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（天津鐵廠有限公司，河北 056404）

[摘 要] 天津鐵廠有限公司 6 號(hào)高爐有效容積 2 800 m³ ，是公司煉鐵的主要工藝生產(chǎn)設(shè)施。本文介紹了 6 號(hào)高爐的工藝設(shè)備配置及技術(shù)參數(shù)，闡述了在 2021 年 2 月 6 號(hào)高爐高產(chǎn)技術(shù)攻關(guān)中采取的各項(xiàng)工藝技術(shù)和管理舉措。通過采取加強(qiáng)高爐料質(zhì)量管理、優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)、優(yōu)化高爐工藝操作、提高入爐風(fēng)溫以及低硅冶煉技術(shù)等措施，使 6 號(hào)高爐高產(chǎn)技術(shù)攻關(guān)達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，并能在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持著高產(chǎn)穩(wěn)定順行，6 號(hào)高爐的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)顯著提高。

[關(guān)鍵詞] 高爐冶煉；技術(shù)攻關(guān)；生產(chǎn)實(shí)踐；經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

0  引言

2020 年以來，天津天鐵冶金集團(tuán)有限公司（下稱天鐵）6 號(hào)高爐受原燃料供應(yīng)緊張、原料價(jià)格飆漲、運(yùn)輸困難等影響，導(dǎo)致入爐原料品位得不到保障，焦炭質(zhì)量降低。另外燒結(jié)礦頻繁倒運(yùn)和露天堆放，粒度波動(dòng)較大，粉化率高，使得高爐入爐燒結(jié)礦冶煉性能變差，對(duì)高爐冶煉影響較大。天鐵 6 號(hào)高爐有效容積 2 800 m³ ，高爐實(shí)際生產(chǎn)能力是年產(chǎn)鐵水約 225 萬噸，利用系數(shù) 2.2 t/m³d 左右。6 號(hào)高爐肩負(fù)著天鐵煉鐵生產(chǎn)的重?fù)?dān)，更是天鐵增加產(chǎn)量和效益的主要工藝生產(chǎn)設(shè)施，6 號(hào)高爐生產(chǎn)情況的好壞直接影響著天鐵的整體經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。為此，天鐵于 2021 年初組織了 6 號(hào)高爐高產(chǎn)技術(shù)攻關(guān)，以解決實(shí)際生產(chǎn)中制約 6 號(hào)高爐高產(chǎn)的影響因素。

本文簡(jiǎn)要介紹了 6 號(hào)高爐的工藝設(shè)備配置狀況，對(duì)在 2021 年 2 月份 6 號(hào)高爐高產(chǎn)技術(shù)攻關(guān)中采取的各項(xiàng)工藝舉措進(jìn)行了分析和闡述，并對(duì)此次高爐高產(chǎn)技術(shù)攻關(guān)的效果進(jìn)行了總結(jié)。通過各項(xiàng)工藝技術(shù)和管理措施的實(shí)施，使得 6 號(hào)高爐各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)顯著提高。

1 天鐵 6 號(hào)高爐簡(jiǎn)介

天鐵 6 號(hào)高爐有效容積 2 800 m³ ，爐缸直徑11.6 m，高徑比 Hu/D 為 2.3；高爐配有 30 個(gè)風(fēng)口和三個(gè)鐵口，出鐵場(chǎng)下部采用 260 t 魚雷罐車接送鐵水；爐頂設(shè)備采用 BG-III 型可擺動(dòng)溜槽的串罐無料鐘爐頂，溜槽長(zhǎng)度 3800mm、轉(zhuǎn)速為 8.12 r/min、傾動(dòng)范圍 10°～45°、傾動(dòng)精度± 0.1°，可實(shí)現(xiàn)多種矩陣模式布料和中心加焦；熱風(fēng)爐采用三座高溫頂燃式熱風(fēng)爐，用焦?fàn)t煤氣富化高爐煤氣為燃料，采用分離式熱管換熱器回收煙氣余熱用于預(yù)熱煤氣和助燃空氣，設(shè)計(jì)風(fēng)溫 1 250 ℃～ 1 280 ℃、一代壽命 30年；爐頂采用紅外攝像儀和熱成像儀，可直觀分析爐內(nèi)情況和煤氣氣流分布；爐頂煤氣采用干法布袋除塵及 TRT 煤氣余壓發(fā)電技術(shù)。

2 高爐高產(chǎn)技術(shù)攻關(guān)舉措

2.1 加強(qiáng)入爐原料質(zhì)量管控

（1）為了改善燒結(jié)礦、球團(tuán)礦的質(zhì)量，近兩年來，天鐵加強(qiáng)了燒結(jié)工序的管控，通過加大管控?zé)Y(jié)礦運(yùn)輸、倒運(yùn)、打水等環(huán)節(jié)，有效的保證了燒結(jié)礦的質(zhì)量。同時(shí)優(yōu)化了球團(tuán)生產(chǎn)工藝，長(zhǎng)期生產(chǎn)低硅球團(tuán)，滿足了 6 號(hào)高爐對(duì)球團(tuán)礦成分的需求，在保證爐料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定同時(shí)，也為高爐提供了優(yōu)質(zhì)的主要原料。

（2）為了改善高爐透氣性，提高高爐冶煉強(qiáng)度，加大了槽下振動(dòng)篩孔徑。將焦篩孔徑從 20 mm 擴(kuò)大到 25 mm；槽下懸臂自清理礦篩，通過逐漸增大篩條的間隙，篩除粒徑小于 8 mm 的碎料，減少粉礦入爐量。

2.2 提高入爐原燃料品位和質(zhì)量

參考國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)，高爐高產(chǎn)冶煉是以精料為基礎(chǔ)的，高爐的精料對(duì)高爐生產(chǎn)指標(biāo)的影響占有很大的比率。高爐要想取得好的生產(chǎn)指標(biāo)就離不開入爐料的品位和質(zhì)量，提高高爐冶煉強(qiáng)度首先要從改善高爐入爐礦、焦、煤等原燃料的質(zhì)量入手。使用的入爐礦應(yīng)具有品位高、粒度均勻、強(qiáng)度高、含硅量低、低溫還原粉化率和膨脹率低等條件；使用的冶金焦應(yīng)具有灰分低、硫份低、強(qiáng)度高、反應(yīng)性低和水分低等特點(diǎn)。

2.3 優(yōu)化入爐原料結(jié)構(gòu)

天鐵 7 號(hào)燒結(jié)機(jī)大修后，在滿足煉鐵的生產(chǎn)需要時(shí)，為提高入爐礦綜合品位，天鐵大量購(gòu)買了品質(zhì)優(yōu)良的低硅塊礦、球團(tuán)。實(shí)踐證明低品位塊礦與堿性燒結(jié)礦的配合模式已不在經(jīng)濟(jì)，改用高堿度燒結(jié)礦配用適當(dāng)比例的球團(tuán)礦和塊礦，爐料結(jié)構(gòu)達(dá)到了所需標(biāo)準(zhǔn)，并使入爐含鐵料綜合品位達(dá)到了 58.3%以上，熟料比達(dá)到 88.17%。近幾年天鐵 6 號(hào)高爐爐料結(jié)構(gòu)見表 1。

2.4 優(yōu)化高爐操作制度

2.4.1 優(yōu)化爐料裝入制度

現(xiàn)今大型高爐布料模式多采用矩陣制度，對(duì)布料矩陣的調(diào)節(jié)可改變中心與邊緣煤氣流的分布。6號(hào)高爐自 2016 年以來，一直采用通過中心加焦的布料矩陣模式發(fā)展中心控制四周煤氣發(fā)展，這種模式的結(jié)果是煤氣利用率較差、冶金焦高投入、表現(xiàn)抗力差，爐缸中心堆積早期難以察覺。經(jīng)攻關(guān)小組研究，決定采用新的布料矩陣方式，布料矩陣線由1.3 m 調(diào)整到 1.2 m，布料最大傾角由 41°增加到43.5°，布料由小礦角過渡到大礦角，這樣就形成了中心開放，邊緣適當(dāng)發(fā)展的新的布料方式。同時(shí)礦批由先前的 65 t 提高到了 78 t，以此控制中心氣流過分發(fā)展，同時(shí)改善煤氣利用率，煤氣利用率從46%提高到 55%左右。實(shí)踐證明，在原燃料質(zhì)量有所下降情況下做上述調(diào)整，克服了中心加焦布料制度的弊端，促進(jìn)了煤氣流的多維化分布，降低了焦比，有效地提高了產(chǎn)量。

2.4.2 增加風(fēng)口小套供風(fēng)面積

天鐵 6 號(hào)高爐 2016 年中修開爐初期，由于風(fēng)口內(nèi)部結(jié)構(gòu)調(diào)整，風(fēng)口利用面積偏小，為了提高風(fēng)能及風(fēng)口利用面積，風(fēng)口面積由初期的 Φ120 mm×25+Φ110 mm×5，逐步增大到 Φ140 mm× 6+Φ130mm×24，這樣確保了足夠的中心氣流，與此同時(shí)風(fēng)量接近 4 500 m3 /min，鼓風(fēng)動(dòng)能達(dá) 120 kw，四周煤氣流得到發(fā)展，爐缸還原反應(yīng)更加活躍。風(fēng)能的增加，提高了鐵水產(chǎn)量，為高爐長(zhǎng)期順行夯實(shí)了基礎(chǔ)。

2.4.3 加大爐頂壓差

由于以往布料器布料角小和批重小的問題沒有得到有效糾正，高爐操作一直采取減小壓差保順行，把頂壓控制在 187 kPa 上下浮動(dòng)作為鐵的紀(jì)律一樣來束縛操作。

為 6 號(hào)高爐能夠獲得更大的風(fēng)量，將頂壓壓差由 187 kPa 提高到 207～242kPa 之間，因此 6 號(hào)高爐入爐風(fēng)能增加，使得礦批增加，布料角度也增加了3.5°左右，TRT 煤氣余壓發(fā)電量增加，另外爐頂壓力的提高還有利于控制爐內(nèi) SiO₂ 的還原。

2.5 優(yōu)化風(fēng)、氧、煤的控制

在爐況順行情況下，逐步提高高爐熱風(fēng)溫度，使熱風(fēng)供風(fēng)溫度達(dá)到 1 207 ℃以上；同時(shí)提高高爐鼓風(fēng)富含氧量至 3.5%左右，高爐富氧量由 4 800 m³ /h 提高到 6 400 m³ /h 左右，由于每提高 1%富氧率大約可提高風(fēng)口燃燒溫度 40 ℃，此時(shí)要嚴(yán)密監(jiān)控爐內(nèi)生產(chǎn)狀況；在提高熱風(fēng)溫度和富氧量的基礎(chǔ)上，將噴煤比由 120 kg/t 增加到 140 kg/t 以上，提高高爐噴煤比。此時(shí)高爐冶煉強(qiáng)度增加、產(chǎn)量提升、能耗下降。

2.6 采用低硅冶煉技術(shù)

技術(shù)攻關(guān)采用的傳承方式之一就是低硅冶煉，降低和穩(wěn)定生鐵的含［Si］量，為高爐創(chuàng)造好的冶煉條件，可以在一定程度上提升高爐冶煉技術(shù)水平，同時(shí)起到節(jié)焦降耗的作用。生鐵中［Si］每降低 0.1%，生鐵增產(chǎn) 0.5～0.7%，燃料比降低 4～6 kg/t，所以要竭力控制生鐵含［Si］量。高爐內(nèi)的硅主要源于燃料灰分（焦炭灰分、煤粉灰分）和礦石中的脈石，低硅冶煉操作要從控制硅的源頭做起，通過以下方式進(jìn)行：

（1）保持爐況穩(wěn)定順行。運(yùn)用上下部調(diào)節(jié)手段，保持爐缸工作均勻活躍，控制氣流合理分布，是低硅鐵冶煉的重要措施。

（2）提高入料品位和質(zhì)量、增加熟料比，減少灰分和脈石的帶人量。

（3）在保證爐況順行的基礎(chǔ)上適當(dāng)提高爐渣堿度，它不僅能抑制 SiO₂ 還原反應(yīng)，而且能提高爐渣脫硫能力和熔化溫度，有利于保持爐缸充足的物理溫度和生鐵［Si］含量的降低。

（4）渣中保持適度 MgO 含量。一般渣中 MgO 含量在 5%～10%對(duì)改善爐渣流動(dòng)性能、降低生鐵含［S］ 有較大的促進(jìn)作用，有利于低硅鐵冶煉。

（5）提高爐頂壓力。提高爐頂壓力可以抑制渣中 SiO₂ 的還原和燃料灰分中 SiO₂ 的揮發(fā)，有利于降低生鐵含硅量。

2.7 爐前出鐵程序化建設(shè)

程序化爐前出鐵操作。6 號(hào)高爐根據(jù)冶煉強(qiáng)度確定每日出鐵 15 次，一般由對(duì)稱的兩個(gè)鐵口輪流出鐵。每次出鐵時(shí)，根據(jù)定點(diǎn)出鐵時(shí)間，提前 30min 將要使用的鐵口配好罐，出鐵前 10 min 啟動(dòng)開口機(jī)打開鐵口，開始出鐵；出鐵～20 min 后有爐渣進(jìn)入渣處理裝置，出鐵完畢，泥炮堵上鐵口；泥炮在堵口位置停留～20 min，在泥炮退出堵口位置后，鐵水罐車方可拉走，一次鐵配 260 t 魚雷罐車 3 臺(tái)；6 號(hào)高爐配置 260 t 魚雷罐總數(shù) 12 臺(tái)，需用機(jī)車進(jìn)行調(diào)罐對(duì)位和送至下工序。

3 攻關(guān)效果

表 2 為 近五年 6 號(hào)高爐最好月份技術(shù)指標(biāo)比較表。由表 2 可以看出，6 號(hào)高爐攻關(guān)后產(chǎn)量史無前例創(chuàng)新高，2021 年 3 月 6 號(hào)高爐產(chǎn)量達(dá)到 23.1×104 t，平均日產(chǎn) 7 451 t，高爐利用系數(shù)達(dá)到 2.661 t/（m³d）， 焦比降到 365.61 kg/t，綜合焦比降到 429.59 kg/t，各項(xiàng)指標(biāo)顯著提升，是這一代爐齡內(nèi)最好成績(jī)。

4 結(jié)語

天鐵 6 號(hào)高爐 2021 年初的高產(chǎn)技術(shù)攻關(guān)，探索出了適合 2 800 m³ 高爐高產(chǎn)的生產(chǎn)操作方式。通過加強(qiáng)入爐料質(zhì)量管理、優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)、優(yōu)化高爐操作制度、提高入爐風(fēng)溫以及低硅冶煉等技術(shù)措施的貫徹和實(shí)施，使得 6 號(hào)高爐的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)得到顯著提升，技術(shù)攻關(guān)效果明顯，也為今后的 6號(hào)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也為今后公司應(yīng)對(duì)不利環(huán)境提高經(jīng)濟(jì)效益提供了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

2021 年 3 月 6 號(hào)高爐利用系數(shù)達(dá)到了 2.661t/ （m³d）歷史最好指標(biāo)，焦比達(dá)到了 365.61 kg/t、綜合焦比達(dá)到了 429.59 kg/t，各項(xiàng)指標(biāo)顯著提升，實(shí)現(xiàn)并超過了此次高產(chǎn)攻關(guān)的既定目標(biāo)，是這一代爐齡內(nèi) 最好成績(jī)。

參考文獻(xiàn)

[1] 任貴義煉鐵學(xué)上冊(cè)[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，2014：45～46

[2] 梁中渝.煉鐵學(xué)[M].現(xiàn)代冶金工業(yè)學(xué).北京：冶金工業(yè)出版社. 2010：427～428