我国高炉炼铁技术总体上已达到国际水平,部分指标已是先进水平。近年来,中国炼铁生产技术进入成熟发展阶段。主要表现是在外界条件不断变化(特别是原燃料质量的波动)情况下,高炉生产仍能够实现稳定顺行,不出现大的失常现象,高炉生产的技术经济指标仍处于良好状态。中国高炉高效化不断取得新进展,全国重点钢铁企业的燃料比、入炉焦比、休风率连年下降,高炉利用系数、热风温度得到不断提高,高炉寿命也在延长。不少企业高炉操作在贯彻“四稳一治”的方针,即稳定送风、装料、热制度、造渣制度,活跃炉缸,促进了我国高炉炼铁技术的发展。
高炉利用系数不断提高
重点钢铁企业高炉利用系数为2.677t/m3.d,创出历史最好水平。宝钢、武钢、鞍钢、首钢、本钢等企业的大高炉出现月平均为2.5t/m3.d的记录。武钢3200m3高炉月平均利用系数达到3.0t/m3.d的世界领先水平。
高压操作技术
高压操作是实现高炉高效化的重要手段。在炉顶煤气压力小于1.0kg/cm2以下时,提高顶压0.1kg/cm2,可以增加产量2%,同时可降低焦比约3%~5%,有利于冶炼低硅铁,也提高了TRT发电能力。其原因是:顶压提高后,煤气流速变低,有利于煤气的热量传递给炉料,提高矿石的间接还原率,同时也增加鼓风量。近年来,我国高炉提高顶压的操作技术进步较快,宝钢有要将顶压提高到270KPa的计划。
我国不同容积高炉顶压情况是:宝钢4350m3高炉顶压为234KPa,鞍钢3200m3高炉顶压为232KPa,首钢2536m3高炉顶压为196KPa,首钢1726m3高顶压为180KPa,柳钢1080m3高炉顶压为181KPa,柳钢750m3高炉顶压为148KPa,杭钢422m3高炉顶压为134KPa,柳钢380m3高炉顶压为112KPa。
炉顶煤气压力大于120KPa的高炉应当有TRT装置,回收鼓风动能30%,煤气采用干法除尘之后TRT发电能力可提高30%。TRT是节能降耗的重要手段,属于炼铁工艺设计规范中强制性执行条款。目前,我国投产和在建的TRT设备已有400多套,1000m3以上高炉90%已拥有TRT设备。
提高煤气利用率,降低炼铁燃料消耗
高炉煤气中CO2含量升高0.5%,可降低燃料消耗10g/t,降低炼铁工序能耗8.5kgce/t。提高炉气利用率的重要手段是采用无料钟炉顶设备,无料钟炉顶可以实现上料的大矿批、正分装上料,多环布料,中心加焦,定点布料等。
无料钟设备优于钟阀式上料设备,在炼铁界已达共识,但各企业在掌握科学布料规律均有不同的特点,个别企业还没有完全掌握无料钟炉顶布料的规律。在大矿批条件下,采取在矿批中加入小块焦,既有利于提高烧结矿的透气性,又有利于提高烧结矿的还原性。大焦批形成一定厚度的焦炭层,称之为“焦窗”作用,提高炉料的透气性和形成稳定的煤气通道。在变化焦炭负荷时,α一般只调整矿批重,而不动“焦窗”的厚度。大矿批的批重要根据炉容不同而定。宝钢4000m3级高炉,进行科学布料,煤气C02含量达到24%左右,入炉焦比降到279kg/t。大型高炉的煤气曲线已从喇叭花形过渡到平坦型(类似于燕子飞行形状),这时煤气流分布基本均匀。
优化装料制度,提高料柱透气性,实现节能
原燃料按不同粒度实行分级入炉,减少炉料的填充作用,提高料柱的透气性。不同粒度的炉料在高炉内会有填充作用,使炉料之间的空隙度缩小,所以对炉料进行分级入炉,对降低高炉内煤气低压差、节焦有好处。国外早有文献报导。武钢7号高炉(3200m3)对大、小粒级烧结矿严格分槽(小烧结矿为5~1比例约为16%~25%)。将小粒度烧结矿布在边缘环带之后,大幅度提高了冶炼强度。
将小块焦混入烧结矿之中,可有效地提高烧结矿的透气性,并提高矿石的间接还原度。中心加焦可提高中心透气性,有利于活跃炉缸。大矿批装料,将焦炭料层厚度控制在0.5m左右,大型高炉可达800mm。有效地提高料柱的透气性对稳定煤气流起到良好作用。一定要实现无料钟设备多环布料,且矿和焦的角度、圈数有所不同,要寻找每座高炉的合理规律,促进焦比的降低。
低硅铁冶炼技术
低硅铁冶炼的好处是可以降低焦比,提高产量,并对炼钢生产有利(减少炼钢过程中脱si工作量)。生铁含Si降低0.1%,可降燃料比4~5kg/t。冶炼低硅铁的条件是:原燃料质量要稳定,高炉生产稳定,选择好适宜的炉渣成分(不要在炉温波动时出现短渣)。宝钢3号高炉年产生铁含硅量为0.31%,鞍钢的10、12号高炉为0.41%,攀钢高炉为0.17%~0.24%,上钢一厂2500m3高炉为0.37%,新兴铸管460m3高炉为0.30%,唐钢400m3高炉为0.41%。