高炉全炉渣比控制高渣比料料的研究

高炉全炉渣比控制高渣比料料的研究

目前，高压炉的原料和材料通常采用传统方法。所有高质量的黑砂和锰铁的混合努力保持开炉材料的总载重量600900kg。保持高渣比开炉配料的主要目的是为了保持炉渣有较好的流动性。此外,还可以使炉渣有一定的脱硫能力以降低铁中[S]含量,生产出合格铁水。传统的高渣比配料开炉与高炉正常生产时追求低渣比的精料原则是相违背的。1高炉开炉采用低渣比配方作为国家“十一五”科技支撑计划的重大项目,首钢京唐公司1号高炉是国内首座有效容积5500m3的超大型高炉。高炉开炉采用低渣比配料是基于高炉炉型对开炉料渣比的限制、低渣比配料有益于高炉开炉2个方面的考虑。对低渣比配料开炉可能带来的对炉渣流动性和铁中[S]的影响,可以采取有效措施消除。1.1炉型对开炉料计算的影响在广泛吸取国内外4000m3以上大型高炉炉型特点的基础上,京唐1号高炉炉型进行了合理优化,高径比为1.93,炉型趋于矮胖。京唐1号高炉炉缸尺寸见图1。炉型的优化给高炉开炉料的计算带来新问题,点火开炉时超大型高炉死铁层中渣铁填充率低,开炉料生成的铁量可以填满死铁层。为保证第1次出铁时先见铁后见渣,高炉在铁水液面达到铁口中心线时才允许第1次出铁。同时,为保证风口安全,在铁水达到铁口中心线时炉渣液面需要控制在风口回旋区下沿以下。通过计算此状态时的渣量和铁量比值,确定京唐1号高炉须将开炉料全炉渣比控制在475kg/t以下。1.2低渣比配方开炉的优点高炉开炉成功的关键是能否处理好4个关键环节:快速加热炉缸,提高料柱透气性,快速送气,出好第一次铁。低渣比开炉配料对这4个关键环节是非常有益的。首先,在焦比一定的情况下,同样的热量可以把低渣量的渣铁加热到更高的温度,从而提高炉缸热度;其次,渣比的降低促使渣量减少,降低了高炉渣焦比,提高料柱透气性;再次,在提高料柱透气性、有利于料尺的尽早自由活动、便于恢复风量的同时,低渣比配料也提高了炉顶煤气温度,为采用“干法-备干法”的全干法布袋除尘工艺的京唐1号高炉快速送气创造了条件;最后,高渣比配料开炉时,在铁水液面没有到达铁口中心线时常常因为高炉憋风或者炉渣液面过于靠近风口循环区威胁风口安全高炉被迫提前出铁,第1次出铁时往往先见渣后见铁,造成炉前出铁工作被动。低渣比配料开炉可以保证第1次出铁时先见铁后见渣,有利于第1次出铁。总的来说,低渣比配料对开炉是有益的。2低渣比设备的实现2.1正常料炉料球比为最大限度降低开炉料渣比,京唐1号高炉取消了传统开炉常加的硅石、锰矿及其他低品位块矿入炉。同时,大幅度提高了正常料的球比,正常料炉料结构为37%烧结矿+63%球团矿,只配加少量萤石。通过低渣比配料,正常料渣比下降到170kg/t,全炉渣比控制在413kg/t。2.2炉温不适宜首钢京唐公司5500m3高炉取消传统开炉常加的锰矿入炉,除了降低开炉料渣比外,更重要的是考虑到[Mn]对铁水流动性的影响。邯钢公司2000m3高炉处理炉缸堆积的实践表明,[Mn]在一定范围内可以改善铁水流动性,但是如果炉温过高,高[Si]高[Mn]会造成铁水黏稠,降低铁水流动性。考虑到开炉初期铁水[Si]比较高,为防止高[Si]高[Mn]造成第1次出铁困难,京唐5500m3高炉开炉配料没有使用锰矿。3炉渣易粘沟低渣比配料会降低炉渣流动性,原因是:①渣比降低导致出铁时渣量不足,渣流小,炉渣容易粘沟;②由于渣量小,炉渣不能稀释渣中(Al2O3),造成(Al2O3)含量偏高。对此,京唐1号高炉采用配加萤石、提高渣铁温度、适当延后第1次出铁时间等措施来抵消低渣比配料对炉渣流动性的影响。3.1保持渣中caf2对炉渣流动性的影响因为CaF2可以与CaO、MgO、A1203等高熔点氧化物形成低熔点共晶体,如枪晶石、镁黄长石等低熔点物质,降低了炉渣的熔化温度、熔化性温度和黏度,从而提高炉渣流动性。利用郁庆瑶等人提供的公式估算,和高渣比配料比较,低渣比开炉配料因为(Al2O3)含量升高造成炉渣熔化性温度升高41℃。利用李晓红等人提供的公式估算,配加萤石保持渣中(CaF2)在3.0%,造成炉渣熔化性温度降低45℃。可见,保持渣中(CaF2)在3.0%以上可以在很大程度上降低了(Al2O3)对炉渣流动性的影响。京唐1号高炉开炉时,开炉料中的空焦和正常料每批配加600kg萤石,全炉炉渣中(CaF2)控制在3.67%,以消除高(Al2O3)的不利影响,达到提高炉渣流动性目的。3.2提高炉缸热性能因为炉渣黏度随着温度的提高而降低,所以提高渣铁温度可以大幅度改善渣铁流动性。为提高渣铁温度,必须尽快加热炉缸,提高炉缸热度。为此,首钢京唐1号高炉采取以下措施:1)选择硬杂木填充炉缸。在大幅度降低成本的同时,它有炉缸升温快、热效率高的优点,有利于快速加热炉缸。2)选择合适的全炉焦比,合理安排开炉料位置。京唐1号高炉开炉全炉焦比实际为3007kg/t。在位置安排上,造渣料距离风口中心线10.08m,含铁料距离风口中心线14.14m。较高的全炉焦比为快速加热炉缸提供了充足热量,较高的空焦、正常料位置为提升炉缸热度赢得了宝贵时间。3)高炉投产时放弃传统的堵风口点火送风方式,采用全开风口(风口加衬套)的方式。全开风口开炉使下部初始煤气分布均匀,有利于炉缸均匀活跃和快速加热。4)放弃传统开炉常加的锰矿,也为炉缸节省了额外的热量支出。5)为强制加热高炉炉缸,高炉烘炉完毕后将烘炉导管改造成炉底两环导管并与铁口喷吹导管相互联通,有利于风口和铁口间沟通,这对快速均匀加热炉缸非常有益。3.3出铁时间通过计算随时监测渣铁面在炉缸位置,在不憋风、不危及风口的条件下适当延后第1次铁出铁时间,可以有效缓解渣量不足造成炉渣容易粘渣沟的问题。配加萤石、提高渣铁温度、适当延后第1次出铁时间等措施的实施可以保证开炉后渣铁流动性良好、物理热充沛、不易粘沟,消除低渣比配料因为渣量小和(Al2O3)偏高对炉渣流动性造成的影响。4低渣比组分含量对铁水中[s]的影响传统高炉开炉高渣比配料还有对铁水中[S]适当控制的考虑。根据周传典提供的公式:[S]=(SL-Sg)/(1+N×Ls)推算出,渣比的降低导致渣量N降低,铁水中[S]会因此升高。京唐1号高炉通过提高渣温、降低硫负荷、适当延后第1次出铁时间等措施来抵消低渣比配料对铁水中[S]影响。①充足的渣铁物理热可以加快脱硫反应,提高脱硫系数Ls;②低渣比配料可以降低入炉硫负荷SL;③适当延后第1次出铁时间可以改善脱硫反应动力学条件,促使反应接近平衡。这3方面可以保证在低渣比配料的情况下铁水中[S]能够合格。5复合式高炉开炉2009年5月21日13:18京唐1号高炉点火送风:风量3370m3/min,风压0.055MPa,风温711℃。点火后炉缸炉衬热电偶平均温度以1.0℃/h的速度快速爬升,炉缸被快速加热。由于采用低渣比配料开炉,高炉压量关系宽松,透气性指数高达6248,顶温高达69℃,料柱透气性良好。良好的透气性为干法除尘尽快投入创造了条件,5月21日19:00(点火5h42min后),高炉成功投入4个干法除尘箱体送气。高炉开炉后适当延后了第1次出铁时间,在5月22日20:59(点火31h41min后)高炉组织第1次出铁。第1次铁用开口机直接钻出。出铁时先见铁后见渣,铁水温度高达1426℃,渣铁流动良好,分离好。并且第1次铁铁水成分合格:w[Si]高达4.04%,铁中w[S]仅为0.010%。铁水排入铁水包供给铸铁,炉渣走水冲渣。渣铁沟略加清理就具备下次出铁条件,没有出现以前开炉常见的渣铁沟满壕平需要大量人力清理的现象。此次京唐1号高炉低渣比配料开炉达到了全部预期设想。5月23日风量平衡到6100m3/min,达到对应风口面积的全风水平,负荷3.4,焦比降到455kg/t,w[