魏红玉  马全强  范维庆   

（山西建邦集团有限公司通才炼铁厂）

摘  要  通才3号1860m3高炉在低硅冶炼条件下加强对铁水质量管理，通过加强原燃料管理、提高炉渣碱度、制定合理操作方针、稳定炉况、加强设备维护保障等措施实现低硅不低热，降硅不降质，使生铁质量显著提高；2020年实现全年生铁平均[Si]含量0.32%，[S]含量0.025%，生铁合格率99.98%，取得了良好的经济效益。

关键词  高炉  低硅冶炼  铁水质量  稳定炉况

1  前言

通才3号1860m3高炉设东西2个铁口，风口24个。2019年4月16日停炉中修，中修高炉本体项目包括更换4层以上冷却壁及炉壳，6月8日开炉复产。复产后各项技术经济指标不断改善，富氧率由5%提高到7.65%，冶强不断提高，2020年实现全年生铁平均[Si]含量0.32%，[S]含量0.025%，生铁合格率99.98%。

高炉铁水质量决定着整体钢铁工序的质量和工序能耗，高质量的铁水是降低钢铁企业总体成本的先决条件。高炉冶炼过程中生铁含[Si]量的降低和稳定是高炉冶炼条件和技术指标的标志性指标，高炉进行低硅冶炼，可以降低焦比，提高产量，改善生铁质量，不仅使高炉生产指标得到优化，又可以给后道工序炼钢带来良好的经济效益。

2  影响铁水质量因素分析

2.1  原燃料条件

精料是高炉稳定顺行，指标先进的客观要求；加强精料管理，可以实现高炉长期稳产顺行，降低消耗。当原燃料质量恶化时，比如烧结矿强度降低、低温还原粉化率升高、球团矿抗压强度降低、生矿含粉升高、焦炭强度变差等都会导致炉内料柱透气性严重变差，引发炉况波动，使炉缸热制度失常，最终导致铁水质量波动大[1]。此外，碱金属、锌负荷超标，造成高炉结瘤结厚，炉料粉化，降低透气性，对炉况稳定顺行不利。入炉料硫负荷的变化、焦炭灰分的波动、矿料成分波动，都会引起热制度、造渣制度的波动，造成铁水成分波动。

2.2  炉况波动

高炉稳定顺行是保证铁水质量稳定的首要条件。当炉况出现较大波动时，炉内气流分布发生大变化，容易造成炉内渣皮脱落频繁，炉体热负荷波动，冷却壁水温差变化大，出现管道行程，煤气利用率变差，冷却设备漏水等一系列破坏炉缸热制度稳定的因素。炉况波动不利于高炉稳定生产，容易造成炉缸热制度的不稳定，造成铁水含硫量升高。

2.3  炉渣性能

炉渣性能的好坏与生铁质量、炉况顺行以及各项经济技术措施都有密切关系。适宜的炉渣碱度R2是保证炉渣脱硫的最主要条件，炉渣碱度过低或过高都会引起其流动性变差，导致Ls值降低，对脱硫不利。合适的渣中（MgO）质量分数，可降低炉渣的熔化温度和黏度，改善渣的流动性、稳定性，能加速反应产物CaS的扩散，使脱硫反应加快进行。随着渣中MgO质量分数的增加，炉渣黏度下降，流动性改善，稳定性提高，利于炉渣脱硫。炉渣中Al2O3质量分数升高，炉渣的黏度和熔化性温度均提高，炉渣的流动性变差，脱硫能力降低，铁水硫质量分数将明显升高。炉渣中FeO增加，不仅增加炉缸内直接还原热量的消耗，还会促使更多的S离子与Fe离子结合进入铁水，对脱硫反应十分不利[2]。

2.4  炉缸热制度及炉缸工作状态

炉缸是高炉工作的基础，需要有充沛稳定的热量来满足高炉冶炼过程。当炉缸堆积时，尽管炉温不低，由于炉渣不能在炉缸内自由流动，脱硫效果不好，从而降低炉渣的脱硫能力。高炉炉缸工作状态直接决定了铁水质量好坏，通过改善入炉原燃料条件，选择合适的下部送风制度，维持较高的风速和动能，使炉缸工作均匀活跃，热量充沛，透气、透液性良好，有利于脱硫和降硅操作。

3  提高铁水质量措施

3.1  低硅冶炼，提高炉渣碱度

在高炉热制度的控制中，坚持“降硅不降热，降硅不降质”的原则。重视铁水物理热控制，确保在铁水物理热>1490℃的前提下实现低[Si]操作。按照稳定生产的要求，对料速进行量化控制，工长严格执行。在实际生产中以保持较高的物理热为基础，在提高炉渣碱度基础上，加强炉温控制，减少炉温波动，降低铁水含硅量。高碱度炉渣热焓高、软熔温度高，有利于提高炉缸热量，降低软熔带位置和厚度，提高渣皮稳定性，减少渣皮脱落。提高炉渣碱度后，一是可以提高高炉内软熔带的熔化温度，适当降低软熔带的位置，缩小滴落带的空间范围，缩短液体渣铁在滴落带的滞留时间，减少硅(Si)的还原；二是可以促进[Si]被重新氧化成为(SiO2)的耦合反应；三是有利于提高炉渣的脱硫能力和炉缸的热量贮备等[3]。

通才3号高炉要求铁水含[Si]量控制在0.2-0.35％，铁水含[S]量控制在0.020％-0.030％，炉渣二元碱度在1.22-1.28。工长可根据铁水含硫量情况及时调节碱度，目的就是要保持炉缸处于均匀、活跃的状态，物理热充沛，炉况长期稳定顺行和脱硫能力充足。2020全年通才3号高炉炉渣二元碱度累计控制在1.25，镁铝比控制在0.59，为低硅冶炼、确保铁水质量创造了条件。

3.2  做好原燃料质量跟踪管理

由于原料场造堆能力有限，烧结变料较多，影响综合负荷，制约着高炉强化冶炼；高炉车间加强与生产技术科的沟通，把入炉料成分、冶金性能和对应的铁水成分、以及负荷波动做统计，有效的减少了炉况波动。此外，生产技术科加强对炉料冶金性能实验的研究分析，同时加强工艺监督，严抓料场造堆料混匀和成分波动，稳定烧结矿质量，加强烧结工序过程监督，稳定烧结矿碱度，减少碱度波动，为高炉的稳定顺行创造良好条件。

高炉操作人员及时掌握各种原燃料的冶金性能，关注硫负荷、入炉料冶金性能的变化，及时调整负荷和炉渣碱度，确保高炉有足够的脱硫能力。通才3号高炉炉料结构为高碱度烧结矿、酸性球团矿、外购块矿，球团包括自产球团和外购高品位球团。烧结系统通过加强烧结用料质量和燃料粒度控制，提高烧结用燃料粒度合格率；实施厚料层作业，提高料层蓄热能力，稳定烧结矿质量，改善烧结矿强度，目前烧结矿碱度稳定在2.0左右，转鼓指数在79%以上；烧结矿粒级组成大幅改善，从源头降低原料含粉率。

通过优化配料，控制有害元素的含量。炼铁厂生产技术科每周对入炉原燃料及除尘灰等进行化验分析，做有害元素统计分析。针对碱金属含量高的烧结机头灰不再直接配用，高炉布袋除尘灰经脱除锌后再回混匀料堆，根据循环物料的产量，均匀配用，防止配料波动。此外，通过提高本厂球团中MgO含量，确保高炉炉渣的镁铝比0.5-0.6的范围，镁铝比提高以后，使高炉的排碱、排锌的能力得到提高，稳定的碱负荷、锌负荷使高炉炉况平稳，降低了风口的破损。通过强化原燃料质量跟踪管理，提高了炉况稳定性，减少了炉况波动，为高炉持续低硅冶炼创造良好条件。

3.3  改善高炉炉缸工作状态

（1）加强槽下筛分管理

原燃料质量恶化，大量粉末入炉，易使块状带透气性恶化。因此应严格控制入炉原燃料的粉末率，定期对各振动筛进行清理，同时严格控制各种原燃料的仓门大小、控制好筛分速度，确保筛分效果。如发现个别矿种或者料仓原料含粉偏高时应及时调剂减少该仓的用料量，减少对炉况的冲击。

（2）上下部调剂相结合

在选择合理的装料制度时，应随条件的变化而有计划性地微调，充分发挥上部调整的灵活性来探寻合理的煤气流分布。合理地增加矿石批重，可以使整个料柱的层数减少，降低煤气在二次分布时的界面效应，有利于改善高炉的透气性，稳定煤气流分布；足够大的焦批重，可以保证足够的焦层厚度，降低煤气流的通路阻力。通才3号高炉矿批由50t调整到目前的66t，煤气利用率由43-44%提高至46-48%左右，高炉抗波动能力明显增强。使操作炉型规整，炉墙渣皮保持相对稳定，保持炉缸工作正常活跃，炉缸的透液性良好，使风口的工况条件改善，减少了风口破损，同时降低了燃料比，有利于低硅冶炼。

确保足够的风速和合理的鼓风动能，可以使初始煤气流分布合理。通才3号高炉2019年中修开炉后，风口小套调整为4个¢115mm、20个¢110mm的布局，送风面积0.2316m2，实际风速280m/s，鼓风动能125~130kJ/s，打透中心，吹活炉缸，上下部调剂相结合，确保合理的煤气流分布，实现了炉况长期稳定顺行。

（3）高富氧与大喷煤结合

 高风温、高富氧与大喷煤相结合，通才3号高炉采用有4座豫兴悬链线顶燃式热风炉，送风温度在1220℃左右；富氧喷煤是高炉强化冶炼、降低焦比和生铁成本的重要技术措施。理论上富氧增加1%，产量提高4.76%，富氧后，使单位生铁的风量、煤气量都减少，煤气对炉料的下降阻力减少，为增大风量、强化冶炼创造了条件。通才3号高炉富氧率从开炉之初的5%提高至目前的7.65%，煤比由2020年1月份163.67kg/t提高至187.27kg/t，高富氧率提高风口理论燃烧温度、改善了煤粉在炉内的燃烧条件，为提高煤比提供了可靠的保证，同时提高炉缸温度，有利于低硅冶炼。

（4） 加强炉前管理

抓好出铁管理，及时出净渣铁改善顺行，确保出铁均匀率和下渣率，杜绝因出铁导致炉况波动。炉前操作是高炉冶炼过程的重要环节，炉前各项指标的好坏直接影响高炉各项技术经济指标。高冶炼强度情况下，就更加重要。随着冶炼强度的增加，料柱透气、透液能力下降，若渣铁不能及时排出往往造成憋风现象。为了有效的解决出铁对炉内操作的影响，制定了炉前操作要点，强调对铁口的维护，稳定打泥量，杜绝跑泥现象，保证铁口深度。加强对炉前设备的点检与维护，降低设备故障率，从而减少由于设备故障对炉前出铁的影响。量化炉外管理，及时排净炉内渣铁，减少渣铁在炉内的积存时间是进行低硅冶炼的有利保证。

一、加强铁口的维护，杜绝跑泥，稳定打泥量，避免浅铁口、潮铁口出铁。

二、稳定炮泥质量，炉前工段为适应提高产量的要求，与炮泥厂家沟通，改进炮泥质量，同时不断提高操作技能，铁口深度合格率、铁量差、出铁正点率、全风堵口率等指标稳步提高。 

三、缩短出铁间隔时间。为了确保及时出净渣铁，出铁间隔时间控制在10分钟以内，全天铁次14-16次，最大限度减少风量和炉温波动。

3.4  强化设备管理

设备正常运行是保证高炉正常生产的重要保障。加强设备的点检维护，推行全员参与设备管理，将车间区域内所有设备按照点检标准分类汇总，确定设备包机人，并在现场张贴设备包机牌。设备包机人负责对设备设施的本体及周边卫生进行清理，对设备的点检、润滑和维护保养工作。要求维修工及液压、电气点检人员在日常生产时对设备关键部位进行专业检查记录，掌握各系统设备运行状况；并填写好相应的记录台帐，对设备的运行及维修状态进行有效管控；最大限度地降低设备故障休风率及慢风率，为低硅冶炼提高铁水质量提供保障。

4  结语

（1）通过加强原燃料质量跟踪管理，稳定原燃料质量指标，为高炉的稳定顺行、低硅高效冶炼创造良好条件。

（2）通才3号高炉全年生铁平均[Si]含量0.32%，[S]含量0.025%，生铁合格率99.98%；通过提高炉渣碱度、稳定炉况、强化管理等措施，在低硅冶炼条件下，做到低硅不低热，降硅不降质，不仅使高炉生产指标得到优化，又为炼钢工序提供高质量铁水，降低工序能耗。

（3）维持炉缸热制度稳定是高炉稳定顺行的必要保障。通过改善入炉原燃料条件，上下部调剂相结合，高富氧大喷煤，维持较高的风速和动能，使炉缸工作均匀活跃，热量充沛，透气、透液性良好，有利于脱硫和降硅操作。

（4）炉前出铁是高冶炼强度的重要环节，及时出净渣铁是高炉保持高强度冶炼的重要前提。

（5）设备故障率是直接导致高炉产量降低和消耗增加的主要原因，抓好设备管理减少高炉休风率和慢风率是低硅冶炼和提高铁水质量的外围基础。

5  参考文献

[1] 周传典.高炉炼铁生产技术手册[M].北京:冶金工业出版社，2002.

[2] 张寿荣.高炉高效冶炼技术[M].北京:冶金工业出版社，2015.

[3] 张殿有.高炉冶炼操作技术[M].北京：冶金工业出版社，2010.