邯钢炼铁部低熟料比冶炼实践

高远，魏航宇，张泽润

（河钢集团邯钢公司 炼铁部，河北 邯郸056015）

摘  要：邯钢炼铁部自2014年开始实施原燃料降成本策略，其中的一项主要内容就是提高生矿配比，经过对一些参数和操作制度的调整，高炉生矿配比调高到22%以上，并保持了燃料比505kg/t铁的低燃料消耗。

关键词：高炉；低熟料比；操作制度

Low clinker ratio ore smelting by blast furnace of Ironmaking Department in Han Steel

Gao Yuan，Wei Hang-yu，Zhang Ze-run

（Ironmaking Department，Hesteel Group Hansteel Company ，Handan 056015，Hebei）

Abstract：Blast furnace since 2014 began to implement the original fuel cost reduction strategy，one of the main content is to raise the ratio of raw ore，after for some of the parameters and the adjustment of the operating system，blast furnace raw ore matching up to more than 22%，than 505 kg/t iron and keep the fuel of low fuel consumption.

Key words：blast furnace；clinker ratio；operating system

1  项目概况

炼铁耗能占整个钢铁流程能耗的50%-70%，如何降低吨铁能耗也就成为了整个钢铁节能降耗的关键所在。为了节能降耗及调整生产结构，邯钢炼铁部从2014年开始实施原燃料降成本策略，高炉焦炭的“一炉一策”、混匀料结构的重大变革和高炉原料结构优化等都取得了较高的经济效益。高炉原料结构优化项目主要是提高生矿使用率，这个项目打破了高炉炼铁熟料比越高，高炉越好的传统思想。邯钢炼铁部提高生矿配比项目的主要原因；一方面生矿价格与烧结矿和球团矿相比要低很多，提高配比后冶炼成本能够降低很多。另外由于炼铁部烧结系统生产能力有限，高炉产能逐渐释放过程中出现了烧结矿制约生产的问题，为了保证正常生产和降低生产成本，炼铁部自2014年起启动了提高生矿配比项目，项目的困难较大，特别是在国内没有借鉴基础下，主要涉及的问题一方面生矿较熟料含粉率高，特别是含水量大时，粘结的生矿粉造成槽下筛分困难，且大量的生矿粉进入高炉后造成炉内料柱透气性明显变差，压量关系变差，冶炼进程受到影响，造成高炉顺行变差；另外生矿的冶炼特性一直是制约高炉生产配比低的一个最主要原因，这也是国内高炉生矿配比较低的主要原因。生矿的冶炼特性主要体现在：

1）生矿具有软熔温度低、软熔带宽、滴落性区间大的特点，这些特点使得高炉软熔带和滴落带的透气性差，下部压差增高，高炉指标提升困难；

2）生矿的热爆裂性能和球团矿相似，一般在中温区产生大量粉末，严重影响透气性和煤气流的分布；

3）生矿的Al2O3、SiO2较高，对高炉造渣影响较大，特别是初成渣影响炉内气流的变化，造成边缘气流逐步增加；

4）一些生矿品种的还原度不高，造成高炉燃料比升高，但还原度高的软熔、滴落和爆裂性能差，高炉顺行受到威胁。

2  生矿提升措施

2.1  生矿品种的选择

邯钢原料中的生矿品种主要是A矿、B矿和C矿三个品种，自2014年起对各种原燃料性能进行了综合性测试，主要是槽下筛分、还原性、爆裂性能和软化性能（见图1，表1、2）。实验结果表明，从还原性能看C矿是最佳选择，但从爆裂性能和低温还原粉化性能看A矿较C矿有一定的优势，特别是C矿物理性能上含粉的粘结性，造成槽下堵料和高炉上部透气性变差，借于两个原因邯钢一直以A矿作为生矿的主要品种，但A矿的还原性较差，高炉燃料比升高，成本不降反升。另外2014年开始A矿逐渐升高，C矿价格上具有了较大竞争优势；借于成本的主要压力，2014年开始尝试使用C矿，但由于C矿的爆裂等性能炉况对顺行造成了较大影响，炼铁部成立攻关组后下半年开始着重解决限制C矿配比提高的关键性环节，通过多方面的措施最终能够将C矿逐渐替代了A矿，2014年下半年后开始提高生矿配比水平，虽然经受过怀疑，但经过几次实验和现场数据的比对看，采取的措施均起到了预定的效果，C矿的负面影响被解决。

图1  几种原料的还原性能

表1  几种生矿的爆裂性能和粉化率

表2  邯钢常用两种生矿滴落性能

2.2  低镁高铝的冶炼控制技术

随着生矿配比的增加，高炉原料的铝含量也随之增加，渣中Al2O3逐渐增加，炉渣性能变化较大，熔化性温度升高，对高炉冶炼影响越来越大，常规的做法是保证适当的提高烧结矿中镁含量，以稳定铝镁比，但烧结矿提高镁含量后烧结矿品位会下降较多。2014年前高炉一直控制铝镁比0.5，以稳定良好的炉渣性能，以最高20% Al2O3的炉渣硅钙镁三元相图（图2）和现场生产经验炼铁部2014年后逐渐找到了生矿冶炼的规律特性，掌握了炉渣控制技术，邯钢渣中Al2O3含量提高到了15.5-16%，铝镁比控制在0.5以下。

图2  三元相图

图3  渣中铝控制情况

2.3  设备技术的开发利用

生矿含粉率和筛分效果同样是限制高炉生矿配比的一个主要环节，邯钢炼铁部高炉由于初期的设计问题，槽下系统都比较落后，料仓数较少、仓嘴间隙过小和称量斗过小等问题，高炉生矿配比增加后筛分效果成为了主要问题，特别是生矿品种变为C矿后，C矿含粉的吸水性较强，粘结能力增加，经常出现赶料困难、料仓和称量斗堵塞，严重时半个料仓卡死，生矿的筛分在全国各钢厂都存在问题，有些钢厂利用烧结矿的余热与C矿混仓，有些采用料场集中过几次筛，但都存在一定的问题。炼铁部经过多方的探讨和研究，最终开发出了生矿仓预热设备，将高炉鼓风自生矿仓嘴通入，利用高炉风200℃的高温对生矿进行烘干，通水吹掉粘结到生矿上的粉尘，起到初期的分离作用，设备投用后生矿筛分效果明显增加，生矿配比一直稳定在24%以上，振筛也由3个月的使用时间延长到目前的6个月，此技术投资少，安装简单，稳定可靠（设备安装情况见图4）。此设备的使用体现着邯钢设备和技术独立开发的能力的巨大进步。

图4  槽下生矿仓烘干系统

2.4  操作制度的变化

C矿配比的提高给高炉带来了较多的问题，上部压差增高、软熔带区间变宽、边缘气流发展和渣皮稳定性变差、冷却壁破损和炉缸碳砖侵蚀加剧，由于全国高炉没有生矿比较高且与我部高炉制度相近的高炉，因此高炉操作制度上要走自己的路。

1）邯钢炼铁部首先对装料制度进行了变革，2014年后炼铁部大胆创新，根据C矿配比提高后气流的变化，几座高炉都有了适应自己高炉的料制，取消了原来的同样料制，目前的装料制度已经形成了自己的特色；

2）炉内炉料分布控制技术开发，2014年开始对各种原燃料炉内横向分布进行了研究，独自完成了烧结矿、球团矿和C矿炉内径向分布的控制技术，打破了高炉炉料炉内分布不受控制的历史，这也是邯钢高炉上部布料独立完成的又一技术；

3）热制度和造渣制度，造渣制度上根据生矿比增加带来的冶炼问题，提出了调整二元碱度，稳定四元碱度的措施，热制度上逐渐形成了低硅高碱技术，稳定了生产，保住了生铁质量，邯钢炼铁高炉生铁一级品率99.74%，较2013年提高10.88%，全国高炉一级品率排名第1（见图5）；

图5  全国钢厂铁样一级品率情况

4）送风制度上高炉均实现了“大风低氧” 的措施，送风比达到了2.0m3以上，富氧率较2013年降低23.5%（见图6），不但稳定了气流，吨铁成本降低1.85元。合理炉型的稳定和维护，冷却壁维护和炉缸残厚的管理是高炉稳定长寿的主要工作，炼铁部通过冷却制度的优化、冷却壁破损的在线维护和炉缸长寿的综合管理，目前5#高炉已经服役10年8个月，碳砖和冷却壁稳定性较高，预计能够再坚持2年，目前已经创邯钢高炉最长历史。

图6  高炉富氧率情况

3  效果

2015年全国2000-3500m3高炉生矿配比平均只有12.3%，邯钢炼铁部达到了21.5%，其中的4#、5#、7#高炉达到24%以上，与全国的20家大型企业相比，炼铁部生矿水平一直处于前三水平，但与邯钢生矿水平相当企业的燃料比和工序能耗都较炼铁部高出较多，如天钢的生矿比虽然达到了24%，但燃料比较邯钢高出近40kg/t铁，燃料比和生矿配比见图7、8。

图7  2015全国2000-3500m3高炉燃料比情况

图8  2015全国2000-3500m3高炉生矿比情况

4  结论

1）目前高炉生矿配比达到了24%以上，矿种的选择很重要；

2）造渣制度和热度制度的变化为生矿配比的提高提供了基础；

3）生矿比增加后，煤气利用率达到了48%以上，为高炉燃料比降至505kg/t铁以下创造了条件；

4）槽下系统设备的技术改造对生矿配比的提高提供了强大的支撑，为生矿的配吃打下的基础；

5）操作制度的创新，特别是上料制度和送风制度的创新，是对生矿配比提高的关键。