济钢3 200m3高炉渣系变化对炉况的影响分析

刘学燕

（山钢股份济南分公司炼铁厂，山东济南250101）

试验研究

济钢3 200m3高炉渣系变化对炉况的影响分析

刘学燕

（山钢股份济南分公司炼铁厂，山东济南250101）

通过回归分析济钢3 200m3高炉开炉以来炉况正常情况下的操作数据，找出了高炉渣比、渣中Al2O3含量、渣中MgO含量、二元碱度对高炉透气性、脱硫效率以及炉缸热储备水平的影响规律，指出在炉渣Al2O3及S负荷均较高情况下，将渣中MgO控制在10%～10.5%，二元碱度R2控制在1.15～1.2之间，可改善高炉透气性，促进高炉顺行和指标进步。

高炉；渣系；透气性；脱硫效率；炉缸热储备

1 前言

济钢烧结从2011年5月开始配加了一部分低品质原料，造成入炉品位由57.5%降低到56.5%，渣比由330 kg/t升高到365 kg/t，渣中Al2O3由15.5%上升到16.5%，同时由于焦炭含S较高，入炉S负荷长期维持在5 kg以上，致使3 200m3高炉炉况发生了明显变化，主要表现为透气性下降，脱硫效率降低和炉缸热储备不足。为此，济钢对渣系进行了一系列的调整。为了对比渣系调整措施对高炉透气性、炉渣脱硫效率及炉缸热储备水平的影响效果，选取3 200m3高炉开炉以来炉况正常情况下的操作数据进行回归分析，选用OriginPro 8.0等高线三元图表分析工具进行多元分析，找出了高炉渣比、渣中Al2O3含量、渣中MgO含量、二元碱度对高炉透气性、脱硫效率以及炉缸热储备水平的影响规律。

2 渣系影响规律分析

2.1 渣比和渣中Al2O3对高炉透气性的影响

图1中颜色的深浅代表透气性高低，颜色越深，透气性越好。从264组数据分布规律来看，渣比在340 kg/t以内，高炉的透气性明显好于渣比大于340 kg/t以上的区间，而在小于340 kg/t的区间内，当渣中Al2O3＞16.5%时，透气性明显下降，渣比降低到325 kg/t以内，渣中Al2O3对高炉的透气性影响减弱。

2.2 二元碱度和渣中MgO对炉缸脱硫效率的影响

高炉现场一般用S分配系数（S）/［S］代表炉渣的脱硫效率，图2中颜色的深浅代表S分配系数的高低，颜色越深，S分配系数越高。从图2看出，脱硫效率有一条明显的分割线（图2中右下方向斜线），遵循MgO越高二元碱度越低的规律，在分割线以下的数据脱硫效率都不高。相同二元碱度，MgO越高，脱硫效率越高；相同的MgO，二元碱度越高，脱硫效率越高。理论上单纯为了保证炉渣脱硫效率，分割线以上的区域均可以作为高炉合理渣系区间，在济钢渣中Al2O3比较高、S负荷比较高的情况下，将渣系MgO控制在10%～10.5%，二元碱度控制在1.15～1.2，高炉渣铁流动性和脱硫效率都能够得到保障。

图1 渣比和渣中Al2O3含量对高炉透气性影响统计

图2 渣中MgO含量和炉渣二元碱度对S分配系数影响

2.3 MgO和二元碱度对炉缸热储备水平的影响

在高炉操作的过程中，尽可能追求低硅高物理热，这一方面与煤气利用水平有关（主要取决于上下部操作制度的合理匹配），另一方面与渣系的选择也有很大的关系，如果将渣系选择在流动性好、热储备足的区间，将能促进炉缸的工作活跃度。济钢高炉评价炉缸热储备水平的高低，用铁水物理热和铁水［Si］含量的对应关系来衡量，定义为物理热指数［1］，其计算公式为：式中：tp为铁水物理热，℃；［Si］为铁水硅含量（化学热），%。

图3中颜色的深浅代表物理热指数，颜色越深代表物理热指数越高，炉缸热储备水平越足，越有利于低硅冶炼，炉缸也越活跃。从数据分布规律来看，渣中MgO＞10%时，物理热指数基本上能够得到保障，低于10%时将二元碱度提高到1.25也能保证物理热指数。鉴于济钢高Al2O3高S负荷的现实条件，将MgO控制在10%～10.5%，二元碱度控制在1.15～1.2，可改善炉渣流动性，促进炉缸热量充沛、工作活跃。

图3 渣中MgO含量和二元碱度对炉缸热储备水平的影响统计

3 渣系变化对3200m3高炉的影响

2011年11月3200m3高炉炉况顺行、炉缸状态良好，炉芯温度持续上升，最高上升到2012年1月14日564℃，在这期间高炉的物理热指数维持在2.8左右。但是从2012年1月14日以后，高炉物理热指数持续下降，到2月份下降到2.5，3月中下旬下降到2.3，4月份下降到1.54，随着物理热指数的下降，炉芯温度持续下降（2011年11月—2012年4月3 200m3高炉炉芯温度和物理热指数变化趋势见图4），炉况开始波动，经分析此次炉况波动与渣系变化有直接关系。

图4 2011年11月—2012年4月高炉炉芯温度和物理热指数变化趋势

2012年1月6 —13日3 200m3高炉烧结配加了部分低品位矿粉，高炉的入炉品位由57.2%降低到56.8%左右，炉渣Al2O3在15.7%左右，为了减少品位降低的幅度，将烧结中的MgO大幅度降低，高炉渣中MgO由10.5%降低到9.3%左右，但是高炉使用后炉渣脱硫系数大幅度下降，铁水中的S大幅度上升（2011年11月－2012年4月3 200m3高炉渣中MgO和脱硫系数变化趋势见图5），为保证铁水质量，高炉大幅度提高二元碱度，配料碱度提高了0.15才基本保住了铁水中的S水平。此次渣系调整目的是提高入炉品位，降低渣比，但由于大幅度提高了二元碱度，烧结比例提高造成入炉品位不仅没有提高反而下降，入炉品位由56.8%下降到56.3%。分析主要原因是由于降低炉渣MgO导致炉渣脱硫能力下降，炉缸热储备不足，炉缸的活跃性降低，入炉品位不升反降导致高炉透气性进一步变差，导致3 200m3高炉4月中旬炉况出现波动。

图5 2011年11月—2012年4月3 200m3高炉渣中MgO和脱硫系数变化趋势

从3 200m3高炉2012年1月14日以后渣系与炉况的演变过程来看，在渣中Al2O3比较高的情况下，MgO含量的高低不能单纯用镁铝比衡量，尤其是在S负荷比较高的情况，需要综合考虑镁铝比，二元碱度和S负荷等因素，炉渣中的MgO含量的控制对渣系的热储备和脱硫能力有决定性的影响，所以高炉在调整MgO含量时要十分慎重，关键是看高炉的实际效果。

4 高炉渣系优化及技术指标进步

2012年以来，济钢3 200m3高炉根据回归统计分析的结果，对造渣制度和热制度进行了固化，炉渣二元碱度选取在1.15～1.20区间，MgO选取在10%～10.5%区间，取得了良好的效果，高炉透气性逐渐改善，炉缸工作越来越活跃，代表性操作参数［Si］逐年降低，铁水物理热逐年上升，使高炉在大幅度消化低品位、高Al2O3经济料的情况下，各项经济技术指标逐年进步，2012年以来渣系参数及关键技术指标见表1。

5 结论

造渣制度是高炉四大操作制度中十分关键的控制项，对高炉的影响没有其他操作制度直接，但累计效应明显，其变化对高炉的影响容易被高炉操作者忽视。济钢通过统计分析发现：渣比对高炉的透气性影响最直接；Al2O3对高炉透气性有负面影响，但是通过提高MgO可以削弱其对高炉透气性的影响程度；提高MgO和二元碱度都可提高炉渣脱硫效率，具体采用哪种方式取决于炉渣的Al2O3水平和有害元素负荷的高低；通过提高二元碱度来提升炉缸蓄热能力不如提高MgO效果明显。济钢3 200m3高炉造渣制度的选取是通过收集现场大量数据，利用先进的统计工具回归统计出各项指标的合理控制区间，对现场造渣制度的选择更具指导意义。

表1 济钢3 200m3高炉2012年以来渣系参数及关键技术指标

［1］赵军，米建军，尤新东，等.唐钢3 200m3高炉炉缸活性问题初探［C］//全国大高炉炼铁学术委员会.第十届大高炉炼铁学术年会论文集.2009.

InfluenceAnalysisof Slag SeriesAdjustment for J inan Steel’s3200m3BF

LIU Xueyan
（The Ironmaking Plant of Jinan Branch Company of Shandong Iron and Steel Co.,Ltd.,Jinan 250101,China）

Through analyzing normal process data by regression analysismethod from blow-in of Jinan Steel’s 3 200m3BFthe influence laws by slag volume,the content of Al2O3and MgO in slag,binary basicityto BF’s permeability,desulphurization efficiency and hearth heat reserve were found out.The results showedthat underthe condition of high Al2O3and high S loadto controlthe MgO within 10%-10.5%andthe binary basicity R2within 1.15-1.2the BF’s permeability will get improvement andthe BF smooth,andtechnical and economical index progress will also get advanced.

BF;slag series;permeability;desulphurization efficiency;hearth heat reserve

TF534

A

1004-4620（2014）02-0037-03

2013-11-12

刘学燕，男，1973年生，1995年毕业于西安建筑科技大学钢铁冶金专业。现为山钢股份济南分公司炼铁厂厂长，高级工程师，从事铁前生产技术管理工作。