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日鋼12號高爐低成本生產實踐
日照鋼鐵有限公司
作者：羅 力 林譽升 劉紅生 田宏鋒
摘 要 2021年下半年，煉鐵生產方向由規模效益向成本效益轉變，煉鐵以降本為工作重心。日鋼煉鐵通過一系列行之有效的措施，實現了低品位條件下的穩定低耗冶煉。本文以12號高爐為例，簡述通過采取精料方針、降冶強、低硅低堿度、優化操作制度等措施，最終實現了品位從55.69%降至53.13%，燃料比從548.28kg/t降至單月平均512.67kg/t的低耗冶煉實踐。
關鍵詞 低耗 精料 品位 操作制度 日鋼12號高爐設有20個風口和2個鐵口，2016年大修采用薄壁爐襯，其中爐身采用三段式爐身結構，爐缸為整體澆筑，冷卻系統采用工業水冷卻；爐頂裝料采用串罐無料鐘爐頂設備，設置均壓煤氣回收系統；配套4座卡盧金球式熱風爐；配置脫濕鼓風系統；采用火車運輸鐵水罐按時組織出鐵模式生產。 1 主要指標情況 12號高爐落實制造部生產方針，通過一系列有效舉措，在確保高爐穩定順行的前提下，提高煤氣利用率；在入爐品位大幅降低的原料條件下，有效降低燃料比。實現了品位從55.69%降至53.13%，燃料比從548.28kg/t降至512.67kg/t的實踐成果。（見表1） 
2 主要生產措施 2.1 精料管控 原燃料條件變化。公司降本看煉鐵、煉鐵降本看配礦，隨著鐵礦石價格持續走高，塊礦和高品質球團礦的性價比大幅降低，以低堿燒結礦替換塊礦、球團成為必然，最終高爐的爐料結構由原來的高堿:低堿:塊礦:球團=65:25:7:3，逐步調整為:高堿:低堿=70:30；燃料方面，焦炭結構由50%普通焦+50%的高硫焦逐步轉換為25%的普通焦+75%的高硫焦搭配。原燃料都處于一個較差的水平，如此的原燃料條件對高爐穩定性和高爐操作都是一個巨大的挑戰。 原燃料的變差，精料為先，唯有更加重視精料管控，才能弱化影響。采取了以下具體措施：①控制礦焦入爐粒級，優化振料速度。將原有的燒結礦振篩上5mm下3mm調整至上6mm下4mm，振篩速度從15kg/s下調至10kg/s；焦炭篩從2面30mm和2面25mm調整為2面25mm、2面20mm；焦炭的振篩速度從25kg/s下調至18kg/s，通過縮小篩孔，減少焦批焦丁分流，保證主焦焦層厚度，另外備料調整將25%的普焦布在中心，保障中心焦炭穩定區具有較好的透液性，利于穩定順行。②從工程技術角度著手，在上料畫面中添加瞬時振篩速度程序，對于超標準振篩，自動報警，以便及時發現調控；充分利用槽上料位計，避免低倉位打料，減少原料摔碎比例；③加強人員對入爐料的監控，增加檢查頻次，對原料檢查每班2次調整為每班3次；針對焦炭變化，增加焦炭粒級的篩分監控，同時焦炭水分檢測調整為每班3次。通過以上措施，多環節監控，保證了原燃料入爐穩定。 2.2 適宜的冶強選擇 高冶強在高產量的同時，伴隨著爐腹煤氣發生量過剩，煤氣流速高，這對降耗是不利的，所以降耗一項有效措施就是降低冶強?？刂埔睆姷闹苯邮侄问峭ㄟ^控風、控氧來實現。而風量、富氧的搭配選擇對于降耗是有一個最優區間的。當下部風口一定的前提下，風量是高爐的生命線，鼓風動能過低會導致高爐爐缸活躍性變差。富氧過高會引起頂溫不足，從而加大煤氣除塵處理難度，嚴重的會造成管道堵塞、縮短除塵布壽命等；而富氧過低又會造成料速過慢，引起頂溫高，同樣不利降耗。12#高爐在降產期間通過不斷摸索，通過采取階梯減風，輔助用氧的辦法，即逐步減風關注爐缸狀態，如無下滑狀態，繼續嘗試降低風壓，同時根據頂溫情況，調整富氧，保證頂溫在合適區間的方法。最終由風壓370kPa風量2137m3/min降至風壓280kPa，風量2010m3/min，冶強由2.42 t/ （m3·d)降至1.19t/ (m3·d)，保證爐頂溫度始終保持130℃以上，在爐缸活躍的前提下，摸索出適宜的冶煉強度。（見表2） 
2.3 降低生鐵[Si]含量控制適宜爐渣堿度 在爐況穩順前提下降低生鐵含硅量，是高爐節能降耗的重要措施之一，生鐵含[Si]每降低0.1%焦比降低4~6kg/TFe。結合12#高爐生產實際情況，不低于物理熱≥1470℃完全能夠實現渣鐵暢流，同時由于原料條件Ti負荷原因（入爐Ti負荷最高6.5kg/t以上），也不宜爐溫過高，故制定[Si]：0.2%~0.3%，全天平均Si：0.25%為操作目標，滿足物理熱需求，同時因品位降低帶來的渣量增大，脫硫能力增強，鐵水質量能夠得到保障，故將終渣堿度控制在R2:1.15~1.20，R4：1.0~1.05（見表3）。 
2.4 優化操作制度 送風制度：下部調節對風口回旋區的大小起決定性作用，而回旋區的形狀和大小決定者爐缸初始煤氣流的分布，回旋區的深度越大，煤氣越向中心擴展，爐缸徑向的溫度均勻性越好。結合歷史數據及其他兄弟高爐橫向對比，12#高爐風口面積選擇為0.1901㎡，調整過程為：降產前12號高爐共有4個長度470mm和7個直徑115mm的風口（共20個風口，風口面積0.1963㎡），逐步換成長度450mm、直徑110mm的風口，面積由原來的0.1963㎡縮至0.1901㎡。風量和富氧通過逐步摸索，最終控制在風壓275~285kPa，風量2000~2050m3/min，頂壓160~165kPa，鼓風動能在55~65 kJ/s，運行來看能夠維持爐缸活躍狀態，中心氣流穩定,見表4、5。 
出鐵制度：在控風控氧的前提下，高爐能否出凈渣鐵對爐況的穩定程度影響巨大由于12號爐的東出鐵場與11號爐的西鐵場存在共用罐位，出鐵時常受到抑制，靈活性差，全天由10爐鐵改為14爐鐵，鐵水罐由3罐/爐改為2罐/爐，因采用按時出鐵模式組織生產，兩座高爐同時拉配罐，為保證及時排凈渣鐵，提高正點率是唯一途徑。提高配罐速度減少鐵間隔目的只為提高出鐵率。四班統一操作，穩定開口大小，保證一次出鐵時間、正點來風堵口、提高鐵量差受控率。（見表6） 
2.4.3裝料制度：①在裝料方面，降產前采取，CC↓OOO↓CC↓OOO↓CC↓OOO↓OOO↓，即“3+1”模式，該布料模式到附加礦對氣流影響很大，更主要這種布料方式，在備料階段料序混亂，一致性差。為保證整體料柱有序，將高爐的布料順序改成CC↓OO↓OO↓，降耗帶來焦比降低，這對順行是不利的，通過提高礦批來增加焦批，保障焦炭平臺厚度，將焦批（不含焦?。?000kg提至9800kg，爐喉焦炭平臺厚度從712.99mm提至807.78mm，爐腰焦炭平臺厚度從265.58mm提至300.89mm，既可以焦炭保持滿車，又可以保持礦層厚度穩定、均勻，好處在于焦層厚度保證不變的前提下礦批折半保證氣流的通暢和料序的一致；②停配塊礦后，高爐爐料結構變為高堿+低堿，通過對不同備料模式性能檢測分析，高低堿混合備料，熔滴性能指數最好，即高低堿混合冶金性能最優，故12#高爐嘗試高低堿槽下輪流放料混合入爐，從試驗效果來看，順行改善，崩滑料減少，高煤氣利用率提升，效果比較理想。（見表7）③推行大礦批、多環帶、低料線。煤氣與爐料相對運動，采取大礦批、多環拉寬焦炭、礦石平臺，讓煤氣與爐料得到充分的接觸，有利于提升煤氣利用率。
并將料線從1.4m提至1.0m；④將焦丁混入礦石以及將高硫焦布于圓周邊緣，滿足邊緣區域的焦炭需求，在這種情況下，小焦能優先進行直接還原，從而保護在焦層中的優質大塊冶金焦炭。[4]（氣流變化如表8所示）
3 結語
（1）12#高爐通過調整風口，逐步控制操作參數從而降低冶強，將鼓風動能保持在55~65kJ/s,保證爐缸處于活躍狀態，從而達到降低產能并降低消耗。
（2）通過裝料制度調整，增大焦批，增加爐腰焦炭層厚度，高爐順行改善，接受風量能力和抗原料波動能力明顯增強。
（3）通過低硅冶煉至鐵水[Si]0.25，提高并穩定鎂鋁比在0.75左右，降低堿度，通過降R2最終來穩定R4，在低品位大渣量的前提下，既保證了脫硫能力，又減少了燃料消耗。
4 參考文獻
[1] 芶毅.山鋼日照2號高爐低燃料比生產措施 [J]. 煉鐵，2020,04（39）：31-34.
[2] 王筱留.鋼鐵冶金學（煉鐵部分）[M].北京：冶金工業出版社，1999：219.
[3] 王筱留.高爐生產知識問答（第2版）[M].北京：冶金工業出版社，2011：151.
[4] 馬丁·戈德斯，瑞納德·謝尼奧.現代高爐煉鐵（第3版）[M].冶金工業出版社，2016：1.
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