CN110835662A - 一种快速恢复高炉炉况的焖炉料装料方法 - Google Patents

一种快速恢复高炉炉况的焖炉料装料方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种快速恢复高炉炉况的焖炉料装料方法，炉腹装入物料为净焦，炉腰装入空焦和造渣剂，炉身和炉喉整体分为三段，炉身下部装入轻负荷料，炉身中部装入过渡料，炉身上部至炉喉装入喷煤料。炉腹装入净焦以快速加热炉缸和渣铁，炉腰装入空焦和造渣剂，空焦能够继续加热炉缸，造渣剂的装入能够保证反应生成的渣中Al2O3含量低于18％；过渡料的装入实现了从轻负荷料到重负荷料的过渡，通过调整过渡料的装入量，可以调节轻负荷料和喷煤料分配；通过调整喷煤料中的煤量可以有效的调整高炉热量，降低铁水中的硅含量。

Description

一种快速恢复高炉炉况的焖炉料装料方法
技术领域
本发明涉钢铁冶金技术领域，具体涉及一种快速恢复高炉炉况的焖炉料装料方法。
背景技术
高炉休风是高炉生产中的常见事情，高炉休风主要包括制定减矿计划和计算焖炉料装料方案，其中的重点是制定合理的闷炉料装料方案。焖炉料装料方案是否合适，对高炉长期休风的过程是否顺利、送风后炉况恢复容易与否有重要影响。此外，送风后出铁时机的把握也非常重要，能否一次通过撇渣器顺利出铁对恢复炉况以及降低炉前工作强度的意义重大。
装闷炉料方案计算的目标是：在长时间停炉休风后，复风时炉况顺行状态良好，炉料反应产生的热量能够快速加热炉缸，并在炉缸中形成流动性良好的渣铁，打开铁口后，铁水能够一次性通过撇渣器，顺利出铁。
目前的焖炉料装料方法主要有两种：一种是常规的装料方法(周传典等，高炉炼铁生产技术手册[M]，冶金工业出版社，2008，429-459)，如附图1所示，采用“正常料+净焦+正常料”的装料模式，在正常料中分段插入净焦，这种装料模式是脉冲式补热，这种补热方式缺点在于：①前期需要大量热量加热炉缸和渣铁时，无法提供足够的热量，降低了渣铁的流动性；②后期需要降低铁水硅含量的阶段不断补热，使铁水硅含量迟迟将不下来，铁黏度升高，流动性不好；③造成热压间歇性升高，易引起炉况波动。另一种是宝钢的装料方法(朱仁良等，宝钢大型高炉操作与管理，冶金工业出版社，2015，325-338)，如附图2所示，从炉腹到炉身逐步减轻焦炭负荷，采取分段减轻负荷的方式平滑过渡炉料，其中：炉腰负荷最轻，炉腹次之。这种装料方式与常规方法相比，加热过程过渡的更均匀，但仍存在前期炉缸补充热量不足的缺点。短期休风使用这种方法效果较好，一旦遇到长期休风，这种装料模式根本无法满足全炉总焦比的要求。
高炉休风恢复过程中不同阶段的需求：①第一阶段：首次出铁前，已经反应得炉料生成的渣铁成分合格，热量能够保证渣铁完全熔化，熔化后的渣铁能够在炉缸中自由流动，可以从铁口顺利流出；②第二阶段：减少铁水高硅时间，在保证热量充足的前提下，逐步加重负荷，逐步降低铁水[Si]含量；③第三阶段，炉料负荷加重到可以喷煤的程度，增加炉温的可操控性。
但是，现有技术中的这两种方法都不能完全满足高炉休风恢复过程中三个阶段的要求。因此有必要提出一种能够高炉休风恢复过程中的焖炉料装料方法。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种快速恢复高炉炉况的焖炉料装料方法，通过在炉腹集中装入净焦炭，在炉腰装入空焦、熔剂和硅石造渣，并控制炉身上部炉料负荷，在高炉焖炉结束后快速恢复炉况至正常水平。
为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种快速恢复高炉炉况的焖炉料装料方法，炉腹装入物料为净焦，炉腰装入空焦和造渣剂。
在本发明的一些实施方案中，所述造渣剂包括熔剂和硅石。
在本发明的一些实施方案中，炉腰物料各组分重量百分比为：焦炭50-55％，硅石9-12％，灰石18-22％，白云石13-16％。
在本发明的一些实施方案中，炉身和炉喉整体分为三段，自下而上各段装料如下：
第一段为炉身下部，装入轻负荷料，控制负荷小于1.5，其中，矿石的组成及重量百分比为：烧结矿为71-74％，球团矿为23-26％，硅石为2-4％；
第二段为炉身中部，装入过渡料，过渡料负荷自下而上依次增大，且控制负荷为1.5-3.5；
第三段为炉身上部至炉喉，装入喷煤料，喷煤料负荷为3-3.5，其中，矿石的组成及重量百分比为：烧结矿为70-74％，球团矿为22-24％，硅石为4-6％。
在本发明的一些实施方案中，第三段负荷加重至高炉能够喷煤。
在本发明的一些实施方案中，第二段物料段反应产生渣中Al2O3的重量百分比为14.5-17.5％，且自下而上逐渐减小。
在本发明的一些实施方案中，第三段物料段反应产生渣中Al2O3的重量百分比为13.5-14.5％。
在本发明的一些实施方案中，控制炉腰和炉腹物料段反应产生渣中Al2O3的重量百分比小于18％。
在本发明的一些实施方案中，总体配料满足以下条件：总焦比1.10-1.25t/吨铁；渣铁比在400-500kg/吨铁；渣焦比在300-0.420kg/吨铁。
本发明的有益效果体现在：
1、在本发明的装料中，炉腹装入净焦以快速加热炉缸和渣铁，炉腰装入空焦和造渣剂，空焦能够继续加热炉缸，造渣剂的装入保证反应生成的渣中Al2O3含量低于18％。炉身中下部装入轻负荷料，炉身上部装入过渡料，炉喉装入喷煤料。过渡料的装入实现了从轻负荷料到重负荷料的过渡，通过调整过渡料的装入量，可以调节轻负荷料和喷煤料分配；喷煤料是实现从高硅铁到正常生铁转变的关键，通过煤量的调整可以有效的调整高炉热量，降低铁水中的硅含量。
2、采用本发明的装料方法使炉缸和第一阶段生成的渣铁得到了充分加热，铁水能够快速达到正常的物理温度，能够大幅缩短高炉炉况恢复时间，减少高炉休风造成的经济损失。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为现有常规装料模式示意图；
图2为现有宝钢装料模式示意图；
图3为本发明一个实施例的装料模式示意图。
其中，图2各段焖炉料负荷从轻到重排序为：正常料2＜正常料1＜正常料3＜正常料4＜正常料5＜正常料6＜正常料7，正常料1至正常料7是由含铁炉料和焦炭组成的负荷不同的炉料。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
本发明中采用技术术语说明如下：
负荷：指高炉每一批炉料中矿石和焦炭的重量比，一般用“O/C”表示；
轻负荷料：由含铁炉料和焦炭的混合组成的O/C＜2.0的料段；
过渡料：由含铁炉料和焦炭的混合组成的2.0＜O/C＜2.9的料段；
喷煤料：由含铁炉料和焦炭的混合组成的2.9＜O/C的料段；
净焦：指单纯由焦炭组成的料段；
空焦：由焦炭和灰石(或白云石)组成的料段；
造渣剂：由灰石、硅石组成的料段。造渣剂通过增大化学反应产生的炉渣量，稀释炉渣中的有害成分的含量。
空焦和轻料都是为了增加高炉内的焦炭，增加高炉的热量，防止休风造成的高炉内部热量损失。
众所周知，高炉是由耐火材料砌筑而成的竖式圆筒形炉体，外有钢板制成炉壳加固密封，内嵌有冷却组件保护，炉体自上而下依次分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹和炉缸。炉喉以上为装料装置和煤气封盖及导出管，炉缸部分设有风口、铁口和渣口。
如图3所示，本发明提供了一种快速回复高炉炉况的焖炉料装料方法，炉身和炉喉整体分为三段，自下而上各段装料如下：第一段装入轻负荷料，第二段装入过渡料，第三段装入喷煤料。上述各段矿石组成及负荷满足以下条件：
第一段装为炉身下部，入轻负荷料，控制负荷小于1.5，其中，矿石的组成及重量百分比为：烧结矿为71-74％，球团矿为23-26％，硅石为2-4％；
第二段为炉身中部，装入过渡料，过渡料负荷自下而上依次增大，且控制负荷为1.5-3.5；
第三段为炉身上部至炉喉段，装入喷煤料，喷煤料负荷为3-3.5，其中，矿石的组成及重量百分比为：烧结矿为70-74％，球团矿为22-24％，硅石为4-6％。
此外，在炉腹的物料段装入净焦，炉腰的物料段装入空焦和造渣剂。其中，空焦由焦炭、灰石和/或白云石组成，造渣剂包括灰石和硅石。
在上述方案中，控制炉腰和炉腹物料段以及第一段物料段反应产生渣中Al2O3的重量百分比小于18％，第二段物料段反应产生渣中Al2O3的重量百分比为14.5-17.5％，且自下而上逐渐减小，第三段物料段反应产生渣中Al2O3的重量百分比为13.5-14.5％。
装料过程中，煤气利用率会大幅降低，严重时出现管道行程，可以根据减矿情况适当降低风量水平，保证装料过程中炉况的顺行。以4150m3高炉为例，正常风量6500m3/min，在装料过程中可以考虑减风到5500m3/min、4500m3/min、3200m3/min三个安全线，以炉况顺行为准。
实施例1
表1给出了按照图3所示装料模式进行装料的一个实施例，以4000立级高炉休风料单设计和出铁预测计算，装料设计如表1所示。
表1装料料单设计
根据上述出料单得到的出铁预测如表2所示。
表2装料出铁预测
Figure BDA0002294159770000062
从上表可以看出，当累计风量达到3.3315×106m3·h-1出第一炉铁，出铁量为223.8t，渣量384.7t，开铁口后一次过铁成功。
实施例2
本实施例的用于恢复高炉炉况的装料方法以4150m3高炉为例，按照图3的装料方式，装料单如下表所示：
表3 41503高炉休风装料料单设计
Figure BDA0002294159770000071
利用本发明的用于恢复高炉炉况的装料方法具有以下优点：
(1)能够快速恢复高炉炉况，缩短了恢复时间
以某钢4150m3高炉2018年10月10日休风为例，采用本发明高炉炉况恢复装料方法装料，于10月16日0:43送风，9:25给煤10吨，12:40给氧，15:00风量加至全风水平，共耗时14.3小时，比常规方法恢复时间缩短9.7小时。
(2)铁水快速达到正常物理温度
以某钢4150m3高炉2018年10月10日休风为例，炉缸和第一阶段生成的渣铁得到了充分的加热，第三次出铁，铁水物理温度达到1505℃，已达到正常铁水物理温度(PT)水平(＞1500℃)，出铁、出渣结果如表3和表4所示，而用常规装料方法至少需要7次出铁才可以达到正常水平。
表4出铁结果汇总
铁次 开口时间 深度 见渣时间 堵口时间 铁量 渣量 PT [Si]
1 9:58 3.3 未见渣 12:30 400.4 0 1350 3.04
2 13:05 3.6 14:47 16:46 795.4 350 1423 3.05
3 17:09 3.4 17:19 22:25 842 400 1505 2.67
表5出渣结果汇总
铁次 S Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> CaO MgO SiO<sub>2</sub> F R
1 未见渣 - - - - - -
2 2.09 17.98 39.04 7.95 32.07 0.37 1.2
3 2.26 16.89 39.88 8.68 32.11 0.42 1.22
(3)减少产量损失
以某钢4150m3高炉2018年10月10日休风为例，按时间计算，炉况每提前恢复一小时，可减少高炉产量损失计算如下：
每小时损失铁水产量：a＝1h×2.5ch×72t/ch＝180t/h
9.7小时可少铁水产量损失：b＝180t/h×9.7h＝1746t
根据送风累计风量计算生成的渣铁量，当炉缸中生成的铁量大于200t即可出铁，采用本发明的装料方法能够保证第一次出铁的铁水直接通过撇渣器，大幅减少炉前工作量，降低人工和材料费用。
本发明的高炉采用五段式装料，第一段装入净焦，以快速加热炉杠和渣铁，第二段装入空焦和造渣剂，空焦的主要作用是继续加热炉缸，造渣剂的装入量以保证“净焦+空焦+轻负荷料”反应生成的炉渣中的Al2O3含量＜18％为准，从而保证渣的流动性，第三段装入轻负荷料，第四段为过渡料，实现从轻负荷料到重负荷料的过渡，通过调整过渡料的装入量，调节轻负荷料和喷煤料分配，第五段为喷煤料，实现从高硅铁到正常生铁转变的关键，通过煤量的调整可以有效的调整高炉热量，降低铁水中的硅含量。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (9)

1.一种快速恢复高炉炉况的焖炉料装料方法，其特征在于，炉腹装入物料为净焦，炉腰装入空焦和造渣剂。
2.根据权利要求1所述的快速恢复高炉炉况的焖炉料装料方法，其特征在于，所述造渣剂包括熔剂和硅石。
3.根据权利要求1所述的快速恢复高炉炉况的焖炉料装料方法，其特征在于，炉腰物料各组分重量百分比为：焦炭50-55％，硅石9-12％，灰石18-22％，白云石13-16％。
4.根据权利要求1所述的快速恢复高炉炉况的焖炉料装料方法，其特征在于，炉身和炉喉整体分为三段，自下而上各段装料如下：
第一段为炉身下部，装入轻负荷料，控制负荷小于1.5，其中，矿石的组成及重量百分比为：烧结矿为71-74％，球团矿为23-26％，硅石为2-4％；
第二段为炉身中部，装入过渡料，过渡料负荷自下而上依次增大，且控制负荷为1.5-3.5；
第三段为炉身上部至炉喉，装入喷煤料，喷煤料负荷为3-3.5，其中，矿石的组成及重量百分比为：烧结矿为70-74％，球团矿为22-24％，硅石为4-6％。
5.根据权利要求4所述的快速恢复高炉炉况的焖炉料装料方法，其特征在于，第三段负荷加重至高炉能够喷煤。
6.根据权利要求4所述的快速恢复高炉炉况的焖炉料装料方法，其特征在于，第二段物料段反应产生渣中Al2O3的重量百分比为14.5-17.5％，且自下而上逐渐减小。
7.根据权利要求4所述的快速恢复高炉炉况的焖炉料装料方法，其特征在于，第三段物料段反应产生渣中Al2O3的重量百分比为13.5-14.5％。
8.根据权利要求1所述的快速恢复高炉炉况的焖炉料装料方法，其特征在于，控制炉腰和炉腹物料段反应产生渣中Al2O3的重量百分比小于18％。
9.根据权利要求1所述的快速恢复高炉炉况的焖炉料装料方法，其特征在于，总体配料满足以下条件：总焦比1.10-1.25t/吨铁；渣铁比在400-500kg/吨铁；渣焦比在300-420kg/吨铁。
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