低硅冶煉技術(shù)應(yīng)用

1、一號高爐低硅鐵冶煉技術(shù)應(yīng)用 摘要:萍安鋼公司萍鄉(xiāng)煉鐵廠一號高爐從降低生鐵成本出發(fā),生產(chǎn)低硅生鐵。采取了提高原料和燒結(jié)礦質(zhì)量,加強(qiáng)外圍管理，嚴(yán)格控制并穩(wěn)定爐缸溫度,富氧、噴煤、大風(fēng)量、大料批(每批14.5t)，多環(huán)布料抑制邊緣、發(fā)展中心的操作方針,使頂壓升高,一氧化碳壓力增大,一氧化碳利用率提高，燃料比和生鐵硅含量降低。生鐵含硅量逐步降到0.37%左右,高爐主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)明顯改善。關(guān)鍵詞：高爐;低硅鐵;冶煉引言：隨著鋼鐵行業(yè)產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，各鋼企出現(xiàn)嚴(yán)重虧損現(xiàn)象。降低生產(chǎn)成本顯得尤其迫切。而降低生鐵硅含量又是操作者降低生產(chǎn)成本的重要手段。降低煉鋼生鐵含硅量,不僅有助于縮短煉鋼時(shí)間、提高爐襯壽命、

2、降低鐵及輔助材料消耗和噸鋼成本,而且還能降低入爐焦比和增加生鐵產(chǎn)量。降低生鐵含硅量不僅是高爐的冶煉方向,也是衡量煉鐵技術(shù)水平以及管理水平的主要標(biāo)志之一。尤其是管理水平的提高能夠更加有效保證高爐生產(chǎn)低標(biāo)號的生鐵。高爐簡介：萍鄉(xiāng)煉鐵廠1號高爐經(jīng)2012年擴(kuò)容到408立方米，1、硅的還原機(jī)理的認(rèn)識1.1硅還原的部位高爐內(nèi)硅的還原是從爐腰上部開始，爐腰中部迅速升高，風(fēng)口上部可以達(dá)到鐵水喊硅量的3-4倍，風(fēng)口區(qū)以下迅速降低。高爐解剖和風(fēng)口取樣：硅含量變化1.2硅還原機(jī)理國內(nèi)外的諸多研究和生產(chǎn)實(shí)踐表明,硅的還原主要通過氣相的SiO(g)遷移來實(shí)現(xiàn)。其還原分兩步進(jìn)行:SiO2(灰分)+C(焦炭)=SiO(g

3、)+CO。然后, SiO(g)在上升過程中通過滴落帶與滲碳的鐵滴相遇, 即SiO(g)+C=Si +CO。在高爐滴下帶到爐缸渣鐵層的寬廣范圍內(nèi),有多種硅的遷移過程存在于鐵液、渣液、焦炭、SiO氣體之間。在風(fēng)口帶的高溫回旋區(qū),焦炭灰分中SiO2和通過滴落帶流下來的爐渣中所含SiO2被碳還原成氣態(tài)SiO。氣態(tài)SiO隨高溫煤氣上升,當(dāng)在滴落帶遇到由軟熔帶向下滴落的渣及鐵液時(shí)則被吸收,同時(shí)SiO被鐵滴中的飽和碳還原,反應(yīng)產(chǎn)物硅進(jìn)入鐵水,鐵滴對于SiO氣體的吸收率可達(dá)到70%100%。鐵滴不斷下降因而吸收的硅越來越多,以至在風(fēng)口上方達(dá)到最高含量。當(dāng)鐵水下降通過風(fēng)口時(shí),由于風(fēng)口部位的氧勢高,使鐵水的含硅量

4、因被氧化而明顯降低。進(jìn)人爐缸后,渣鐵之間硅的轉(zhuǎn)移反應(yīng)由于受到爐渣堿度的抑制,SiO2的活度將減小,而且由于渣中MnO,FeO等成分耦合作用的影響,生鐵含硅量將進(jìn)一步降低,達(dá)到最終的生鐵含硅量。2冶煉條件及生產(chǎn)實(shí)踐 根據(jù)上述理論并結(jié)合萍鄉(xiāng)煉鐵廠的實(shí)際,為實(shí)現(xiàn)低硅冶煉采取了以下措施:2.1 嚴(yán)格監(jiān)控燃料質(zhì)量在2012年9月份曾因煤粉灰分大幅上升到30%以上且未化驗(yàn)出結(jié)果導(dǎo)致一號高爐小涼一次，高爐成立專門的監(jiān)察小組，現(xiàn)場對煤粉取樣進(jìn)行監(jiān)督，防以次沖好，弄虛作假的事故發(fā)生。2.2采用高堿度、高氧化鎂的造渣制度.采用合理的造渣制度,是低硅冶煉的必要條件。實(shí)踐表明,當(dāng)MgO含量達(dá)到10%左右時(shí),爐渣三元堿

5、度(R3)在1.35以上,流動性良好,利于爐渣脫硫、脫硅。1號高爐在低硅鐵的冶煉過程中注重控制好爐渣堿度,控制由原1.1提高至1.20甚至是以上。適當(dāng)提高爐渣堿度R2及保證MgO含量,可提高爐渣的熔化溫度,增加爐缸熱量的儲備。改善爐渣流動性,提高了爐渣的脫硫能力,又可縮短熔滴帶的厚度,使鐵水溫度相對提高,這樣在較高的焦炭負(fù)荷條件下,也能促使低硅生鐵冶煉順利進(jìn)行。爐渣二元堿度升高能降低渣中SiO2的活度,起到抑制硅還原的作用。但是二元堿度過高會提高爐渣的熔化溫度,引起焦比升高,影響爐況順行。用MgO代替部分CaO的增加來提高三元堿度,有利于爐渣性能的穩(wěn)定及渣鐵流動性的改善,減少滴落帶渣鐵的滯留量

6、和滯留時(shí)間,縮短反應(yīng)時(shí)間,達(dá)到降硅的目的。目前1號高爐的MgO含量程下行趨勢，渣2上升到較高的水平，對高爐的順行存在一定的隱患。具體數(shù)據(jù)如下表：表一月份12345678910gO10.059.829.739.059.649.589.499.319.098.52R21.1191.1431.0891.1081.1221.1461.211.1741.1791.222SI0.430.450.510.50.480.480.420.420.430.37由上表可以看出隨著低硅冶煉進(jìn)程的推進(jìn)，渣中g(shù)O一直在下，且達(dá)到較低的水平，不利于低硅冶煉。2一直在上升，低硅高堿度操作存在較大的風(fēng)險(xiǎn)，易造成高爐懸塌料，引起

7、氣流波動。風(fēng)口易灌渣，甚至是引起爐涼事故的發(fā)生。在目前低硅水平較高的生產(chǎn)中提升渣中g(shù)O的含量到10%以上顯得比較重要。2.3高風(fēng)溫措施風(fēng)溫全送，規(guī)定到1190攝氏度換爐，開混風(fēng)閥受到考核的管理措施促進(jìn)使用高風(fēng)溫。高鼓風(fēng)溫度使焦炭負(fù)荷增加,爐頂煤氣利用率得到改善,軟熔帶水平下移,從而使反應(yīng)時(shí)間縮短,有效控制了硅的還原。此外,由于風(fēng)溫提高后焦比降低,由焦炭帶入爐內(nèi)的灰分減少,所以在客觀上也減少SiO2的入爐量。2.4提高原料質(zhì)量 爐料成分越穩(wěn)定,爐況越平穩(wěn),生鐵硅含量的波動也相應(yīng)減少。原料熔化溫度高,可擴(kuò)大塊狀帶區(qū)域,減少高溫區(qū)的熱量消耗,使軟熔帶下移,縮短硅的還原區(qū)間,抑制硅的還原。采用高M(jìn)gO

8、和高堿度還原性好的燒結(jié)礦,不但有較高的軟化和熔化溫度,而且生成的初渣可吸收風(fēng)口高溫區(qū)的SiO2,并能改善爐渣流動性。煤比、焦比以及焦炭灰分越低,對冶煉低硅生鐵越有利。焦炭質(zhì)量不斷提高,近年來焦炭灰分含量達(dá)到l2.5%左右,焦炭硫約為0.80%,M40大于80%的穩(wěn)定率與M10小于7.0%。改善燒結(jié)礦篩分、粒度均勻,粒徑小于5mm的碎礦不準(zhǔn)入爐。四小時(shí)測定一次燒結(jié)粒級，出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象嚴(yán)格考核燒結(jié)車間，為高爐降低焦比和冶煉低硅鐵創(chuàng)造了有利條件。入爐燒結(jié)料粒級情況如下表：表二月份5月6月7月8月9月10月燒結(jié)<10mm24.4424.1424.1723.6123.3623.082.5嚴(yán)格控制并穩(wěn)

9、定爐缸溫度 爐缸溫度包括兩方面：高溫和熱平衡。在低硅的情況下需要較高的理論燃燒溫度，目前一號高爐的理論燃燒溫度基本控制在2220攝氏度以上而熱平衡方面主要采用穩(wěn)定負(fù)荷，單小時(shí)燃料比以及各采用水分儀測定即時(shí)入爐焦水分這一有效措施來穩(wěn)定爐缸熱制度,從而穩(wěn)定生鐵的含硅量。在低硅生鐵的冶煉過程中,爐缸溫度的高低關(guān)系到爐溫的穩(wěn)定。高爐的含硅量按0.4%來操作,并努力防止?fàn)t溫過低,確保爐況的順行,一級品率也逐步提高。采取的具體措施有: (1)穩(wěn)定風(fēng)量，班料批控制在上限。 (2)穩(wěn)定風(fēng)溫與綜合負(fù)荷，在1190攝氏度時(shí)就及時(shí)換爐，煤比嚴(yán)格控制上下限5kg/tFe。 (3)加強(qiáng)原料入爐的電子秤的管理,執(zhí)行定期

10、校秤制度,防止原料稱量變化引起爐溫大起大落。 (4)加強(qiáng)三班操作統(tǒng)一,做好三班街接的綜合爐況判斷。勤觀察,勤析調(diào)劑,堅(jiān)持早動、小 動、小幅調(diào)劑。(5)2個(gè)小時(shí)測定一次入爐焦炭水分，嚴(yán)防焦炭水分大幅波動造成爐溫水平的波動。尤其時(shí)在雨季時(shí)焦炭水分波動較大，嚴(yán)重影響到焦炭負(fù)荷的變化。2.6鐵水溫度 鐵水溫度對硅遷移的影響要大于其它因素的影響。因?yàn)殍F水溫度高,表示滴下帶內(nèi)鐵液的溫度相應(yīng)升高,也說明與硅還原有密切關(guān)系的風(fēng)口前焦炭溫度相對提高,從而使滴下帶內(nèi)的鐵液-焦炭、鐵液-Si氣、焦炭灰分-焦炭,甚至渣液-焦炭、渣液-鐵液等各種硅還原過程都得到加強(qiáng)。每降低鐵水溫度30!,可降約0.1%,目前1號 高爐

11、的鐵水溫度基本控制在14401470攝氏度以保證出鐵順利和生鐵成分穩(wěn)定。根據(jù)國內(nèi)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)來看鐵水溫度還有進(jìn)一步下降到1400-1420攝氏度，Si可降到0.3%左右。上述主要數(shù)據(jù)如下表：表三月份12345678910富氧率2.192.432.642.312.42.381.81.881.882.01煤比143141137133131132135133132128鐵水溫度1485148414811486148414871479148014741468理論燃燒溫度22252238225522522256225422262233223722432.7利用系數(shù) 隨著利用系數(shù)的提高,高爐的冶煉周期縮短,

12、意味著焦炭在風(fēng)口帶的高溫回旋區(qū)停留時(shí)間縮短,同時(shí)反應(yīng)生成的Si氣通過滴落帶的時(shí)間縮短。據(jù)文獻(xiàn)可知利用數(shù)每提高0.75t/(m3 *d),Si可降低0.1%。2.8 適應(yīng)氣流變化的壓差控制及頂壓調(diào)整 在高爐的實(shí)際操作中，當(dāng)爐內(nèi)氣流發(fā)生較大變化或爐內(nèi)的壓量關(guān)系緊張且不匹配時(shí)，可以在減風(fēng)的同時(shí)適當(dāng)短時(shí)間調(diào)整頂壓，控制合理壓差，確保盡快消除由于氣流變化對爐況帶來的不良影響，當(dāng)爐內(nèi)氣流穩(wěn)定、壓量關(guān)系正常后，必須維持正常頂壓操作，本高爐根據(jù)長期生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)壓差控制在115kpa以下，在爐礦氣流波動情況下壓差控制在110kpa以下.2.9低焦比操作 一號高爐自2012年大修以來,實(shí)現(xiàn)了高風(fēng)溫、多風(fēng)口均勻大噴吹。

13、風(fēng)溫達(dá)到1205攝氏度,噸鐵噴煤量130kg,最高達(dá)到過145kg/Fe.高爐煤氣利用率也由42%提高至45%左右,入爐焦比的降低,有效地降低了SiO2的帶入量,同時(shí)也減少了硅的還原。 2.10穩(wěn)定合理的操作爐型合理的爐型穩(wěn)定高爐氣流，提升煤氣利用，入爐焦比降低，減少SiO2的帶入量,同時(shí)也減少了硅的還原而且低硅冶煉最害怕的就是氣流失常，氣流起沖極意引起爐涼一號高爐自11月5日炸瘤后合爐型相對合理生產(chǎn)得到了巨大的提升見下表：表四項(xiàng)目i平均日產(chǎn)量煤氣利用燃料比焦炭水分炸瘤前0.371477.3544.35565.15炸瘤后0.381501.6644.85406.25對比-0.01-24.31-0

14、.516-1.1由上可以看出炸瘤后對氣流以及煤氣利用的影響，焦比下降達(dá)16g/tFe,產(chǎn)量上升24t/d大幅減少減少了焦帶入的SiO2量同時(shí)也縮短了爐料在爐內(nèi)的停留時(shí)間，減少i的還原目前我們的i未進(jìn)一步降低主要是過渡最近雨水較多且檢修后爐況在進(jìn)一步恢復(fù)過程中2.11保持高爐穩(wěn)定順行 采用合理的操作制度,保持高爐順行穩(wěn)定,正確地應(yīng)用上、下部調(diào)劑以取得合理的煤氣流分布及良好的爐缸工作狀態(tài)。爐況的穩(wěn)定順行不但是高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗和長壽的主要手段,也是冶煉低硅、低硫生鐵的必要條件。在改變料柱透氣性的基礎(chǔ)上,采取大風(fēng)量、大料批(每批14.5t)、多環(huán)布料、抑制邊緣、發(fā)展中心的操作方針,使頂壓升高,PCO增

15、大,燃料比和生鐵硅含量進(jìn)一步降低。同時(shí)也采取了以下管理措施: (1)強(qiáng)化出渣出鐵的作業(yè)管理,提高出鐵正點(diǎn)率和均勻率,減少爐缸內(nèi)的貯鐵貯渣量,避免渣鐵貯量過多而使風(fēng)壓過高、料速變慢而爐溫升高。每天出鐵從16次,正點(diǎn)率從50%提高至85%。均勻率由60%提升到80% (2)加強(qiáng)設(shè)備管理,保證設(shè)備的穩(wěn)定率與完好率,防止設(shè)備故障造成非計(jì)劃休風(fēng)而引起熱量補(bǔ)充不足。 (3)對主溝、渣鐵溝、撇渣器、鐵罐等系統(tǒng)的耐火材料的侵蝕加強(qiáng)跟蹤管理,特別是對主溝的修補(bǔ)已做到不影響出鐵次數(shù)。 3冶煉效果及效益 根據(jù)長期的生產(chǎn)實(shí)踐,同行業(yè)有以下經(jīng)驗(yàn)公式: 含硅量降低0.1%可增產(chǎn)2%、噸鐵節(jié)焦4kg。含硅量降低不僅因燃料比

16、降低使產(chǎn)量提高,而且使?fàn)t缸熱儲備和煤氣量均相應(yīng)減少。結(jié)合上、下部調(diào)劑,通過改善煤氣流分布,使中心活躍,壓差降低,為加風(fēng)創(chuàng)造了條件,提高了冶煉強(qiáng)度并增加了產(chǎn)量。同時(shí)體現(xiàn)在煉鋼工序的效益有:降低氧氣消耗,減少渣量,從而降低石灰、合金和鋼鐵料消耗;縮短冶煉周期,降低生鐵含硅量,也對提高煉鋼工序的效率和效益做出了貢獻(xiàn)。 4低硅冶煉注意事項(xiàng)低硅冶煉雖能帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益但同時(shí)也具有較大的風(fēng)險(xiǎn)，對操作者素質(zhì)要求較高一不小心極度容易引起爐涼甚至是爐缸凍結(jié)個(gè)人總結(jié)低硅冶煉需要注意的幾點(diǎn)注意事項(xiàng)：(1)加強(qiáng)料單的檢查，防止出現(xiàn)裝料錯(cuò)誤(2)定期熱爐(3)加強(qiáng)工長的操作素養(yǎng)，對氣流以及低料線危害的認(rèn)識(4)加強(qiáng)基

17、礎(chǔ)工作的管理，尤其是爐前出鐵操作的管理(5)加強(qiáng)冷卻設(shè)備的檢查，嚴(yán)防漏水(6)加強(qiáng)原燃料的管理，避免質(zhì)量及水分的大幅波動造成熱制度不穩(wěn)定（7）穩(wěn)定用風(fēng)氧，及時(shí)控制好料速，均勻跑料。（8）減少堿金屬的入爐，防止結(jié)厚結(jié)瘤影響操作爐型的變化。5目前一號高爐存在的不足（1）新班長較多，三班出鐵堵口操作上統(tǒng)一意識需加強(qiáng)。（2）渣中MgO含量尚略顯偏低。（3）頻繁出現(xiàn)高堿度渣相，三班工長對渣的調(diào)劑需進(jìn)一步加強(qiáng)。（4）三班出鐵均勻率以及正點(diǎn)率仍顯偏差，鐵口合格率有待進(jìn)一步提高。（5）爐身上部仍存在一定的結(jié)厚，對氣流產(chǎn)生一定的影響,偶有渣皮滑落的現(xiàn)象造成風(fēng)口小套冷卻器的破損。（6）三班工長對氣流的認(rèn)識仍有所欠缺。結(jié)語 采取提高原料質(zhì)量、在保證爐況順行的條件下嚴(yán)格控制并穩(wěn)定爐缸和鐵水