安钢3号高炉系统低成本生产实践与分析

安钢3号高炉系统低成本生产实践与分析

李胜杰  周东锋  张希刚

（安阳钢铁股份有限公司）

摘  要：面对严峻的钢铁行业形式，安钢3号高炉通过优化烧结—高炉工序的联动配矿来降低原料成本，主动并逐步贯彻低成本经济料高炉冶炼路线，同时不断提高高炉的操作水平和其他管理水平，生铁成本不断降低和效益逐渐增加，取得了较好的效果，证明了该路线在特大型高炉上的可行性和正确性。

关键词：高炉；冶炼；生铁成本；配矿；经济料

安钢3号高炉于2013年3月投入生产，其有效容积为4747m3，采用了一系列国内外成熟和先进的技术：新型并罐无料钟炉顶、4座KALUGIN顶燃式热风炉、旋风除尘加干式除尘的煤气处理系统、分区分段控制冷却强度的软水联合密闭循环冷却系统等。这些技术及材料的应用，为实现高炉安全、长寿、环保、高效的目标奠定了基础。3号高炉投产之后就面临着钢铁行业经营形势日益严峻的困难局面。为了尽快降低生铁成本增加效益，3号高炉积极采取了许多降本措施，科学探索各种工艺新技术，逐步践行经济料高炉冶炼路线，强化成本管控理念，优化原料结构降本力度，提升操作精细水平，取得了较好的效果。

1 逐渐优化原燃料系统

原燃料是高炉冶炼的基础。随着钢铁行业经营形式的日益困难，钢铁企业不得不改变以往传统的“精料”思想，慢慢放宽对原燃料的要求，积极寻求“经济料”资源，以降低其生铁成本。安钢3号高炉对原燃料系统采取了“稳焦调矿”的原则，即在保证焦炭等燃料主要性能稳定的情况下，通过各种矿石（粉）的相互科学配合来降低原料成本，也就是把通过烧结—高炉工序的配矿优化来降低原料成本作为降低生铁成本的突破口和主要手段。3号高炉原燃料供应系统主要装备匹配情况如表1所示。

表1  3号高炉原燃料主要装备匹配情况

1.1 原料系统

1.1.1 矿石（粉）的采购和配矿计划

在实际生产实践中，安钢建立并不断完善了两种不同设计思路的铁矿石（粉）评价数学模型，从而实现了烧结—高炉工序的联动配料的自动化，分别由炼铁厂和经营管理处两个单位平行进行铁矿石（粉）评价，这两个模型均以高炉获得最低的生铁成本为目标，紧贴国内外原料市场行情，兼顾冶金性能和资源供给状况，根据各自的评价结果共同来指导铁矿石（粉）的科学采购，进而确定了近远期的烧结—高炉工序配矿计划。

1.1.2 优化烧结工序配矿结构紧密与实验指导相结合

表2  安钢烧结工序铁矿粉分类情况

对比高炉和烧结两个工序的配矿结构，烧结矿的配矿优化空间和潜力更大，因此烧结配矿是烧结-高炉工序配矿的关键环节。安钢对烧结工序逐渐更新了配矿理念，把常用的铁矿粉重新进行了大致分类（如表2所示），明确了每个类别的主要作用和采购方针。3号烧结机积极而谨慎地探索经济料烧结路线，逐月不断压缩主流矿的使用比例，扩大次主流矿和经济矿粉的使用比例，重点是性质互补的多个矿种的组合，凸显矿粉的科学合理搭配，例如高硅矿与低硅矿、高铝矿与低铝矿或者褐铁矿与镜铁矿[1]等。

根据厂内和港口原料库存情况，制定近期配矿计划，由实验室预先进行试验评价。由于3号高炉的豫河球团矿和块矿的品种和成分相对比较稳定，所以每次实验主要是评价烧结矿的配矿计划，并且根据实验结果适当地进行改善性的调整。实验室装备主要包括烧结杯和熔滴炉等。

降低成本要以相关技术作为支撑。通过大量的实验和生产实践得出烧结矿碱度和SiO2含量对烧结矿的冶金性能有很大的影响。烧结矿碱度对烧结矿的高温熔滴性能[2]影响很大，并且随着碱度的降低，烧结矿的熔滴性能是改善的，因此在3号烧结机实际生产中就逐渐降低了烧结矿的碱度（如图1所示），目前要求控制在1.80—1.90之间；在3号高炉生产初期，为了保证高炉较高的综合入炉品位（>59.00%），要求烧结矿的品位较高（>57.00%），相应地烧结矿SiO2含量就会较低（<4.80%），即“高铁低硅”烧结，但该烧结矿的强度等性能和成本性价比都较差，通过实验和生产对比总结和分析，逐渐提高了烧结矿的SiO2含量（>5.20%），相应地烧结矿品位就被迫降低了，如图2所示。通过降低烧结矿碱度和适当提高SiO2含量，不断探索适应特大型高炉要求的烧结矿，3号高炉的炉况运行状况逐渐趋于稳定。

1.1.3 优化高炉工序配矿结构

对于高炉工序配矿结构，初期主要是采取了降低豫河球团矿比例，提高烧结矿比例的措施，然后是把球团矿固定在一个较低的比例水平上，烧结矿与块矿根据评价结果进行动态调整。在长期的铁矿石（粉）评价过程中，烧结矿和块矿的评价结果一直是或多或少地优于豫河球团矿，所以3号高炉逐月压缩球团矿比例，从2014年7月开始采取把球团矿比例控制在10%左右，而烧结矿则是逐渐增加到76%左右，充分发挥了烧结工序配矿的降本作用。

   对于某些低价格低品质块矿，3号高炉也大胆进行了尝试，采取小比例的使用原则，既不会影响炉料的整体性能，又可以部分替代主流块矿[3]。2013年10月份就使用了约1.65%的某国外进口经济块。

1.2 燃料系统

表3  五炼焦焦炭主要指标（2013.4-2015.1均值）   %

五炼焦焦炭的主要指标基本稳定（均值如表3所示）。水分由于受干熄焦系统影响不太稳定；含硫量是逐渐增加的，为了降低焦炭成本，含硫量从初期的0.66%逐渐上升到目前的0.93%。

1.2.1 煤焦结构

除去开炉初期（2013年3月），3号高炉燃料煤焦结构中，煤粉的比例整体上是降低的，这是因为随着经济料高炉冶炼路线的推进，不利于喷煤的因素大大增加了（高炉综合入炉品位降低和操作难度增加等）。

1.2.2 混煤比例

从整体上看，混煤结构中价格较低的烟煤比例是逐渐提高的，而相应的无烟煤比例是降低的，截止到2015年1月份，烟煤比例已经达到43%，大大降低了喷煤的成本；2014年1月和2月烟煤比例较低是因为烟煤供应不足所致。

1.3  两者关系的协调处理

   对于高炉冶炼而言，行业内主要形成了两条路线，一条是“较高的配矿成本+较低的燃料成本”，另一条是“较低的配矿成本+较高的燃料成本”。安钢根据自己的综合厂情，追求技术的可行性与成本的经济性协调一致，逐渐形成安钢特色的经济料高炉冶炼路线，即接近第二条路线，效益来源于配矿成本的降低额大于燃料成本的升高额。

2 不断提高高炉操作水平

3号高炉是安钢第一座也是目前唯一的一座特大型高炉，所以安钢特别注重特大型高炉相关知识的学习和研究，以保证3号高炉低成本长期稳定运行。

开炉初期，在相关专家的帮助下，实现了顺利开炉并快速达产，并且整体上保持了炉况稳定顺行，但是3号高炉的生铁成本却大大高于本厂其它两座2000m3级高炉。为了降低其生铁成本，3号高炉边进行工艺探索边逐渐放宽了对原料的“精料”要求，提高高炉操作难度和精细水平，深入贯彻“平台+漏斗”的炉顶布料模式理念[4]，充分消化国内外先进高炉操作技术，分析并总结高炉渣系和炉料冶金性能的相关规律，研究和探索出适合安钢特色的特大型高炉操作技术，其主要技术经济指标和相关参数如表4所示。

表4  3号高炉主要技术经济指标和相关数据

随着五炼焦硫含量的逐渐增加，高炉硫负荷也在增大并且高炉炉渣脱能力是下降的，导致铁水质量变差，这样会增加后续炼钢工序的成本负担，这一点是否真正“经济”还需要对高炉工序和炼钢工序统筹进行计算评价来确定。

3 其他管理

3.1 逐渐完善短流程的烧结矿生产

3号烧结机供料系统由于受原料场场地狭小限制而采用单品种配料模式，即取消原料场二次料场预配料和混匀工艺，直接在烧结车间配料室完成整个配料过程。此种配料模式在国内外烧结厂没有先例，对于此种模式对烧结配料、烧结过程和烧结矿质量的影响没有成熟的经验可以借鉴，而特大型高炉又对烧结矿质量要求较高，所以3号烧结机积极探索单品种配料模式下提高烧结矿产量和质量的方法，逐渐完善短流程的烧结矿生产，满足3号高炉的实际生产需要。

3.2 加强设备维护和完善工序衔接

设备运行正常与否是影响高炉系统稳定生产的重要因素之一。3号高炉各系统积极做好设备维护和检查工作，提高设备系统保障能力，减少非计划休风或减风率；完善设备点检制度，主动寻找技术改造点来降低成本，持续开展以稳定运行为目标的攻关。

为了实现设备计划检修及设备事故期间工序产品间的有效衔接，生产管理部门动态加强计划管理，根据3号高炉各系统生产特点，有效组织烧结矿、焦炭平衡计划，合理安排焦炭外购及烧结生产节奏，做好豫河球团矿生产计划，确保了原燃料保质保量地满足高炉生产。

3.3 树立“低库存”战略

2013年以来，国际铁矿石市场行情一路下行，普氏铁矿石指数持续下降，普氏指数（62%）由2013年3月份的139.93美元/t降到2015年1月的67.60美元/t，矿石价格跌了约一半。面对复杂的原料市场，安钢果断采取了“低库存”战略，降低了大量的原料库存资金的占用和相关费用，尽可能的规避了市场波动风险，使得3号高炉生铁成本紧贴市场，降低了生产与市场之间的成本信息的滞后性。

3.4 做好高炉长寿管理工作

高质量的高炉长寿要求能发挥一代炉役的高效强化冶炼和良好的技术经济指标，而不是靠慢风或钛矿护炉等措施来拖延寿命。3号高炉在积极推进经济料高炉冶炼路线的同时，严格贯彻高炉长寿方针，稳定高炉操作工艺管理，建立了主要有害杂质预警制度，对高炉的碱（K2O+Na2O）负荷、锌（Zn）负荷和铅（Pb）负荷等做了严格限制（如表5所示）。

表5  3号高炉对主要有害杂质的要求

4 总结

3号高炉作为一座特大型高炉，面对严峻的市场形势，主动并逐步贯彻低成本经济料高炉冶炼路线，伴随着不断提高的高炉操作水平和其他管理水平，生铁成本不断降低和效益逐渐增加。面对国内钢铁产能过剩和世界经济复苏缓慢的复杂局面，3号高炉应该继续立足降低生铁成本，持续加强技术研究，做好生产与科研的相互促进，力保综合效益进入行业前列。

（1）低成本经济料高炉冶炼路线的关键：通过烧结—高炉工序的联动配矿优化来降低原料成本。

（2）不断提高的高炉操作水平和其他管理水平是低成本经济料高炉冶炼路线是否成功的重要保证。

（3）低成本经济料高炉冶炼路线的实施，要以熟练掌握相关降本技术和深入进行工艺研究作支撑。

参考文献

[1] 周东锋，陈伟，戴保才.褐铁矿致密化烧结技术试验研究[J].河南冶金.2014,22(5): 7-10

[2] 许满兴.烧结矿冶金性能对其质量和高炉主要操作指标的影响[J].烧结球团.2014,39(3): 1-5,11

[3] 李胜杰，张希刚，赵恒山.安钢2号高炉经济块矿生产实践与成本分析[J].中国冶金.2014,24(10): 39-41

[4] 王雪峰，龙防，牛卫军.安钢高炉布料模式转换生产实践[J].炼铁.2014,33(4): 16-19