3200m-3高炉强化冶炼操作实践_赵广江.pdf

总第 328 期2023 年第 4 期HEBEI METALLUGYTotal No 3282023，Number 43 200 m3高炉强化冶炼操作实践赵广江1，郑明泉2(1 河北省冶金研究院，河北 石家庄 050031;2 河钢股份有限公司，河北 石家庄 050023)收稿日期:2022 12 29作者简介:赵广江(1971 )，男，高级工程师，1992 年毕业于河北工业职业技术大学钢铁冶金专业，现任河北省冶金研究院副院长，E mail:623378074 qq com摘要:基于钢铁企业生产成本压力日益加大，企业对铁产量的需求也越发急迫，只有长期稳定高产才能创造更大效益。而高炉顺行强化则是生产实践中非常重要的一环。原燃料质量管理是实现高炉顺行强化的基础，通过严抓高炉槽下筛分管理减少粉末入炉，保证原燃料质量稳定和对高炉上下部操作制度合理调整，河钢集团唐钢公司3 200 m3高炉逐步顺行，各项技术指标不断提升。生产中克服了炉役后期炉缸侧壁温度高而进行加钛矿护炉操作、高炉长期配吃 20%左右落地烧结矿、原燃料质量波动等诸多不利因素影响，实现了高炉强化冶炼。在高炉强化冶炼实践过程中对炉役后期护炉条件下如何实现高产，上下部操作制度的匹配关系以及下部送风制度的基础作用都有了新的理解。总结出下部控制合理的“大风量、高风速、高动能”可以有效地活跃炉缸，提高高炉对原燃料质量的适应性，保持炉况长期稳定顺行和高效生产，同时活跃的炉缸工作状态是减少炉缸环流侵蚀，控制炉缸侧壁温度上涨的有效手段。关键词:原燃料质量;护炉;强化冶炼;钛矿;炉缸中图分类号:TF543文献标志码:B文章编号:1006 5008(2023)04 0037 04doidoi:10 13630/j cnki 13 1172 2023 04083 2003 200 m m3 3BLAST FUBLAST FU NACEINTENSIVE SMELTING OPENACEINTENSIVE SMELTING OPE ATION PATION P ACTICEACTICEZhao Guangjiang1，Zheng Mingquan2(1 Hebei Metallurgical esearch Institute，Shijiazhuang 050031，Hebei;2 HBIS Co，Ltd，Shijiazhuang050023，Hebei)AbstractAbstract:Based on the increasing pressure of production costs of steel enterprises，the demand for iron produc-tion of enterprises is becoming more and more urgent，and only long term stable and high output can creategreater benefits The forward strengthening of the blast furnace is a very important part of production practiceaw fuel quality management is the basis for the realization of blast furnace forward strengthening，throughstrict grasp of blast furnace under the tank screening management to reduce powder into the furnace，to ensurethe stable quality of raw fuel and reasonable adjustment of the upper and lower operation system of the blastfurnace，HBIS Group Tangsteel Company 3 200 m3blast furnace gradually in the future，various technical indi-cators continue to improve In the production，many unfavorable factors such as high temperature of the sidewall of the furnace cylinder in the later stage of furnace service，titanium ore protection furnace operation，longterm distribution of about 20%of the blast furnace with landing sinter，and fluctuation of raw fuel qualitywere overcome，and the enhanced smelting of the blast furnace was realized In the process of intensive smel-ting of blast furnace，how to achieve high yield under the condition of furnace protection in the later stage offurnace service，the matching relationship between the upper and lower operating systems，and the basic role ofthe lower air supply system have been newly understood It is concluded that the reasonable control of large airvolume，high wind speed，high kinetic energy can effectively activate the furnace cylinder，improve the adapta-bility of the blast furnace to the quality of raw fuel，maintain long term stable furnace conditions and efficientproduction，and at the same time the active furnace cylinder working state is an effective means to reduce the cir-culation erosion of the furnace cylinder and control thetemperature rise of the side wall of the furnace cylinderKey wordsKey words:raw fuel quality;guarding furnaces;intensi-fied smelting;titanium ore;furnace cylinder73总第 328 期HEBEI METALLUGY0引言河钢集团唐钢公司 3 200 m3高炉于 2007 年 9月投产。2012 年 9 11 月大修，重新砌筑炉底炉缸，冷却壁未更换，炉缸采用碳砖加陶瓷杯的综合炉缸炉底结构，炉腹、炉腰和炉身下部采用镶砖铜冷却壁。2014 2017 年受原燃料质量变差以及操作思路的影响，炉况波动频繁造成炉缸堆积严重，生产指标较差。2017 年底开始转变操作思路，通过抓原燃料质量和高炉上下部操作制度调整，炉况逐步顺行，各项生产指标不断提升。特别是 2019 2020 年克服了因环保限产及烧结机老化等原因，高炉长期配吃 20%左右落地矿、炉役后期炉缸侧壁温度高进行护炉操作、铜冷却壁水管损坏、入炉品位下降渣量增大、停产前期大量吃库底料原燃料质量波动等诸多不利因素影响，实现了高炉强化冶炼。1入炉原燃料质量管理“七分原料、三分操作”表明了原燃料质量在高炉生产中的重要性，是高炉顺行实现强化冶炼获得好的经济技术指标的基础1，2。首先，唐钢非常重视对原燃料质量稳定的管理，每月定期召开由全厂炼铁工序横向协同会，结合高炉生产实际重点讨论解决原烧系统以及物料资源方面的问题，每月定期去焦化厂取样监督焦炭质量，并与焦化建立横向协同机制，做好信息沟通。通过全厂各工序不断努力，原燃料质量和稳定性大大提升，为高炉调整和强化提供了很好地支撑。此外，高炉本身加强筛网管理，保证筛分效果:每班组现场及时检查筛网堵塞率，并定期清理;控制筛网单位时间过料量，保证筛净率，减少粉末入炉。同时与供料、烧结车间建立横向协同信息传递，原烧系统发现原燃料质量波动及时反馈到高炉，以便采取应对措施。2高炉制度调整根据唐钢现有原燃料质量实际情况，需要找出与之相适应的上下部操作制度3，4。焦炭质量偏差是制约唐钢高炉顺行高产的一个主要原因，如表 1所示。焦炭的主要问题:A、S 偏高，热强度较差，平均粒度偏小，质量经常出现波动;干焦比例不足，基本处于 50%60%水平。表 1焦炭质量Tab1Coke quality日期焦炭A/%S/%M40/%M10/%CI/%CS/%粒度/mm2017 年唐美干焦12 690 919034573242466424609梗阳水焦12 010 9685546372126684546652018 年唐美干焦12 910 909032570245865964621梗阳水焦12 070 9485306362106684146742019 年唐美干焦12 840 949001575247066144601梗阳水焦12 050 9385386332096684146852020 年唐美干焦12 570 888934595255965284590梗阳水焦12 090 918531632208468454688唐钢在焦炭质量不好的条件下，通过采取稳定边缘、打开中心的措施，保证了炉缸的活跃性。2 1上部料制调整布料角度整体外移 5 5，档差由 12退至 9，目的是让出中心以便形成平台加漏斗的料面形状。料制经过 2018 年不断微调，2019 年基本固定。调整前后上部料制见表 2。2 2下部送风制度调整下部送风制度与上部料制同步调整:送风面积由 0 424 7 m2逐步缩小到 0 405 0 m2，2019 年 7 月开始因为炉缸侧壁温度高堵一个风口，送风面积减为 0 397 7 m2。风口长度逐步由 550 mm 加长到580 mm，风口区域加长到 600 mm。此调整与上部装料制度调整相匹配，调整后有利于吹透中心，保证炉缸活跃。3生产中思路和观念的转变炉况调整过程中，对原有的一些思路观点有了新的认识，并在实际生产中得到了印证。(1)对负荷、煤比的认识原来遇到原燃料变差导致炉况波动的主要应对手段就是提焦比退负荷，当时会有一定效果但长远看有很多负影响。负荷过轻，长期低煤比操作最终导致气流不稳，炉缸活跃性变差。2018 年开始高炉焦炭负荷长期稳定在 4 8 5 0 左右，煤比 150 kg/t以上，原燃料波动时退负荷存在上限值。目的就是保持气流的稳定性、增强高炉适应性。83河北冶金2023 年第 4 期表 2调整前后的上部料制Tab 2Upper material system before and after adjustment时间调整前上部料制档差总圈数矿角/39036 534030527012矿圈/圈43321513 5比例/%30222215112017 年(调整前)焦角/39036 5340305270110焦圈/圈332224316 3比例/%18418 4123123123263负荷5 43698196矿角/44542 5405383559矿圈/圈44321214 2比例/%2828211482019 年(调整后)焦角/44542 5405380335110焦圈/圈332224716 7比例/%181812121228负荷7 96896220(2)对风量、风速、鼓风动能的认识2018 年开始下部缩小风口面积，上部料制缩小档差，往外平移角度的同时加大风量来适应当前较差的原燃料条件。2019 年后始终坚持这一原则，做到保风量为第一位。全年平均标准风速 258 m/s，实际风速260 m/s，鼓风动能166 kW。特别是下半年堵风口的情况下并未下控风量，鼓风动能达到180 kW 左右。正是坚持大风量、高风速、高动能，保证了炉缸活跃性，全年炉底温度保持在一个合理稳定的范围内，并且是一个良性循环持续向好的过程。也正是有此基础，2019 年11 月在几乎全月干焦配比30%40%、配吃大量水焦的情况下，炉缸也没有出现大的问题，且能快速好转，说明高炉适应性在逐步增强。生产操作中坚持大风量、高风速、高鼓风动能来活跃炉缸的同时保持 160 kg/t 左右煤比，偏重焦炭负荷(5 0 左右)来稳定气流。与之相匹配的是稳定边缘，适当开放中心的上下部制度。经过两年多的坚持炉况持续向好，适应性逐渐增强，料面形状越来越合理，保证了炉缸活跃和炉型的稳定(炉缸活跃性见图 1)。在原燃料条件变差、品位降低、冷却壁漏水、大量吃落地矿的条件下，2020 年高炉各项指标比 2019 年有所突破。4生产中具体问题的解决高炉生产大的思路方针明确后，一些实际问题的解决也非常重要。(1)铁口喷溅的治理由于炉缸耐材产生裂缝，冷却壁与炉壳间捣打料收缩产生缝隙等原因造成炉前铁口区域串煤气。煤气从铁口孔道随铁流串出造成出铁喷溅严重，导致渣铁出不净，进而严重影响炉况顺行。2018 年四次利用定修机会对炉缸区域重点如铁口区域、风口大套下沿进行灌浆处理，效果非常明显，很好地治理了铁口喷溅问题5。(2)干焦配比低的应对大高炉生产中干焦质量和配比十分关键6，7，唐钢因产能问题干焦比例基本在 50%左右，另配50%左右外购水熄焦。干焦量不足造成高炉透气性差、顶温低等一系列问题。为了适应干焦量少，最大程度发挥干焦的作用，高炉车间与计控配合修改原有排料程序，实现各个焦仓能单独按设定程序起停焦筛，把原来干湿焦混排改为干湿焦分开单独排料，通过排料顺序最大限度提高中心的干焦比例。(3)护炉生产措施2019 年下半年 3#铁口下方炉缸侧壁温度持续上涨，正是采取了上述大风量、高风速、高鼓风动能、较高煤比等措施，保证了高炉具有较高的利用系数，使炉缸保持长期稳定活跃，减少了环流侵蚀。同时配合钛球护炉、加长风口、堵风口、改善炮泥质量、减少铁次等措施，炉缸侧壁温度持续可控。加钛球目的是利用钛矿护炉，但不能过分提高铁水钛含量，避免对炉况造成不利影响。正常情况下，将铁水钛含量控制在 0 05%0 10%，也起到了很好的护炉效果8 10。炉缸侧壁温度高的区域及炉底中心点温度趋势见图 1，可见炉底中心点温度长期稳定，说明93总第 328 期HEBEI METALLUGY炉缸活跃;侧壁高点区域温度周期性波动但可控，说明护炉有效果。图 1炉缸侧壁高点区域和炉底中心点温度变化Fig1Temperature change of the high point area of the side wall of the furnace cylinder and the center point of the furnace bottom5强化冶炼成效唐钢 3 200 m3高炉近三年由于采取的操作制度与原燃料实际相适应，调整上开拓了思路，注重原燃料质量管理和外围生产组织，炉况向一个持续向好不断强化冶炼，指标不断提升的方向发展。近几年高炉操作参数和指标情况见表 3、4。表 3高炉操作参数变化Tab 3Changes of blast furnace operating parameters日期风量/(m3min1)风压/kPa富氧率/%标准风速/(ms1)实际风速/(ms1)鼓风动能/kW风口面积/m22017 年6 0904002 592392321290429 02018 年6 0603954 042502511500 405 02019 年6 1333914 702582601660 399 72020 年6 2533964 702632671810398 2表 4高炉指标变化Tab 4Changes in blast furnace indicators日期利用系数/(tm3d1)焦比/(kgt1)小干焦/(kgt1)煤比/(kgt1)燃料比/(kgt1)煤气利用率/%品位/%2017 年200408144479995355295430358582018 年2353443025571471951733471958322019 年2483569226981531251990461058212020 年2533336524981543451314460257756结语近几年唐钢 3 200 m3高炉实现持续强化冶炼，生产实践中收获的一些观点、思路主要为:(1)原燃料质量管理是实现高炉顺行强化的基础，是一个系统的、各部门横向协作的过程。(2)炉况波动退负荷要有限度，保持一定的负荷、煤比对稳定气流分布，保持炉型稳定炉缸活跃是有利的。(3)对于大型高炉，适当的大风量、高风速、高鼓风动能配合上部装料制度，能在中心加焦的情况下获得比较合理的料面形状，活跃炉缸的同时提高高炉稳定性，并且减少炉缸环流侵蚀。(4)生产中要灵活运用各种手段解决生产中的实际问题保证炉况顺行。参考文献 1王筱留 钢铁冶金学(炼铁部分第 3 版)M 北京:冶金工业出版社，2014 2项钟庸，王筱留，张建良，等 高炉高效低耗炼铁理论与实践 M 北京:冶金工业出版社，2020 3程志杰，梁利生，沙华玮，等 焦炭质量变化对高炉冶炼的影响 J 炼铁，2019，38(4):1 6 4谷端跃5 500 m3高炉重负荷大煤比生产实践J 河北冶金，2017(11):46 50 5曾琦 原燃料粒度劣化对高炉冶炼的影响J 河北冶金，2022(7):35 38(下转第 56 页)04总第 328 期HEBEI METALLUGY1 5%，可有效提升 F5 机架的润滑性能。另外乳化液中增加乳化剂，提升润滑能力，增加辊缝间油膜厚度，减少轧辊表面与带钢表面的不均匀磨损，可有效降低带钢表面水印的产生。图 8F5 机架压下率 1 0%时带钢表面形貌Fig8Surface topography of strip steel when the F5 frame depression rate is 10%4结语采用降低轧辊表面粗糙度，提升轧辊粗糙度PC，降低 F5 机架压下率，提升末机架乳化液浓度，清理轧辊喷嘴堵塞物，提高热轧原料表面质量一系列手段，邯钢 2 180 mm 酸轧机组带钢表面水印缺陷基本解决，2021 年因水印缺陷降级品从每月300 t降到 30 t 以内，产品质量有效提升。参考文献 1傅作宝 冷轧薄钢板生产M 北京:冶金工业出版社，1996 2Oskor Pawelski，Wolfgang asp，Gerhard Martin Entsehung vonBandklebern bei Haubengegluhtem KaltbandJ Stahl und Eisen，1989(4):109 3王军生，白金兰，刘向华 带钢冷连轧原料与过程控制D 科学出版社，2009 4付华高，李长生 冷轧轧辊磨损数学模型研究J 钢铁研究，2003(4):26 29 5李永成，李岚涛，葛影 提高冷硬钢带钢表面反射率J 山西冶金，2018(01):90 91 6戴学诚，魏春生 清净轧钢技术在宝钢 2030 冷轧的应用J 钢铁，1999，34(S1):823 827 7尤媛，李洪波，夏春雨 冷轧毛化工作辊表面粗糙度衰减过程的试验与数学模型研究J 机械工程学报，2018，54(12):173183 8高兴昌 冷轧带钢表面粗糙度的影响因素与复制率研究C 第八届(2011)中国钢铁年会论文集，2011 9张云涛，周建军，曹永杰 冷轧汽车板表面粗糙度控制研究J 轧钢，2020，37(2):46 49 10 燕山大学 提升二次冷轧机组直喷系统乳化液工艺润滑性能的方法:CN201710777362 5 P，2018 03 06 11 王贻磊 乳化液系统与带钢表面质量的关系C 第二届钢材质量控制技术 形状、性能、尺寸精度、表面质量控制与改善学术研讨会论文集，2012(上接第 40 页)6吴铿，折媛，刘启航，等 高炉大型化后对焦炭性质及在炉内劣化的思考J 钢铁，2017，52(10):1 12 7王辉 1 780 m3高炉提煤比强化冶炼实践J 河北冶金，2021(11):50 54 8郑明泉，高冰 3 200m3高炉高效生产实践J 河北冶金，2021(5):45 48 9王筱留，焦克新，祁成林，等 高炉炉缸炭砖保护层的形成机理及影响因素 J 炼铁，2017，36(5):12 18 10高冰，郑明泉，尤新东，等 唐钢 4 号高炉综合护炉的特点J 炼铁，2021，40(4):17 2065