、喷煤的技术操作方针，达到了“上稳下活”的生产目标，炉缸工作状态明显改善，铁水含硅量显著降低；在 6#高炉进行了大矿批分装操作技术研究，通过选择合理的焦碳批重，推行了固定焦批调矿批的操作方针，稳定了焦窗厚度，73确保了软融带有良好的透气性，炉况顺性程度明显改善，技术操作指标不断提高；在全厂推行了含铁炉料混装入炉技术方针，减小了由于入炉料配比不均匀，造成高炉内成渣带的不稳定对高炉生产造成的影响，达到了稳定成渣带的结构，改善高炉料柱透气性，提高高炉炉况稳定性的目的，也为提高生矿配比创造了条件。4.结语通过实行铁前炉料结构优化控制管理，临钢公司消化了原料、装备、市场、成本等条件较差的不利因素，理顺了生产、技术管理的主线，提高了高炉操作和生产控制水平，并形成了一套因陋就简的炉料结构与工艺优化控制管理模式。2009 年，焦化厂单位成本降低了 20.46 元/吨，增加效益 991 万元；炼铁厂单位成本降低了 30.39 元/吨，增加效益 3340 万元。
