使用经济炉料对高炉生产的影响及应对措施

使用经济炉料对高炉生产的影响及应对措施

李 祺  李宏飞

摘  要：面对钢铁市场的严峻形势，成本成为炼铁生产的重点，天钢高炉通过使用经济炉料有效降低了炼铁成本，但同时也给高炉生产带来了一些如透气性变差、气流变化、铁水质量问题等一系列负面影响，天钢高炉工作者通过生产实践中的不断调整，不断优化操作制度，寻找解决方法，最终克服了使用经济炉料带来的不利影响，保证了高炉的稳定顺行，在降低成本过过程中未对高炉顺行造成影响，为降低炼铁成本成本提供了坚实保障，有效降低了吨铁成本。

关键词：经济炉料；操作优化；稳定顺行

Influence of economic burden on blast furnace production and Countermeasures

LI Qi Li Hong-fei

Abstract: in the face of the grim situation of the steel market, the cost has become the focus of ironmaking production, steel blast furnace by using economic burden to effectively reduce the cost of iron making, but also to the blast furnace production brings some poor permeability, air change, hot metal quality problems and a series of negative effects in blast furnace workers through continuous adjustment of production practice the continuous optimization of operating system, seeking solutions, and ultimately overcome the adverse effect brought by the use of economic burden, to ensure the stable operation of blast furnace, to reduce the cost in the process of a Gao Lushun effect, and provide a solid guarantee for reducing the total cost cost, effectively reduce the cost of a ton of iron.

Keywords: economic burden; operation optimization; steady going

1 引言

近年来，随着钢材价格不断下滑，钢铁企业的生存压力日益严峻，炼铁工序面临的成本压力尤其严峻，高炉工作者不得不采取各种措施降低吨铁成本。2014年天钢3200m3高炉年平均生铁成本中炉料配矿成本占56.30%左右，燃料成本占29.58%，其他成本占14.12%，配矿成本占生铁制造成本的半数以上，其次是燃料成本。由于天钢没有焦化厂，所有焦炭都是外购，干熄焦比例仅为20%，其余均为顶装湿熄焦和捣固焦，高炉降低燃料成本方面潜力很小。因此，降低生铁制造成本方面将重点集中在炉料结构的优化方面，即通过增加块矿用量，实现高炉使用经济炉料进行冶炼的生产方式。但是熟料比的降低势必给高炉生产带来不利影响，一旦高炉失常会将节约下来的原料成本消耗殆尽，甚至得不偿失。因此，需要采取针对性的有效措施化解不利因素，以保证高炉的稳定顺行。

2 炉料结构的变化情况

天钢2号高炉有效容积3200m3，2006年5月2号开炉，炉料结构基本都是烧结矿+球团矿+块矿，按照高炉操作的精料方针，烧结矿一般使用在70%-80%球团矿使用一般在10%左右，熟料比一直维持在85%以上，近几年高炉的顺行情况较好，一直未出现较大的炉况失常，2014年开始受停止富氧影响，煤比有所下降，主要的经济技术指标如表1。

到2013年，受钢铁市场利润不断减少影响，炼铁成本成为钢铁生产的重点。天钢的球团矿和块矿均为外购，按2014年的价格，球团矿价格高于块矿200元/吨左右，如果在高炉承受范围内，用块矿取代球团矿，在炉料结构方面，成本会显著降低；但是与烧结矿和球团块矿孰料相比，块矿的冶金性能矿较差，如果大比例提高块矿的比例达到20%以上，可能会出现炉料还原性变差、低温还原粉化率差影响透气性等现象，严重时会影响高炉的稳定顺行。国内高炉块矿质量分数一般仅为10%~15%，宝钢、首钢等钢铁企业的高炉含铁炉料中，天然块矿的配比曾高达20%以上，但无法长期维持较好的冶炼指标[2]。而日本高炉块矿配比在2003 年就达到 21.3%[3]，远远高于同期国内技术水平。从先进企业的经验来看，高比例的使用天然块矿在高炉冶炼方面是可行的，只是需要对高炉在工艺技术方面进行相应的调整来弥补高块矿比例对高炉冶炼带来的不利因素，需要摸索出适合高比例块矿的冶炼制度，结合严峻的市场形势，天钢高炉制定了使用天然块矿代替球团矿来降低炼铁成本的生产方针，下图1为2013年到2015年的高炉配矿结构变化情况。

天钢使用的块矿主要以澳矿为主，包括PB、库伦、纽曼等，以及低价格海南块、巴基斯坦块、巴西块、南非块，主力块矿是PB块。为了提高块矿比例，需要对入炉块矿进行块矿爆裂指数、铁矿石还原性测试、铁矿石的熔滴性能等冶金性能进行检测，从而避免冶金性能指标较差的块矿入炉导致的炉况恶化。表1、表2是部分块矿的冶金性能和高炉使用烧结+块矿的炉料结构熔滴性能。

表1  高炉使用的部分块矿冶金性能指标

表2  高炉炉料结构的熔滴性能（75%烧结矿+25%块矿）

3 使用经济炉料对高炉生产的影响

在确定了使用经济炉料来降低成本的方针后，天钢高炉开始逐渐加大块矿的使用量，在块矿逐步增加的过程中，受上料设备、透气性变差、酸碱平衡等因素影响开始逐渐出现，对高炉生产造成了较大影响，主要问题如下：

（1）设备方面，高炉设计时，设计的块矿仓的数量为2个，块矿仓的数量较少，大量使用块矿，矿槽的供料能力不足会影响高炉供料和槽下筛分，需要对料仓进行部分改造。

（2）采购的块矿含粉率高，仅凭高炉槽下的筛分不能将粉末全部筛净，如果直接入炉会严重影响高炉上部透气性，严重会粘结炉墙，影响高炉顺行。

（3）高炉工艺操作方面：大量使用块矿，对于热爆裂指数较差的块矿会导致高炉上部的压差增加，透气性明显变差，造成高炉减风操作，严重时会造成上部悬料。块矿的SiO2含量差距较大，在炉渣碱度的碱度的平衡有时需要配加硅石来调整，过多的配加硅石对于高炉顺行有一定的影响。

（4）炼铁厂在高炉炉料结构中配加25%块矿后，块矿含P量从之前的0.135%左右上升到最高达到0.185%左右，P的大幅升高，会造成炼钢冶炼时间加长、生产节奏降低。在当前冶炼钢种的条件下，铁水含P每升高0.010%，炼钢工序成本升高约0.7元/吨[4]，生产节奏的降低会导致公司生产平衡受到影响。

4 高炉生产的应对措施

4.1 上料设备的相关改造

设备上，由于矿槽设计上块矿仓的数量较少，仅有两个，高炉改造了一个烧结矿仓和球团矿的下部给料器，用来满足块矿的大量使用，配合两个块矿仓，保证块矿的使用量和筛分。

4.2 块矿的筛分控制

对于部分块矿的含粉率过多的情况，专门组织人员和设备在原料场进行筛分，并制定使用方案。原料进厂后，取样人员及时取样进行质检，并进行对比分析。在原料场对含粉率和水分不同的块矿有针对性地制定相应的筛分方案。对于含水高、粘度大的块矿，筛分过程中经常粘筛网，所以采取10mm筛网、降低筛分速度、及时清筛网，提前晾晒等措施，以保证筛分质量。对于含水量小，容易筛分的矿粉，采用8mm的筛网，并严格将筛上料小于6.3mm控制在4%以下，对高于4%筛分不合格的情况，必须进行重新筛分。通过采取以上措施，在送往高炉前，将块矿含粉率控制在8%以下，避免过多的粉末入炉，再经过高炉槽下筛分，入炉料就能满足高炉冶炼的需要。

4.3 高炉操作制度的调整

高炉熟料比的大幅下降对高炉操作带来了上部压差升高、透气性变差、煤气利用率降低等众多不利影响，主要原因是块矿的冶金性能与球团矿的有所差异，对高炉的冶炼环境造成了相应的变化。因此，高炉的部分操作制度必须进行相应的调整，使得高炉的基本冶炼制度不被破坏，确保高炉的稳定顺行，各项指标不会降低很多，才能实现低成本高炉炉料结构带来的经济效益。否则，将会导致燃料成本升高，甚至出现生铁总成本没有降低反而升高的情况，高炉炉料结构中熟料比控制在75%左右后，根据炉况及时调整高炉操作，对反映高炉稳定顺行的重要指标，如料速、透气性、气流阻力指数K值，反映气流变化的Z/W等指标重点关注，加强气流管理，适当调整装料制度和下部送风制度，保证适当的中心气流，对出现异常情况及时采取应对措施，防止炉况持续恶化；炉前加强出渣铁管理工作，及时排尽渣铁，保证炉况的稳定顺行，从而取得了较好的冶炼效果。

4.4 高炉的铁水质量控制

炼铁在配加大比例块矿后，对铁水质量有一定的影响，主要表现在微量元素和P含量的变化，微量元素的变化主要集中在使用某些块矿上，为此铁厂建立了微量元素的监控体系，对进厂块矿进行分析，避免微量元素的超标；

5 高炉调整后的效果

通过对高炉炉料结构的调整，并对冶炼制度进行相应调整后，高炉的各项经济技术指标基本保持平稳，高炉长期稳定顺行，从而炼铁成本有了较大下降，具体2013年高炉炉料结构中孰料比例为85.2%，其中球团矿9.5%；2014年孰料比例降低为77%，孰料比例降低8.2%。以2013年的炉料结构为基准，2014年炉料结构中价格较高的球团矿降低到1%，2014年炉料总量为6056375.84吨，统计球团矿减少9%，其中生矿替代5%，烧结替代4%，根据2014年的实际价格差计算年经济效益为10762.18万元。下表为2013年到2015年的高炉的主要指标情况。

表3  3200m³高炉近年来主要指标经济技术指标

通过高炉炉料结构的优化来降低生铁成本，不能仅考虑降低生铁成本，还要综合考虑生铁质量变化对炼钢工序成本的影响，尤其是微量元素对于炼钢工序的影响，有些影响需要炼钢增加较多成本或是处理较长时间来应对，会影响总体的成本和生产节奏，是得不偿失的，需要综合来判断。

6 结论

（1）天钢3200m3高炉通过对高炉炉料种类以及特点进行分析，合理的调整炉料结构，降低熟料比到75%左右，生矿比例提高到25%，并达到长期稳定，炼铁成本明显降低，并实现了经济炼铁。

（2）在进行合理高炉炉料结构的合理搭配上，块矿的使用和选择应结合高炉的设备、工艺等条件进行选择，避免矿石种类的大幅变化。

（3）通过大比例使用块矿，合理调整高炉的操作制度，综合上下游工序进行经济分析，对降低钢铁企业的制造成本有重要意义。

参考文献

[1] 汪玉来，张志伟，等．天钢3200m3高炉长期稳定顺行实践[J]．天津冶金，2014，B08期：1．

[2] 吴胜利，许海法，汪国俊，等．现代高炉合理使用天然块矿的基础研究[J]．北京科技大学学报，2007, 29(3):320-324．

[3] 焦虎丰，张宗旺，周永平．安钢高炉块矿代替部分球团矿的研究[J] ．冶金丛刊，2011(1):7-10．

[4] 曾赞喜,文晖, 林少云．铁水P含量对转炉炼钢成本的影响[J] ．南方金属,2013,192(3):20．