重钢1 200 m3高炉强化冶炼实践

摘要对重钢5号高炉强化冶炼探索与实践的过程进行了总结分析。重钢5号高炉强化冶炼措施主要有：精料、提高风温、喷煤、富氧、控制适宜的风口前理论燃烧温度、优化上下部操作等。

关键词高炉强化冶炼风口前理论燃烧温度

1概况

重钢5号高炉(1 200 m3) 改造性大修主要采取并罐式无料钟炉顶、炉顶料面摄像、炉喉十字测温、4座改造型内燃式热风炉、液压泥炮、冲钻式开口机和折叠式液压堵渣机等先进设备；铁口由原来的1个铁口改为夹角为300的2个铁口(1个出铁场) 。高炉改造后于2001年1月投产。投产以来，通过采取措施不断提高技术经济指标，尤其是在2004年以来，5号高炉从原料、工艺、设备改进和维护上加强管理，在高炉强化冶炼上迈出了坚实的一步，取得了可喜的成绩(见表1) 。

2强化冶炼措施

2．1精料

5号高炉投产初期，在精料方面存在很多不足之处：燃料紧张，大量使用落地焦，水分重，质量波动大；烧结矿强度不稳定，粉末多，品位较低而且不稳定。这些不利因素在一定程度上影响和制约着高炉强化冶炼的进程。2004年底，重钢240m 2烧结机的投产以及焦化生产工艺的改进，有力地推动高炉精料的步伐。烧结矿品位变化如图1所示。

(1)加强槽下筛分管理，提高筛选效果。①要求槽下操作工每班清理焦炭筛、烧结矿筛，控制给料机排料速度，保证筛净6mm 以下的粉末，提高筛分效果；②改进操作，使原来的排料与振动筛同时启动改为振动筛先于给料机24 s启动；③适当增大筛孔，由原来的6mm 增大到现在的8 mm，有利于提高筛分效果，保证更少粉末人炉。

(2)查看原料条件，及时调节。由于重钢原材料供应紧张，质量稳定性在一定程度上不能保证，因此，要求每个轮班工长接班必须先到槽下查看原料情况，做到心中有数，及时调节，减少炉况波动。焦炭水分在3．5％～12．0％波动时，及时补足焦炭，稳定热制度，减少了炉温波动。

(3)采用合理的炉料结构。通过长期摸索，5号高炉采用的是以高碱度烧结矿为主，配加天然矿和酸性球团矿，同时配加适量的钒钛球团矿护炉，其TiO 2入炉量为6．28k/t(见表2) 。这种炉料结构有利于合理软熔带的形成，也有利于冶炼低硅、低硫生铁，炉况顺行，煤气利用好。同时，对高强度冶炼的高炉，利用钒钛球团矿在冶炼过程中生成钛的氮化物和碳化物在炉缸底结集和发育，与铁水及析出的石墨凝结在侵蚀严重的炉缸各部分，起到护炉作用，延长高炉寿命。

2．2提高风温

重钢5号高炉采取一系列措施，使风温平均水平提高到1110℃以上，为提高煤比提供了有利条件，煤比由2004年1月的86 k ∥t 提高到2005年3月的115 kg ／t(如图2、3所示) 。

(1)探索性改进两座热风炉燃烧室结构。1号、4号热风炉利用大修之机，把燃烧室由原来的圆形改为矩形，结构稳定；燃烧器由原来的金属燃烧器劭了陶瓷燃烧器，拱顶温度由1 250℃提高到1400 ℃，有利于强化烧炉。

(2)寻求最佳烧炉方案，稳定风温水平。热冈炉在烧炉过程中，固定煤气量，调节空气量，先燃靛加热拱顶，后燃烧加热蓄热室底部的烟道是最佳髓炉方案。这种烧炉方式特点是初期强化燃烧俱重辐射传热，先将拱顶加热到1 350℃以上，然后再在强化对流传热逐渐加大助燃空气，有效加热蓄热室到350℃，5号高炉每次到换炉时拱顶温度都能☆持在1250℃以上。达到了提高煤气利用率，高效率烧炉，保证热风使用水平，同时废气中CO 含量少有利环保。

2．3 强化富氧、喷煤冶炼

(1)富氧鼓风。5号高炉于2004年9月开始自氧，处于探索试验阶段。采取逐月增加富氧率，观察记录炉况变化、煤气流分布变化、炉喉温度变化趋势等参数，并相应作出上下部调节，富氧率从初期的0．5％到现在的2．01％，在半年时间里，探索出5号高炉在富氧鼓风下的冶炼特性。富氧率对产量的最响如图4所示。

(2)增加烟煤喷吹量，稳定均匀喷煤。逐渐增加烟煤配比到45％，既提高了煤粉燃烧质量，也加快了煤粉的燃烧速度。烟煤的挥发分含量越高，在风口前热分解和燃烧速度越快，含挥发分40％的烟煤在风口前的燃烧率为90％。而且增加热风温度，对烟煤的热分解反应改善比对无烟煤明显很多，对提高风温有利。同时加强对喷吹系统的维护和管理，维持系统稳定的压力，保证均匀喷吹，尽可能减少燃料波动造成炉温波动，为提高喷吹量(见图3) 奠定了基础。

(3)控制适宜的风口前理论燃烧温度。在富氧初期对提高富氧率和增加喷煤带来的两个相对问题处于探索阶段：一方面提高富氧率，导致风口前理论燃烧温度升高；另一方面，增加煤比使风口前理论燃烧温度下降。富氧率不变，高炉冶炼其他参数不变，煤比增加10kg ／t ，焦比减少9 k/t，风口前理论燃烧温度降低22℃；当煤比、焦比不变，高炉冶炼其他参数不变，鼓风氧的质量分数增加1％，风口前理论燃烧温度升高41℃。当富氧率超过一定限度时，单位生铁煤气量少，使高炉上部区域供热不足，恶化矿石还原过程。虽然富氧率提高可增加煤比，但置换比降低。在这种情况下，首先通过经验公式计算初始风口前理论燃烧温度约2 150℃。

t 理=1563+0．793 8t+50．3O 2—2．0W 煤一5．775W H2O

式中f ——热风温度，℃；

O2——高炉富氧率，％；

W煤——煤比，kg/t；

WH2O ——鼓风湿度(大气) ，kg/m3。

再采用热平衡法"0绘制富氧率随着煤比变化的图表(在理论燃烧温度一定的条件下) ，为高炉提高富氧、喷煤操作提供理论依据，同时计算摸索出理论燃烧温度在2100℃～2200℃较为适宜。

(4)控制适宜的鼓风动能。随着冶炼强度的提高，风量增加，风口回旋区域煤气发生量增大，为了保持合理的煤气流分布，风口面积从2004年初的0．243 m2逐渐增大到0．248m 2，以控制适宜的鼓风动能，维持合理的煤气流分布(如图5所示) 。富氧后，前期的富氧率不高，和喷煤关系控制的比较适应，煤气发生量变化不大，风口面积维持在0．247～0．249m 2，鼓风动能稳定在85—90 kJ／s 。

2．4优化炉内操作

(1)优化上部装料制度。5号高炉一直采用OO ↓C C ↓+C。↓单环布料的装料制度(C。为中心焦) ，维持着“^”型煤气流分布。随着冶炼强度的提高，中心煤气流较为发展，不利于煤气利用率提高，于是增大矿批，由原来的26 t／批逐渐增大到28t ／批，同时采用调整中心焦和焦批量来调整气流，有效地稳定了上部煤气流。2005年3月更换气密箱后，煤气流一直是边缘较重，导致滑料频繁，采用部分焦角大于矿角的反焦角布料[5(OO ↓ CC↓+C。↓)+1(OO↓C 1C 1↓+C。↓) ，C 1大于O 角度]，有效地解决了边缘煤气流问题。同时利用十字测温和料面摄像装置，分析煤气流变化情况，以便合理地调节煤气流。

(2)维持合理的操作炉型。做好中部调节，维持合理的操作炉型对高炉稳定、顺行起到决定性的作用。5号高炉主要采取：①严格控制炉身冷却水温差，稳定冷却强度；②严格控制冷却水压力和流量，常压水压力0．5 MPa左右，流量控制在1100m 3／h ，以稳定其冷却强度；③适当使用长、斜风口，保持气流平衡发展；④根据冶炼强度及时调整鼓风动能，维持适度的边缘气流；⑤及时观测炉身温度变化，发现炉墙、炉缸有粘结、堆积现象，及时用酸性球团矿进行洗炉(见表3) 。5号高炉基本上每月1到3次用酸料洗炉，以减少憋风现象，促进高炉顺行。

(3)精确下部调剂。下部调节包括风量、风温、喷煤、富氧、加湿，精确下部调节有利于稳定炉况和炉温。①维持稳定的风量，以稳定冶炼强度和煤气流分布，5号高炉风量一般保持在2 460～2500Nm 3／min ；②要求工长及时有预见性的保持勤调量少的调节方式，以减小炉温波动；③在5号高炉日常操作中要求定风温、富氧操作，以便探索喷煤、富氧对强化冶炼的影响，同时可统一操作方针。

(4)日常操作技术参数控制。①生产中严格控制热风压力，在重钢原材料条件紧张，成分、质量波动大的情况下，维持热风压力≤265 kPa，顶压逐渐提高到140 kPa左右(如图6所示) ，有利于促进高炉长期稳定顺行。②为适应原燃料的波动，控制适宜的综合炉温：[Si]控制在0．45％～O ．60％，铁水温度控制在1400～1 500℃。③根据原料硫负荷的情况，及时合理地调节炉渣碱度，二元碱度控制在1．10～1．16，同时保证渣有良好的流动性。

2．5炉前渣、铁排放

(1)增加放铁次数。5号高炉渣铁比在430k/t左右，随着冶炼强度的提高，原来每天出13次铁已严重制约着生产水平的进一步提高，表现在出渣、铁前憋风，料速慢等状况。从2004年2月开始，改为每天出15次铁，大大减小了炉缸工作负荷，为进一步提高冶炼强度打下基础。

(2)提高铁口炮泥的质量。随着冶炼强度的提高，5号高炉铁口原来使用的无水炮泥烧结强度、干湿度等指标已不能满足生产要求，于2004年底采用新型无水环保炮泥(见表

4) ，改善了铁口质量，为稳定、均匀出铁奠定了基础。

(3)提高风、渣口冷却水的压力到1．0MPa ，加强冷却强度，减少风渣口的损坏。

3结语

强化冶炼不单是从原料、工艺、操作上改进和加强，同时在设备维护和设备技术改进上也得加强，以形成并驾齐驱之势。随着冶炼强度的提高，势必强化护炉措施，这样才能有效的维护炉缸，延长高炉寿命，真正意义上提高长远的经济效益。