高炉强化冶炼与节能

在一定的生产条件下，有一个对应于最低焦比的最适宜的冶炼强度。冶炼强度过低或过高都会使焦比升高。当冶炼强度过低时，煤气量太少，煤气分布不良，煤气能量利用变坏，焦比升高，冶炼强度过高时，会出现管道，煤气分布不均，热能与化学能利用变差，也使焦比升高。

我厂各高炉均采取了一系列的强化措施，实践证明是比较成功的，高炉各项技术经济指标不断提高。我厂2007年及2008年技术经济指标如表1和表2。

表1  2007年我厂各高炉主要技术经济指标

表2  2008年我厂各高炉主要技术经济指标

1.精料

精料就是全面改进原燃料的质量，为降低焦比和提高冶炼强度打下物质基础。保证高炉能在大风、高压、高风温、高负荷的生产条件下，仍能稳定顺行，精料的内容可概括为高、熟、净、匀、小、稳。此外，要重视高温冶金性能及合理的炉料结构。

1.1 提高矿石的品位

矿石不仅要求含铁量高，还包括还原性好，焦炭的固定碳含量要高，溶剂中氧化钙要高，各种原料冷、热态机械强度要高。从统计数据可看出矿石品位每提高1%，焦比可降低2%，产量能提高3%。

1.2 提高熟料利用率

高炉使用烧结矿和球团矿以后，由于还原性和造渣过程改善，高炉热制度稳定，炉况顺行，减少或取消溶剂直接入炉。每提高1%的熟料率可降低焦比1.2kg/t，增产0.3%左右。

1.3 稳定原燃料的化学成分

原燃料成分稳定是稳定炉况、稳定操作和实现自动控制的先决条件，特别是矿石成分的相对稳定。原燃料成分的波动造成炉温波动，热制度不稳定，生铁质量不合格等，尤其是在高炉冶炼低硅生铁时，矿石含铁波动造成的影响更为明显，要想保持炉料化学成分和物理性质的稳定，关键在于搞好炉料的混匀和中和工作。

1.4 加强原料的整粒工作

入炉原燃料粒度要小而且均匀，缩小上下限之间的粒度差。筛出5mm以下的粉料，需要多次筛分。我国对入炉原燃料粒度的控制范围如下：

入炉原燃料粒度的控制范围

我厂近年来的入炉原料粒度分级情况如表3和表4

表3  2007年我厂入炉机烧粒度分级

表4  2008年我厂入炉机烧粒度分级

1.5 改善炉料的高温冶金性能

人造富矿冷态性能固然重要，但热态性能对改善高炉冶炼过程更为重要。人造富矿的高温还原强度对块状带料柱透气性有决定性影响，而高温软熔特性影响软熔带结构和气流分布。如球团矿高温变差，在高温还原条件下，球团矿会产生膨胀、破裂、粉化，使料柱透气性变坏，影响高炉顺行。

1.6 合理的炉料结构

从理论上和高炉经营管理的角度看，使用单一矿石并把熟料率提高到100%是合理的，然而目前还没有一种理想的矿石能够完全满足现代大型高炉强化的需要。炉料结构合理与否直接影响高炉冶炼的经济技术指标。

目前有四种高炉炉料结构：

1.6.1 100%酸性球团矿，但每吨生铁需加250kg以上的石灰石。

1.6.2 以酸性球团为主，配加超高碱度烧结矿。

1.6.3 100%自熔性烧结矿。

1.6.4 以高碱度烧结矿为主，配加天然矿和酸性球团矿。

合理的炉料结构应从实际情况出发，充分满足高炉强化冶炼的要求。能获得较高的生产率，比较低的燃料消耗和好的经济效益。符合这些条件的炉料组成就是合理的炉料结构。

我厂根据长期生产实践总结出：70%左右的高碱度烧结矿和30%左右的酸性球团矿+高品位块矿的炉料结构较为理想。从炉料冶金性能的测试与冶炼生产看，这种结构有利于合理软熔带的形成，也有利于冶炼低硅生铁，炉况顺行，煤气利用较好，经济效益明显。

1.7 改进焦炭质量

焦炭从炉顶加入高炉后，经过料柱间的摩擦与挤压，以及其它各种反应的影响，粒度组成变化很大，在炉内产生一定数量粉末。粉末多，使料柱透气性恶化，炉缸中心易堆积，高炉不易接受风量和风温，燃料喷吹量也受到限制。

在高温下，反应性越好，碳素的熔损越大，焦炭粒度迅速变小并恶化，恶化料柱透气性，破坏顺行。

焦炭灰分增加，则溶剂用量增加，渣量增多，热量消耗增大，焦比升高，产量下降，灰分降低1%，焦比降低2%，生铁产量提高3%。焦炭中的硫是高炉炉料硫负荷的主要来源。

我厂近年来的入炉焦炭质量如下表:

2007年及2008年焦炭质量

2.高压操作

高压操作能增加鼓风量，提高冶炼强度，促进高炉顺行，从而增加产量，降低焦比。

据统计，顶压每提高10kpa，可增产1.2—2.0%，降焦比5—7%kg，顶压越高，强化冶炼的效果有减少趋势。近年来，随着喷吹燃料技术的发展和高风温的应用以及焦比大幅度降低，引起料柱结构和高炉内化学和流体力学方面的一系列变化。更加需要实行高压操作来保证高炉顺行，促进降低燃料消耗,对2000m³以上大型高炉,高压作用更为明显。高炉容积越大，为保证强化顺行所需的炉顶压力应越大，高炉强化程度越高，越需要实行高压操作。高压操作对冶炼的作用：

2.1 高压操作使炉内的平均煤气压力提高，煤气体积缩小，煤气流速降低，压差下降，有利于提高冶炼强度。

2.2 高压操作有利于炉况顺行，减少管道行程，降低炉尘吹出量。

2.3 降低焦比。

高压操作还是一个有效的调剂炉况的手段，高压改常压操作的瞬间，由于炉内压力降低，煤气体积膨胀，上升气流突然增大，从而可处理上部悬料。

3.高风温

提高热风温度是降低焦比和强化冶炼的重要措施。采用喷吹技术后，使用高风温更为迫切。高风温能为提高喷吹量和喷吹效率创造条件。据统计，风温在950℃~1350℃之间，每提高100℃可降低焦比8—20kg，增加产量2%~3%。提高风温对高炉冶炼的作用：

3.1 高炉内热量来源于两方面，一是风口前碳素的燃烧放出的化学热，二是热风带入的物理热。后者增加，前者减少，焦比即可降低，碳素燃烧放出的化学热不能在炉内全部利用。高炉内的热量有效利用率随冶炼操作水平而变化，一般为80%左右。