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第33卷 第1期 2011年2月 山东冶金 Shandong Metallurgy Vol.33 No.1 February 2011 摘要 由于原燃料条件变差， 造成高炉风量减少， 透气性变差， 炉缸侧壁温度升高， 炉况出现波动。济钢21 750 m3高炉采 用大矿批冶炼， 通过优化热制度、 造渣制度、 装料制度、 送风制度等， 高炉风量由3 002 m3/min提升到3 186 m3/min， 利用系数 由2.234 t/ （m3 d） 提高到2.394 t/ （m3 d） ， 炉缸侧壁温度由1 023 ℃降至669 ℃， 基本实现了低耗、 高效冶炼的目标。 关键词 高炉； 大矿批冶炼； 原燃料； 装料制度； 布料矩阵 中中图分类号号 TF53文献标识码 B文章编号 1004-4620 （2011） 01-0017-02 1大矿批冶炼技术的提出 受国内外钢铁市场形势的影响， 济钢实施了经 济炉料结构。由于高炉使用大量低品位、 高Al2O3含 量的经济矿炉料结构 （烧结矿＋球团矿＋生矿） ， 原 燃料条件变差， 综合入炉品位偏低 （56.1～56.8） ， 渣比高 （347～386） ， 渣中Al2O3含量大幅上升 （16.7 ～18.2） ， 对高炉操作带来了一系列影响。 1） 高炉风量减少， 透气性变差。由于渣中 Al2O3＞16时， 炉渣的熔化性温度就会急剧上升到 1 500 ℃以上， 会引起炉渣黏度增大， 炉渣流动性变 差， 料柱的透气、 透液性变差。如此超高Al2O3含量 的炉渣， 仅通过提高烧结矿MgO含量来匹配渣中 Al2O3无法满足高炉操作要求。因此必须配加辅料， 这使得综合入炉品位降低， 渣比升高， 恶化了高炉 下部的透气性， 加之煤比较高， 容易引起渣铁黏稠， 恶化炉缸工作。 2） 冷却壁温度升高， 波动加剧， 冷却壁水温差 升高。冷却壁温度处于高位运行且波动较大， 加大 了炉温的控制难度。当炉温跌至低谷时， 炉缸 “死 焦柱” 滞留渣铁增多， 难以吹透， 炉缸不活， 工作状 态恶化， 铁水环流加剧， 炉缸侧壁侵蚀加快， 不利于 高炉长寿。从高炉顺行和长寿看， 表现边缘气流发 展， 炉体热负荷增加， 炉缸恶化， 炉缸侧壁碳砖温度 上升， 铁口渣铁不易放净， 铁口难维护等。21 750 m3高炉炉缸侧壁温度个别点曾高达1 023 ℃， 依靠 长期堵风口、 风口喂线、 钒钛矿护炉和在线灌浆维 持运行。 3） 炉况不稳定， 时有悬料， 燃料消耗高。 4） 炉缸热量不足， 铁水温度偏低， 炉温波动大， ［Si］ 偏差在0.10以上， 其中2010年1月0.176 9， 2 月0.191 0， 3月0.109 9。 5） 炉缸工作不均匀， 高炉风口破损数量多。 2010年1～3月份损坏风口即达到了6个。 6） 高炉炉缸碳砖侧壁侵蚀严重。2009年以来， 21 750 m3高炉炉缸侧壁8.095 m G1点一直偏高且 呈持续上升趋势 （从759 ℃上升到1 022 ℃） ， 成为高 炉长寿的制约环节。 因此， 为在当前原燃料条件下进一步降低燃料 消耗， 以逐步建立起1 750 m3高炉 “低品位、 高渣比、 高Al2O3渣系” 条件下高炉低耗高效冶炼技术体系， 在21 750 m3高炉上采用了大矿批冶炼技术。 2热制度及造渣制度的优化控制 2.1热制度 Al2O3＞17.5时， 把物理热作为热制度评价的 第一标准， 要求铁水物理热达到1 500～1 510 ℃， ［Si］ 0.45～0.55， 下限≮0.40， 以保持炉缸充足 的热储备和渣铁良好的流动性。 2.2造渣制度 根据高Al2O3渣系的特性， 为降低炉渣黏度， 选 择表1所示的造渣制度。 表1渣系特点及造渣制度控制标准 Al2O3/ ＞17.5 MgO/ 10.0～11.5 R2 1.15～1.20 R4 0.95～1.00 炉渣黏度/ （Pa s-1） 0.30～0.42 铁水黏度/ （Pa s-1） 0.002～0.003 2.3装料制度 装料制度是高炉重要的操作制度之一， 一个科 学、 合理的布料矩阵是根据高炉自身特点长期探 索、 优化的结果。高炉要想长期稳定生产， 必须要 有合理的布料矩阵。布料矩阵的根本是合理的焦 炭平台和矿堆角， 即形成合理的料形状和合理的矿 焦比分布。对高炉操作而言， 形成有平台和漏斗的 料面形状是追求的目标。这种料面结构具有形状 稳定、 矿焦比分布易控制、 能够抑制炉料大小颗粒 偏析等优点。生产中控制合理的平台宽度和漏斗 济钢21 750 m3高炉大矿批冶炼实践 刘存芳， 杨云， 刘德楼， 栾吉益， 安铭 （济南钢铁股份有限公司 炼铁厂， 山东 济南 250101） 收稿日期 2010-09-19 作者简介 刘存芳， 男， 1978年生， 2002年毕业于西安建筑科技大学 钢铁冶金专业。现为济钢炼铁厂助理工程师， 从事炼铁工艺技术 工作。 􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀧘 􀥘􀧘 􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀧘 􀥘􀧘 生产技术生产技术 17 山东冶金2011年2月第33卷 深度是关键环节 平台过宽、 漏斗过浅， 料面平坦， 易使中心过重， 边缘气流不易控制； 平台过窄、 漏斗 过深， 料面形状不稳定， 不利于煤气流的稳定 ［1］。2 高炉大矿批冶炼以打开中心气流、 稳定边缘气流为 指导思想， 大矿批、 逐步矿焦同档疏松边缘为方向， 对布料矩阵进行调整， 根据矿批变化后气流变化情 况， 逐步规整边缘焦炭平台并减小角差， 既保持边 缘气流的稳定， 同时， 也保证中心气流的畅通。 1） 提高炉顶压力， 控制全压差。提高炉顶压 力， 使煤气在高炉中停留时间延长， 提高煤气利 用。另外， 提高炉顶压力还有利于稳定煤气流， 促 进高炉稳定顺行， 提高煤气利用率。炉顶压力每提 高0.1， 降低焦比0.5。为给逐步提高风量创造条 件， 高炉顶压由原来的195 kPa提高到210 kPa以上， 全压差控制在160 kPa以内， 透气性指数基本在20 m3/ （min kPa） 以上。 2） 扩大矿批。矿批由原来的48 t逐步扩至62 t， 根据高炉冶炼特点和高炉炉型特征， 炉料在下降过 程中， 位置越低， 料层越薄。在炉腰处料层最薄， 而 且下部温度梯度大， 对于软化和熔融区间宽的炉 料， 采取降低高温区的操作， 气流调剂适当控制边 缘气流， 降低软熔带高度， 可以减小软熔带层宽度 及波动。加大批重， 可稳定上部煤气流， 改善煤气 利用， 增大软熔带焦炭夹层厚度， 有利于气流穿过 软熔带， 降低下部压差， 改善透气性； 界面效应的减 少， 压差下降， 也有利于高炉透气性的改善， 使煤气 流更稳定， 分布更合理。 3） 调整矩阵。根据矿批变化后气流变化情况 （边缘气流及中心都受到抑制） ， 逐步规整边缘焦炭 平台并减小角差， 既保持边缘气流的稳定， 同时， 也 保证中心气流的畅通。21 750 m3高炉在提高顶压 的基础上， 采取扩大矿批和布料矩阵调整两种措施 相结合的办法， 分3个阶段进行调整 第一阶段， 从2010年4月23日～5月7日， 矿批 逐步从48 t扩至58 t， 每次扩矿批以后， 根据高炉气 流变化情况， 做出相应的调整， 矩阵从最初的 ， 坚持 “开放中心， 疏松边缘” 的原则， 逐步规整焦炭 平台， 逐步调整为 。 第二阶段， 从2010年5月8日～6月6日， 属于 巩固稳定期。在此期间， 根据气流变化进行微调， 缩小角差， 整体矿焦角度内推， 进一步在保持中心 的前提下， 疏松边缘， 追求风量， 矩阵逐步过渡到如 下模式 。 第三阶段， 2010年6月6日以后， 矿批扩至62 t。 根据高炉气流情况， 为寻求更好的煤气利用率， 在 内圈加1个档位进行微调， 最终形成如下模式 。 4） 优化送风制度。利用2010年3月份休风机 会对风口进行调整， 风口面积由0.278 m2扩为0.283 m2， 在风口布局上力求均匀。通过送风制度调整以 期达到三方面效果 纠正炉缸偏行； 减缓炉腹粘结； 增大风量， 提高风速、 动能。 3实践效果 2010年4月23日实施大矿批冶炼技术以来， 由 于中心主导气流稳定， 炉体热负荷降低， 炉缸透液 性改善， 炉况顺行程度提高， 至目前为止没有发生一 次崩塌料事故， 经济技术指标得到改善的同时， 解决 了一直困扰济钢21 750 m3高炉铁水环流侵蚀炉缸 侧壁碳砖的难题。2010年6月较3月平均风量上升 142 m3/min， 利用系数上升0.175 t/ （m3 d） ， 焦比下降 4.1 kg/t， 煤比下降3 kg/t， 燃料比下降7.1 kg/t， 技术经 济指标对比情况见表2。 表22010年21 750 m3高炉大矿批冶炼前后指标对比 月份 1 2 3 4 5 6 风量/ （m3 min-1） 3 002 2 934 3 044 3 165 3 143 3 186 利用系数/ （t m-3 d-1） 2.234 2.166 2.219 2.238 2.390 2.394 焦比/ （kg t-1） 375.39 374.33 377.88 378.00 370.05 373.78 煤比/ （kg t-1） 173 168 168 169 163 165 燃料比/ （kg t-1） 548.39 542.33 545.88 547.00 533.05 538.78 毛焦比/ （kg t-1） 414 418 417 415 402 419 风量水平的提升， 大大减少了铁水环流对炉缸 侧壁的侵蚀， 侧壁温度由2010年1月的1 023 ℃下 降至9月份的669 ℃。解决了炉缸碳砖侧壁温度持 续上升的问题， 维护了高炉的高效、 长寿。 4结语 1） 合理扩大批重， 可稳定上部煤气流， 增加煤 气与矿料的接触面积， 有利于改善煤气利用。批重 越大， 料层也就越厚， 软熔带焦炭夹层厚度也相应 增大， 越有利于气流穿过滴落带进入块状带， 能降 低下部压差， 因而料柱透气性改善。扩大批重后， 减少了整个料柱的层数， 因此界面效应减少， 上升 煤气流通过时阻力减少， 压差下降， 也有利于高炉 透气性的改善， 使高护煤气流分布 （下转第23页） 18 他4座高炉在2009年也采用了焦炭烘干技术。 表2焦炭烘干前后5、 6高炉技术经济指标对比 日期 2007-08～ 2008-04 2010-01 ～09 高炉 5 6 5 6 利用系数/ （t m-3 d-1） 3.56 3.75 3.53 3.50 焦比/ （kg t-1） 371 378 308 308 煤比/ （kg t-1） 137 136 172 170 综合焦比/ （kg t-1） 505 512 478 478 煤气利 用率/ 41.57 41.50 42.49 42.53 2.4注意事项 1） 进入焦仓的废烟气温度需要控制， 焦炭内部 夹杂的竹木片、 纸张、 塑料等着火点250 ℃左右， 废 烟气温度过高容易引起焦仓内焦炭着火。2） 焦炭烘 干程度要考虑高炉炉顶温度符合高炉炉顶设备和后 续布袋除尘箱体对煤气温度的要求。3） 施行焦炭烘 干后， 料仓上部水汽比较大， 机械设备易生锈， 电气 设备易产生短路， 需要良好通风条件， 条件允许情况 下在料仓上部增加气楼。4） 施行焦炭烘干后， 料仓 上部CO浓度比较大， 料仓上检查作业必须停机、 通 风， 检测CO浓度合格方可进入， 以免造成安全事故。 3结语 随着焦炭资源短缺的逐步加剧， 高炉使用的焦 炭价格上涨， 质量下降， 如何在这种情况下降低焦炭 消耗， 将不利因素的影响降到最低， 是每个钢铁企业 为降低生产成本和工序能耗均要面对的问题。在高 炉使用外购焦炭比例比较大、 料场储存条件差， 原料 受降雨影响较大的情况下， 采用焦炭烘干技术是一 条简单易行的途径。 表12010年1～9月焦炭烘干前后含水率 月份 1 2 3 4 5 烘干前 9.81 9.08 7.98 11.1 8.61 烘干后 9.54 8.78 7.93 7.36 8.20 差值 0.27 0.30 0.05 3.74 0.41 月份 6 7 8 9 平均 烘干前 8.89 8.21 9.40 8.93 9.11 烘干后 8.59 8.03 9.27 8.40 8.45 差值 0.30 0.18 0.13 0.53 0.66 Application of Drying Technology of Coke for Blast Furnace in Qingdao Steel GE Hong-ying, GUAN Zun-wei （The Yingang Ironmaking Company of Qingdao Iron and Steel Holding Group Co., Ltd., Qingdao 266043, China） AbstractAbstract Because of high water content and high power quantity in the coke, it brought adverse effect to blast furnace production and subsequent processes. Utilizing waste gas from hot-blast stove dry the coke in coke bin. Then coke moisture decreased between 0.2 and 4 averagely and the coke power was removed markedly, achieving the aim of improving blast furnace smooth. Key wordsKey words coke drying; coke moisture; coke power （上接第18页） 合理。最终借鉴宝钢经验， 炉喉矿层 厚度≥700 mm， 炉腰焦层厚度≥250 mm， 通过计算 确定大矿批的合理范围。 2） 此次调整不是单纯扩矿批， 而是坚持 “开放 中心， 疏松边缘” 的原则， 大矿批与矩阵调整相结 合， 寻找适合当前炉况的矿批。 3） 2高炉通过逐步提高顶压， 使高炉压差降低， 透气性指数提高， 为加风进而为扩矿批提供了条 件； 由于风量的增加， 炉缸工作状态得到优化， 气流 分布趋于合理。 4） 此次攻关中伴随矿批的增加， 中心逐渐弱 化， 边缘加重。为解决此矛盾， 及时对料制进行调 整 减小角差， 规整边缘焦炭平台， 配合相对到位。 5） 煤比控制适度， 不单纯追求高煤比， 燃料比 不降低， 不降焦比， 保证了料柱的透气性。 参考文献 ［1］ 刘晓晨.济钢21 750 m3高炉布料矩阵的探索与优化 ［J］ .炼铁， 2008 （12） 30-32. Practice Large Ore Batch Smelting of Jinan Steel’ s No.2 1 750 m3BF LIU Cun-fang, YANG Yun, LIU De-lou, LUAN Ji-yi, AN Ming （The Ironmaking Plant of Jinan Iron and Steel Co., Ltd., Jinan 250101, China） AbstractAbstract Because of poorer raw material conditions, the weight of blast decreased, the permeability worsened, hearth sidewall temperature rose and furnace conditions fluctuated. Jinan Steel’ s No.2 1 750 m3BF adopted large ore batch operation and took a series of adjustment, such as thermal balance, slagging regime, charging system and blast system. Therefore, the weight of blast increased from 3 002 m3/min to 3 186 m3/min, productivity increased from 2.234 t/m3d to 2.394 t/m3d and hearth sidewall temperature reduced from 1 023 ℃ to 669 ℃, realizing the target of high-efficient smelting with low consumption. Key wordsKey words blast furnace; large ore batch smelting; raw material and fuel; charging system; burden distribution matrix 􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣 青钢高炉焦炭烘干技术的应用葛红英等2011年第1期 23