王文生，劉 偉，魏航宇
（河北鋼鐵集團(tuán)邯鋼公司）
摘要：隨著環(huán)保要求和鋼鐵市場(chǎng)形勢(shì)的變化，限產(chǎn)條件下燒結(jié)礦生產(chǎn)受到了很大的限制，特別是開(kāi)停車次數(shù)增加， 高爐配吃燒結(jié)礦質(zhì)量波動(dòng)明顯。 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐找出了應(yīng)對(duì)操作制度，減少了爐況波動(dòng)，邯鋼 2000m3 高爐完成焦比 375kf ／ t，燃料比505kg ／t。
關(guān)鍵詞：高爐；燒結(jié)礦；操作制度
0 概述
邯鋼5 ＃ 高爐 2005年由1260 m3 擴(kuò)建成為2000m3 ，建成后整個(gè)配套系統(tǒng)卻有很多部分未進(jìn)行相應(yīng)升級(jí)，對(duì)高爐原燃料供應(yīng)系統(tǒng)影響較大，高爐焦炭配吃兩種以上，且比例調(diào)整頻繁，高爐配吃燒結(jié)礦來(lái)自幾個(gè)不同的燒結(jié)車間，不同燒結(jié)機(jī)之間從混勻料到燒結(jié)方式差別較大，通過(guò)對(duì)不同車間燒結(jié)礦配比定比例后，整體燒結(jié)質(zhì)量有所好轉(zhuǎn)。 但近年來(lái)由于環(huán)保要求越來(lái)越高，在降本壓力不斷增加的情況下，公司對(duì)燒結(jié)原料進(jìn)行了控制，使得一些性能較好的燒結(jié)原料配比降低較多，燒結(jié)礦整體品位和性能都有所下降，燒結(jié)車間為了提高燒結(jié)礦性能被迫采取降低機(jī)速、增加白云石配比和提高堿度等措施。 另外，邯鋼幾乎只對(duì)燒結(jié)礦的品位、堿度、成分、轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度和粒度進(jìn)行跟蹤和化驗(yàn)，而對(duì)燒結(jié)礦的還原性、還原粉化率、軟熔性能等每月檢查不到 5 次，特別是近期在燒結(jié)礦混勻料換堆頻繁的情況下，整個(gè)燒結(jié)原料配比變化較大，但整個(gè)燒結(jié)礦性能檢測(cè)幾乎缺失，導(dǎo)致高爐爐況反應(yīng)變化較大。 目前，5＃高爐原料結(jié)構(gòu)中燒結(jié)礦配比為 70％ ～ 75％，燒結(jié)礦性能變化幾乎成為影響高爐的最主要因素，燒結(jié)礦物理性能對(duì)高爐來(lái)說(shuō)作用點(diǎn)主要集中在上部塊狀帶，而一些熱性能卻影響高爐軟熔帶較多，如軟熔帶高低、氣流分布和渣皮穩(wěn)定性等［1，2］ ，這些因素的穩(wěn)定已經(jīng)成 為高爐冶煉的核心內(nèi)容。 為了彌補(bǔ)燒結(jié)礦變化后質(zhì) 量變化跟蹤的不足，高爐車間自 2014 年年初建立了 燒結(jié)礦變料跟蹤臺(tái)賬，以高爐為直接研究對(duì)象，通過(guò) 高爐反應(yīng)性參數(shù)的變化與燒結(jié)礦變料的統(tǒng)計(jì)回歸， 確定了不同混勻料情況下的水溫差水平，最終制定 出燒結(jié)礦變料后的調(diào)整措施，穩(wěn)定了爐況，實(shí)現(xiàn)了低 成本原料條件下的良好指標(biāo)。
1 爐況反應(yīng)情況
5＃高爐爐況波動(dòng)一般主要體現(xiàn)在壓量關(guān)系不 適，經(jīng)常出現(xiàn)壓差陡升現(xiàn)象，兩料尺動(dòng)作差，出現(xiàn)偏 尺滑尺現(xiàn)象，氣流分布紊亂，常出現(xiàn)“管道”現(xiàn)象，壁 體溫度波動(dòng)，渣皮穩(wěn)定性差，爐溫波動(dòng)較大；但目前 高爐由于燒結(jié)礦波動(dòng)引起的爐況波動(dòng)主要體現(xiàn)在壁 體溫度頻繁波動(dòng)，氣流分布紊亂，水溫差較高。
1.1 壁體溫度變化
5＃高爐壁體溫度爐腰以上 8層測(cè)溫點(diǎn)分別設(shè)在 16．018 m、17．929 m、20．253 m、22．408 m、24．28 m、 26．06 m、29．62m、33．125m。 其中，燒結(jié)礦性能變化主要引起的溫度波動(dòng)從 20．053m 測(cè)溫點(diǎn)開(kāi)始，逐漸推移至 22．408m、24．28m、26．06m。 20．053m 測(cè)溫點(diǎn)溫度開(kāi)始波動(dòng)后5h，22．408m 測(cè)溫點(diǎn)溫度開(kāi)始大浮動(dòng)波動(dòng)；22．408m測(cè)溫點(diǎn)溫度開(kāi)始大幅度波動(dòng)后6h，24．28m測(cè)溫點(diǎn)溫度開(kāi)始大幅度波動(dòng)；24．28m 測(cè)溫點(diǎn)溫度開(kāi)始大幅度波動(dòng)后 7h，26．06m 測(cè)溫點(diǎn)溫度開(kāi)始大幅度波動(dòng)。 但渣皮穩(wěn)定過(guò)程會(huì)以26．06m穩(wěn)定開(kāi)始15h 左右后 24．282m、22．408m、20．053m 位置逐漸穩(wěn)定，波動(dòng)順序時(shí)間依次是 7h、 6h、5h，高爐壁體溫度波動(dòng)變化分別如圖 1、圖 2、圖 3、圖 4 所示。
1.2 氣流分布變化
燒結(jié)礦性能變化一般都會(huì)引起高爐軟熔帶的變化，特別是燒結(jié)礦配比較高的高爐，軟熔帶的變化對(duì)煤氣流分布變化影響較大，特別是對(duì)中心和邊緣氣流分布狀態(tài)影響更大，高爐邊緣與中心氣流分布較弱，溫度都比較低，一般邊緣溫度為 70 ～ 90 ℃ ，中心溫度為 550 ～ 650℃ ，燒結(jié)礦性能變化后中心氣流和邊緣氣流分布急劇變化，溫度變化較大，邊緣溫度超過(guò) 100 ℃ ，中心溫度達(dá)到 670 ℃左右。
1.3 水溫差
目前，邯鋼 5＃高爐爐況波動(dòng)的最直接體現(xiàn)就是水溫差，水溫差的波動(dòng)影響較大，進(jìn)水溫度控制在42～ 45 ℃ ，一般高爐水溫差穩(wěn)定在 3.5 ℃ 。 燒結(jié)礦性能不同表現(xiàn)出的水溫差也不同，有些燒結(jié)礦會(huì)使得一段時(shí)期內(nèi)水溫差穩(wěn)定在 3 ℃ 以內(nèi)，有些燒結(jié)礦會(huì)使得水溫差平均高達(dá) 3.7～4.0 ℃ 。 水溫差的變化過(guò)程對(duì)爐況影響最大，整個(gè)變化過(guò)程體現(xiàn)出氣流分布和壁體溫度的變化，變化過(guò)程中使得下料不均，爐溫難控，而且水溫差的穩(wěn)定過(guò)程跟參與控制時(shí)間有關(guān)，早期控制一般 3 ～ h 能夠穩(wěn)定，但如出現(xiàn)較大波動(dòng)且控制力度不夠，波動(dòng)時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)至 1 ～ 2 天，甚至出現(xiàn)高爐水溫差長(zhǎng)時(shí)間高位運(yùn)行的情況。
2 燒結(jié)礦變化情況
2.1 燒結(jié)礦變化情況
5＃高爐配吃 400m2 燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)的燒結(jié)礦，一般料場(chǎng)備料混勻料每堆都在10 萬(wàn) t 左右，燒結(jié)穩(wěn)定期10天，但也經(jīng)常出現(xiàn) 2 天左右換堆現(xiàn)象，每次換料堆后混勻料結(jié)構(gòu)配比都會(huì)出現(xiàn)較大變動(dòng)，高爐反應(yīng)性參數(shù)變化明顯，最直接反映是高爐壁體的溫度變化，400m2 燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)的常見(jiàn)配礦的燒結(jié)礦換料堆情況見(jiàn)表 1。
2.2 燒結(jié)礦性能變化
400m2 燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)的燒結(jié)礦每日抽樣指標(biāo)化驗(yàn)只有成分、轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度和粒度組成，但這些數(shù)據(jù)日常變化很小，而對(duì)高爐影響較大的還原粉化、還原性、礦相分析、軟熔性能和滴落性能等指標(biāo)送檢樣數(shù)幾乎 10天才一次，并且檢測(cè)結(jié)果幾乎 10天左右才能 夠報(bào)出，檢測(cè)結(jié)果對(duì)生產(chǎn)幾乎沒(méi)有任何指導(dǎo)意義，只 能做后期分析處理結(jié)果用。 近期 400m2燒結(jié)機(jī)生 產(chǎn)的燒結(jié)礦換料堆后還原粉化率和混勻料成分指標(biāo) 見(jiàn)表2。
3 操作制度的轉(zhuǎn)變
3.1 建立長(zhǎng)期跟蹤回歸模式
邯鋼 5＃高爐自 2013年 9 月份起建立了燒結(jié)礦變料堆與高爐反應(yīng)性參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)時(shí)跟蹤高爐反應(yīng)性參數(shù)變化與燒結(jié)礦混勻料的變化趨勢(shì)，并進(jìn)行回歸統(tǒng)計(jì)找出了每種混勻料對(duì)應(yīng)的反應(yīng)性參數(shù)范圍，同時(shí)對(duì)混勻料中各種配料性能進(jìn)行了跟蹤回歸， 找到了各種原料配比變化對(duì)高爐反應(yīng)性參數(shù)的影響情況，找出了幾種配料的冶煉規(guī)律，特別是澳礦的 PB 和楊迪等礦料。
3.2 操作方式的改變
高爐爐況波動(dòng)最直接體現(xiàn)在水溫差的穩(wěn)定性，間接引起爐溫波動(dòng)和氣流分布的變化，因此對(duì)水溫差引起的爐溫波動(dòng)和氣流分布進(jìn)行控制就可以減少其對(duì)高爐操作的影響。 為此，制定了水溫差波動(dòng)的時(shí)間性和階段性應(yīng)急預(yù)案。
3.2.1 水溫差波動(dòng)應(yīng)急預(yù)案
進(jìn)水溫度和流量處于正常狀態(tài)，水溫差波動(dòng)時(shí)，對(duì)風(fēng)溫、加濕、煤粉、焦炭負(fù)荷等操作進(jìn)行調(diào)整，具體操作見(jiàn)表3。
3.2.2 操作制度的調(diào)整
目前，5＃高爐基本操作制度已經(jīng)定型，每次燒結(jié)礦更換料堆后都會(huì)對(duì)操作制定進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，出現(xiàn)長(zhǎng)期性影響時(shí)應(yīng)對(duì)上部制度進(jìn)行調(diào)整，出現(xiàn)短期性影響時(shí)主要以下部送風(fēng)制度、熱制度和造渣制度調(diào)整為主。
3.2.2.1 裝料制度
由于原燃料降成本措施的實(shí)施，原料整體質(zhì)量下降較多，特別是品位下降了0.5％ ～ 1％，致使高爐爐內(nèi)氣流分布與爐料分布情況變化不相適應(yīng)，水溫差穩(wěn)定性變差。 水溫差不穩(wěn)定后，通過(guò)對(duì)爐頂裝料制度和送風(fēng)制度做出相應(yīng)的調(diào)整，基本起到了穩(wěn)定水溫差的作用，但由于原燃料條件一直處于波動(dòng)狀態(tài)，高爐布料制度和送風(fēng)制度也應(yīng)該跟隨調(diào)整。
2011 年～2017 年，5＃高爐主要布料角度變化見(jiàn)表7，布料環(huán)數(shù)和料線對(duì)爐料分布情況起較大作用。 今年以來(lái)，5＃高爐隨著布料角度的變化，布料環(huán)數(shù)和料線變化較為明顯，布料環(huán)數(shù)一直處于上升趨勢(shì)，特別是爐況出現(xiàn)較大變化后，為了適應(yīng)燒結(jié)礦變化引起的波動(dòng)，布料環(huán)數(shù)的調(diào)整一定意義上相當(dāng)于定點(diǎn)布料，調(diào)整后的效果還是較為明顯的。 料線主要是塊狀帶厚度的一個(gè)體現(xiàn)， 2014 年3 月前料線一直處于1.5m，由于 5＃高爐左右探尺自開(kāi)爐以來(lái)很少走齊，偏差較大，特別是爐頂裝料后，焦炭和礦石所反應(yīng)情況更不相同。 針對(duì)這種情況，2014年后逐步尋找最大角度，進(jìn)入 2015 年后通過(guò)整體的爐頂裝料制度調(diào)節(jié)，兩探尺基本走齊，偏差較小。
3.2.2.2 送風(fēng)制度
煤氣流的第一次分布和形成過(guò)程主要受送風(fēng)制度的影響，送風(fēng)制度主要包括風(fēng)口長(zhǎng)短、面積，所對(duì)應(yīng)的鼓風(fēng)動(dòng)能和爐腹煤氣量的大小等，風(fēng)口的長(zhǎng)短和面積是對(duì)應(yīng)于裝料制度相應(yīng)調(diào)節(jié)的一個(gè)主要手段，每次風(fēng)口的調(diào)整都是由于高爐煤氣流分布出現(xiàn)偏差，且鼓風(fēng)動(dòng)能偏離正常值范圍，另外還應(yīng)根據(jù)中心和邊緣溫度情況選定合適的風(fēng)口長(zhǎng)度。 5＃高爐所用風(fēng) 口 主 要 包 括 550mm × 120mm、 550mm × 110mm、500mm × 120mm 和500mm × 110mm四種，其中的 550mm 長(zhǎng)風(fēng)口使用較謹(jǐn)慎，最多不能超過(guò)6個(gè)。 根據(jù)日常燒結(jié)礦變化引起的波動(dòng)，高爐下部操作制度主要對(duì)動(dòng)能和爐腹煤氣量進(jìn)行控制，不同燒結(jié)性能的燒結(jié)礦對(duì)應(yīng)不同的動(dòng)能和煤氣量，主要調(diào)整手段是風(fēng)量和富氧量的調(diào)節(jié)。
3.2.2.3 熱制度和造渣制度
爐況波動(dòng)最易引起爐溫變化，導(dǎo)致冶煉失常，熱制度和造渣制度水平的穩(wěn)定是整個(gè)高爐穩(wěn)定的核心，但燒結(jié)礦變化后對(duì)應(yīng)熱制度也應(yīng)做出相應(yīng)調(diào)整。使用引起水溫差較高的燒結(jié)礦混勻料時(shí)，鐵中［ Si］控制在 0.38％ ～0.45％，使用引起水溫差較低的燒結(jié)礦混勻料時(shí)鐵中［Si］控制在0.35％ ～ 0.42％，造渣制度中二元堿度控制在 1.18 ～ 1.25，四元堿度控制在1.00～ 1.05。 正常情況下，保證［Si］0.35％ ～0.45％，鐵水含［ S］ ≤0.03％，渣中 Al2O3 ≤16％。 當(dāng)渣中Al2O3 ≥16％時(shí)，分析原因，調(diào)整爐料結(jié)構(gòu)，降低渣中Al2O3 含量。 若爐料結(jié)構(gòu)調(diào)整后 Al2O3 ≥16％，提高爐溫物理熱，保證物理熱≥1510 ℃ 。
4 分析及結(jié)論
4.1 燒結(jié)礦性能分析
燒結(jié)礦更換混勻料后，由于缺少較多主要高爐數(shù)據(jù)，因此只能從配礦上看。 400m2 燒結(jié)機(jī)混勻料原料結(jié)構(gòu)為國(guó)內(nèi)精粉和進(jìn)口礦粉，國(guó)內(nèi)精粉：邯邢、司家營(yíng)、本地精粉，屬于磁鐵礦；進(jìn)口礦粉主要有兩種：巴西系列和澳礦系列，礦粉為赤鐵礦、赤鐵礦和褐鐵礦混合、褐鐵礦，邯鋼曾對(duì)幾種礦粉進(jìn)行試驗(yàn)研究。
（1）同化性能。 從最低同化溫度看，澳礦系同化性能強(qiáng)于巴西系。
（2）液相流動(dòng)性。 液相流動(dòng)性一般以 SiO2 質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的強(qiáng)于以 Al2O3為主要酸性氧化物的礦粉。
（3）SFCA 生成能力。 一般外礦粉 SFCA 生成能力較強(qiáng)，且液態(tài)流動(dòng)性較高的礦粉 SFCA生成能力較強(qiáng)，SiO2 質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，配加CaO 也相應(yīng)增多，液相數(shù)量的增多一定程度上有利于SFCA 生成。
（4）粘結(jié)相強(qiáng)度。 巴西系礦 SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)適中，Al2O3含量低，使得粘結(jié)相強(qiáng)度較高，但澳礦系的半褐鐵礦由于燒結(jié)過(guò)程中內(nèi)部容易產(chǎn)生大氣孔，使得裂紋數(shù)量增加。
（5）從幾種礦粉的燒結(jié)性能來(lái)看，粘結(jié)性強(qiáng)的礦粉有利于冷強(qiáng)度；而使用同化性好和液相流動(dòng)性好的礦粉有利于燒結(jié)速度和燒結(jié)成品率的提高；SF?CA 生成能力強(qiáng)的和同化性能適中的有利用低溫還原粉化和熱態(tài)強(qiáng)度的提高，但整體燒結(jié)速度和成品率相應(yīng)受到一定影響。
4.2 操作結(jié)論
根據(jù)以上礦粉燒結(jié)性能和混勻料配比情況，制定了合理的操作制度，以穩(wěn)定爐內(nèi)氣流變化，主要調(diào)節(jié)如下：
（1）高爐根據(jù)配礦情況動(dòng)能控制在 8500 ～12000 N·m／ s，回旋區(qū)深度控制在1.525～1.643m，爐腹煤氣量控制在4800～5050m3 ／ min，煤氣指數(shù)控制在 55～60 m3 ／ （min·m2 ），k 值控制在 2．800 ～ 3．000，布料 制度變?yōu)?img width="104" height="78" src="http://m.sscx7.com/file/upload/202003/10/10-49-01-70-6.png" alt="圖片7" />，料線使用 1.3ｍ 情況下調(diào)整 布料平臺(tái)寬度為 1.25～1.35 ｍ；
（2）對(duì)粘結(jié)相強(qiáng)度和同化性能較強(qiáng)的礦粉生產(chǎn) 的燒結(jié)礦選擇較大動(dòng)能和深度指數(shù)，同時(shí)爐渣堿度 采用下限控制，并建議燒結(jié)車間以1.95m ／ min 的燒 結(jié)速度進(jìn)行生產(chǎn)；
（3）對(duì)粘結(jié)性強(qiáng)、流動(dòng)性能好的礦粉生產(chǎn)的燒 結(jié)礦，采取上部布料矩陣壓制邊緣措施，且最內(nèi)環(huán)圈焦炭增加一圈；
（4）燒結(jié)礦變化初期的控制最為重要，熱制度的穩(wěn)定是整個(gè)爐況穩(wěn)定的基礎(chǔ)。
5＃高爐水溫差波動(dòng) 應(yīng)急預(yù)案根據(jù)變化時(shí)間能夠較好地將熱制度穩(wěn)定住，保證爐況的穩(wěn)定順行。
5 參考文獻(xiàn)
［1］ 周傳典．高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊(cè)［M］．北京：冶金工業(yè)出版社，2002：158－165．
［2］趙鐵良． 遷鋼 1號(hào)高爐爐缸水溫差異常的處理［J］． 煉鐵，2009，28（1）：12－16．