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[摘 要]针对通钢2#高炉生铁一级品率较低的状况，采取优化造渣制度等改进措施，生铁一级品率有了明显提高。但提高生铁一级品率必须增大炉渣的脱硫能力，对高炉的稳定顺行、利用系数及生铁成本都有影响。
[关键词]生铁；一级品率；硫负荷
中图分类号：TF06 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）33-0019-01
1 概况
通钢2#高炉于2007年9月26日开炉，高炉有效容积2680m3， 设计产能220万吨/年，是目前全通钢在产容积最大、工艺设备最先进的高炉。生铁一级品率是反映高炉炼铁生产水平和铁水质量的重要指标之一，长期以来2#高炉生铁一级品率一直维持在40%左右的较低水平。为了向炼钢工序输送优质铁水，降低公司生产工序能耗，2013年12月起2#高炉通过选择合适造渣制度、提高煤气利用率、加强炉内外操作等措施提高生铁一级品率。经过数月的攻关工作，2#高炉生铁一级品率已取得>90%的显著成效。同时针对提高生铁一级品率对高炉指标和成本的影响，进行合理的最佳效益分析，认为合适的生铁一级品率控制在80～85%为宜。
2 提高生铁一级品率的措施
炼钢生铁的一级品是指含硫≤0.03%的生铁，一级品率的高低代表铁水含硫的高低，所以如何降低生铁中含硫量成为炼铁工序的主要课题。下式根据炉料带入高炉内的硫在冶炼过程中又全部转入炉渣、生铁和煤气中，得出了铁水含硫与SL、Sg、n、LS的定量关系：
[S]= （SL-Sg）/（1+ n LS）
式中： SL、Sg------单位生铁炉料带入的总硫量（硫负荷）和进入煤气中的硫量，kg/t；
LS------硫在渣铁中的分配系数；
n ------渣铁比，t/t。
从上式可以看出，提高LS、n、Sg和降低SL均对降低[S]有利，但实际生产中n、Sg在某一阶段一定生产条件下是相对稳定的[1]。由于受市场等条件限制，2#高炉原燃料条件并不理想，SL在同行业中属较高水平，而且在一定生产阶段要使SL有较大幅度下降有困难，因此铁水降硫的工作重点是设法提高LS。
2.1 提高炉渣中MgO含量
提高炉渣中MgO含量，既可改善炉渣流动性，又可提高炉渣脱硫能力，对于硫负荷较高的高炉产生的脱硫效果更加显著[1]。2#高炉渣中MgO含量此前长期在维持在7～8%，导致炉渣脱硫能力不高，LS偏低，影响生铁一级品率的提高。为此2#高炉采取在保持炉渣二元碱度（CaO/SiO2=1.14～1.15）不变的情况下，通过提高烧结矿中MgO含量来适当提高炉渣中的MgO含量。炉渣三元碱度（MgO+CaO/SiO2）的提高既改善了脱硫效果，又避免了盲目提高炉渣二元碱度对炉况顺行带来的不利影响。
2.2 调整气流分布，提高煤气利用率
高炉脱硫能力是要有煤气利用率作保证的，因此维护炉况顺行、提高煤气利用率是高炉获得较高生铁一级品率的的基本保证。为保证在高煤比、低焦比下炉况的稳定顺行，2#高炉在气流分布方面提出了“打开中心，兼顾边缘”的思路，通过逐渐调整布料制度和送风制度，改善炉内煤气流分布。在保证气流通畅炉况顺行的前提下，使边缘与中心煤气流进一步合理分配，以求提高煤气利用率。上部在布料中确保中心焦炭数量，使中心焦比例在20～25%之间，开放中心形成稳定的中心气流。下部以合理的送风制度相配合，风口面积由2013年年初的0.3319m2扩大至0.3376m2，风量在4800～4850m3/min之间，实际风速在250-260m/s之间，使鼓风动能维持在115-125kj/s之间，保持足够的风速和鼓风动能确保吹透中心并使炉缸工作活跃。调整后2#高炉煤气流分布良好，炉喉十字测温中心平均 700～800 ℃，边缘平均90～110 ℃；中心气流集中旺盛，边缘气流适当发展。在此基础上高炉逐步扩大矿批，矿批由2013 年年初的53t逐步扩大到目前的58t，最高达到60t。炉顶煤气CO2含量由之前的20%上升至22%，煤气利用率由43%左右提高至45%～47%。
2.3 杜绝低炉温
高炉炉温过低会造成产生低硅高硫铁、破坏炉况顺行、甚至引发炉凉等一系列后果。2#高炉日常操作中严格遵守“炉温是高炉生命线”的原则，并制定考核制度加强管理，日常生铁炉温控制在0.4～0.5%之间，杜绝为盲目追求料批而压低炉温的现象。同时加大对风口的巡检力度，重点观察风口套间有无水迹，对于漏水风口套及时发现及时处理，避免因漏水影响炉缸热量。
2.4 降低设备故障休风率
设备出现故障造成高炉休风，会严重影响各项经济技术指标和生铁质量。为降低设备故障休风率，2014年2#高炉以设备主任为带头人成立攻关组，根据设备不同隐患程度及对高炉影响程度，有计划有步骤的完成了七项设备改造攻关。通过设备改造改良设备性能，消除设备隐患，保证了生产的顺利稳定进行。日常维护方面，车间下大力气抓实岗位点检、维护点检，将每一台设备都包保到责任人。通过一系列措施，降低了突发性设备故障。
2.5 加强炉外操作
炉外出铁工作方面认真贯彻执行“炉外保炉内的方针”，切实将“零间隔”出铁落到实处。确保炉内渣铁及时足量排净。以缓解压量关系，确保炉况顺稳。
3 最佳效益分析
生铁一级品率的控制范围与高炉指标和生铁成本有密切关系，因此根据现有的原燃料条件，把生铁一级品率控制在一个合理的范围之内，才能实现最佳经济效益。
3.1 提高生铁一级品率的影响
3.1.1 提高炉温的影响
炉料带入炉内的硫约有80%来自于焦炭，通钢炼铁厂所用焦炭灰分在13.5%左右，S含量在0.50%以上，含量偏高。由于生铁脱硫的最终反应是吸热反应，故提高炉温有助于脱硫反应的进行，但是炉温偏高势必增加焦比和影响生铁产量且不利于高炉顺行。根据经验，生铁含[Si]量提高0.2%，一级品率提高8%，产量降低1%，焦比升高5kg/t[2]。如果单纯追求高一级品率而提高炉温，将直接影响到生铁产量和焦比，所以生铁一级品率与高炉利用系数和指标不能兼顾。
3.1.2 提高碱度的影响
另一方面降低生铁含S量须提高炉渣碱度，但碱度提高使炉渣的黏度增加，势必影响炉况顺行。根据资料，渣量变动100kg，影响产量8%，影响焦比8%[2]。碱度提高后要保持炉渣流动性良好，就必须提高生铁含[Si]量，会进一步影响高炉指标。而且从高炉冶炼角度考虑，为保持炉缸活跃、保证炉况的长期稳定顺行，生铁中的[S]不宜控制过低，一般0.025%～0.04%较为适宜。当[S]控制过低时，炉缸易发生堆积影响高炉顺行，从而降低利用系数。
3.2 最佳范围选取
一级品率的控制，必须根据原燃料条件，按最佳的冶炼成本来综合考虑。根据通钢炼铁厂的冶炼实践，在现有条件下，一级品率应控制在80～85%左右为宜，同时三级品率应控制在8%以下。
4 结论
通钢2#高炉在一定的冶炼条件下，通过采取选择合适的造渣制度、加强炉内外操作等保证炉况顺行措施，获得了较高的生铁一级品率。根据通钢炼铁厂现有原燃料条件和冶炼实践，按最佳冶炼成本综合考虑，一级品率控制在80～85%为宜。
参考文献
[1]钟崇武 况百梁.新钢提高生铁一级品率的措施[J]炼铁，2007（2）：48～50.
[2]杜来增 李淑芳等.生铁一级品率控制与最佳效益分析[J]山东冶金，2005（1）：10～12.
[关键词]生铁；一级品率；硫负荷
中图分类号：TF06 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）33-0019-01
1 概况
通钢2#高炉于2007年9月26日开炉，高炉有效容积2680m3， 设计产能220万吨/年，是目前全通钢在产容积最大、工艺设备最先进的高炉。生铁一级品率是反映高炉炼铁生产水平和铁水质量的重要指标之一，长期以来2#高炉生铁一级品率一直维持在40%左右的较低水平。为了向炼钢工序输送优质铁水，降低公司生产工序能耗，2013年12月起2#高炉通过选择合适造渣制度、提高煤气利用率、加强炉内外操作等措施提高生铁一级品率。经过数月的攻关工作，2#高炉生铁一级品率已取得>90%的显著成效。同时针对提高生铁一级品率对高炉指标和成本的影响，进行合理的最佳效益分析，认为合适的生铁一级品率控制在80～85%为宜。
2 提高生铁一级品率的措施
炼钢生铁的一级品是指含硫≤0.03%的生铁，一级品率的高低代表铁水含硫的高低，所以如何降低生铁中含硫量成为炼铁工序的主要课题。下式根据炉料带入高炉内的硫在冶炼过程中又全部转入炉渣、生铁和煤气中，得出了铁水含硫与SL、Sg、n、LS的定量关系：
[S]= （SL-Sg）/（1+ n LS）
式中： SL、Sg------单位生铁炉料带入的总硫量（硫负荷）和进入煤气中的硫量，kg/t；
LS------硫在渣铁中的分配系数；
n ------渣铁比，t/t。
从上式可以看出，提高LS、n、Sg和降低SL均对降低[S]有利，但实际生产中n、Sg在某一阶段一定生产条件下是相对稳定的[1]。由于受市场等条件限制，2#高炉原燃料条件并不理想，SL在同行业中属较高水平，而且在一定生产阶段要使SL有较大幅度下降有困难，因此铁水降硫的工作重点是设法提高LS。
2.1 提高炉渣中MgO含量
提高炉渣中MgO含量，既可改善炉渣流动性，又可提高炉渣脱硫能力，对于硫负荷较高的高炉产生的脱硫效果更加显著[1]。2#高炉渣中MgO含量此前长期在维持在7～8%，导致炉渣脱硫能力不高，LS偏低，影响生铁一级品率的提高。为此2#高炉采取在保持炉渣二元碱度（CaO/SiO2=1.14～1.15）不变的情况下，通过提高烧结矿中MgO含量来适当提高炉渣中的MgO含量。炉渣三元碱度（MgO+CaO/SiO2）的提高既改善了脱硫效果，又避免了盲目提高炉渣二元碱度对炉况顺行带来的不利影响。
2.2 调整气流分布，提高煤气利用率
高炉脱硫能力是要有煤气利用率作保证的，因此维护炉况顺行、提高煤气利用率是高炉获得较高生铁一级品率的的基本保证。为保证在高煤比、低焦比下炉况的稳定顺行，2#高炉在气流分布方面提出了“打开中心，兼顾边缘”的思路，通过逐渐调整布料制度和送风制度，改善炉内煤气流分布。在保证气流通畅炉况顺行的前提下，使边缘与中心煤气流进一步合理分配，以求提高煤气利用率。上部在布料中确保中心焦炭数量，使中心焦比例在20～25%之间，开放中心形成稳定的中心气流。下部以合理的送风制度相配合，风口面积由2013年年初的0.3319m2扩大至0.3376m2，风量在4800～4850m3/min之间，实际风速在250-260m/s之间，使鼓风动能维持在115-125kj/s之间，保持足够的风速和鼓风动能确保吹透中心并使炉缸工作活跃。调整后2#高炉煤气流分布良好，炉喉十字测温中心平均 700～800 ℃，边缘平均90～110 ℃；中心气流集中旺盛，边缘气流适当发展。在此基础上高炉逐步扩大矿批，矿批由2013 年年初的53t逐步扩大到目前的58t，最高达到60t。炉顶煤气CO2含量由之前的20%上升至22%，煤气利用率由43%左右提高至45%～47%。
2.3 杜绝低炉温
高炉炉温过低会造成产生低硅高硫铁、破坏炉况顺行、甚至引发炉凉等一系列后果。2#高炉日常操作中严格遵守“炉温是高炉生命线”的原则，并制定考核制度加强管理，日常生铁炉温控制在0.4～0.5%之间，杜绝为盲目追求料批而压低炉温的现象。同时加大对风口的巡检力度，重点观察风口套间有无水迹，对于漏水风口套及时发现及时处理，避免因漏水影响炉缸热量。
2.4 降低设备故障休风率
设备出现故障造成高炉休风，会严重影响各项经济技术指标和生铁质量。为降低设备故障休风率，2014年2#高炉以设备主任为带头人成立攻关组，根据设备不同隐患程度及对高炉影响程度，有计划有步骤的完成了七项设备改造攻关。通过设备改造改良设备性能，消除设备隐患，保证了生产的顺利稳定进行。日常维护方面，车间下大力气抓实岗位点检、维护点检，将每一台设备都包保到责任人。通过一系列措施，降低了突发性设备故障。
2.5 加强炉外操作
炉外出铁工作方面认真贯彻执行“炉外保炉内的方针”，切实将“零间隔”出铁落到实处。确保炉内渣铁及时足量排净。以缓解压量关系，确保炉况顺稳。
3 最佳效益分析
生铁一级品率的控制范围与高炉指标和生铁成本有密切关系，因此根据现有的原燃料条件，把生铁一级品率控制在一个合理的范围之内，才能实现最佳经济效益。
3.1 提高生铁一级品率的影响
3.1.1 提高炉温的影响
炉料带入炉内的硫约有80%来自于焦炭，通钢炼铁厂所用焦炭灰分在13.5%左右，S含量在0.50%以上，含量偏高。由于生铁脱硫的最终反应是吸热反应，故提高炉温有助于脱硫反应的进行，但是炉温偏高势必增加焦比和影响生铁产量且不利于高炉顺行。根据经验，生铁含[Si]量提高0.2%，一级品率提高8%，产量降低1%，焦比升高5kg/t[2]。如果单纯追求高一级品率而提高炉温，将直接影响到生铁产量和焦比，所以生铁一级品率与高炉利用系数和指标不能兼顾。
3.1.2 提高碱度的影响
另一方面降低生铁含S量须提高炉渣碱度，但碱度提高使炉渣的黏度增加，势必影响炉况顺行。根据资料，渣量变动100kg，影响产量8%，影响焦比8%[2]。碱度提高后要保持炉渣流动性良好，就必须提高生铁含[Si]量，会进一步影响高炉指标。而且从高炉冶炼角度考虑，为保持炉缸活跃、保证炉况的长期稳定顺行，生铁中的[S]不宜控制过低，一般0.025%～0.04%较为适宜。当[S]控制过低时，炉缸易发生堆积影响高炉顺行，从而降低利用系数。
3.2 最佳范围选取
一级品率的控制，必须根据原燃料条件，按最佳的冶炼成本来综合考虑。根据通钢炼铁厂的冶炼实践，在现有条件下，一级品率应控制在80～85%左右为宜，同时三级品率应控制在8%以下。
4 结论
通钢2#高炉在一定的冶炼条件下，通过采取选择合适的造渣制度、加强炉内外操作等保证炉况顺行措施，获得了较高的生铁一级品率。根据通钢炼铁厂现有原燃料条件和冶炼实践，按最佳冶炼成本综合考虑，一级品率控制在80～85%为宜。
参考文献
[1]钟崇武 况百梁.新钢提高生铁一级品率的措施[J]炼铁，2007（2）：48～50.
[2]杜来增 李淑芳等.生铁一级品率控制与最佳效益分析[J]山东冶金，2005（1）：10～12.