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邯鋼 2000m3 高爐適應燒結變化的制度調整
王文生，劉 偉，魏航宇
（河北鋼鐵集團邯鋼公司）
摘要：隨著環保要求和鋼鐵市場形勢的變化，限產條件下燒結礦生產受到了很大的限制，特別是開停車次數增加， 高爐配吃燒結礦質量波動明顯。根據現場實踐找出了應對操作制度，減少了爐況波動，邯鋼 2000m3 高爐完成焦比 375kf ／ t，燃料比505kg ／t。
關鍵詞：高爐；燒結礦；操作制度
0 概述
邯鋼5 ＃ 高爐 2005年由1260 m3 擴建成為2000m3 ，建成後整個配套系統卻有很多部分未進行相應升級，對高爐原燃料供應系統影響較大，高爐焦炭配吃兩種以上，且比例調整頻繁，高爐配吃燒結礦來自幾個不同的燒結車間，不同燒結機之間從混勻料到燒結方式差別較大，通過對不同車間燒結礦配比定比例後，整體燒結質量有所好轉。但近年來由於環保要求越來越高，在降本壓力不斷增加的情況下，公司對燒結原料進行了控制，使得一些性能較好的燒結原料配比降低較多，燒結礦整體品位和性能都有所下降，燒結車間為了提高燒結礦性能被迫採取降低機速、增加白雲石配比和提高鹼度等措施。另外，邯鋼幾乎只對燒結礦的品位、鹼度、成分、轉鼓強度和粒度進行跟蹤和化驗，而對燒結礦的還原性、還原粉化率、軟熔性能等每月檢查不到 5 次，特別是近期在燒結礦混勻料換堆頻繁的情況下，整個燒結原料配比變化較大，但整個燒結礦性能檢測幾乎缺失，導致高爐爐況反應變化較大。目前，5＃高爐原料結構中燒結礦配比為 70％ ～ 75％，燒結礦性能變化幾乎成為影響高爐的最主要因素，燒結礦物理性能對高爐來說作用點主要集中在上部塊狀帶，而一些熱性能卻影響高爐軟熔帶較多，如軟熔帶高低、氣流分佈和渣皮穩定性等［1，2］ ，這些因素的穩定已經成 為高爐冶煉的核心內容。為了彌補燒結礦變化後質 量變化跟蹤的不足，高爐車間自 2014 年年初建立了 燒結礦變料跟蹤臺賬，以高爐為直接研究對象，通過 高爐反應性參數的變化與燒結礦變料的統計迴歸， 確定了不同混勻料情況下的水溫差水平，最終制定 出燒結礦變料後的調整措施，穩定了爐況，實現了低 成本原料條件下的良好指標。
1 爐況反應情況
5＃高爐爐況波動一般主要體現在壓量關係不 適，經常出現壓差陡升現象，兩料尺動作差，出現偏 尺滑尺現象，氣流分佈紊亂，常出現“管道”現象，壁 體溫度波動，渣皮穩定性差，爐溫波動較大；但目前 高爐由於燒結礦波動引起的爐況波動主要體現在壁 體溫度頻繁波動，氣流分佈紊亂，水溫差較高。
1.1 壁體溫度變化
5＃高爐壁體溫度爐腰以上 8層測溫點分別設在 16．018 m、17．929 m、20．253 m、22．408 m、24．28 m、 26．06 m、29．62m、33．125m。其中，燒結礦性能變化主要引起的溫度波動從 20．053m 測溫點開始，逐漸推移至 22．408m、24．28m、26．06m。20．053m 測溫點溫度開始波動後5h，22．408m 測溫點溫度開始大浮動波動；22．408m測溫點溫度開始大幅度波動後6h，24．28m測溫點溫度開始大幅度波動；24．28m 測溫點溫度開始大幅度波動後 7h，26．06m 測溫點溫度開始大幅度波動。但渣皮穩定過程會以26．06m穩定開始15h 左右後 24．282m、22．408m、20．053m 位置逐漸穩定，波動順序時間依次是 7h、 6h、5h，高爐壁體溫度波動變化分別如圖 1、圖 2、圖 3、圖 4 所示。
1.2 氣流分佈變化
燒結礦性能變化一般都會引起高爐軟熔帶的變化，特別是燒結礦配比較高的高爐，軟熔帶的變化對煤氣流分佈變化影響較大，特別是對中心和邊緣氣流分佈狀態影響更大，高爐邊緣與中心氣流分佈較弱，溫度都比較低，一般邊緣溫度為 70 ～ 90 ℃ ，中心溫度為 550 ～ 650℃ ，燒結礦性能變化後中心氣流和邊緣氣流分佈急劇變化，溫度變化較大，邊緣溫度超過 100 ℃ ，中心溫度達到 670 ℃左右。
1.3 水溫差
目前，邯鋼 5＃高爐爐況波動的最直接體現就是水溫差，水溫差的波動影響較大，進水溫度控制在42～ 45 ℃ ，一般高爐水溫差穩定在 3.5 ℃ 。燒結礦性能不同表現出的水溫差也不同，有些燒結礦會使得一段時期內水溫差穩定在 3 ℃ 以內，有些燒結礦會使得水溫差平均高達 3.7～4.0 ℃ 。水溫差的變化過程對爐況影響最大，整個變化過程體現出氣流分佈和壁體溫度的變化，變化過程中使得下料不均，爐溫難控，而且水溫差的穩定過程跟參與控制時間有關，早期控制一般 3 ～ h 能夠穩定，但如出現較大波動且控制力度不夠，波動時間會延長至 1 ～ 2 天，甚至出現高爐水溫差長時間高位運行的情況。
2 燒結礦變化情況
2.1 燒結礦變化情況
5＃高爐配吃 400m2 燒結機生產的燒結礦，一般料場備料混勻料每堆都在10 萬 t 左右，燒結穩定期10天，但也經常出現 2 天左右換堆現象，每次換料堆後混勻料結構配比都會出現較大變動，高爐反應性參數變化明顯，最直接反映是高爐壁體的溫度變化，400m2 燒結機生產的常見配礦的燒結礦換料堆情況見表 1。
2.2 燒結礦性能變化
400m2 燒結機生產的燒結礦每日抽樣指標化驗只有成分、轉鼓強度和粒度組成，但這些數據日常變化很小，而對高爐影響較大的還原粉化、還原性、礦相分析、軟熔性能和滴落性能等指標送檢樣數幾乎 10天才一次，並且檢測結果幾乎 10天左右才能 夠報出，檢測結果對生產幾乎沒有任何指導意義，只 能做後期分析處理結果用。近期 400m2燒結機生 產的燒結礦換料堆後還原粉化率和混勻料成分指標 見表2。
3 操作制度的轉變
3.1 建立長期跟蹤迴歸模式
邯鋼 5＃高爐自 2013年 9 月份起建立了燒結礦變料堆與高爐反應性參數數據庫，實時跟蹤高爐反應性參數變化與燒結礦混勻料的變化趨勢，並進行迴歸統計找出了每種混勻料對應的反應性參數範圍，同時對混勻料中各種配料性能進行了跟蹤迴歸， 找到了各種原料配比變化對高爐反應性參數的影響情況，找出了幾種配料的冶煉規律，特別是澳礦的 PB 和楊迪等礦料。
3.2 操作方式的改變
高爐爐況波動最直接體現在水溫差的穩定性，間接引起爐溫波動和氣流分佈的變化，因此對水溫差引起的爐溫波動和氣流分佈進行控制就可以減少其對高爐操作的影響。為此，制定了水溫差波動的時間性和階段性應急預案。
3.2.1 水溫差波動應急預案
進水溫度和流量處於正常狀態，水溫差波動時，對風溫、加溼、煤粉、焦炭負荷等操作進行調整，具體操作見表3。
3.2.2 操作制度的調整
目前，5＃高爐基本操作制度已經定型，每次燒結礦更換料堆後都會對操作制定進行相應調整，出現長期性影響時應對上部制度進行調整，出現短期性影響時主要以下部送風制度、熱制度和造渣制度調整為主。
3.2.2.1 裝料制度
由於原燃料降成本措施的實施，原料整體質量下降較多，特別是品位下降了0.5％ ～ 1％，致使高爐爐內氣流分佈與爐料分佈情況變化不相適應，水溫差穩定性變差。水溫差不穩定後，通過對爐頂裝料制度和送風制度做出相應的調整，基本起到了穩定水溫差的作用，但由於原燃料條件一直處於波動狀態，高爐布料制度和送風制度也應該跟隨調整。
2011 年～2017 年，5＃高爐主要布料角度變化見表7，布料環數和料線對爐料分佈情況起較大作用。今年以來，5＃高爐隨著布料角度的變化，布料環數和料線變化較為明顯，布料環數一直處於上升趨勢，特別是爐況出現較大變化後，為了適應燒結礦變化引起的波動，布料環數的調整一定意義上相當於定點布料，調整後的效果還是較為明顯的。料線主要是塊狀帶厚度的一個體現， 2014 年3 月前料線一直處於1.5m，由於 5＃高爐左右探尺自開爐以來很少走齊，偏差較大，特別是爐頂裝料後，焦炭和礦石所反應情況更不相同。針對這種情況，2014年後逐步尋找最大角度，進入 2015 年後通過整體的爐頂裝料制度調節，兩探尺基本走齊，偏差較小。
3.2.2.2 送風制度
煤氣流的第一次分佈和形成過程主要受送風制度的影響，送風制度主要包括風口長短、面積，所對應的鼓風動能和爐腹煤氣量的大小等，風口的長短和麵積是對應於裝料制度相應調節的一個主要手段，每次風口的調整都是由於高爐煤氣流分佈出現偏差，且鼓風動能偏離正常值範圍，另外還應根據中心和邊緣溫度情況選定合適的風口長度。5＃高爐所用風 口 主 要 包 括 550mm × 120mm、 550mm × 110mm、500mm × 120mm 和500mm × 110mm四種，其中的 550mm 長風口使用較謹慎，最多不能超過6個。根據日常燒結礦變化引起的波動，高爐下部操作制度主要對動能和爐腹煤氣量進行控制，不同燒結性能的燒結礦對應不同的動能和煤氣量，主要調整手段是風量和富氧量的調節。
3.2.2.3 熱制度和造渣制度
爐況波動最易引起爐溫變化，導致冶煉失常，熱制度和造渣制度水平的穩定是整個高爐穩定的核心，但燒結礦變化後對應熱制度也應做出相應調整。使用引起水溫差較高的燒結礦混勻料時，鐵中［ Si］控制在 0.38％ ～0.45％，使用引起水溫差較低的燒結礦混勻料時鐵中［Si］控制在0.35％ ～ 0.42％，造渣制度中二元鹼度控制在 1.18 ～ 1.25，四元鹼度控制在1.00～ 1.05。正常情況下，保證［Si］0.35％ ～0.45％，鐵水含［ S］ ≤0.03％，渣中 Al2O3 ≤16％。當渣中Al2O3 ≥16％時，分析原因，調整爐料結構，降低渣中Al2O3 含量。若爐料結構調整後 Al2O3 ≥16％，提高爐溫物理熱，保證物理熱≥1510 ℃ 。
4 分析及結論
4.1 燒結礦性能分析
燒結礦更換混勻料後，由於缺少較多主要高爐數據，因此只能從配礦上看。400m2 燒結機混勻料原料結構為國內精粉和進口礦粉，國內精粉：邯邢、司家營、本地精粉，屬於磁鐵礦；進口礦粉主要有兩種：巴西系列和澳礦系列，礦粉為赤鐵礦、赤鐵礦和褐鐵礦混合、褐鐵礦，邯鋼曾對幾種礦粉進行試驗研究。
（1）同化性能。從最低同化溫度看，澳礦系同化性能強於巴西系。
（2）液相流動性。液相流動性一般以 SiO2 質量分數較高的強於以 Al2O3為主要酸性氧化物的礦粉。
（3）SFCA 生成能力。一般外礦粉 SFCA 生成能力較強，且液態流動性較高的礦粉 SFCA生成能力較強，SiO2 質量分數增加，配加CaO 也相應增多，液相數量的增多一定程度上有利於SFCA 生成。
（4）粘結相強度。巴西系礦 SiO2質量分數適中，Al2O3含量低，使得粘結相強度較高，但澳礦系的半褐鐵礦由於燒結過程中內部容易產生大氣孔，使得裂紋數量增加。
（5）從幾種礦粉的燒結性能來看，粘結性強的礦粉有利於冷強度；而使用同化性好和液相流動性好的礦粉有利於燒結速度和燒結成品率的提高；SF⁃CA 生成能力強的和同化性能適中的有利用低溫還原粉化和熱態強度的提高，但整體燒結速度和成品率相應受到一定影響。
4.2 操作結論
根據以上礦粉燒結性能和混勻料配比情況，制定了合理的操作制度，以穩定爐內氣流變化，主要調節如下：
（1）高爐根據配礦情況動能控制在 8500 ～12000 N·m／ s，迴旋區深度控制在1.525～1.643m，爐腹煤氣量控制在4800～5050m3 ／ min，煤氣指數控制在 55～60 m3 ／ （min·m2 ），k 值控制在 2．800 ～ 3．000，布料 制度變為
，料線使用 1.3ｍ 情況下調整 布料平臺寬度為 1.25～1.35 ｍ；
（2）對粘結相強度和同化性能較強的礦粉生產 的燒結礦選擇較大動能和深度指數，同時爐渣鹼度 採用下限控制，並建議燒結車間以1.95m ／ min 的燒 結速度進行生產；
（3）對粘結性強、流動性能好的礦粉生產的燒 結礦，採取上部布料矩陣壓制邊緣措施，且最內環圈焦炭增加一圈；
（4）燒結礦變化初期的控制最為重要，熱制度的穩定是整個爐況穩定的基礎。
5＃高爐水溫差波動 應急預案根據變化時間能夠較好地將熱制度穩定住，保證爐況的穩定順行。
5 參考文獻
［1］ 周傳典．高爐鍊鐵生產技術手冊［M］．北京：冶金工業出版社，2002：158－165．
［2］趙鐵良． 遷鋼 1號高爐爐缸水溫差異常的處理［J］． 鍊鐵，2009，28（1）：12－16．
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