关键字:炼铁 脱硫 硫负荷

1、引言
　　新钢公司现有高炉7座，总容积3900m³，生铁产能350万t/a。1996年以来，生铁合格率由88.51％逐年提高，到2001年达到最高值97.92％。2001年以后，生铁合格率又连续下降，2005年1季度已降低到95.05％。除产生大量废品外，铁水质量的下降还严重影响了品种钢的冶炼，给公司造成了重大经济损失。本文对生铁合格率下降的原因进行了分析，并对如何提高生铁合格率提出相应对策。
2、生铁质量变化情况
　　1996年～2005年1季度，新钢各炼铁厂和公司平均生铁合格率、一级品率、生铁〔S〕变化见表1。

表1 生铁合格率、一级品率、生铁〔S〕变化，%

从表1可看出以下几点：
（1） 公司生铁合格率、一级品率长期偏低，虽总体向好的方向发展，但提高缓慢，且波动较大。
（2） 生铁含硫长期偏高，近两年还有继续升高的趋势。
（3） 近10年来，新钢生铁质量没有实质性的改善，这势必影响到后道工序钢材产品的质量。
（4） 二铁厂生铁质量好于一铁厂，这可能与原燃料质量、装备水平、高炉容积等因素有关。
3、影响生铁合格率的原因分析
　　影响生铁合格率、一级品率的主要因素是生铁含硫量。而影响生铁含硫量的主要因素有以下几点：
3.1硫负荷
　　即单位生铁炉料带入的总硫量。硫负荷降低，可以减轻高炉脱硫负担，减少脱硫热消耗和耗碳量，有利于冶炼低硫铁水。1996～2005年1季度入炉硫负荷S_∑变化见表2。
表2 入炉硫负荷S_∑变化，kg/t

3.2炉温
　　即铁水化学热(〔Si〕%)和铁水物理热(铁水温度)。高炉内脱硫反应主要是在液态铁水穿过炉缸渣层和炉缸中渣铁界面互相接触时进行的。脱硫反应是吸热反应，提高温度可使硫、氧离子迁移反应的平衡常数增大，促进脱硫反应进行，而且能改善炉渣物理性能，有利于迅速扩散或增大、更新渣铁界面。实践证明，炉渣的溶解硫能力也随温度升高而增加。表3为1996～2005年1季度生铁〔Si〕%变化。
表3 炼钢生铁〔Si〕％变化

3.3炉渣碱度
　　常见炉渣成分中，CaO是脱硫能力最强的碱性氧化物。炉渣中MnO、MgO的主要作用是降低炉渣粘度，改善流动性能，其脱硫作用远不及提高碱度的效果。表4为1996～2005年1季度炉渣碱度变化。
表4 炉渣碱度R2变化

3.4炉况影响
　　目前，生铁废品都是硫出格造成的。一般以低硅高硫废品居多，少量为中硅高硫或高硅高硫废品。通常炉况稳定顺行好，脱硫能力就高，生铁含硫就低。高炉冶炼过程因受复杂主客观因素影响，炉况总是在一定范围内波动，影响炉况波动的主要因素是：
(1)原燃料物理性能和化学成分波动。
(2)原燃料配料称量误差。
(3)设备原因，如休风、减风、冷却设备漏水、风口破损等。
(4)气象条件变化，如昼夜交替、季节变换、大气温度和湿度变化等。
(5)操作经验不足，造成失误或反向操作。
(6)开炉、洗炉、炉墙粘结物滑落等。
炉况波动超出正常范围就会导致炉况失常，使炉况顺行遭到破坏，产生管道、悬料、坐料、塌料、亏料、风口烧损、堆积、炉冷等异常炉况，严重影响生铁质量。表5为1996～2005年1季度炉况难行指数S_L变化。
表5 炉况难行指数SL变化

注：炉况难行指数是与单位作业时间内发生悬料、坐料、塌料、风口破损的数量有关的综合性指数。该数值愈大，说明炉况顺行度愈低。
4、影响生铁合格率的主要原因
　　在对生铁合格率进行定量化质量管理时，必须研究生铁合格率和对其有影响的多个变量的回归问题。根据数学理论，任何函数至少在一个较小的范围内，可用多项式任意逼近。为此，我们对1996～2005年1季度公司生铁合格率及其主要影响因素S_∑、〔Si〕、R₂、S_L数据进行了分析计算，求得生铁合格率与S_∑、〔Si〕、R₂、S_L之间的多元线性回归方程为：
Y＝2.615 S_∑－47.002〔Si〕+12.727R₂+1.287S_L+96.796 （％） （1）
全相关系数R＝0.985 剩余标准离差S＝0.70％
其中：S_∑：硫负荷，kg/t铁，〔Si〕：生铁含硅量，％
R₂：炉渣二元碱度，倍 S_L：炉况难行指数，倍
Y：生铁合格率，％
列出该回归方程的方差分析表，检验其线性显著性：
表6 回归方程方差分析表方

由表6可知，回归方程(1)在显著性水平1%下高度显著。该方程可应用于生铁合格率的管理和控制实践。为了分析各影响因素对生铁合格率的影响重要性大小，求偏回归平方和，并进行显著性检验：
表7偏回归方差分析表

经检验，S_∑、〔Si〕、炉渣R₂、S_L均在显著性水平1%条件下高度显著。它们对生铁合格率都有重要影响。各影响因素对生铁合格率影响的重要性排序为：
〔Si〕> S_∑> S_L> R₂
　　可见，生铁合格率主要取决于高炉操作者对一定原燃料条件下热制度、造渣制度的选择以及对炉况趋势发展的分析判断、调控处置能力。近几年生铁硫负荷已下降到较低水平，本不应对生铁合格率构成重大威胁。经调查发现，不少高硫废品都是在炉温、碱度和炉况均正常的情况下突然发生的。这表明，虽然生铁硫负荷总体水平不高，但炉料含硫波动较大。
5、提高生铁合格率的途径分析
　　既然生铁含硫量是影响生铁合格率的唯一制约因素，控制生铁含硫量就显得极为重要。根据常用的生铁含硫量计算公式：
〔S〕％＝S_Σ-S_m1000+L_S×Q ×100% （2）
　　从理论上分析，生铁含硫量〔S〕%取决于硫负荷S_Σ(kg/t)、挥发硫S_m(kg/t)、渣量Q(kg/t)和硫在渣铁间的分配系数Ls。因挥发硫S_m变化不大，冶炼炼钢生铁时一般为硫负荷的5%～10%，可视为常数。所以，理论上分析，生铁含硫量〔S〕%仅与硫负荷、渣量、硫在渣铁间的分配系数有关。同时，生铁含硫量又与高炉脱硫效率密切相关。显然高炉脱硫效率愈高，则生铁含硫量就愈低。根据经验判断和生产实践分析，高炉脱硫效率μ主要与硫负荷、渣量、硫在渣铁间的分配系数、炉况顺行程度有关。
表8 高炉脱硫效率及其主要影响因素变化

3.2炉温
　　即铁水化学热(〔Si〕%)和铁水物理热(铁水温度)。高炉内脱硫反应主要是在液态铁水穿过炉缸渣层和炉缸中渣铁界面互相接触时进行的。脱硫反应是吸热反应，提高温度可使硫、氧离子迁移反应的平衡常数增大，促进脱硫反应进行，而且能改善炉渣物理性能，有利于迅速扩散或增大、更新渣铁界面。实践证明，炉渣的溶解硫能力也随温度升高而增加。表3为1996～2005年1季度生铁〔Si〕%变化。
表3 炼钢生铁〔Si〕％变化

3.3炉渣碱度
　　常见炉渣成分中，CaO是脱硫能力最强的碱性氧化物。炉渣中MnO、MgO的主要作用是降低炉渣粘度，改善流动性能，其脱硫作用远不及提高碱度的效果。表4为1996～2005年1季度炉渣碱度变化。
表4 炉渣碱度R2变化

3.4炉况影响
　　目前，生铁废品都是硫出格造成的。一般以低硅高硫废品居多，少量为中硅高硫或高硅高硫废品。通常炉况稳定顺行好，脱硫能力就高，生铁含硫就低。高炉冶炼过程因受复杂主客观因素影响，炉况总是在一定范围内波动，影响炉况波动的主要因素是：
(1)原燃料物理性能和化学成分波动。
(2)原燃料配料称量误差。
(3)设备原因，如休风、减风、冷却设备漏水、风口破损等。
(4)气象条件变化，如昼夜交替、季节变换、大气温度和湿度变化等。
(5)操作经验不足，造成失误或反向操作。
(6)开炉、洗炉、炉墙粘结物滑落等。
炉况波动超出正常范围就会导致炉况失常，使炉况顺行遭到破坏，产生管道、悬料、坐料、塌料、亏料、风口烧损、堆积、炉冷等异常炉况，严重影响生铁质量。表5为1996～2005年1季度炉况难行指数S_L变化。
表5 炉况难行指数SL变化

注：炉况难行指数是与单位作业时间内发生悬料、坐料、塌料、风口破损的数量有关的综合性指数。该数值愈大，说明炉况顺行度愈低。
4、影响生铁合格率的主要原因
　　在对生铁合格率进行定量化质量管理时，必须研究生铁合格率和对其有影响的多个变量的回归问题。根据数学理论，任何函数至少在一个较小的范围内，可用多项式任意逼近。为此，我们对1996～2005年1季度公司生铁合格率及其主要影响因素S_∑、〔Si〕、R₂、S_L数据进行了分析计算，求得生铁合格率与S_∑、〔Si〕、R₂、S_L之间的多元线性回归方程为：
Y＝2.615 S_∑－47.002〔Si〕+12.727R₂+1.287S_L+96.796 （％） （1）
全相关系数R＝0.985 剩余标准离差S＝0.70％
其中：S_∑：硫负荷，kg/t铁，〔Si〕：生铁含硅量，％
R₂：炉渣二元碱度，倍 S_L：炉况难行指数，倍
Y：生铁合格率，％
列出该回归方程的方差分析表，检验其线性显著性：
表6 回归方程方差分析表方

由表6可知，回归方程(1)在显著性水平1%下高度显著。该方程可应用于生铁合格率的管理和控制实践。为了分析各影响因素对生铁合格率的影响重要性大小，求偏回归平方和，并进行显著性检验：
表7偏回归方差分析表

经检验，S_∑、〔Si〕、炉渣R₂、S_L均在显著性水平1%条件下高度显著。它们对生铁合格率都有重要影响。各影响因素对生铁合格率影响的重要性排序为：
〔Si〕> S_∑> S_L> R₂
　　可见，生铁合格率主要取决于高炉操作者对一定原燃料条件下热制度、造渣制度的选择以及对炉况趋势发展的分析判断、调控处置能力。近几年生铁硫负荷已下降到较低水平，本不应对生铁合格率构成重大威胁。经调查发现，不少高硫废品都是在炉温、碱度和炉况均正常的情况下突然发生的。这表明，虽然生铁硫负荷总体水平不高，但炉料含硫波动较大。
5、提高生铁合格率的途径分析
　　既然生铁含硫量是影响生铁合格率的唯一制约因素，控制生铁含硫量就显得极为重要。根据常用的生铁含硫量计算公式：
〔S〕％＝S_Σ-S_m1000+L_S×Q ×100% （2）
　　从理论上分析，生铁含硫量〔S〕%取决于硫负荷S_Σ(kg/t)、挥发硫S_m(kg/t)、渣量Q(kg/t)和硫在渣铁间的分配系数Ls。因挥发硫S_m变化不大，冶炼炼钢生铁时一般为硫负荷的5%～10%，可视为常数。所以，理论上分析，生铁含硫量〔S〕%仅与硫负荷、渣量、硫在渣铁间的分配系数有关。同时，生铁含硫量又与高炉脱硫效率密切相关。显然高炉脱硫效率愈高，则生铁含硫量就愈低。根据经验判断和生产实践分析，高炉脱硫效率μ主要与硫负荷、渣量、硫在渣铁间的分配系数、炉况顺行程度有关。
表8 高炉脱硫效率及其主要影响因素变化

3.2炉温
　　即铁水化学热(〔Si〕%)和铁水物理热(铁水温度)。高炉内脱硫反应主要是在液态铁水穿过炉缸渣层和炉缸中渣铁界面互相接触时进行的。脱硫反应是吸热反应，提高温度可使硫、氧离子迁移反应的平衡常数增大，促进脱硫反应进行，而且能改善炉渣物理性能，有利于迅速扩散或增大、更新渣铁界面。实践证明，炉渣的溶解硫能力也随温度升高而增加。表3为1996～2005年1季度生铁〔Si〕%变化。
表3 炼钢生铁〔Si〕％变化

3.3炉渣碱度
　　常见炉渣成分中，CaO是脱硫能力最强的碱性氧化物。炉渣中MnO、MgO的主要作用是降低炉渣粘度，改善流动性能，其脱硫作用远不及提高碱度的效果。表4为1996～2005年1季度炉渣碱度变化。
表4 炉渣碱度R2变化

3.4炉况影响
　　目前，生铁废品都是硫出格造成的。一般以低硅高硫废品居多，少量为中硅高硫或高硅高硫废品。通常炉况稳定顺行好，脱硫能力就高，生铁含硫就低。高炉冶炼过程因受复杂主客观因素影响，炉况总是在一定范围内波动，影响炉况波动的主要因素是：
(1)原燃料物理性能和化学成分波动。
(2)原燃料配料称量误差。
(3)设备原因，如休风、减风、冷却设备漏水、风口破损等。
(4)气象条件变化，如昼夜交替、季节变换、大气温度和湿度变化等。
(5)操作经验不足，造成失误或反向操作。
(6)开炉、洗炉、炉墙粘结物滑落等。
炉况波动超出正常范围就会导致炉况失常，使炉况顺行遭到破坏，产生管道、悬料、坐料、塌料、亏料、风口烧损、堆积、炉冷等异常炉况，严重影响生铁质量。表5为1996～2005年1季度炉况难行指数S_L变化。
表5 炉况难行指数SL变化

注：炉况难行指数是与单位作业时间内发生悬料、坐料、塌料、风口破损的数量有关的综合性指数。该数值愈大，说明炉况顺行度愈低。
4、影响生铁合格率的主要原因
　　在对生铁合格率进行定量化质量管理时，必须研究生铁合格率和对其有影响的多个变量的回归问题。根据数学理论，任何函数至少在一个较小的范围内，可用多项式任意逼近。为此，我们对1996～2005年1季度公司生铁合格率及其主要影响因素S_∑、〔Si〕、R₂、S_L数据进行了分析计算，求得生铁合格率与S_∑、〔Si〕、R₂、S_L之间的多元线性回归方程为：
Y＝2.615 S_∑－47.002〔Si〕+12.727R₂+1.287S_L+96.796 （％） （1）
全相关系数R＝0.985 剩余标准离差S＝0.70％
其中：S_∑：硫负荷，kg/t铁，〔Si〕：生铁含硅量，％
R₂：炉渣二元碱度，倍 S_L：炉况难行指数，倍
Y：生铁合格率，％
列出该回归方程的方差分析表，检验其线性显著性：
表6 回归方程方差分析表方

由表6可知，回归方程(1)在显著性水平1%下高度显著。该方程可应用于生铁合格率的管理和控制实践。为了分析各影响因素对生铁合格率的影响重要性大小，求偏回归平方和，并进行显著性检验：
表7偏回归方差分析表

经检验，S_∑、〔Si〕、炉渣R₂、S_L均在显著性水平1%条件下高度显著。它们对生铁合格率都有重要影响。各影响因素对生铁合格率影响的重要性排序为：
〔Si〕> S_∑> S_L> R₂
　　可见，生铁合格率主要取决于高炉操作者对一定原燃料条件下热制度、造渣制度的选择以及对炉况趋势发展的分析判断、调控处置能力。近几年生铁硫负荷已下降到较低水平，本不应对生铁合格率构成重大威胁。经调查发现，不少高硫废品都是在炉温、碱度和炉况均正常的情况下突然发生的。这表明，虽然生铁硫负荷总体水平不高，但炉料含硫波动较大。
5、提高生铁合格率的途径分析
　　既然生铁含硫量是影响生铁合格率的唯一制约因素，控制生铁含硫量就显得极为重要。根据常用的生铁含硫量计算公式：
〔S〕％＝S_Σ-S_m1000+L_S×Q ×100% （2）
　　从理论上分析，生铁含硫量〔S〕%取决于硫负荷S_Σ(kg/t)、挥发硫S_m(kg/t)、渣量Q(kg/t)和硫在渣铁间的分配系数Ls。因挥发硫S_m变化不大，冶炼炼钢生铁时一般为硫负荷的5%～10%，可视为常数。所以，理论上分析，生铁含硫量〔S〕%仅与硫负荷、渣量、硫在渣铁间的分配系数有关。同时，生铁含硫量又与高炉脱硫效率密切相关。显然高炉脱硫效率愈高，则生铁含硫量就愈低。根据经验判断和生产实践分析，高炉脱硫效率μ主要与硫负荷、渣量、硫在渣铁间的分配系数、炉况顺行程度有关。
表8 高炉脱硫效率及其主要影响因素变化

3.2炉温
　　即铁水化学热(〔Si〕%)和铁水物理热(铁水温度)。高炉内脱硫反应主要是在液态铁水穿过炉缸渣层和炉缸中渣铁界面互相接触时进行的。脱硫反应是吸热反应，提高温度可使硫、氧离子迁移反应的平衡常数增大，促进脱硫反应进行，而且能改善炉渣物理性能，有利于迅速扩散或增大、更新渣铁界面。实践证明，炉渣的溶解硫能力也随温度升高而增加。表3为1996～2005年1季度生铁〔Si〕%变化。
表3 炼钢生铁〔Si〕％变化

3.3炉渣碱度
　　常见炉渣成分中，CaO是脱硫能力最强的碱性氧化物。炉渣中MnO、MgO的主要作用是降低炉渣粘度，改善流动性能，其脱硫作用远不及提高碱度的效果。表4为1996～2005年1季度炉渣碱度变化。
表4 炉渣碱度R2变化

3.4炉况影响
　　目前，生铁废品都是硫出格造成的。一般以低硅高硫废品居多，少量为中硅高硫或高硅高硫废品。通常炉况稳定顺行好，脱硫能力就高，生铁含硫就低。高炉冶炼过程因受复杂主客观因素影响，炉况总是在一定范围内波动，影响炉况波动的主要因素是：
(1)原燃料物理性能和化学成分波动。
(2)原燃料配料称量误差。
(3)设备原因，如休风、减风、冷却设备漏水、风口破损等。
(4)气象条件变化，如昼夜交替、季节变换、大气温度和湿度变化等。
(5)操作经验不足，造成失误或反向操作。
(6)开炉、洗炉、炉墙粘结物滑落等。
炉况波动超出正常范围就会导致炉况失常，使炉况顺行遭到破坏，产生管道、悬料、坐料、塌料、亏料、风口烧损、堆积、炉冷等异常炉况，严重影响生铁质量。表5为1996～2005年1季度炉况难行指数S_L变化。
表5 炉况难行指数SL变化

注：炉况难行指数是与单位作业时间内发生悬料、坐料、塌料、风口破损的数量有关的综合性指数。该数值愈大，说明炉况顺行度愈低。
4、影响生铁合格率的主要原因
　　在对生铁合格率进行定量化质量管理时，必须研究生铁合格率和对其有影响的多个变量的回归问题。根据数学理论，任何函数至少在一个较小的范围内，可用多项式任意逼近。为此，我们对1996～2005年1季度公司生铁合格率及其主要影响因素S_∑、〔Si〕、R₂、S_L数据进行了分析计算，求得生铁合格率与S_∑、〔Si〕、R₂、S_L之间的多元线性回归方程为：
Y＝2.615 S_∑－47.002〔Si〕+12.727R₂+1.287S_L+96.796 （％） （1）
全相关系数R＝0.985 剩余标准离差S＝0.70％
其中：S_∑：硫负荷，kg/t铁，〔Si〕：生铁含硅量，％
R₂：炉渣二元碱度，倍 S_L：炉况难行指数，倍
Y：生铁合格率，％
列出该回归方程的方差分析表，检验其线性显著性：
表6 回归方程方差分析表方

由表6可知，回归方程(1)在显著性水平1%下高度显著。该方程可应用于生铁合格率的管理和控制实践。为了分析各影响因素对生铁合格率的影响重要性大小，求偏回归平方和，并进行显著性检验：
表7偏回归方差分析表

经检验，S_∑、〔Si〕、炉渣R₂、S_L均在显著性水平1%条件下高度显著。它们对生铁合格率都有重要影响。各影响因素对生铁合格率影响的重要性排序为：
〔Si〕> S_∑> S_L> R₂
　　可见，生铁合格率主要取决于高炉操作者对一定原燃料条件下热制度、造渣制度的选择以及对炉况趋势发展的分析判断、调控处置能力。近几年生铁硫负荷已下降到较低水平，本不应对生铁合格率构成重大威胁。经调查发现，不少高硫废品都是在炉温、碱度和炉况均正常的情况下突然发生的。这表明，虽然生铁硫负荷总体水平不高，但炉料含硫波动较大。
5、提高生铁合格率的途径分析
　　既然生铁含硫量是影响生铁合格率的唯一制约因素，控制生铁含硫量就显得极为重要。根据常用的生铁含硫量计算公式：
〔S〕％＝S_Σ-S_m1000+L_S×Q ×100% （2）
　　从理论上分析，生铁含硫量〔S〕%取决于硫负荷S_Σ(kg/t)、挥发硫S_m(kg/t)、渣量Q(kg/t)和硫在渣铁间的分配系数Ls。因挥发硫S_m变化不大，冶炼炼钢生铁时一般为硫负荷的5%～10%，可视为常数。所以，理论上分析，生铁含硫量〔S〕%仅与硫负荷、渣量、硫在渣铁间的分配系数有关。同时，生铁含硫量又与高炉脱硫效率密切相关。显然高炉脱硫效率愈高，则生铁含硫量就愈低。根据经验判断和生产实践分析，高炉脱硫效率μ主要与硫负荷、渣量、硫在渣铁间的分配系数、炉况顺行程度有关。
表8 高炉脱硫效率及其主要影响因素变化