广钢炼铁技术的进步与发展

1 概况
广钢3号(300m³)、4号(350m³)高炉2002年分别进入第11和第9个年头，处于炉役后期，分别在1999年3月和2000年1月出现过冷却水箱漏水，现炉身第一层以上水箱完好率在30％以下。为在护炉的同时，完成繁重的年度生产经营指标，广钢高炉工作者近年来不断更新观念，提高管理水平，优化人炉原燃料和炉料结构，并相继引进了一系列的新工艺、新技术、新材料，不断优化和完善高炉炼铁工艺，取得了明显效果，高炉技术经济指标明显改善。2002年8月，4号高炉由于炉皮变形和炉体下沉而进入控产阶段，但因炼铁技术的进步，2002年1-9月的产量及其他技术经济指标亦有不同程度的改善，见表l。至2002年9月止，单位炉容产铁量分别为9 500t/m³和8 100t/m³。

表1 部分年度高炉主要技术经济指标

2 坚持走精料路线
2．1 合理炉料结构的选择因本省矿石资源相对不足，品位有贫化趋势，且含砷、铅、铜等有害元素相对偏高，使供广钢高炉使用的矿点更受限制。为缓解这一矛盾，广钢先后引入巴西、澳大利亚、南非等矿粉，配入烧结，以满足高炉生产；同时进口澳大利亚、南非等块矿；1999年初进口印度、巴西、澳大利亚等球团矿。基于成本和实际考虑，2000年逐步取消了进口块矿，用球团矿取代，这样，既提高了熟料率，又提高了入炉品位。随着进口矿种的增加，高炉炉料结构不断得到优化，1999年熟料率提高至90％以上。至目前为止，广钢高炉炉料结构是：70％烧结矿+25％球团矿+3％本省块矿+1％钒钛矿+1％钢渣。广钢高炉近年炉料结构演变过程见表2。

表2 高炉炉料结构演变过程

2．2 提高入炉品位
(1)提高烧结矿品位。将烧结矿品位由1996年的51.59％分步提高至2000年的57.50％、2001年的56.44％和2002年1-9月的56.13％。
(2)用球团矿替代部分块矿。由于球团矿品位比本省块矿和进口块矿均高，一般球团矿品位在65％-66％，而本省块矿品位在57％-60％，进口块矿品位在60％-65％。
(3)提高块矿质量。在本省块矿上下功夫，首先在采购上，择优选用优质块矿；其次是提高本省块矿的加工质量，从而使本省块矿品位由57％-60％提高至65％左右。
(4)取消熔剂入炉。由于球团矿的配入，入炉熟料率由80％提高到90％以上，烧结矿二元碱度由1996年的1.85降至目前的1.65，并且不需加入熔剂，对提高综合入炉品位是极为有利的。
通过采取以上措施，综合入炉品位由1996年的54.01％提高至2001年的58.31％和2002年l-9月的59.16％。

2．3 减少入炉粉末
(1)提高烧结矿质量。2000年前，因高炉年产量大幅度提高，对烧结矿需求增加，当时烧结机负压不足，过分强调产量时，导致烧结矿夹生多，而且当时烧结矿二元碱度在1.53左右，烧结矿强度难以保障，粒度偏小，-10mm的占25％左右。后来，通过改造烧结机风机，加大负压，同时适当提高烧结矿二元碱度至1.65，并加大生产管理力度，烧结矿质量有所提高，强度好转，夹生现象减少，粒度分布有所改善，-10mm的降低至15％以下，改善了高炉料柱透气性。
(2)完善槽下筛分系统。将原人字型单层筛网改为双层梳齿型筛网，提高了筛分效率，减少了人炉粉末。
(3)减少块矿入炉。块矿至高炉料仓后，不需要筛分便直接入炉，入炉粉末随块矿质量的好坏波动较大。用球团矿替代部分块矿后，熟料率提高10％，块矿使用量减少10％，对减少粉末入炉极为有利。
(4)提高焦炭质量。提高焦炭强度，转鼓指数M₄₀要求在78％以上，M₁₀在8％以下。要求成分稳定，灰分小于12％，固定碳在85％以上，含硫量小于0.60％。比较而言，自产焦炭质量较好且稳定，而外购焦炭质量较差且不稳定。1999年外购焦炭3组焦和出格焦所占比例在40％，灰分在8％-24％，强度较差，转鼓指数M₄₀在78％以下的比例占30％左右。后经公司协调，2001年的外购焦炭质量有所改善，3组焦比例在15％以下，未出现出格焦炭；进人2002年，3组焦比例大幅度下降，降至3％左右。有关原燃料情况见表3。

表3 原燃料质量，%

3 操作技术的优化和新技术的应用
3．1 完善操作制度
(1)完善送风制度。随着热风炉老化，风温不足的现象相对突出，为提高风温水平，广
钢高炉结合自身设备老化和煤气压力不稳定的实际情况，不断优化热风炉送风制度。现基本采用二烧一送一闷炉的送风制度，满足了晚期高炉的风温使用要求。至2001年风温水平仍维持在1000℃以上，2002年1-9月风温达1022℃。
(2)采用大料批正分装。1996年前，使用同装甚至倒装比例较高。随着精料水平的提高，高炉稳定和顺行程度提高，装料制度也有了改进的基础。两座高炉均使用了大料批正分装，批重最大达18t/批，一般采用批重为14-16t/批。大料批正分装既提高了煤气利用率，又稳定了炉况，崩料、坐料次数明显 减少。崩料次数由1996年的370次减少至
2000年的21次、2001年的13次和2002年1-9月的5次。
(3)增加出铁次数。2000年前出铁次数为12次/天，2000年9月开始将出铁次数增加为“次/天，2001年12月再次将出铁次数增加为15次/天。出铁次数的增加，有利于活跃炉缸，提高冶炼强度。
(4)烟煤和无烟煤混合喷吹。广钢喷煤系统是按磨制100％无烟煤设计的，但已到大修年限，仍未大修，系统漏风严重。2001年，因无烟煤供应紧张，为缓解这一紧张局面，在对喷煤系统作适应性检修后，进行了烟煤和无烟煤混合喷吹试验，烟煤混入比例在15％以下。取得经验后，逐渐将烟煤混入比例提高，烟煤混入比例最高达66％。

3．2 优化工艺
(1)富氧鼓风。1995年8月开始富氧鼓风，有利于提高炉缸温度和冶炼强度，特别是喷煤后，富氧鼓风有利于提高煤粉燃烧效果，提高间接还原度。
(2)喷煤。1998年4月开始试喷，煤比逐年提高，由1998年的46kg/t提高至2001年的132kg/t，2002年第一季度煤比达151kg/t。受4号高炉炉皮变形和炉体下沉控产的影响，2002年1-9月的综合焦比略有上升，煤比亦受限制。
(3)变频冲渣。共有8台冲渣水泵，使用变频前，通常开其中6台；使用变频后，一般只开3台水泵(2台工频，1台变频)，按水泵运行费用60 000元/(台，月)计，变频冲渣的节能效果相当明显。
(4)应用灌浆技术。在高炉本体和热风炉上开灌浆孔，定期对晚期高炉和热风炉进行灌浆(在炉壳和砖衬、冷却壁间)，有利于加强高炉和热风炉的维护，延长寿命。
(5)安装冷却棒。2002年7月，在4号高炉铁口、渣口上方的炉腹、炉腰变形和发红严重的炉皮处加装冷却棒，以代替破损的冷却水箱，加强炉皮冷却，取得了初步效果。

3．3 应用新材料
(1)无水炮泥。2000年前使用的是自制的有水炮泥，经常因配方或制作问题引起炮泥质量不稳定，铁口潮湿和铁口浅的现象时有发生，从而导致减风放铁的次数较多，不利于铁口的维护和炉况的稳定。2000年开始试用无水炮泥，并不断积累使用经验，研制出了适应无水炮泥的开铁口钻杆，2001年全面使用无水炮泥。使用无水炮泥后，铁口潮湿、铁口浅现象减少，基本杜绝减风放铁的现象。铁口稳定后，有利于铁口的维护和炉况的稳定。另外，无水炮泥的使用，为增加出铁次数创造了条件。
(2)免烘烤铁沟料。随着出铁次数的增加，炉前工作节奏越来越紧张，铁沟修补时间相对缩短。为了适应快节奏的炉前工作，2001年使用了免烘烤铁沟料，效果较好，减轻了炉前的劳动强度。就修铁沟而言，炉前的劳动强度减轻了85％左右。
(3)新型灌浆材料；自使用灌浆技术以来，结合高炉和热风炉的工作状况调整了灌浆材料配方，以求达到灌浆的预期效果。
(4)新铁水罐砖衬材料。使用新材料后，铁水罐寿命延长，装铁量增加。2001年铁水罐寿命平均延长24炉/罐，一代罐龄装铁量平均增加1054t/罐。
(5)新铁水罐保温材料。使用新铁水罐保温材料后，减少了铁水罐结面和运行成本，延长了铁水罐寿命。