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1、太钢高炉降低铁水硅含量的实践1. 概况太钢不锈钢股份有限公司目前有三座高炉，炉容分别为 3 号炉 1800m3、 4 号炉 1650m3 、 5 号炉 4350m3 。 1991 年 1998 年上半年，4 号高炉第一代 (1350ms)烧结矿配比只有55%65%，大量使用了进口球团矿。2002年底 尖山铁矿提铁降硅工程投入使用，烧结矿品位提高到59%60.3%, SiO2降 低到4.55%，将烧结碱度提高到1.751.85%。 2003年一季度高炉入炉品 位达到 60.36%，之后高炉综合入炉品位长期保持在60%左右，渣铁比减少 到270290kg/t。4号高炉第二代(1650ms)2000
2、年11月扩容大修后投产，目 前已到炉役后期。 5号高炉2006年10月份投产后利用系数、煤比和燃料 比逐年进步，但铁水硅含量平均值高且稳定性差，2008年平均Si0.52%, o Si达0.193%，个别月份高达0.247%。3号高炉2007年7月扩容大修 后投产，顺行状况相对最好，但使用的料种杂，成分、粒度及性能变化区 间宽。煤比提高到190kg/t以上时，干除尘灰碳含量增加，在高系数、高煤 比、较低燃料比冶炼条件下，渣铁排放的负荷加重。2008 年下半年以来，钢铁产品出厂价格和使用的原燃料价格比以往发 生了较大幅度的变化，炼铁系统降低生产成本提升EVA成为生产的主流。 许多降低铁水含硅量的
3、措施与降成本提升EVA的方向是一致的，如多用烧 结矿，少用球团矿，喷吹用煤多配烟煤，少配无烟煤。为确保各高炉不同 生产条件下，实现长周期炉况稳定顺行和低硅低硫高温铁水冶炼，太钢进 行了较长时间的探索，并取得了一定的阶段成效。2. 太钢高炉铁水硅含量长期偏高的原因分析2.1.原燃料条件相对较差太钢三烧的烧结矿与宝钢比，同样碱度时转鼓强度低3 %以上，酸性 氧化球团矿SiO2含量比宝钢使用的酸性球团矿高0.9%。2008年5号高炉 综合含铁炉料的三元碱度(CaO+MgO)/SiO2平均为1.54, 3号、4号高炉平 均分别为1.52、 1.58。各高炉含铁炉料中峨口铁矿自产的酸性氧化球团配 比较高
4、，虽然综合入炉品位在60%左右，但软熔温度偏低，造成软融带位 置高，软熔层厚，初渣过早形成，滴落行程长，铁水增硅过程长，初渣中 FeO 含量偏高，造成直接还原度高，炉缸热量相对不足。过早软熔的球团 粘附粉矿后堵塞煤气上升通道，造成高炉中部高温区透气性下降，是边缘 局部气流过剩和产生管道的主要原因之一，而边缘局部气流过剩、管道及 脱落发生时，渣铁热量急剧下滑，铁水含硫大幅度升高，处理不及时还引 起炉芯死焦柱活性下降，炉底砖衬温度持续降低。高炉日常操作中为防止 炉温大幅度下滑造成炉凉，控制相对较高的铁水温度和硅含量，致使燃料 比偏高。2008 年 12 月以前 5 号高炉球团矿配比 2028。球团
5、易滚动，开始 软熔温度相对较低，布料偏析较大，混合矿在槽下至炉喉料面的运行过程 中，球团矿容易在局部集中分布。当5 号高炉配比超过20时，因偏析作 用，边缘布料平台的宽度和各部位料层厚度波动范围宽，边缘局部球团分 布多的区域气流稳定性不好，实际的料面形状和各部位料层厚度经常与布 料矩阵设计不吻合，给布料控制造成很大的难度。2.2. 炉身热负荷波动剧烈太钢以往没有4000m3级高炉操作经验，5号高炉在宝钢专家指导下开 炉后，对气流调整进行了较长时间的摸索。边缘和中心气流的分配，初期 模仿宝钢高炉的 W、Z 值来调整布料。一段时期尝试疏导边缘控制中心， 逐渐加大矿批，矿批最大增加到138t，试图提
6、高W值到0.7以上，将CCT 控制到750C以下。但炉身中上部热负荷剧烈波动的问题无法得到根除。 2008年有8个月煤比都在200kg/t以上运行，其中11月最高达到209kg/t， 随着煤比提高，边缘气流有逐渐升高趋势，全炉热负荷与煤比同时升高。 2008年7月发生了一次较大的炉况失常，造成炉况失常的主要原因之一是， 焦炭质量下降后，煤比未及时跟着往下退，炉芯焦粉量增加，透气透液性 下降，中心气流通道受阻，边缘管道增加，导致频繁滑料和崩料，最终造 成气流失常和炉凉。恢复炉况期间控制了风量，炉况恢复后89月也控制 煤比到190kg/t以下，但中心气流指数Z值仍然降低到6.57.5，炉底炭砖 温
7、度持续下降。疏导边缘气流控制中心气流的操作模式，也使煤气利用率难以达到50 以上，热流比相对较低，与综合炉料软熔温度偏低叠加后，软融带根部位 置靠上，软熔层较厚，块状带区域相对缩小，间接还原不足，直接还原度 较高，燃料比长期在503kg/t以上运行。在煤比200kg/t左右运行时，边缘 局部经常出现气流过剩和管道，并伴随粘附和脱落发生，导致炉身热负荷 大幅度波动，炉温波动剧烈，全炉热负荷经常在10000 X10MJ/h25000 X 10MJ/h之间波动，铜冷却板出水温度高峰时达到90C左右，铁水硅含量由大于0.8%突然降低到0.1%左右。铁水温度由1500C，降低到1420C。2.3. 炉渣
8、碱度偏低初渣出现位置较高2008年各高炉炉渣成分中MgO含量6.5%8%, A12O3含量12.8% 14.5%,二元碱度R2为1.101.15,三元碱度1.321.36。终渣熔化温度比 宝钢高炉渣低2030C,熔化性温度比宝钢高炉渣低5060C。虽然应对炉 温下行的能力较好,但也造成炉渣热焓低,炉缸热储备不足。终渣二元和三元碱度控制偏低和熔化温度低,直接导致初渣出现位置 较高,直接还原度高,炉缸渣铁热量不足,终渣的脱硫能力和稳定性较差。2.4. 渣铁排放对炉况冲击较大2009年1月份以前, 5号高炉使用的炮泥抗渣性不好,排放过程中铁 口孔道容易越流越大，炉渣排出速度超过8t/min后，INB
9、A冲渣能力达到 饱和,必须被迫堵口,否则会造成冲渣喷溅,由此造成铁口先关后开现象, 引起高炉憋风,炉温升高。3.降低铁水含硅量的措施及效果3.1. 降硅措施提高烧结矿产量，增加高炉配料中烧结矿配比。从200 8年1 2月开始将旧烧碱度由1 .7下调到1 .65 ,逐步增加3号高 炉和4号高炉的烧结矿配比，减少球团矿配比。 2009年2月份开始增加5 号高炉烧结矿配比，各高炉烧结矿配比变化见图1。优化炉料结构，在提高烧结矿产量的基础上，提高烧结矿和块矿配 比，减少球团矿配比。高炉增加烧结矿和块矿配比，减少球团矿配比后，综合炉料的软熔性 能改善。经检测每减少1 %球团比例,综合矿软化开始温度T10
10、升高约2C， T40-T10缩小约1.5C。2009年上半年全厂平均球团比例减少约4%,综合 炉料软化开始温度平均提高约8C。软融带位置下移，软熔层变薄，扩大 了块状带高度，间接还原比率提高，直接还原度降低，滴落路径缩短，气 流稳定性改善，热负荷波动范围大幅度缩小。减少球团矿比例4%,综合炉料软化开始温度虽然只提高约8C,但随 着球团入炉数量减少，滚动和偏析减少，球团在局部集中分布的概率减少。 实际上在高炉内对稳定软熔带和煤气流的作用，要远远大于检测的综合炉 料平均软化开始温度升高值。采取控制边缘疏导中心的高热流比操作模式。2009 年 2 月份以后，5 号炉球团配比逐步减少后，球团入炉后滚动
11、和 偏析减少，边缘布料平台宽度和各部位料层厚度稳定性好转，加宽边缘布 料平台宽度的操作得以顺利实现。气流调整以适当控制边缘、疏导中心为 主，寻找合适的矿石批重。矿石批重基本稳定在 121125t，W值控制到0.300.6, Z值9.012, CCT在700800C。下部富氧率 增大到4.55.5 %，炉腹煤气量由85009500m3/min逐步提高到 980010500m3/min，适当扩大送风面积，风速提高到270280m/s，炉况顺 行较好，热负荷波动区间明显缩小，炉顶平均温度下降约1015C6月中 下旬煤比恢复到 200kg/t 以上后,热负荷波动区间又有增大趋势,但炉况稳 定性仍比20
12、08年好一些。太钢5号高炉布料实践表明，高炉布料模式，必须与使用的炉料物理 性能、粒度分布、堆角、冶金性能及煤气量和喷煤比相匹配。在改善炉料 物理和冶金性能的基础上，才有布料优化的物质基础，否则只能努力保顺 行。现阶段的炉料条件能够调整的范围还较小，只能在较小范围内减少峨 口球团矿配比，增大烧结矿和块矿配比o 2010年660m2烧结机投产后，烧 结矿总产能扩大，可以缓解目前三烧的生产压力。届时可以减慢机速，以 提高转鼓强度和改善冶金性能为主来组织生产。5 号高炉使用的烧结矿质 量还有提高空间。今后还需要进一步改善5号高炉使用的球团矿的冶金性能。建议开发 和使用MgO熔剂性球团矿，改善球团矿的
13、高温软熔和还原性能，为5号高 炉长期保持200kg/t以上煤比和冶炼含硅0.35 %的低硅铁，创造精料条件。调整炮泥配方，改善抗渣性。2009年2月在5号高炉开始使用新配方炮泥。新配方炮泥增大了氮化 硅配比，抗渣性改善。出铁期间孔径变化很小，渣铁排出流速均匀，能够 将炉渣排出速度控制到57.6t/min,基本消除了排渣速度超出INBA冲渣能 力而被迫堵口的情况。3月以后将5号高炉原配方炮泥用于3号高炉，也 使3号高炉的铁口稳定性改善，渣铁排放均衡性提高。优化高炉渣型。增加烧结矿配比的过程中，由烧结矿带入的MgO数量增加，炉渣MgO 含量也由 6%8%左右提高到 8%9.5%，二元碱度也小幅提高
14、，三元碱度 由 1.321.36 提高到 1.351.39，炉渣粘度降低，也有利于低硅铁冶炼。细化高炉操作参数管理。 针对以往气流波动较大的现象，制定了出铁温度的上下限和炉温偏 离控制目标时的增减热调整制度，力争将炉温波动范围缩小，避免炉温下 行破坏炉芯死焦柱的活性及炉温上行影响顺行； 将自产和外购焦炭质量划分成69种等级，结合各高炉外购焦配比， 制定了各种焦炭质量状态的喷煤比上限。焦炭质量变化时及时调整喷煤量 和焦炭负荷，确保炉芯活性和料柱透气性在控制范围； 装料制度和送风制度依据原燃料质量状况及时调整，确保气流稳定； 对铁口深度、孔径、来渣时间、出铁时间、排出速度、出铁炉数等 进行了细化规
15、定。增大烟煤配比，降低混合煤灰分，磨煤新系统(5号高炉全部使用磨 煤新系统煤粉， 3号高炉35左右使用新系统煤粉)烟煤配比逐步由30提 高到40%,混合煤灰分由10.2%降低到9.5%。煤粉燃烧率提高，入炉SiO2 负荷减少，减少了风口区 SiO2 的气化量，对降低铁水含硅量有一定效果。3.2. 效果通过增加烧结矿配比、调整炉料分布、改进炮泥质量、优化渣型、增 大烟煤配比等措施的应用，高炉稳定性好转，各项指标都有较大改善。 气流稳定性好转，高炉炉身热负荷波动范围缩小，5号高炉炉体热 负荷波动范围缩小，波动区间由12000 X 10MJ/h缩小到4000 X 10MJ/h以内。 铁水硅含量稳定性提咼，平均含硅量降低。5号咼炉铁水硅标准偏 差。Si由0.24%以上降低到0.165%0.214%, 3号高炉。Si降低到0.135% 0.146%。5号高炉平均Si由0.55%降低到0.47%,3号高炉平均Si由0.53% 降低到 0.46%。 炉渣排碱能力提高，炉渣中工(K2O+Na2O)由0.65%0.88%提高到 0.75%1.1%。 煤气除尘灰带走锌量增加，一次灰和二次灰Zn含量合计值由0.65% 0.85%，提高到0.75%0.95%。 燃料比降低，全厂高炉平均燃料比由506kg/t，降低到499kg/t。
