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摘 要：在水钢同步大修期间， 4号高炉顺行下，充分利用余氧，提升富氧率至5%-6%，提高冶炼强度，分阶段提升钛球比，从10%至18%探索冶炼实践。加强原燃料、炉内操作、炉前出铁管理，低硅冶炼，控制【Ti】≤0.30%，产量再创新高，取得较好效果。
关键词：高炉 高富氧 钛球比提升 实践
1 前言
水钢4号高炉设计有效容积2500m3,30个风口，3个铁口。2011年3月29日点火送风投产，设计富氧设备能力5%，有深冷氧和一套两台分别为15000Nm3/h的吸附制氧系统。由于市场和去产能原因，2014年7月-8月水钢1号高炉和2号高炉分别停炉，对应炼钢厂老系统3座转炉停产，深冷制氧富余，两台吸附制氧机系统停机。水钢4号高炉自投产以来，富氧率处于较低水平，2011年1.84%，2012年1.14%，2013年3.00%，2014年2.64%，2015年2.11%，2016年2.50%，2017年1月2.81%，2017年2月3.99%，2017年3月4.58%。富氧是高炉强化冶炼，提高利用系数的重要措施。这次水钢以3号高炉、3号转炉同步大修期间，2017年2月11日至3月31日，充分利用余氧，在生产实践中开展了逐步提升富氧，分阶段提升钒钛球使用比例，摸索一定富氧条件下，提升钛球比冶炼，对高炉操作及技术经济指标以及铁水中合适【Ti】含量控制，降低对炼钢工序影响，降低吨铁成本，冶炼实践探索。
2 富氧工艺流程
水钢4号高炉采用了在冷风管道放风阀前端直接加入工业氧的方法，工艺流程，左上端截止阀管路为深冷氧，左下端截止阀管路为吸附氧。
3 富氧提高对高炉冶炼影响
3.1 富氧鼓风的作用
高炉富氧鼓风是向高炉鼓风中加入工业氧，使鼓风含氧超过大气含氧量，提高煤粉在风口前燃烧率，达到提高冶炼强度，增加高炉产量为目的。最突出的优点就是不增加风量也不增加鼓风机动力消耗的情况下达到提高产量的目的[1]。
3.2 富氧提高对高炉强化冶炼的影响
提高富氧率对高炉强化冶炼有如下几个方面的促进作用，一是改善了炉缸工作状态，提高了炉缸活跃程度；二是鼓风中的氧含量增加，加快了焦炭燃烧速度，高炉冶炼强度得到了明显提高；三是风口区理论燃烧温度得到了提高，风口前温度也得到了提高，渣铁温度充沛，还有利于增加喷煤量；四是富氧提升后，煤气量减少，煤气中的N2含量减少，CO浓度提高，促进了间接还原反应进行；五是富氧提升后对渣铁流动性改善起了积极作用，渣温充沛，流动性好，粘沟量明显减少，有利于降低炉前劳动强度。
3.3 富氧提高后实际效果
富氧率从2月11日起2.93%逐步提高到5.3%以后，至2月28日处于高产状态，有五天超过了7000吨，有连续三天超过了7000吨的水平，单日产量最高达到了7322吨，创造了投产以来的历史新记录。平均风量基本稳定在4950m3/min，平均风温基本稳定在1180℃，煤比基本稳定在140kg/t。钛球比从9.9%提高到了15.9%的较好水平，冶炼强度有了较大的提高，从0.93t/d.m3提高到了1.031 t/d.m3,冶炼周期缩短，从54批缩短到51批，冶炼节奏加快，理论燃烧温度从2340℃提高到了2440℃，提升了100℃左右。由此可见，提高富氧率强化冶炼，通过实践验证，取得效果是明显的。
4 富氧提升高炉操作
4.1 抓好入炉原燃料管理
水钢公司本次大同步检修，计划总工期54天。炼焦工序采用延长结焦时间降低产能生产，烧结工序6#、7#机系统交替漏风治理大修改造，开4#机（小）+6#或7#机（大），即一大一小平衡4号高炉生产。由于，湿焦、干熄焦水分和强度差异，烧结机一大一小烧结矿强度和品位差异见下表2，抓好入炉原燃料管理显得非常重要。采用分装如槽，批量小定量使用，定量槽存装料，定期组织校秤，加强工艺检查管理，确保筛好筛透，量准入炉，跟踪落实进行。
4.2 制度调整与操作思想统一
( 1 ) 富氧鼓风的前提是高炉炉况顺行，富氧后理论燃烧温度提高以及吨铁煤气发生量减少，使得炉内的氧势、温度场、压力场等发生复杂的变化。
（2） 2月11日-17日钛球比提升到15%为第一阶段；2月18日-3月16日钛球比15%-16%为第二阶段，期间2月28日-3月7日能源公司3#制氧机计划检修，检修完毕恢复至第二阶段；3月17日-26日钛球比16%提升到18%为第三阶段，其后由于钛球无性价比优势，钛球比退回至最初水平。主要控制措施：①第一阶段维持了前期【Si】0.22-0.52，未作调整；第二阶段2月20日11:40分调整【Si】0.20-0.50，比前一阶段下降了0.02；3月10日7:30分调整【Si】0.23-0.53，调整幅度0.03；3月17日8:00调整【Si】恢复到0.20-0.50的考核范围。可见，这三阶段热制度调整幅度都不大，炉温基本保持在0.20-0.50的范围；②风量控制基本稳定在4900m3/min；③煤比控制基本稳定在140kg/t；④风温控制基本稳定在1180℃，略有上升趋势；⑤提升富氧率5%-6%，获得较高的理论燃烧温度2450℃左右；⑥铁水物理热稳定控制在1470℃左右。提高冶炼强度，缩短冶炼周期，提高产量，在当前钢材市场下，降低铁成本也是积极的应对措施。
(3) 富氧后的上、下部调剂。水钢4号高炉原燃料条件及质量情况在这三阶段探索冶炼期间如表2所示，综合入炉品位在54.5%-55.0%，总熟料率在80-85%，上部采取适当疏松边缘，下部保持风口面积基本不变。
4.3 抓好炉前出铁管理
随着高炉富氧率提升，炉缸理论燃烧温度提高，炉缸活跃程度增加，冶炼周期缩短，节奏加快，出铁量增加。由厂调度室积极协调渣铁罐组织、维检中心勤检查加强维护好炉前设备、高炉车间抓好铁口维护及操作，保证铁口深度，控制好打泥量，挖好泥套，坚决杜绝跑泥现象，南北铁口交替重叠出铁，把控好出铁速度，确保正点出铁率，严格日出铁次15±1管理考核。
5 提升钛球比，铁水【Ti】含量控制探索
5.1炼钢工序对铁水【Ti】含量要求
铁水【Ti】含量高对转炉炼钢影响，一方面是炉渣熔化性温度高，渣变稠，化渣难，影响脱硫效力；另一方面渣稠粘结氧枪、粘结除尘罩等严重；再一方面会造成炼钢铁耗高而影响炼钢成本。为了上下工序有序进行，由此，炼钢工序提出对铁水【Ti】含量控制要求≤0.30%。
5.2 分阶段提升钛球比，探索控制铁水合适的钛含量
本次是通过富氧提升，提升钛球比；维持高富氧，稳定钛球比；稳定高富氧，再提升钛球比，结合具体实际冶炼情况分阶段进行探索实践，如表1中可见。铁水中【Ti】含量相关数据统计如下表3。
5.3 取得的效果分析
钛在高炉内的演变过程，大量研究表明，TiO2在高温条件下将还原生成TiC、TiN及其连续固熔体Ti（CN）。TiC、TiN主要在炉腹高温区、风口区、渣铁界面。为了防止炉缸的渣铁稠化，采用提高富氧，增强炉缸氧化性气氛，使过还原的TiC、TiN、TiO、Ti2O3再氧化成TiO2进入炉渣[2]。根据此原理，选择控制适宜的炉温区间冶炼，从而将铁水中的【Ti】控制到合适的范围是非常关键的措施。
钛球TiO2含量10.82%-11.75%，在高温下由于TiO2的还原与SiO2的还原类似，控制铁水[Ti]含量，除了控制降低钛球TiO2含量和入炉比例外，那就是提高富氧率和化学热制度的控制。从上表4中可见，在富氧率提升到5%-6%的情况下，稳定钛球比在15%左右和再提升钛球比到18%左右，铁水中【Ti】≤0.30%的占比是较低的，炉缸温度【Si】在0.19%-0.37%，与前炉温的规定控制范围0.2-0.5%是一致的。由此可见，通过冶炼探索实践再次验明是可行的。
6 富氧提升促进低硅冶炼
低硅生铁的冶炼是增铁节焦的一项措施。炼钢采用低硅铁水，可减少渣量和铁耗，缩短冶炼时间，获得显著经济效益。一方面富氧提升增加了炉缸中的氧化性，抑制了SiO（g）+[C]=[Si]+CO反应，降低生铁含硅量；另一方面富氧提升，使理论燃烧温度提高，炉缸热量集中有利于冶炼反应的进行，改变了径向温度分布，高温区域下移，滴落带高度降低，减少了SiO（g）与[C]接触机会，被还原的[Si]含量减少，促进了低硅生铁的冶炼。
7 效益分析
以第一阶段和1月份指标计算为前提，未提升富氧和钛球比为前期，提升富氧和钛球比为后期。综合效益测算：（1）焦比下降，节约费用4.11元/t；（2）产量提高，固定费用节约11.08元/t；（3）钛球比提升，复合矿石节约1.75元/t；（4）富氧提升，多耗氧量，投资费用11.79元/t，合计节约5.15元/t。生产实践经验表明了“123”的原则，但这是有前提条件的。从实际来看，在高炉炉况顺行前提下，通过提升富氧率强化冶炼，提升相对低价钛球使用比例，取得综合效益是明显的，从而也证明了高富氧取得的经济效益是可观的。
8 结论
（1） 提升富氧冶炼是高炉强化的一项重要措施，利用这次机会在水钢四号高炉，进一步得到了应用验证，提升富氧冶炼，有良好的应用情景，对提高利用系数有着积极的作用。
（2） 富氧提高，炉腹产生煤气量减少，CO浓度提高，改善了煤气利用，改善高炉技术经济指标。尤其在当前高普指市场条件下，与烧结矿化学分析接近而价格差异，提升钛球使用比例具有可观的经济效益。
（3） 富氧提升对高炉有着积极作用，主要体现在促进煤粉燃烧，达到高理论燃烧温度，使得高炉温度场和炉缸热状态趋于均匀化。
（4） 通过富氧提升冶炼实践总结，水钢4号高炉富氧5%-6%，热风系统是安全的，是可行的，是合适的。
（5） 通过富氧提升冶炼实践总结，也为公司下一步决策发展，提供了有力的数据支撑。
9 参考文献
[1] 王筱留.高炉生产知识问答[M].北京：冶金工业出版社，2006年12月第9次印刷.
[2] 任贵义主编.炼铁学[M].北京：冶金工业出版社，2007年5月第7次印刷.
(责任编辑：zgltw)
