王在豐，李 陽，韓 楊，趙東方，馬進運

（山東鋼鐵集團日照有限公司，山東 日照276800）

1 前 言

山東鋼鐵集團日照有限公司2#5 100 m3高爐于2019 年4 月11 日點火順利開爐，于2019 年4 月24日利用系數(shù)達到2.0 t/（m3·d），實現(xiàn)達產(chǎn)達效。在嚴峻的鋼鐵形勢下，降低燃料消耗，降低生鐵成本至關(guān)重要，而降低生鐵含［Si］量，提升爐溫穩(wěn)定性，實現(xiàn)低硅冶煉，既可以降低高爐燃料消耗，同時也可以降低煉鋼工序成本，實現(xiàn)綠色低碳發(fā)展，因此提出在2#5 100 m3高爐進行低硅冶煉攻關(guān)。

2 理論基礎(chǔ)

硅在高爐內(nèi)的行為以風口平面為界分為2 個區(qū)域。風口以上、軟熔帶以下的區(qū)域即滴落帶，對應(yīng)的主要部位是爐腹，進行SiO2的還原反應(yīng)，稱為硅還原區(qū)；風口以下區(qū)域，主要是鐵水穿過爐渣層時，對應(yīng)的是爐缸部位，進行硅的再氧化反應(yīng)，稱為硅氧化區(qū)。在硅還原區(qū)SiO2的還原，首先是爐渣中SiO2在高溫下與焦炭中的固定C發(fā)生反應(yīng)生成氣態(tài)氧化硅SiO；同時，在燃燒帶附近的高溫區(qū)，焦炭灰分中的SiO2同焦炭自身的固定C接觸條件極好，發(fā)生反應(yīng)生成氧化硅。氣態(tài)氧化硅SiO（g）隨高溫煤氣上升，當遇到由軟熔帶向下滴落的渣及鐵液時則被吸收。被吸收的氧化硅被溶解在金屬鐵中的［C］還原出來；在硅氧化區(qū)，鐵水中硅在穿過爐渣層匯聚到爐缸時會被爐渣中（FeO）再氧化［1］。

低硅冶煉是指在高爐內(nèi)硅還原理論基礎(chǔ)上，通過改善高爐的操作條件，采用合適的操作手段，在高爐爐況穩(wěn)定順行的基礎(chǔ)上，整個高爐內(nèi)制造一個抑制硅還原的環(huán)境，從而獲得Si 含量較低的鐵水。低硅冶煉的核心是保持爐況長期穩(wěn)定順行，保持鐵水物理熱，確保低［Si］不低熱。

3 低硅冶煉措施

3.1 原燃料管理

高爐煉鐵通過長期的生產(chǎn)實踐，用“七分原料三分操作”來說明原燃料對高爐生產(chǎn)的決定性影響。搞好精料是原燃料管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過對原燃料生產(chǎn)到入爐的全過程管理，來實現(xiàn)對原燃料管理的全覆蓋。

經(jīng)過生產(chǎn)實踐證明，確定了焦炭質(zhì)量控制標準為：Ad≤12.5%，St，d≤0.75%，CSR≥72%，CRI為18%～22%，M40≥90%，M10≤5.8%，平均粒徑50～55 mm。燒結(jié)礦質(zhì)量控制標準為：TFe≥56.5%，F(xiàn)eO 9.0～9.5%，RDI+3.15mm≥70%，T≥80%，R2控制1.90～2.0。嚴格按照標準執(zhí)行，不斷提升原燃料質(zhì)量穩(wěn)定率。

在日常生產(chǎn)過程中，燒結(jié)礦質(zhì)量存在階段性波動，高爐入爐燒結(jié)礦質(zhì)量難以保持穩(wěn)定，對高爐長期穩(wěn)定順行帶來負面影響。為此，高爐積極采取強化篩分措施，監(jiān)控好返礦，確保篩透、篩凈，減少粉末入爐，確保高爐平穩(wěn)過渡。根據(jù)返礦的變化來指導高爐操作，當返礦降低時，要排查原因，對篩分問題及時采取有效措施應(yīng)對，避免影響爐況；當返礦異常偏高時，若無漏大塊，爐內(nèi)操作要嚴格控制好壓差，保證中心氣流，必要時臨時采取退守措施。

3.2 熱制度的選擇

爐缸熱制度是指高爐爐缸所具有的溫度水平，它反映了高爐爐缸內(nèi)熱量收入與支出的平衡狀態(tài)。低硅冶煉需要良好的爐缸工作環(huán)境，保證充沛的爐缸熱量是前提。結(jié)合當前爐況運行情況及保持爐缸熱度，規(guī)定鐵水物理熱≥1 500 ℃，適當提高爐渣堿度，實際堿度R2按1.15±控制，實物以石頭點渣為準，以進一步抑制硅的還原。

3.3 上下部調(diào)劑

首先選擇合理的送風制度，裝料制度，靈活運用各種操作手段，調(diào)整好煤氣流和爐料的相對運動，使爐料和煤氣流分布合理，實現(xiàn)“上穩(wěn)、中暢、下活”的煤氣分布。在保證高爐順行的同時，加快爐料的加熱、還原、熔化、造渣、脫硫、滲碳等過程，充分利用能量，獲得合格生鐵。

在布料矩陣選擇方面，開爐使用中心加焦模式。中心加焦的實質(zhì)是借助設(shè)置的專用設(shè)備在高爐中心部位另外填加焦炭來改善爐缸焦炭床充填結(jié)構(gòu)，從而確保倒V 型軟熔帶的穩(wěn)定存在，以及提高爐缸透氣性和透液性。借助中心多加焦炭來活躍中心，促進順行，是有利于增產(chǎn)、節(jié)焦、長壽的一種綜合技術(shù)措施。但是，中心加焦?jié)M足了高爐順行的要求，卻容易帶來燃料比高的問題。為解決這一問題，攻關(guān)去中心加焦，通過逐步試探中心焦角度逐步外推，穩(wěn)定焦炭平臺，讓出中心氣流，最終實現(xiàn)了去中心加焦試驗的成功，高爐各項技術(shù)指標也取得進步。

下部調(diào)劑是基礎(chǔ)，2#高爐開爐以來，風口布局經(jīng)過3 次調(diào)整，風口尺寸調(diào)整方向明確，逐步趨于均勻性、一致性，確保初始氣流圓周分布更加均勻穩(wěn)定。隨著高爐強化，風口面積逐步調(diào)整到位，由開爐時0.434 1 m2調(diào)整至0.498 5 m2，風口全部調(diào)整為Φ126 mm×L 645 mm×40 mm，高爐風量維持7 200 m3/min 以上，全壓差下降8～15 kPa，控制實際風速不低于250 m/s，鼓風動能保持在12 000 kg·m/s以上，確保爐缸均勻活躍。

3.4 優(yōu)化出鐵制度

爐缸工作均勻活躍是高爐順行的基礎(chǔ)，管理爐缸是高爐管理的重中之重。通過開放中心氣流，穩(wěn)定邊緣氣流，保證吹透中心，減小中心死焦堆，保證爐缸的透氣透液性。大型高爐爐缸直徑大，容易出現(xiàn)中心堆積，爐缸出現(xiàn)死區(qū)。為活躍爐缸，采取三鐵口重疊出鐵模式。三鐵口重疊出鐵模式選擇相對較小的鉆頭尺寸，同時保證單鐵口出鐵時間和雙鐵口重疊時間，保持高爐內(nèi)渣鐵液面的相對穩(wěn)定。另外，還通過灌漿和壓炮控制鐵口噴濺，利于放凈渣鐵。

3.5 高頂壓技術(shù)的應(yīng)用

提高爐頂壓力抑制高爐內(nèi)SiO 的還原，有利于低硅生鐵的冶煉；同時提高爐頂壓力促使爐內(nèi)煤氣流合理分布，有利于提高煤氣利用率、降低燃料比。在充分考慮裝備和技術(shù)水平的基礎(chǔ)上，2#高爐開爐后頂壓系數(shù)由0.034 提高到0.035 5，目前爐頂壓力達到260 kPa。

4 應(yīng)用情況

通過一系列綜合施策，2#5 100 m3高爐指標如表1所示。

表1 2#5 100 m3高爐2020年4月份指標

2#5 100 m3高爐各項經(jīng)濟指標均處于國內(nèi)先進水平，并且實現(xiàn)了自開爐以來長期的穩(wěn)定順行，鐵水含［Si］量由開爐的0.55%降低至目前的0.35%以下，爐溫穩(wěn)定率大大提升，為降低工序成本打下了良好的基礎(chǔ)。實踐表明，抓好原燃料管理，提高精料水平，加強過程控制，搞好上下部調(diào)劑，穩(wěn)定兩股氣流，處理好爐缸，保證爐缸均勻活躍，適當提高爐渣堿度和爐頂壓力，能實現(xiàn)高爐穩(wěn)定順行和低硅冶煉。