摘  要 针对通钢3号高炉生铁一级品率较低的状况，采取优化造渣制度等改进措施，生铁一级品率有了明显提高。但提高生铁一级品率必须增大炉渣的脱硫能力，对高炉的稳定顺行、利用系数及生铁成本都有影响。结合现有的原燃料条件，综合考虑冶炼成本，以控制生铁一级品率在80～85%为宜。
关键词 生铁 一级品率 硫负荷

1 前言

通钢3号高炉于2014年7月12日开炉，高炉有效容积2680m³, 设计产能220万t/a，是目前全通钢在产容积最大、工艺设备最先进的高炉。生铁一级品率是反映高炉炼铁生产水平和铁水质量的重要指标之一，长期以来3号高炉生铁一级品率一直维持在40%左右的较低水平，铁水质量的问题制约了通钢钢材产品质量的提高。为了向炼钢工序输送优质铁水，降低公司吨钢综合能耗，2014年12月起3号高炉通过选择合适造渣制度、提高煤气利用率、降低设备故障率、加强炉内外操作等措施提高生铁一级品率。经过数月的攻关工作，3号高炉生铁一级品率已取得＞90%的显著成效（见表1）。同时针对提高生铁一级品率对高炉指标和成本的影响，进行合理的最佳效益分析，认为合适的生铁一级品率控制范围应在80～85%左右。

表1  通钢3号高炉2014-2015年生铁一级品率，%

2  提高生铁一级品率的措施

炼钢生铁的一级品是指含硫≤0.03%的生铁，一级品率的高低代表铁水含硫的高低，所以如何降低生铁中含硫量成为炼铁工序的主要课题。根据炉料带入高炉内的硫在冶炼过程中又全部转入炉渣、生铁和煤气中，得出了铁水含硫与S_L、Sg、n、L_S的定量关系：

[S]= （S_L-Sg）/（1+ n L_S）

式中： S_L、Sg------单位生铁炉料带入的总硫量（硫负荷）和进入煤气中的硫量，kg/t；

       L_S------硫在渣铁中的分配系数；

       n ------渣铁比，t/t。

从上式可以看出，提高L_S、n、Sg和降低S_L均对降低[S]有利，但实际生产中n、Sg在某一阶段一定生产条件下是相对稳定的^[1]。由于受市场等条件限制，3号高炉原燃料条件并不理想，S_L在同行业中属较高水平（见表2），而且在一定生产阶段要使S_L有较大幅度下降有困难，因此铁水降硫的工作重点是设法提高L_S。

表2  通钢3号高炉原燃料含硫量及硫负荷

2.1  提高炉渣中MgO含量

提高炉渣中MgO含量，既可改善炉渣流动性，又可提高炉渣脱硫能力，对于硫负荷较高的高炉产生的脱硫效果更加显著^[1]。3号高炉渣中MgO含量此前长期在维持在7～8%，导致炉渣脱硫能力不高，L_S偏低，影响生铁一级品率的提高。为此3号高炉采取在保持炉渣二元碱度（CaO/SiO₂=1.14～1.15）不变的情况下，通过提高烧结矿中MgO含量来适当提高炉渣中的MgO含量（表3）。炉渣三元碱度（MgO+CaO/SiO₂）的提高既改善了脱硫效果，又避免了盲目提高炉渣二元碱度对炉况顺行带来的不利影响。措施实施后炉渣脱硫能力显著提高，L_S和铁水一级品率大幅上升。

表3  通钢3号高炉2014-2015年炉渣MgO含量，%

2.2  调整气流分布，提高煤气利用率

高炉脱硫能力是要有煤气利用率作保证的，因此维护炉况顺行、提高煤气利用率是高炉获得较高生铁一级品率的的基本保证。为保证在高煤比、低焦比下炉况的稳定顺行，3号高炉在气流分布方面提出了“打开中心，兼顾边缘”的思路，通过逐渐调整布料制度和送风制度，改善炉内煤气流分布。在保证气流通畅炉况顺行的前提下，使边缘与中心煤气流进一步合理分配，以求提高煤气利用率。上部在布料中确保中心焦炭数量，使中心焦比例在20～25%之间，开放中心形成稳定的中心气流。下部以合理的送风制度相配合，风口面积由2015年年初的0.3589m²扩大至现在的0.3648m²，风量在4600～4650m³/min之间，实际风速在250-260m/s之间，使鼓风动能维持在115-125kJ/s之间，保持足够的风速和鼓风动能确保吹透中心并使炉缸工作活跃。调整后3号高炉煤气流分布良好，炉喉十字测温温度中心平均 700～800 ℃，边缘平均90～110 ℃（见图1）；中心气流集中旺盛，边缘气流适当发展。在此基础上高炉逐步扩大矿批，矿批由2014 年投产初期的57t逐步扩大到目前的63t，最高达到64.5t。炉顶煤气CO₂含量由之前的20%上升至22%，煤气利用率由43%左右提高至45%～47%，

图1  3号高炉2015年9月份炉喉十字测温各环位温度图

2.3  杜绝低炉温

高炉炉温过低会造成产生低硅高硫铁，破坏炉况顺行，甚至引发炉凉等一系列后果。3号高炉日常操作中严格遵守“炉温是高炉生命线”的原则，并制定考核制度加强管理，日常生铁炉温控制在0.35～0.45%之间，杜绝为盲目追求料批而压低炉温的现象。同时加大对风口的巡检力度，重点观察风口套间有无水迹，对于漏水风口套及时发现及时处理，避免因漏水影响炉缸热量。

2.4  降低设备故障休风率

设备出现故障造成高炉休风，会严重影响各项经济技术指标和生铁质量。为降低设备故障休风率，2015年3号高炉以设备主任为带头人成立攻关组，根据设备不同隐患程度及对高炉影响程度，有计划有步骤地完成了七项设备改造攻关。通过设备改造改良设备性能，消除设备隐患，保证了生产的顺利稳定进行。日常维护方面，车间下大力气抓实岗位点检、维护点检，将每一台设备都包保到责任人。要求岗位员工对分管区域每班至少点检2次，并将点检情况及时记录。通过一系列措施，将暴露出的设备问题有计划地解决，降低了突发性设备故障。

2.5  加强炉外操作

炉外出铁工作方面认真贯彻执行“炉外保炉内的方针”，切实将“零间隔”出铁落到实处。要求值班副工长根据炉温、风压、上次铁口深度等情况来掌握使用钻头的型号，出铁时间控制在90～110min，确保炉内渣铁及时足量排净。炉前工定期维护铁口泥套，保证堵铁口时不出现冒泥现象；堵铁口泥量要做到三班统一，铁口深度严格控制在2800～3200mm。当炉外出铁不及时或来渣时间大于30min，及时采用两场重叠出铁，以缓解压量关系，确保炉况顺稳。

3  最佳效益分析

生铁一级品率的控制范围与高炉指标和生铁成本有密切关系，因此根据现有的原燃料条件，把生铁一级品率控制在一个合理的范围之内，才能实现最佳经济效益。

3.1  提高生铁一级品率的影响

3.1.1  提高炉温的影响

炉料带入炉内的硫约有80%来自于焦炭，通钢炼铁厂所用焦炭灰分在13.5%左右，S含量在0.50%以上，含量偏高。由于生铁脱硫的最终反应是吸热反应，故提高炉温有助于脱硫反应的进行，但是炉温偏高势必增加焦比和影响生铁产量且不利于高炉顺行。根据经验，生铁含[Si]量提高0.2%，一级品率提高8%，产量降低1%，焦比升高5kg/t^[2]。如果单纯追求高一级品率而提高炉温，将直接影响到生铁产量和焦比，所以要将生铁一级品率与高炉利用系数和指标相兼顾。

3.1.2  提高碱度的影响

另一方面降低生铁含S量须提高炉渣碱度，但碱度提高使炉渣的黏度增加，势必影响炉况顺行。根据资料，渣量变动100kg，影响产量8%，影响焦比8%^[2]。碱度提高后要保持炉渣流动性良好，就必须提高生铁含[Si]量，会进一步影响高炉指标。而且从高炉冶炼角度考虑，为保持炉缸活跃、保证炉况的长期稳定顺行，生铁中的[S]不宜控制过低，一般0.025%～0.04%较为适宜。当[S]控制过低时，炉缸易发生堆积影响高炉顺行，从而降低利用系数。

3.2  最佳范围选取

一级品率的控制，必须根据原燃料条件，按最佳的冶炼成本来综合考虑。根据通钢炼铁厂的冶炼实践，在现有条件下，一级品率应控制在80～85%左右为宜，同时三级品率应控制在8%以下。在一定原燃料条件下，提高一级品率的重点应为加强技术操作、保持炉况稳定顺行和加强科学管理 ^[2]。

4 结论

（1）通钢3号高炉在一定的冶炼条件下，通过采取选择合适的造渣制度、降低设备故障率、加强炉内外操作保证炉况顺行等措施，可以获得较高的生铁一级品率，向炼钢工序输送了更为优质的铁水，降低公司吨钢综合能耗。

（2）根据通钢炼铁厂现有原燃料条件和冶炼实践，按最佳冶炼成本综合考虑，一级品率控制在80～85%为宜。

5  参考文献

[1] 钟崇武,况百梁.新钢提高生铁一级品率的措施［J］.炼铁，2007（2）：48～50.

[2] 杜来增,李淑芳等.生铁一级品率控制与最佳效益分析［J］.山东冶金，2005（1）：10～12.