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津西1280m3高炉经济炉料条件下双矿层叠加技术的应用和探索
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津西1280m³高炉经济炉料条件下双矿层叠加技术的应用和探索李建伟 李春辉(河北津西钢铁集团股份有限公司)摘 要：为适应炉料结构由精料向经济炉料的转变，津西1280m³高炉通过对操作…
津西1280m³高炉经济炉料条件下双矿层叠加技术的应用和探索
李建伟 李春辉
(河北津西钢铁集团股份有限公司)
摘 要：为适应炉料结构由精料向经济炉料的转变，津西1280m³高炉通过对操作手段的创新，保证了高炉长周期的稳定顺行，实现了铁前成本的降低。其主要措施是通过基础管理为优化布料创造条件，实现了双矿层间隔叠加的技术创新，提高了煤气利用率，达到了降焦比的目的。
关键词：炉料结构布料铁前成本
1前言
为适应日益严峻的市场形势，津西根据自身的资源条件，资源市场供矿价格及到厂的运输情况等进行技术经济比较后，炉料结构由精料向经济炉料转变。为应对入炉料品位下降。块矿比例增加，入炉料硫负荷增加对高炉造成的影响，通过抓铁前的基础管理，为优化布料创造条件。大胆尝试创新布料实施双矿层叠加。2015年1280高炉实现了全年利用系数3.65t/m3.d，煤比150kg/t，燃料比510kg/t。
2装料制度的调整
高炉装料制度的变化遵循一条总原则[1]，在保证炉况稳定顺行的前提下，尽量提高整个CO2含量曲线的水平，以提高炉顶混合煤气CO2的总含量。充分利用煤气的能量，获得最低焦比，这也是布料调整的理论基础。生产实践表明，高炉内煤气若完全分布均匀，即煤气曲线成一水平线时，冶炼指标并不理想。因为此时炉料与炉墙摩擦阻力很大，下料会不顺利。为在顺利的前提下，充分利用煤气能量，津西1280 m³高炉在装料制度做了一些尝试和创新，取得了良好的效果。
高炉装料制度的变化主要是原料装入顺序，为降低铁前成本，1280m³高炉块矿比例逐渐加大到20%，为保证料柱的透气性，料车放料块矿加入到第二车和第三车，炉顶布料时，将其布在料面的中间环带，以保证中心和边缘的透气性，防止块矿爆裂后产生炉墙粘结现象。装入方法上由CC↓OOO↓,转变为3 CC↓OO↓+ OO↓CC↓，也就是每隔3批倒分装会出现两个矿层的叠加。这样煤气在炉内停留的时间延长，增加了矿石与煤气的接触时间，利于矿石的还原，提高煤气利用。合适矿批的选择上要保证煤气顺利通过的前提下，达到最大的煤气利用率。通过在津西炉料条件下的反复试验，确定了双矿层在炉喉截面积的最大厚度为2000mm，炉腰截面的最大厚度为1020mm。
通过以上调整，高炉整个料柱存在8~9个双矿层，高炉煤气利用率有了极大提高（见图1）综合燃料比由540kg/t下降到515kg/t。
3双矿层叠加的技术条件
经济炉料并不等于垃圾料，高炉也不是垃圾料的处理厂，需要相对合理的炉料结构做保障，津西1280m³高炉做了大量基础性工作来保证双矿层叠加技术的实施，为高炉稳产低耗创造条件。
3.1控制烧结矿粒级
双矿层叠加会使煤气通过料柱阻力增大，因此需要优化原料的粒级，采用烧结矿大小矿分级入炉技术来改善料柱的透气性和煤气流的合理分布。大小矿分级入炉的原理源于欧根公式[2]。由简化后的欧根公式可知，烧结矿粒级越接近，炉料孔隙度越大，透气性越好。利用这一原理，生产中采取了将粒度5—16 mm的小矿和16—50 mm的大矿分级入仓。并摸索出了块矿加入顺序和小矿加入比例。炉顶布料时大矿布到高炉中心区域以改善透气性，块矿布到中心环带以保证炉况顺行，小矿布到高炉边缘区域适当抑制边缘，既可以保证炉衬又能提高煤气利用率。
3.2控制原料进厂标准
矿粉采购可适当降低品位，一般控制综合入炉矿品位55.5%以上。严格控制有害元素入炉，尤其是控制碱金属入炉。减少使用量少的杂矿，进行经济配矿，除尘灰进行处理再利用，从源头降低有害元素带入量。
3.3稳定焦炭质量
严格焦炭采购标准，焦炭指标按CRI＜30%，CSR＞60%，M40＞80%，M10＜6%控制，保证采购焦炭的稳定性，以保持高炉料柱的稳定性。
3.4保持足够的炉缸活跃程度
双矿层料制应用后，必须有足够活跃的炉缸工作状态为保证，随着精料向经济炉料的转变，加上上部装料制度的双矿叠加，炉缸活跃程度下降，中心发死，炉底中心温度下降（如图2）
图2 炉底中心温度变化
高炉初始煤气流分布不均匀，炉腹冷却壁5—7段温度出现加大波动，平均温度出现较大上升（如图3）。
图3 炉腹冷却壁5—7段温度变化
为充分活跃炉缸，稳定初始气流，通过缩小风口面积来提高风速和鼓风动能，吹透中心，活跃炉缸，风口面积由0.19m2逐步缩小到0.18m2，风口长度由420mm增加到450mm。通过以上调整，炉缸活跃程度明显改善，冷却壁温度波动在1个月后得到很好的控制，渣皮稳定性增强，全炉热负荷呈下降趋势，达到了高炉上稳，下活的目的。
3.5保证较高的煤粉燃烧率（大于85%）
减少未燃煤粉对高炉的不良影响，改善整体料柱透气性，主要措施是煤粉细度—200目大于80%，水分1%；适当提高富氧率，1280m³高炉富氧率保持在3.5%左右。通过基础管理，为双矿层叠加布料技术创造条件，高炉保持了长期的稳定顺行，同时降低了铁前成本。
4结语
(1) 经济炉料必须坚持标准，特别是对有害元素加强控制，这样才可能保持高炉顺行，为技术创新提供基础。
(2) 津西1280m³高炉双矿层叠加技术能较大地提高煤气利用率，但需要基础管理，良好的炉缸活跃程度等条件作为支撑，切不可无条件盲目实施。
参考文献
[1] 贾艳, 李文兴. 高炉炼铁基础知识（第二版）[M]. 北京：冶金工业出版社，2013：86.
[2] 王筱留. 钢铁冶金学（炼铁部分）第三版[M]. 北京：冶金工业出版社2013：56—58.
李建伟 李春辉
(河北津西钢铁集团股份有限公司)
摘 要：为适应炉料结构由精料向经济炉料的转变，津西1280m³高炉通过对操作手段的创新，保证了高炉长周期的稳定顺行，实现了铁前成本的降低。其主要措施是通过基础管理为优化布料创造条件，实现了双矿层间隔叠加的技术创新，提高了煤气利用率，达到了降焦比的目的。
关键词：炉料结构布料铁前成本
1前言
为适应日益严峻的市场形势，津西根据自身的资源条件，资源市场供矿价格及到厂的运输情况等进行技术经济比较后，炉料结构由精料向经济炉料转变。为应对入炉料品位下降。块矿比例增加，入炉料硫负荷增加对高炉造成的影响，通过抓铁前的基础管理，为优化布料创造条件。大胆尝试创新布料实施双矿层叠加。2015年1280高炉实现了全年利用系数3.65t/m3.d，煤比150kg/t，燃料比510kg/t。
2装料制度的调整
高炉装料制度的变化遵循一条总原则[1]，在保证炉况稳定顺行的前提下，尽量提高整个CO2含量曲线的水平，以提高炉顶混合煤气CO2的总含量。充分利用煤气的能量，获得最低焦比，这也是布料调整的理论基础。生产实践表明，高炉内煤气若完全分布均匀，即煤气曲线成一水平线时，冶炼指标并不理想。因为此时炉料与炉墙摩擦阻力很大，下料会不顺利。为在顺利的前提下，充分利用煤气能量，津西1280 m³高炉在装料制度做了一些尝试和创新，取得了良好的效果。
高炉装料制度的变化主要是原料装入顺序，为降低铁前成本，1280m³高炉块矿比例逐渐加大到20%，为保证料柱的透气性，料车放料块矿加入到第二车和第三车，炉顶布料时，将其布在料面的中间环带，以保证中心和边缘的透气性，防止块矿爆裂后产生炉墙粘结现象。装入方法上由CC↓OOO↓,转变为3 CC↓OO↓+ OO↓CC↓，也就是每隔3批倒分装会出现两个矿层的叠加。这样煤气在炉内停留的时间延长，增加了矿石与煤气的接触时间，利于矿石的还原，提高煤气利用。合适矿批的选择上要保证煤气顺利通过的前提下，达到最大的煤气利用率。通过在津西炉料条件下的反复试验，确定了双矿层在炉喉截面积的最大厚度为2000mm，炉腰截面的最大厚度为1020mm。
通过以上调整，高炉整个料柱存在8~9个双矿层，高炉煤气利用率有了极大提高（见图1）综合燃料比由540kg/t下降到515kg/t。
3双矿层叠加的技术条件
经济炉料并不等于垃圾料，高炉也不是垃圾料的处理厂，需要相对合理的炉料结构做保障，津西1280m³高炉做了大量基础性工作来保证双矿层叠加技术的实施，为高炉稳产低耗创造条件。
3.1控制烧结矿粒级
双矿层叠加会使煤气通过料柱阻力增大，因此需要优化原料的粒级，采用烧结矿大小矿分级入炉技术来改善料柱的透气性和煤气流的合理分布。大小矿分级入炉的原理源于欧根公式[2]。由简化后的欧根公式可知，烧结矿粒级越接近，炉料孔隙度越大，透气性越好。利用这一原理，生产中采取了将粒度5—16 mm的小矿和16—50 mm的大矿分级入仓。并摸索出了块矿加入顺序和小矿加入比例。炉顶布料时大矿布到高炉中心区域以改善透气性，块矿布到中心环带以保证炉况顺行，小矿布到高炉边缘区域适当抑制边缘，既可以保证炉衬又能提高煤气利用率。
3.2控制原料进厂标准
矿粉采购可适当降低品位，一般控制综合入炉矿品位55.5%以上。严格控制有害元素入炉，尤其是控制碱金属入炉。减少使用量少的杂矿，进行经济配矿，除尘灰进行处理再利用，从源头降低有害元素带入量。
3.3稳定焦炭质量
严格焦炭采购标准，焦炭指标按CRI＜30%，CSR＞60%，M40＞80%，M10＜6%控制，保证采购焦炭的稳定性，以保持高炉料柱的稳定性。
3.4保持足够的炉缸活跃程度
双矿层料制应用后，必须有足够活跃的炉缸工作状态为保证，随着精料向经济炉料的转变，加上上部装料制度的双矿叠加，炉缸活跃程度下降，中心发死，炉底中心温度下降（如图2）
图2 炉底中心温度变化
高炉初始煤气流分布不均匀，炉腹冷却壁5—7段温度出现加大波动，平均温度出现较大上升（如图3）。
图3 炉腹冷却壁5—7段温度变化
为充分活跃炉缸，稳定初始气流，通过缩小风口面积来提高风速和鼓风动能，吹透中心，活跃炉缸，风口面积由0.19m2逐步缩小到0.18m2，风口长度由420mm增加到450mm。通过以上调整，炉缸活跃程度明显改善，冷却壁温度波动在1个月后得到很好的控制，渣皮稳定性增强，全炉热负荷呈下降趋势，达到了高炉上稳，下活的目的。
3.5保证较高的煤粉燃烧率（大于85%）
减少未燃煤粉对高炉的不良影响，改善整体料柱透气性，主要措施是煤粉细度—200目大于80%，水分1%；适当提高富氧率，1280m³高炉富氧率保持在3.5%左右。通过基础管理，为双矿层叠加布料技术创造条件，高炉保持了长期的稳定顺行，同时降低了铁前成本。
4结语
(1) 经济炉料必须坚持标准，特别是对有害元素加强控制，这样才可能保持高炉顺行，为技术创新提供基础。
(2) 津西1280m³高炉双矿层叠加技术能较大地提高煤气利用率，但需要基础管理，良好的炉缸活跃程度等条件作为支撑，切不可无条件盲目实施。
参考文献
[1] 贾艳, 李文兴. 高炉炼铁基础知识（第二版）[M]. 北京：冶金工业出版社，2013：86.
[2] 王筱留. 钢铁冶金学（炼铁部分）第三版[M]. 北京：冶金工业出版社2013：56—58.
