高炉长寿及低成本炼铁实践

赵  雷

立恒钢铁公司共有6座高炉，其中420立方4座、608立方2座，目前最长寿高炉为立恒1号608立方高炉，已投产使用8年，单位炉容产铁量已达1.15万吨；日常生产组织利用系数均在4.0以上，其中420立方最高日产量为1913.66吨、608立方最高日产量为2796.31吨。 

一、高炉炉缸结构

1、高炉炉缸炉底结构

6座高炉炉缸炉底全部采用半石墨炭砖+棕钢玉的陶瓷垫结构，420立方高炉炉缸直径为5.4米，死铁层深度为1.042米。608立方高炉炉缸直径为6米、死铁层深度加深至1.6米，占炉缸直径的26.67%，从理论上推测，这有利于增加炉缸内铁水的对流，降低渣铁环流对炉缸侧壁的机械冲刷，从而减缓炉缸侧壁炭砖的侵蚀，有利于炉缸长寿。

立恒3座420立方高炉、1座608立方高炉大修后炉缸炉底结构进行了改进，采用两层模压烧成炭块+三层炭复合砖+2层复合棕刚玉陶瓷垫。

2、炉役大修炉缸炉底侵蚀情况

2014年-2017年期间共有4座高炉进行大修，炉缸炉底侵蚀均为锅底+象脚，现将具体情况列表如下：

高炉解剖后，将炭砖扒出炉外的过程中发现，炭砖砌缝之间全部贴着金属单质，物证为柔软、呈白色状，主要成分为铅金属。

3、生产状态时危险部位

通过对几座高炉正常生产状态的监测数据来看，由于是单铁口高炉，铁口侧热流强度高较为正常，但仍有一个特点即热风围管9-11号风口侧为第二热流强度高点。高炉解剖后也验证了这一判断，砖的剩余厚度此处仅为200-300mm。

二、低成本炼铁措施

1、配加多种性能不同的低价缺陷料

为从烧结上降低成本，公司原料搭配上配加了诸多低价缺陷原料，配加2-3%海砂矿，其中TiO2=7.349%、配加3-7%硫酸粉，其中K+Na=0.654%、Zn=1.0-1.5%、配加5-10%浮山精粉，其中K+Na=0.25%、Zn=0.021%、配加5-10%外蒙二连粉，其中K+Na=0.15%、Zn=0.02%。

不同比例配加多种低价缺陷料，控制入炉碱负荷<7Kg/TFe、入炉锌负荷<1.2Kg/TFe、铁水中[Ti]<0.2%。

风口流出的铅锌混合物

2、提高焦炭质量

根据区域资源优势，结合降低成本的方针，立恒自产焦炭配加了40%左右的高硫主焦煤，焦炭含硫量达到1.0%。因入炉碱负荷较高，为稳定炉况顺行提高焦炭热强度到58%以上。

3、降低炉渣MgO/Al2O3比

烧结配料中逐渐停用白云石粉，烧结矿含MgO量由2.6%逐渐维持在1.6-1.8%，炉渣中控制Al2O3含量<17%则降低渣中MgO/Al2O3比至0.45%左右。但为防止炉渣流动性变差造成炉况难行，还需要提高铁水温度至1460℃以上，保炉缸充沛的热量。另外还需要加大富氧率至4%以上、提高热风温度至1200℃以上。

4、大矿批、大矿角、稳定焦平台的布料

高炉上部调剂采取大矿批操作，矿批的调整逐渐根据气流增加至38吨，焦批为6.886吨，焦窗厚度达到300mm。采用大矿角来抑制边缘气流有利于保护炉衬及冷却设备，延长高炉使用寿命，最大矿角逐步增大至41度、焦角维持36度。立恒2号高炉使用7年仅损坏冷却壁1块。同时日常操作高炉调整负荷时采取定焦批来调矿批，来通过稳定焦批保证料柱较理想的透气性。

5、高顶压操作配合较好炉缸状态

提高炉顶压力，减缓煤气流速，延长煤气和炉料的接触时间，提高间接还原比例，提高煤气热能和化学能的利用效率。炉顶压力提高10KPa可降低综合焦比0.5%。现我厂高炉最高顶压设定已达到195KPa。

6、小粒级烧结矿分级入炉

608立方高炉槽下返矿皮带后自制了前段4mm、后段5mm的滚筛将返料进行分级，筛上返料配入高炉、筛下返料拉运至烧结进行再循环。烧结矿净矿产量月可增加近3万吨。年效益持续维持在6000万元以上。

返矿单独放入高炉后的煤气流分布

三、延长高炉寿命措施

1、配加钛矿进行护炉

高炉中加入含钛炉料，在炉缸产生TiN、TiC等化合物，在炉缸耐材区域析出，使此区域铁水变粘稠从而减缓流动。特别是在休风期间铁水静止，炉缸温度降低，在炭砖上析出形成难熔固体，有有效保护炭砖不受侵蚀。高炉护炉理论上来讲是控制铁中Ti达到0.08%即可，通过实践来看，将铁中钛控制在0.15-0.2%之间效果较好，有利于抑制侧壁热流强度的进一步升高。我厂主要采取的措施一是在烧结中配加2-3%海砂矿，烧结含TiO2量控制在0.5%以内，以防造成烧结矿强度变差。二是单独高炉加入钛球，配比根据铁中Ti含量进行控制。三是用海砂矿烧高钛烧结矿，按一定比例配加高炉。

具体高钛烧结烧制配料及烧结矿性能如下：

高钛烧结矿配料及烧结矿成分

高钛烧结矿冶金性能

2、调整送风制度

为了将风口回旋区向炉缸中心推进、远离炉墙侧壁来减缓侵蚀对送风制度进行了调整。其一是缩小风口面积，其二是加长风口小套长度，600级高炉最长使用了430mm的风口，其三是在热流强度高的位置使用风口直套。

3、堵风口降低冶强

在生产中根据热流强度、炉缸电偶温度两方面的数据来决策堵风口降低冶强，降低高炉烧出风险。基本上以热流强度来衡量堵风口时机，当热流达到13000Kcl/m2·h时果断休风堵此处上方的风口，通过减少富氧控制正常产量的10%。堵风口降低冶强的措施对延长热流强度高的高炉寿命作用较大，立恒3号高炉使用近9年，当热流达到13000Kcl/m2·h以后通过堵风口使高炉延后一年才停炉大修。

4、适宜的铁水温度

重视铁水化学热及物理热的控制有利于使用钛矿护炉达到较好的效果，结合其它企业及自身控制经验[Si]=0.4-0.6%之间、物理热1460-1480℃。同时特别重视炉缸工作状态，出现渣铁热量差、炉缸堆积的现象阶段性停用钛矿。

5、外排有害元素

因立恒使用低价缺陷料较多，炉内循环富集，更换风口套期间从炉内流出铅锌混合物，锌含量高达72.36%。长期操作造成风口套变形、炉墙粘结等，同时也会降低高炉使用寿命，为此操作上利用休风机会通过控料线8-9米来外排碱金属，高炉恢复后效果较为明显，部分碱金属通过除尘灰更多的外排，布袋灰ZnO含量最高达到13.68%。

四、高炉长寿与低成本的最佳点

高炉长寿也好、低成本炼铁也罢，总归要遵循高炉顺行为第一要务的原则。通过重视焦炭质量、较好的上下部调剂相配合，炉况保持了稳定，也使铁前成本得到一定程度的降低。