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高炉无料钟炉顶布料模式探索

发布时间:

  2006年  10月                河  南  冶  金                  Oct.  2006

 第 14卷  第 5期

HENAN M ETALLURGY               Vol. 14 No. 5

高炉无料钟炉顶布料模式探索

3

张  玲  晁团效  李卫东  刘志明

( 安阳钢铁股份有限公司 )

摘要  根据炼铁原料条件的变化 ,在保证炉况稳定顺行 ,对无料钟炉顶布料方式进行适当调整 ,探索出合适的操作 制度 ,保持炉况长期稳定顺行 ,为发挥无料钟炉顶优势创造条件 。 关键词  高炉  无料钟炉顶  多环布料

FRY TO TY PE O F FEED ING FO R BELL - L ESS TO P IN NO. 7BF O F ANSTEEL

Zhang L ing Chao Tuanxiao  L i W eidong L iu Zhim ing ( Anyang Iron & Steel Co. , Itd )

ABSTRACT According to the changes of ironmaking raw material condition, and on basis of BF stable and regular work2 ing, the type of feeding for bell - less top was p roperly adjusted to fry to get a suitable operation system , keep a long term stable free driving condition, and give p lay to strong points of BF bell - less top. KEY WO RD S blast furnace bell - less top multi - loop distribution

0  前言 安钢 7号高炉 ( 380m3 )于 2002年 5月 28日点
火投产 。 SS型串罐无料钟炉顶 、薄炉墙 (炉腰铸钢 光面冷却壁 、炉身大型模块 )在安钢高炉首次运用 , 高炉炉喉直径小 (直径 4. 1m ) ,溜槽摆动机构由钢 丝绳控制 ,正常生产时 ,溜槽 α角波动较大 ,易发生 漂移 ;炉身大型模块在筑炉时炉内预制 ,骨料分布不 均 ,强度较差 ,炉料摩擦易侵蚀 ,开炉后不久降料面 观察 ,炉内耐火材料破坏较严重 ,大型模块无缝钢管 全部露出 ,伸入炉内约 100~150mm ,操作炉型严重 破坏 。开炉前准备工作较仓促 ,没有制定详细高炉 无料钟料溜槽轨迹和料流调节阀开度的试验方案 , 利用开炉机会进行了几批料未带风实测 ,没有准确 测定出料流轨迹和料流调节阀开度关系 ,布料圈数 与料流调节阀开度关系 ,主要由操作人员目测来控 制 。高炉生产中用直供焦 ,选用定焦调矿法调节高 炉操作 ,焦炭以料车罐满为准 ,因操作人员*惯不 同 ,焦炭重量波动大 ,影响高炉布料准确性 ,使多环 布料在生产实践中受到制约 。7号高炉操作人员根 据当时原料 、高炉冶炼条件 ,摸索出合适的操作制 度 ,保持炉况长期稳定顺行 。 1  生产实践
7号高炉从投产至今按布料方式分为二种 : 模 拟大钟单环布料和多环布料 ,均取得较理想效果 。 按高炉实际生产效果分为三个阶段 :第一阶段 ,开炉

至 2004年 2月布料以模拟大钟单环布料为主 ,生产 特点 :高炉顺行可 ,入炉风压较低生铁质量产量均不 理想 ,高炉生产中易产生塌 、滑料现象 ,亏料线时赶 料线时间长 ,影响煤气流分布及煤气利用 ,高炉生产 受原燃料质量波动影响较大 ,布料角度较小 ,主要靠 发展边缘煤气流维持生产 ,渣铁物理热差 ,流动性 差 ,维持较高的炉温 ,高炉利用系数较低 ,最高为 3. 51 t/m3 ·d; 第二阶段 , 2004 年 3 月 ~2004 年 11 月 布料方式以多环布料为基准 ,生产特点 :高炉顺行良 好 ,生铁质量明显改善 ,产量大幅提高 。高炉塌滑现 象明显减小 ,亏料线时赶料线时间短 ,基本上消除亏 料线对高炉生产的影响 。高炉内矿焦分布合理 ,煤 气利用较好 ,渣铁物理热充沛 ,流动性良好 ,可应用 低硅铁冶炼技术 ,高炉生产易接受高风压 、高富氧 , 抵抗原燃料质量波动能力较高 ,受外界条件变化影 响较小 ,利用系数较高 ; 第三阶段 , 2005 年 5 月至 今 ,布料以模拟大钟单环布料 、定焦调矿 、大矿批 、高 风温富氧喷煤为准 ,辅助变速布料 ,消除炉内煤气流 局部发展给高炉生产影响 ,因生产时间较短 ,具体效 果有待进一步观察 。 2 布料模式的探索 2. 1 开炉装料模式的设计
在确定开炉方案时 ,参照国内同类型无料钟开 炉装料模式 ,以 OO ↓CC ↓, OOO ↓CCC↓为主 。设 计矿批 12. 0 ~14. 0 t、14. 0 ~18. 0 t、18. 0 ~21. 0 t布

3 联系人 :张玲 ,工程师 ,河南. 安阳 (455004) ,安阳钢铁股份有限公司炼铁厂 ;  收稿日期 : 2006—3—30

 2006年 第 5 期

河  南  冶  金                                · 2 5· 

料时 , 净焦为

C20 10

,







O278 C298

,

O374 C394 ,

O31 29 27 4 4 2

采用送 C31 29 27 20 3 3 3 3













,并利用装炉料机会

测定各批重条件下截料阀下料时间 ,料流调节阀开

度与*均料流量大小关系 。料流调节阀开度与溜槽

旋转圈数关系等 。当炉料装至炉身上部时 ,休风装

料测定炉料在炉喉碰撞点 ,焦炭 、矿石在溜槽旋转时

轨迹参考 ,为 7号高炉无料钟炉顶实现多环布料打

下基础 。

高炉点火后 ,因装料时测定不同矿批无料钟布

料参数 、炉料分布较乱 、休风时间太长 、开炉焦比太

高等因素 ,送风不久即发生悬料 。在装料制度上调

整为 : OO ↓CC↓, O278 C298 , 经过连坐三次料以后 ,炉 况逐渐好转 ,塌滑料现象明显减少 ,第 10 天高炉达

产 ,日产 1267 t/ d。

2. 2 生产期布料模式探索

开炉后不久 ,由于炉顶设备设计缺陷 ,设备处于

磨合期等因素 ,高炉频繁慢风 、休风 ,给生产带来困

难 。为确保各种条件下高炉迅速恢复 ,布料模式随

之频繁调整 ,直至高炉生产设备正常布料方式采用

模拟大钟单环布料 ,布料角度才稳定在一个适宜范

围。

情况 ,应用快速加风法 ,补充净焦 1~2车或不加 ,矿 焦批不动 ,缩小布料角度至炉顶设备允许最小值 (α
= 20°) ,矿焦同角赶明料线 ,根据风压 、风量配合关 系 ,逐渐扩大 α角 (即料线每提高 200~300mm 时增 加 α角 1. 5°~2. 5°) 。当料线运行正常时 ,逐渐增 加全风压 、风量 ,使用风温 、加湿 、喷吹燃料等 。此方 法在生产实践中应用以来取得较好的效果 ,恢复炉 况时间缩短 ,炉况运行明显改善 ,渣铁物理热充沛 , 流动性良好 ,生铁质量改善 ,产量损失较少 。炉况恢 复后 ,能保持长期稳定 ,杜绝了复风或亏料线正常生 产后周期塌滑料现象 ,取得了较好的经济效益 。 2. 2. 2 正常生产中布料模式的摸索
7号高炉开炉以来 ,采用全焦冶炼 ,焦炭由三炼 焦直接供应 ,没有中间焦仓 ,高炉操作中应用定焦 (以料车满为准 )调矿法 。于 2003年 5月应用加湿 鼓风技术 ,高炉生产状况呈阶段性 ,每年冬季炉况顺 行差 ,各种炉况事故都会发生 ,产量损失较大 ,对炉 衬耐火材料损坏较大 ,高炉仅靠发展边缘煤气流维 持生产 。装料制度 、送风制度均波动较大 ,破坏了炉 缸热制度和造渣制度 ,生铁产量 、质量难以保证 ,废 铁较多 。以每年冬季炉况处理后高炉操作的布料模

2. 2. 1 高炉复风布料模式的探索

式调整可分为三个阶段 :

无料钟炉顶首次应用于安钢小型高炉 ,对无料

第一阶段 ,单环布料时期 : 7号高炉开炉初选用

钟炉顶布料规律认识不断提高 。在生产实践中逐渐 多环布料 ,由于生产不顺 ,塌滑料现象时有发生 ,改

摸索出适合高炉塌 、滑料 、坐料 、休风后复风无料钟 为单环布料 ,从 2002年 6月 18日开始至 2004年 2

炉顶布料规律 。根据生产实践分为两种方法 :第一 月底 ,布料模式以小矿批 、单环布料为主 ,根据高炉

种方法 :采用钟式高炉装料特征指导无料钟炉顶布 生产情况 、原燃料变化摸索出高炉布料规律 :矿批逐

料 ,力求尽快恢复炉况 。如炉内外事故慢风达 50% 渐加大 , △α差值由负值向正值过渡 ,既由发展边缘

或休风后复风 ,遇见塌滑料亏料线时 ,首先补充适当 煤气流向压抑边缘煤气流操作过渡 。布料模式从

净焦 ,并相应退负荷 500 ~1000kg或不退负荷 ,每 10批料加净焦 3车 。矿石布料角度不变 ,焦炭增加

O374 C396 → O374 C394 → O374 C391 。在 △α值 方 面 , 结 合 矿 批 、高炉生产现状 , △α = 1°~2. 5°范围内冶炼效果

2°~5°以疏松料柱 ,料线正常时装料制度改回 。在 最佳 ,高炉长期稳定顺行 。生铁产量 、质量较好 ,高

实践中发现 ,炉况暂时恢复 ,每次相隔 2. 5 ~3. 0 小 炉利用系数可 ,高炉入炉风压低 ,抵抗原燃料波动性

时 ,存在周期性塌滑料现象 ,渣铁物理热不足 、流动 能差 ,易发生塌滑料现象 ,炉况恢复时间长 。经济技

性差 ,生铁质量难保证 。第二种方法 :根据当时炉温 术指标见表 1:

表 1 2003年 4~9月主要技术指标

时间 / 月

利用系数 / 入炉焦比 /

t/m3 ·d

kg/ t

冶炼强度 / t/m3 d

入炉品位 /%

热风温度 /℃

煤气 /%

[ Si] / %

[ S] / %

热风压力 / kPa

4

3. 31

542

1. 83

58. 5

970

18. 14

0. 57

0. 039

185

5

3. 47

549

1. 91

58. 6

1005

18. 33

0. 54

0. 029

190

6

3. 51

537

1. 88

58. 5

1021

18. 23

0. 57

0. 029

195

7

3. 35

529

1. 79

58. 7

1047

18. 46

0. 60

0. 031

195

8

3. 44

533

1. 88

58. 9

1074

18. 36

0. 59

0. 030

200

9

3. 47

540

1. 87

58. 6

1069

18. 10

0. 56

0. 029

195

  第二阶段 ,双环 、多环布料时期 : 2003 年末 ,炉 况不顺处理后 ,集团公司加强原燃料管理 ,优化焦煤

配比 ,延长结焦时间 ,使焦炭机械强度 、热态强度明 显改善 。并对烧结矿进行喷洒 CaCl2 溶液试验并应

·26·

     河  南  冶  金                2006 年第 5期  

用工业生产 ,烧结矿各项冶金指标明显提高 ,其他各 达到 18. 93%。在生产实践中发现 ,当焦炭*台建

炉生产状况均处历史最好时期 。炼铁厂组织相关人 立后 ,维持不动 ,根据高炉生产情况调节矿石批重及

员到杭钢 、三 (明 ) 钢考察学*先进无料钟布料规 炉喉矿石厚度 ,炉况稳定顺行 ,炉内煤气流分布合理 ,

律 ,并于 2004年 3月份在高炉上双环 、多环试生产 , 根据生产实践选取不同矿批 、布料角度 、圈数 ,结合

煤气利用改善 ,炉顶混合 CO2 含量较高 。当焦炭*台 厚度改变时炉况顺行较差 ,易发生塌滑料现象。

炉顶成像观察 ,高炉操作人员对无料钟布料及其调

3)关于 αo 与 αc 的角差问题 。大高炉一般认

剂对煤气流影响认识进一步明确 。从 4月开始进行 为 αo与 αc的角差在 2°~5°最佳 , 7 号高炉结合生

多环布料工业生产 ,取得以下共识和经验 :

产实践探索时 ,αo与 αc的角差在 0°~1. 5°时炉况

1)采用多环布料建立稳定的焦炭*台 ,保持炉 运行状况最好 。原燃料条件好时取上限 ,原燃料波

喉边缘 、中心区域一定厚度焦炭 ,炉况长期稳定顺 动大取下限 。

行 。在生产实践中发现 ,多环布料炉况稳定性优于

4)多环布料时 △αo的调节范围 。安钢燃料全

单环 、双环布料 ,入炉风压高 ,塌滑料现象明显减少 , 部外购 ,焦炭 、烧结矿质量波动大 ,在生产实践中 ,结

亏料线时 ,多环布料易赶料线 ,且对炉况影响较小 , 合炉顶成像 ,煤气流分布曲线分析 ,摸索出 αo角差

生铁产量提高 ,质量明显改善 ,高炉抵抗原燃料波动 在 2°,布料圈数不动时 ,炉况运行状态最佳 。

能力明显提高 。

5)中心加焦问题 。由于炉顶设计缺陷 ,正常生

2)选择合适矿石批重 、适宜炉喉矿石厚度 。参 产时布料 αm in = 20°。一段时间内高炉不顺时 ,为

照三 (明 )炼铁厂经验 ,结*哺衷锨榭 ,高炉正 打透中心采用中心加焦技术 ,α = 14°~16°。发现中

常生产时 ,炉喉焦碳厚度在 0. 375% ~0. 530m ,矿石 心煤气流过分发展 ,边缘堆积严重 ,发现风量 、风压

厚度在 0. 50% ~0. 75m ,原料条件好取上限 ,原料质 不稳 ,波动较大 ,不宜接受风量 ,且极易发生塌滑料

量波动大取下限 ,并补充适量焦碳入烧结矿 ,炉况长 现象 。但当 α = 20°且焦炭量占总量 15% ~20%时 ,

期稳定顺行 。关于多环布料时 ,各环矿石 、焦碳分配 炉况运行状态最佳 。

比例 ,经过长期摸索 ,取得以下数据 :矿石布三环 、焦

2004年 9月生产为例 (矿批 19. 5 ±0. 5 t、焦批

碳布四 环 时 , 矿 石 第 1, 2 环 布 料 占 总 量 40% ~ 45% ,最后一环为 10% ~20% ,焦碳边缘区域 (第 1

6.

5 t)布料模式为

O31 29 27 4 4 2

γ C , c 31 29 27 20 3 3 3 3

= 27.

1 °、γo

=

24. 5°依据理论计算和成像观察发现焦炭*台宽度

环 )为 25% ~30% ,中心区域为 15% ~25%时 ,炉况 约 800~1200mm ,矿石*台宽度约 1100~1400mm ,

长期稳定顺行 ,生铁产量 、质量明显改善 ,炉喉中心 炉况运行良好 ,生铁日产较高 ,月利用系数达 3. 89 t/

煤气流发展 ,煤气利用率提高 ,炉顶煤气 CO2 含量 m3 ·d。2004年 4~9月主要指数指标见表 2:
表 2 2004年 4~9月主要指数指标

时间 / 月

利用系数 / t/m3 d

焦比 / kg/ t

冶炼强度 / 入炉品位 / 热风温度 /

t/m3 d

%



煤气 / %

[ Si] / %

[ S] / %

热风压力 / kPa

加湿量 / g /m3

4

3. 34

519

1. 76

58. 5

1025

18. 1

0. 66

0. 037

200

12

5

3. 53

517

1. 88

59. 0

1028

18. 63

0. 61

0. 030

210

20

6

3. 77

550

2. 10

58. 9

1058

18. 79

0. 69

0. 027

209

37

7

3. 65

521

1. 93

58. 61

1074

18. 56

0. 56

0. 032

208

29

8

3. 40

535

1. 96

58. 59

1057

18. 65

0. 56

0. 034

196

31

9

3. 89

550

2. 16

58. 34

1064

18. 56

0. 60

0. 032

211

36

  第三阶段 ,炉况长期不顺时 ,布料模式需进一步 探索 。7号高炉从投产以来 ,每年冬季炉况长期不 顺 ,各项调节措施应用均无明显效果 ,且每次炉况恢 复时 ,布料方式各不相同 。以 2003年 、2004年末恢 复炉况为例 。2003年末炉况不顺 ,其主要由原燃料 质量波动引起 ,通过改善原燃料质量 、应用加湿鼓风 技术 ,高炉使用风温逐渐提高 ,炉况才逐渐恢复 。 2004年末 ,原燃料条件较好 ,波动小 ,炉况不稳 ,在 实践中 ,通过提高炉温 、降低渣碱度 ,应用变速布料 等技术 ,稳定软融带位置 、煤气流分布使炉况恢复 。

此阶段通过三次大的炉况长期不顺 ,在布料模式上 都显得粗糙随意 ,对无料钟布料规律和调剂煤气流 的作用认识不充分 ,大致表现在以下几个方面 :
1)布料模式变化随意且频繁 ,基本上每天 、甚 至每班都在变动 ,不能形成合理的煤气分布 ,延长处 理炉况时间 。
2)操作上对布料模式的调节缺乏量的概念 ,变 动粗放 。往往是 αo与 αc、矿批 、料线等一起变动 , 没有建立适合高炉生产日常操作管理调解范围 。
3)对 △α认识不足 ,处理炉缸堆积时 ,αo 角大

 2006年 第 5 期

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于 αc: 1°~3°。边缘气流不发展 ,引发新的炉况事 故。
4)布料模式变动中 ,调整风口布局 ,使装料制 度与送风制度配合更差 ,造成炉缸热制度 、造渣制度 失常 ,生铁产量 、质量难于保证 ,引起炉缸堆积 ,炉墙 局部结厚 、结瘤等事故 。 4  结语
经过三年来布料摸式的探索 , 从开炉到顺产 、 达产 、高产 , 炉喉煤气流的分布控制 , 要从强调发 展边缘煤气流转向中心煤气流 , 最终达到要求中心 与边缘煤气流两股适当发展和*衡 。并得到如下结 论:
1)无料钟的布料特性其规律同样适用于炉喉 直径小的高炉 ,在炉况稳定顺行的情况下 ,摸索出合 适的装料制度 。
2)通过 7号高炉三年多生产实践 ,中型高炉的 无料钟布料仍可通过建立稳定焦炭*台 ,调节矿石 批重 、布料来稳定煤气流 ,发挥无料钟布料的优越 性 。焦炭*台的建立可以通过多环布料实现 ,并维

持不变 ,通过调节矿石布料角度和圈数来调节炉内 煤气流分布 。根据安钢现有原料条件 ,炉喉中心区 域焦炭约为总焦量的 15% ~20%时 ,高炉抵抗原料 变化能力较强 ,炉况长期稳定顺行 。
3)在日常生产调节中 ,αo、αc、△α变动量都应 较小 ,且作用明显 ,且各环间差值为 2°时炉况顺行 状态最好 。
4)无料钟炉顶高炉日常生产中 ,单环布料时 , 高炉冶炼各项经济技术指标 均稍差双环 、多环布 料 。因此 ,无料钟炉顶高炉装料制度应选择多环布 料 ,为优化高炉指标提供条件 。 5 参考文献
[ 1 ]  周传典主编. 高炉炼铁生产技术手册. 北京 :冶金工业出版社 , 2003. 328~337.
[ 2 ]  成兰伯. 高炉炼铁工艺及计算. 北京 : 冶金工业出版社 , 1990. 270~298.
[ 3 ]  刘云彩. 高炉布料规律. 北京 : 冶金工业出版社 , 2005. 169 ~
190. [ 4 ]  张贺顺 , 刘 利锋. 首 钢 2 号 高 炉 装 料 制 度 调 整 实 践. 炼 铁 ,
2005, 24 ( 3) : 12~16.

(上接第 5页 ) 可能太快 ,生产产品有相当局限性 。而在连续退火 中 ,退火温度处于双相区 (α +γ) ,可达 850℃,短时 间保温后冷却速度自由度大 ,大大扩大品种范围 。 但是 ,连续退火要求冷轧板必须在短时间内再结晶 和进行晶粒充分长大 ,这就需要材质纯净 。全氢罩 式退火 只能 生产 高强 钢中 的 低 合 金 结 构 钢 ( HS2 LA ) ,强度级别和深冲等级均受到限制 ,生产表面质 量 O3级产品尚可 ,但生产表面质量要求高的 O5级 产品比较困难 ,不适宜作表面质量要求高钢板 。连 续退火除能生产深冲等级钢板以外 ,还能生产多种 强度级别和多种深冲等级的高强钢 ,能满足汽车 、家 电 、建筑等行业对冷轧板的多种要求 ,可以生产 O5 级汽车外板 ,适宜作表面质量要求高的钢板 。 4. 7 实际应用
全氢罩式退火炉开发早 、历史较长 、炉型成熟 、 使用广泛 、技术难度稍小 ,是欧洲国家大多采用的炉 型 ,国内钢厂冷轧刚起步时大多采用该炉型 ,最佳退 火量一般小于 60万 t/年 。连续退火炉技术难度大 、 生产人员素质要求高 ,是日本大多采用的炉型 ,国内 大型钢厂冷轧生产规模 、产品档次 、经验积累达到一 定时期也开始采用该炉型 ,最佳退火量一般 70 ~ 100万 t/年 。国内宝钢连续退火技术使用最早 ,实 力最强 ,目前宝钢 、鞍钢 、本钢 、武钢 、马钢等大型钢 厂都在建设连续退火生产线 。

5 结语 全氢罩式退火与普通的罩式退火相比 ,具有效
率高 、质量好 、能耗低等优势 ,全氢罩式退火正逐渐 取代普通的罩式退火 。
全氢罩式退火和连续退火相比 ,全氢罩式退火 具有生产软质钢板的优势 ,生产灵活 ,建设投资少 , 但在高强度钢板生产上有所欠缺 ,且属间歇式生产 , 生产周期长 ,效率偏低 ,适合小批量 、多品种生产 ,该 退火工艺在小型冷轧厂中十分流行 。连续退火既能 生产软质钢板又能生产级别较高的高强钢板 ,产品 开发优势明显 ,且生产连续化 ,生产周期短 ,板形好 , 表面光洁 ,但投资大 ,技术复杂 ,适合大批量 、少品种 生产 ,该退火工艺在大型冷轧厂中日益盛行 。
全氢罩式退火和连续退火均为先进的退火工 艺 。今后相当长一段时期内全氢罩式退火和连续退 火将同时并存 ,两种退火工艺优势互补 ,各个钢厂可 根据自身实际情况选择不同的退火工艺 。 6 参考文献
[ 1 ]  曹曙. 连续退火和全氢退火工艺及设备的发展. 上海金属 , 1995 ( 3) : 12~18.
[ 2 ]  查先进. 冷轧宽带钢连续退火炉与罩式退火炉的比较研究. 冶 金信息 , 1999 ( 1) : 17~19.
[ 3 ]  何建锋. 冷轧板连续退火技术在宝钢的应用. 轧钢 , 2003 ( 3 ) : 32 ~34.
[ 4 ]  康永林. 现代汽车板的质量控制与成形性. 北京 :冶金工业出 版社 , 1999. 8: 12~30.




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