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        漢鋼公司“一罐到底”模式下的高爐生產實踐

        放大字體  縮小字體 發布日期:2022-03-23  作者:陳智平  瀏覽次數:636
         
        核心提示:[ 摘 要 ] 為進一步 “挖潛增效”,發揮漢鋼公司鐵水罐短距離運輸優勢,消除鐵水因進出混鐵爐造成的熱量損失,煉鐵、煉鋼工序之間的鐵水銜接采取“一罐到底”制,期間生產組織的主要矛盾集中在鐵水裝入量、鐵水成分等,為確?!耙还薜降住敝频姆€定運行、高效銜接。2021年7-10月份在主流焦炭質量指標大幅波動及持續陰雨天氣情況下,漢鋼公司煉鐵廠先后通過完善監測裝備、制定合理操作方針、強化原燃料管理、優化高爐操作、穩定爐況等措施,確保了漢鋼公司生產系統的穩定、高效、經濟運行。 [ 關鍵詞 ] 一罐到底;稱重式鐵
         漢鋼公司“一罐到底”模式下的高爐生產實踐

        陜鋼集團漢中鋼鐵有限責任公司 陳智平

        [ 摘 要 ] 為進一步 “挖潛增效”,發揮漢鋼公司鐵水罐短距離運輸優勢,消除鐵水因進出混鐵爐造成的熱量損失,煉鐵、煉鋼工序之間的鐵水銜接采取“一罐到底”制,期間生產組織的主要矛盾集中在鐵水裝入量、鐵水成分等,為確保“一罐到底”制的穩定運行、高效銜接。2021年7-10月份在主流焦炭質量指標大幅波動及持續陰雨天氣情況下,漢鋼公司煉鐵廠先后通過完善監測裝備、制定合理操作方針、強化原燃料管理、優化高爐操作、穩定爐況等措施,確保了漢鋼公司生產系統的穩定、高效、經濟運行。

        [ 關鍵詞 ] 一罐到底;稱重式鐵水液位計;低硅冶煉;穩定爐況

        1  前言

        高爐鐵水質量是評價高爐產品質量好壞的重要指標,高質量的鐵水是“一罐到底”制的關鍵核心,更是降低鐵前成本的前提條件。高爐冶煉生產過程中降低生鐵含硅量、保持爐況穩定,可以降低焦比、提高產量,促進經濟技術指標提升與鐵前技術進步,帶來良好的經濟效益。也是“一罐到底”生產穩定的前提,它對高爐穩定順行、鐵水質量、鐵水裝入量等有嚴格要求,直接決定了“一罐到底”的運行質量,鐵穩則全局穩。

        為此漢鋼公司煉鐵廠先后通過完善監測裝備、制定合理的操作方針、強化原燃料管理、優化高爐操作、穩定爐況等措施保障“一罐到底”的高效運行。

        2 漢鋼公司一罐到底生產組織模式背景

        漢鋼公司共有高爐兩座,一座 1280m3高爐、 一座 2280m3 高爐、兩臺 265m2 燒結機、一座 14m2, 一座18m2球團豎爐、兩座120t轉爐、120t鐵水罐, 設計緊湊、采取一列式布置,原料相對穩定,煉鋼產能相對富余,鐵水運送有短距離運輸優勢。因地域特點,導致漢鋼公司成本相較同行業較高,在當前公司挖潛增效、低成本戰略狀況及“一罐到底”生產組織模式已成為行業的大趨勢環境下,結合公司現狀“一罐到底”運行勢在必行。

        “一罐到底”對鐵水的質量、爐況穩定有很高的要求,兩座高爐因爐容差距大,1#高爐較 2#高爐相比較爐溫波動大,鐵水物理熱相差 30℃且時常出現高硫鐵;加之漢鋼公司焦炭以外購為主,主流焦炭時常受環保等因素影響,供應緊張,且地區氣候多雨,焦炭水分波動大,導致爐況波動;另因兩座高爐使用鐵水液位計,鐵水罐裝入量誤差>10t。在此狀況下如何確保高爐爐況穩定、鐵水成分穩定,成為“一罐到底”高效運行的關鍵核心。

        3 漢鋼公司一罐到底高爐生產對策

        3.1 加強設備管理

        面對生產設備檢修周期一季度甚至更長時間檢修一次的要求,大力推行 TPM 精益管理、標準化作業,確定設備包機人,明確“誰承包、誰負責”管理要求,不斷提高設備維護質量和設備管理防范能力,積極踐行設備“三級點檢”,以管理和創新為核心,不斷強化設備管理,嚴格執行設備系統維護作業標準。根據設備狀態做好維護、點檢、改進和優化,努力提高設備運轉率,依托小改小革進行設備改造與技術創新,最大化挖掘設備潛能,力爭實現全風操作,減少慢風、休風率,不讓設備影響高爐氣流穩定 (設備故障率,如表 1 所示),確保高爐生產節奏正常,為低硅冶煉提高鐵水質量提供保障。

        圖片1 

        3.2 提升原燃料管理

        對高爐冶煉的要求越高,對原燃料的管理要求也就越高,精料是高爐穩定順行的基礎,也是低硅低硫的重要保障,燒結礦和焦炭的質量,對爐溫和爐況的穩定順行影響很大。

        (1) 原料方面 (燒結礦質量指標,如表 2 所示):根據原料實際狀況,采用了燒結礦配加含鈦球團礦的爐料結構,一般爐料結構比例穩定在80% 燒結礦+20% 球團礦;在基本滿足高爐用料需求的同時,更加關注原料成分、冶金性能等變化,建立紅線管控標準,為高爐冶煉提供支撐;

        圖片2 

        (2) 穩定焦炭品種,改善焦炭質量 (焦炭質量指標,如表 3 所示):減少變料次數,將焦炭品種穩定在嘉峪關+建元+榮華,配加比例主要以嘉峪關為主焦,根據焦炭質量、庫存及實際爐況來進行搭配比例調整,做到優劣搭配,避免整體質量波動;

        圖片3 

        (3) 入爐料管理:爐料入爐前的中和、混勻、過篩進行監控,保證稱量準確,料種、料序無誤,嚴格控制原燃料倉位管理,保持入爐料槽位最少在 70% 以上打料,避免入爐料二次摔碎現象,減少粉化;

        (4) 槽下篩分:要求焦炭使用倉數5個,燒結礦使用倉數5個,增加篩子清理頻次,提高篩分效果,控制篩分流量燒結礦<35kg/s、焦炭<15kg/s,讓原燃料充分過篩,減少粉末入爐;

        (5) 有害元素控制 (入爐有害元素指標,如表 4 所示;入爐有害元素指標圖,如圖 1 所示): 有害元素高是引起高爐爐況波動的根本原因,為了保證高爐穩定、順行,確定了有害元素的控制范圍,最大化的降低入爐有害元素,同時提高鎂鋁比,提升高爐排堿排鋅能力,為高爐持續低硅冶煉創造良好條件。

        圖片4 

        3.3 優化操作

        (1) 上下部調劑:爐況順行是高爐生產組織的前提及低硅低硫冶煉根本保障,而“上穩下活”又是爐況順行的重要標志,漢鋼公司結合高爐爐型現狀及高爐風口布局狀況,對風口套、風口直徑進行調整 (高爐風口長度與面積變化,如表 5 所示),通過合理用風與富氧,匹配相適應的風速,保證合理的鼓風動能和最佳回旋區深度,達到初始煤氣流合理分布;上部裝料制度上,發展中心氣流,兼顧邊緣氣流,調整裝料制度匹配氣流分布,依據氣流對料制、批重、角度進行調整,通過激光料面可直觀查看布料漏斗深度、平臺寬度,從而對布料矩陣進行精確調劑。

        圖片5 

        (2) 穩定熱制度及造渣制度:合理穩定的熱制度和造渣制度對高爐穩定順行十分重要,爐溫的大幅波動會造成軟熔帶高低波動,軟熔帶上下移動引發渣皮厚度變化、甚至形成爐墻結厚、煤氣流紊亂,從而破壞爐況。對于爐渣堿度的控制根據渣中氧化鎂和三氧化二鋁的含量來確定,使爐渣堿度既能滿足高爐脫硫,還能保證爐渣良好的流動性,利于爐缸活躍。在高爐熱制度控制中,重視鐵水物理熱控制,其中1#高爐鐵水物理熱控制在1480±10℃、2#高爐控制在1500±10℃,確保鐵水物理熱在有保障的前提下進行低硅低硫冶煉 (生鐵成分,如表6所示)。通過長期總結,認為適宜的爐溫控制范圍是:生鐵[Si]控制在 0.30±0.05%、鐵水含[S]控制在<0.025%、爐渣二元堿度控制在1.18~1.23。

        圖片6 

        (3) 細化操作:根據爐況變化及原燃料、外圍生產條件變化,每天制定合理的操作方針,作為三班工長操作標準,明確操作參數控制范圍, 對參數進行量化管理。提前制定各種預計會出現的爐況波動應對措施,建立爐型監控管理制度(爐型管理圖,如圖 2 所示),嚴格控制生鐵含[Si] 和鐵水物理熱,適當調節富氧量和按時出干凈渣鐵,控制每小時料批數,提升工長對爐溫的判斷和調節能力以及突發狀況處理能力,使高爐各種調劑有章可循。

        圖片7 

        (4) 改善透氣性、煤氣利用:批重的大小對高爐料柱透氣性和煤氣流穩定性起著決定性作用。 擴大礦石批重能促進礦石的均勻分布,增加焦窗厚度,減少混合料層界面效應,降低壓差減少阻損,同時穩定上部煤氣流,提升煤氣二氧化碳含量,提高煤氣利用率,加之合理的送風制度,使煤氣的初始分布向中心延伸,改善爐缸透氣性及透液性,促進爐況穩定。以 2280m3 高爐為例,礦批 62t,在線煤氣利用在 45% 以上,爐吼焦層厚度在0.60m,爐腰焦層厚度在0.24m。

        3.4 統一爐前管理

        加強爐前日常操作管理,如果爐前工作跟不上生產節奏,將會直接影響到爐內調劑,輕者導致爐溫波動,嚴重者導致爐況難行,因此統一四班操作,及時出凈渣鐵。漢鋼公司 2 座高爐各 2個鐵口,采用輪流出鐵管理模式,鐵口深度維持在 2800mm 左右,泥量控制 3-4 格左右,選用 φ50/55 鉆頭直徑開鐵口,縮短鐵次間隔由原 20min控制在 10min 內;固定泥套制作周期,每四天制作一次泥套等。加強耐材質量管理,根據高爐實際出鐵狀況及季節特性等要求廠家及時調整炮泥配比,同時要求廠家 24 小時全程跟蹤,出現問題及時處理解決,保證鐵口深度、耐沖刷性能,穩定鐵口工況;細化渣鐵溝維護管理,從主溝澆注到日常維護、檢查進行嚴格管理,專人跟蹤。強化設備管理,除規定的日常設備點檢維護外,進一步對制約生產因素的設備進行更新、改造、升級,如開口機鑿巖機性能提升、泥炮開口機遙控改造、設備霧化改造等,提升設備性能,降低生產制約因素。

        3.5 完善監測體系

        “一罐到底”生產要求對鐵水罐的裝入量與鐵水物理熱控制有著嚴格要求。為保證精準度要求, 先后在高爐出鐵場鐵水罐位下方安裝稱重式鐵水液面計 (本次高爐采用的為無基坑軌墊式稱重結構,利用高爐修溝 48 小時,每次安裝 2 套設備,基礎采用碎石道床+剛性秤體結構基礎),放鐵過程中通過顯示屏可實現毛重、皮重、凈重、罐號、 流量與預報警信息,從而匹配轉爐生產要求,鐵水罐裝入量誤差由原來得±10噸達到目前的±2噸,保證了精準度。同時在各出鐵場安裝鐵水在線連續測溫裝置,實時監測在線鐵水物理溫度,確保鐵水物理熱穩定。

        無基坑軌墊式稱重結構原理:軌墊式稱重裝置,是將軌墊式稱重傳感器根據稱重測力不同的應用要求與應用場合而直接安裝在各類不同類型鋼枕墊、混凝土地梁等平臺上,再將整條鋼軌按常規方法固定在傳感器上而形成的一種新穎稱量結構——無基坑軌墊式稱重裝置。

        CL-YB-51型軌墊式傳感器簡介:該傳感器采用超薄型的軌墊式結構,當外力通過鋼軌作用到各傳感器上,形成多支點的受力稱重軌,傳感器便產生一個與外力成正比的輸出信號。

        鋼軌軌墊式軌道衡的測量原理,就是比較巧妙的利用了多支點力學的原理。當一定重量的車輪由枕木的一端沿著軌墊式傳感器,朝著另一端枕木行駛。其車輪重量通過鋼軌傳遞到軌墊式傳感器后所合成的電壓信號輸出,形成了有效稱量區域,如圖 3 所示。圖中 V0=V1+V2+Vi,其中 V1、V2、Vi為每臺傳感器的信號輸出值;P 為輪重,X 為車輪移動時產生傳感器輸出信號的區間,車輪在X1~X2區間移動時,其輸出為常值。

        圖片8 

        可根據實際需要,方便地增減軌墊式傳感器的數量,就可實現延長擴大或減少有效稱量區。軌墊式軌道稱重裝置測量原理,如圖3所示。

        技術參數:

        線性誤差:≤0.1~0.05%FS;重復性誤差:≤ 0.1~0.05%FS;

        滯 后 誤 差 : ≤0.1~0.05%FS; 輸 出 靈 敏 度 : 1.0~2.0mV/V可選;

        使用環境溫度:-40℃~+70℃;或-10℃~ +130℃;

        零點溫度影響:≤0.05%FS/10℃.

        本次高爐稱重式鐵水液面計校秤記錄,如圖4所示。

        圖片9 

        4 小結

        (1) 鐵穩則全局穩是一罐到底高效運行的有力保障,無基坑軌墊式軌道稱重裝置在其中起到至關重要的作用。

        (2) 抓好原燃料管理,改善原燃料質量,穩定原燃料質量指標,為高爐穩定順行、低硅冶煉創造條件。

        (3) 熱制度、造渣制度穩定是高爐穩定順行的保障,通過上下部調劑、選定合適風速與鼓風動能,使爐缸工作均勻活躍,改善透氣性、透液性,有利于脫硫、降硅操作。

        (4) 爐前出鐵穩定、統一四班操作,及時出凈渣鐵是保持高強度冶煉的重要前提。

        參考文獻:

        [1] 劉云彩.現代高爐操作[M].北京:冶金工業出版社,2016.

        [2] 周傳典 . 高爐煉鐵生產技術手冊[M]. 北京:冶金工業出 版社,2005.

        [3] 張殿有.高爐冶煉操作技術[M]. 北京:冶金工業出版社, 2006.

        [4] 鄒淵.高爐鐵水秤改造[J].衡器,2014,43(10):35-39.

        [5] 張壽榮,等 .高爐高效冶煉技術[M].北京:冶金工業出版 社,2015.

         

         
         
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