水钢高炉经济冶炼技术

水钢高炉经济冶炼技术

肖扬武 周成林 王琳松 安伟

（首钢水城钢铁公司）

摘要：行业性产能过剩给钢铁冶炼带来了理念的变革，经济利用资源，集成技术支持，集控管理保障，集约运营模式成为了钢铁业节能减排、降本增效必然选择。水钢高炉从“精料”技术路经向“经料”系统技术管控转变，通过优化整合资源利用，降低烧结成本；加强冶炼技术管控和系统生产管理，强化上下部制度改善煤气利用；加强铁前和炉前工作，实现及时渣铁排放、低硅技术冶炼、增加钛球比例、高风温、富氧喷煤等措施。在入炉品位降低1.94%，实现高炉冶炼稳定顺行，经济效益取得良好改善。

关键词：经济 冶炼 降本 实践

1 引言

首钢水钢地处贵州西部，铁矿石资源贫乏，长期依赖进口矿支撑，因运距长，物流成本高，为了降低铁料成本，优化国际、国内、省内及攀西钛球资源经济结构，实现用料结构从“精料”向“经料”转变，不断适应巿场竞争要求。通过摸准资源，消化不利因素，优化有利要素，转变用料观念，不断系统研究性价比经济炉料结构，着实强化＂经料＂冶炼管理与技术创新，细化＂经料＂十项降本措施，实现高炉稳顺，确保经济冶炼。

2 经济冶炼的措施策划

“经料”冶炼是新常态下钢铁行业自我加压，炼就内功的必然抉择，也是探索高炉技术创新方突破的新机遇，更是系统诊断冶炼管理能力保障的新要求。为了把“经料”降本工作细化分解到每一个工序，公司多层面进行成本分解分析，对标寻差，权衡利弊，系统优化，克难趋利，风险预控，细化指标，完善措施。通过认真组织诊断研判，制定＂经料＂冶炼10项降本保障措施，达到降低吨铁成本100元的目的，主要如下：

（1）降低原料采购成本。适时分析巿场行情，研判价格走势，准确诊断性价比差异，综合判定采购方案及保障措施落实，通过加强市场监控，踩准好市场价格，加大性价比好大宗矿种的采购比例，达到降低吨铁成本15元/t。

（2）降低毛焦比。强化原燃料直付管理，缩短物流降低产粉率损益和加强焦炭质量管理，降低含粉率。高炉通过稳定炉况，提高喷煤比，，实现毛焦比降低，降低吨铁成本25元/t。

（3）生产稳定顺行降低固定费用。通过稳产高产的规模效应，降低固有消耗，降低吨铁成本12元/t。

（4）稳定烧结工艺技术操作，完善设备维护管理，提升烧结矿强度，确保烧结返矿率控制在15%以下，提高烧结台时产量，降低工序能耗和燃料成本。通过合理循环控制经济槽存，控制筛板间隙，减少不必要返矿产生，既减少粉末入炉又规避返矿量失控增加，降低吨铁成本6元/t。

（5）加强高炉内外环境管理，强化冶炼信息共享机制，制定合理基本操作制度，改善冶炼技术支持。强调以效益冶炼为核心，降低各项动力浪费和消费，通过加强高炉与动力、供水电配合，降低高炉水电消耗、无序放风量，提高鼓风机经济运行和介质经济保障能力，降低高炉休减风率，同时积极改善煤气利用，降低燃料比，实现铁前能源消耗的降低，降低吨铁成本4元/t。

（6）提高水渣回收。增加水渣量不仅可降低干渣处理费用，还可增加水渣销售收入，实现降低吨铁成本3元/t。

（7）优化配矿结构。依照采购方案，按照港存和厂存实际情况，不断优化烧结配料结构与高炉入炉料结构，对冶炼风险进行评价，超前提出防范措施，及时获取系统管理资源与技术支持，确认各相关方协同责任与工作目标，确保经济用料效益实现，降低吨铁成本10元/t。

（8）优化焦炭配煤结构。严格焦煤入库入仓质量控制，加强煤岩混质监控，在保证焦炭质量指标前提下，适时调整优化配煤比经济结构，降低炼焦成本，提高化制品收益率，降低吨铁成本10元/t。

（9）增加钛球比例，改善炉况冶炼功能。根据攀西区位钒钛铁矿资源优势，钛球性价比明显，适当增加钛球比例，有利于改善矿批，提高料柱透气性和煤气利用，助推降低冶炼成本，降低吨铁成本12元/t。

（10）加强铁前炉前系统生产组织，严格工艺纪律控制。经济炉料冶炼是一项系统管理工程，需要精细化协同保障，每次优化方案都要细化具体责任与目标，强化责任人唯一性。严格责任人、每项工作标准、达成时限、终结考核内容，降低吨铁成本3元/t。

3 经济冶炼给高炉操作带来的困难

经济冶炼用料告别了原有精料的环境和条件，高炉管理和技术更贴近竞争压力，明显面临着先算后行，且行且改动态模式。客观存在入炉品位下降，渣量增加，焦比上升；有害元素种类和含量增加，烧结配比调整频繁（详见表2）；焦炭灰分上升、硫水平增加，焦炭强度下滑（详见表1）。原燃料质量指标明显波动，给高炉生产环境带来了空前的压力。高炉操作敏锐性增强，趋势判断、调剂时机、调控幅度、调整次数都更加困难，炉外炉前配合更加紧密，超前协同举措更加重要，稍有不慎就加剧炉况波动，影响冶炼状态稳定，波及供炼钢铁水成分质量要求，造成损益延伸和转移。随着加大钒钛球的使用比例，冶炼外部影响压力加剧，给周转罐运行带来新的课题，减少滞留加速周转，降低铁温与铁损，减轻渣铁罐粘结现象，维持正常生产组织秩序提出全新要求。

表1 经济用料前后焦炭质量指标情况

表2 经济用料强后烧结质量情况

4 经济炉料的高炉冶炼操作对策

4.1 加强高炉原、燃料管理

高炉炼铁生产,原料是基础，原料对高炉指标的影响占70%水平。针对水钢焦炭资源不足，外购焦比例大（外购焦质量偏差），烧结产能与高炉生产不匹配的情况，水钢采取了以下措施:1、提高钛球比例，以球团代烧结确保熟料率，改善炉料冶金性能，满足高炉生产对熟料率的需求，在2013年高炉熟料率达90.13%。2、合理分配不同品质烧结矿，大烧结机生产烧结矿品质偏好，主要为1350m³、2500m³高炉提供原料。3、综合料场的投运，烧结矿成分波动降低，质量明显提高。4、优质焦炭优先保证大高炉原则。干熄焦供2500m³高炉使用，自产湿熄焦供应1350m³高炉，外购焦供应788m³、1200m³高炉，确保焦炭强度满足高炉需要。5、加强原燃料的生产使用管理，制定原燃料管理办法，严格执行。要求称量必须准确，合理分配槽存，避免空槽发生，当班人员随时检查，通过控制筛分速度、加强筛网检查，确保筛分设备运行正常。通过上述措施，高炉原燃料质量得到保证，特别是焦炭强度的保证，保证了高炉的透气性，同时熟料率提高，软熔带下移，有利于改善透气性和抑制钛还原，为高炉进行降低品位后的稳定生产打下了坚实的基础。

4.2 调整送风制度，保持初始气流合理分布，实现炉缸保持活跃

在高炉的滴落带部位，存在疏松焦炭区，压实焦炭区（死料堆），是液态渣铁和煤气的通道，死料堆越小，滴落带就相对变宽，通过煤气和渣铁的能力就增强，高炉透气性、透液性就增强。要改善透气性，必须加宽滴落带，缩小死料柱，实现炉缸全面活跃。要缩小死料柱一方面要求有强度较好的焦炭，同时保持合适的鼓风动能，保持合理的燃烧带，实现炉缸全面均匀活跃。适宜的鼓风动能有利于炉缸工作均匀活跃，炉况稳定顺行，取得良好的经济技术指标。

2013年我们针对全用外购焦，矿石品位降低，烧结准粉末上升的,高炉耽误多，风量水平下降的情况，通过缩小风口面积（788m³高炉风口面积由0.1907m²缩小至1809m²，1200m³高炉风口面积由0.2419m²缩小至0.2356m²，1350m³高炉由0.2555m²缩小至0.2437m²，2500m³高炉由0.3607m²缩小至0.3587m²），提高风温水平，在风量下降的情况下，保证高炉风速稳中有升（见表3），实现初始煤气流分布合理，吹活炉缸，避免炉缸堆积。同时配合上部制度的调整和及时出尽渣铁，同时原燃料强度的保证，加上熟料率提高，高炉透气性得到改善，高炉实现了炉缸活跃，炉温充沛稳定。炉缸工作状况明显改善。

表3各高炉实际风速情况，m/s

4.3 调整装料制度，保持中心边缘两道煤气流合理分布

高炉上部制度的调整是改善技术经济指标的重要灵活的技术手段，在生产过程中根据原燃料情况，及高炉顺行状况进行调整矿批及布料倾角。大矿批有利于改善料柱透气性，有利于提高煤气利用率，但原料条件变差，透气性下降时，必须适当疏导边缘和中心，保持两道煤气通道，实现气流合理分配，保持高炉顺行。

在2013年，随着入炉品位的降低，外购焦比例增加的客观情况，在制度调整上我们主要采取保持边缘、疏导中心的措施，788m³高炉上部采取小矿批( 由18.5t逐步缩至17t水平)，适当开中心的布料布料；1200m³主要采取逐步缩矿批（23t↘19t水平），退正装（90%↘75-80%）；1350m³高炉采取缩小矿批（41.1t水平降至37.9t）,并根据风量情况及时调整矿焦角；2500m³高炉由于原燃料条件相对较好，矿批由2012年的50.4吨水平，扩大到54.4吨水平，最大矿批达57.5t，矿石布料倾角也由41°扩大至44°，高炉煤气利用明显改善，由47.2%提高至47.6%（见表4）。通过上、下部制度的合理调整，改善了高炉煤气分布，形成炉缸全面活跃，边沿、中心开放的两道煤气分布，最大限度改善煤气利用，矿石在上部获得了充分的预热和还原，使得渣铁在炉缸热量充沛，为高炉实现低硅冶炼，抑制钛还原创造了较好的条件。

表4 各高炉矿批使用情况，t/批

4.4 加强高炉出净渣铁工作

入炉矿石品位降低，高炉渣比上升，高炉渣铁及时出净渣铁，腾出高炉空间，是高炉保持稳定顺行，高强度生产的基本保证，同时以是抑制钛还原的主要手段。及时出渣铁，可缩短渣铁在炉内的停留时间，进而实现抑制钛的还原。我们主要采取了以下措施，1、加强无水炮泥的采购管理，提高炮泥抗渣铁冲刷的能力，确保铁口工作稳定。2、增加出铁次数。由于风量上升，产生的渣铁量增加，为了保证高炉全风，我厂各高炉均增加了出铁次数1-2次，基本保证无渣口高炉不间断出铁，有渣口高炉出铁间隔按40-50分钟控制，确保及时出尽了渣铁。3、实施一罐到底工艺。一罐到底工艺就是高炉出铁时按炼钢要求控制铁水装入量，铁水罐中的铁水直接兑入炼钢转炉，此工艺可降低热损失，减少铁罐粘罐；提高铁罐的运行率，大大降低配罐给高炉造成的影响，确保高炉及时配罐出铁。4、加强水渣系统的维护，提高炉渣冲渣率，高炉冲渣率大96.36%，保证了高炉及时出铁。5、加强炉前操作，根据出铁情况，选择合适的钻头，控制出铁速度，及时收拾残渣铁，提高出铁正点率。6、提高开口机功率，炮泥质量提高后，开口机能力不足，铁口钻开困难，我们对开口机凿岩机进行更换，提高其功率，通过这些措施，炉前出铁工作逐步得到改善。为高炉及时出尽渣铁工作提供了保证。

4.5 坚持高顶压操

在高压操作上主要是紧紧围绕最大限度地发挥风机能力，进行高压大风量生产。对于788m³、1350m³高炉由于风机能力限制，加上原料条件下滑，高炉透气性转差，风机风压偏高，造成风机因压力高频繁让风保风机安全，我们根据生产条件的变化，降低炉顶压力争取风量，采取退顶压操作。1200m³高炉由于大修后具备强化条件，提高顶压至90kpa；2500m³高炉设计顶压为220kPa，设备能力250kpa，2500m³高炉2012年1月-10月，我们基本上维持220kPa的顶压进行操作（见表5）。

表5 各高炉顶压维持情况, kPa

4.6 进行高风温操作

风温是高炉主要热量来源之一，占高炉冶炼的20%以上的热量，提高风温是降低焦比、提高煤比的重要手段，风温热量利用效率高，提高风温可提高铁水物理热，有利于降硅生产。在生产上一方面我们强化热风炉烧炉工作，保持高的拱顶温度，另一方面我们加强了高炉操作，通过调整上、下部制度，理顺炉况，进行喷煤生产，使高炉接受高风温，减少撤风温操作，最大限度地发挥热风炉潜能；通过进行富氧鼓风，提高高炉煤气发热值，提高热风炉拱顶温度。在经济用料期间，虽耽误频繁，但高炉风温总体得到提高，促进了技术经济指标的进步，使情况见表6。

表6高炉风温对比,℃

4.7 控制合适的喷煤比

根据高炉炉况，有针对性地控制煤比，对于788m³、1200m³、1350m³由于原料综合品位降低，渣比上升，同时外购焦用量多，造成高炉风量水平不同程度降低，已不具备维持大喷煤条件，高炉坚持以炉温充沛、炉况顺行、全风生产为指导思想，在保证全风、顺行的前提下争取喷煤比的控制；2500m³高炉由于原燃料条件相对较好，具备进一步喷煤条件，煤比完成较好，实现原料条件下滑，全厂煤比不下滑（见表7）。

表7高炉富氧喷煤情况,℃

3.7 提高钛球比例

由于钒钛球资源丰富，价格低，降低成本明显，为此我们加大了钛球资源的利用。但钒钛矿使用存在着钒钛冶炼效应，利用不好，将有可能造成炉矿波动及失常。为此我们通过上述措施，改善高炉透气性、实现高炉高强度冶炼；及时出铁，富氧鼓风，抑制钛还原；通过高风温、富氧、及炉况稳定顺行使高炉具备低硅冶炼条件，逐步降低生铁硅水平，1350m³高炉[Si]0.347%↘0.318%，2500m³高炉[Si]由0.404%↘0.308%；通过加强高炉操作管理，降低炉温波动。通过上述措施，高炉钛球比例得到逐步提高，全厂达17.57%，较2012年提高4.73%。

在2013年水钢在入炉品位降低1.94%，钛球比例达17.57%，高炉生产耽误增加的条件下，通过调整上下部制度、加强原燃料的组织管理，高炉炉况总体保持稳定顺行，高炉保持稳产，高产势头，高炉技术经济指标未出现大幅度下滑（见表8）。

表8高炉技术经济指标完成情况

5经济冶炼的成效

水钢高炉系统在经济炉料的冶炼实践过程中，通过树立市场意识，利用区域资源优势，大幅度增加国内、省内矿石的使用比例和增加高炉钛球比例，高炉原料成本大幅度降低，按同比价格计算，全年烧结成本降低11440万元，钛球使用降成本4530万元，燃料消耗增加成本9163万元，年降低总成本6807万元。

6 结语

水钢通过通过经济炉料的冶炼实践，探索低成本矿，复杂矿冶炼技术，通过不断摸索、实践、总结，形成了良好的生产、技术、经营体系，大幅度降低了生铁成本，提高了水钢产品的市场竞争能力。但由于经济用料的使用，高炉有害元数增加，2013年高炉负荷达4.768kg/t，锌负荷达1.1kg/t，铅负荷达0.427kg/t。对高炉长寿及炉况的稳定影响严重。因此在优化配料的采购过程中应进一步关注有害元素的带入量，严格控制有害杂质，综合考虑低成本与长寿的关系，实现经济效益最大化，是下一步工作重心。