肖大伟
(四川德胜钢铁有限公司炼铁厂)
摘 要 德胜钒钛1250m3高炉在降焦比攻关过程中，通过精料入炉、强化高炉操作和管理及设备改造等方面采取措施，成功突破了低品位高钒钛磁铁矿冶炼高焦比的瓶颈，解决冶炼过程中渣比高、脱硫难、炉渣黏的难点，开拓了一条小中型高炉降本的新道路。攻关前后指标对比，提高煤比达57kg/t，降低焦比142kg/t。
关键词 高钒钛 降焦比 实践
1 前言
德胜钒钛1250m3高炉2010年投产，20个风口送风，两个铁口。采用当今最先进的PW无料钟炉顶上料、软水密闭循环系统、水淬渣处理系统等技术。但德胜钒钛地处四川腹地，交通不便，外购矿石成本极高，因此利用攀西地区丰富的低品位高钒钛磁铁矿入炉冶炼，是降低成本的有效手段。但该矿种冶炼存在着高炉渣比极高、脱硫困难、炉渣黏稠等技术难点，不利于中大型高炉冶炼，导致焦比一度高达576kg/t。德胜集团在高炉操作上大胆探索创新，通过工艺技术革新，设备改造，原料优化，操作优化，成功在低品位高钒钛冶炼条件下，降低焦比至434kg/t，达到国内同行业先进水平，对有效利用我国廉价的贫矿资源作出了较大贡献。
2 焦比偏高的主要原因
2.1客观原因
2.1.1品位低、渣量大
1250m3高炉所采用的高钒钛磁铁矿，综合入炉品位＜49.5%，远低于全国1000m3级高炉56%的水平[1]；渣比高达670kg/t，高于全国1000m3级高炉约270kg/t。
2.1.2渣黏稠
炉温波动大，高钒钛磁铁矿冶炼渣中TiO2≥20%，提高煤比后未燃煤粉进入渣中，由于其具有较高的反应活性，易与炉渣中TiO2还原生成Ti(CN)难熔物质，从而使炉渣变粘稠，流动性变差，放不尽渣铁，崩、滑、悬料频繁，造成炉况不受控，为处理炉况被迫降低煤比，轻负荷冶炼，致使焦比大幅升高。
2.1.3燃料质量差、透气性差
德胜处于四川盆地腹地，周边优质焦炭、煤粉产地极少，外购焦炭成本较高，因此入炉焦炭质量较差，入炉后在冶炼过程中产生大量粉末，造成高炉料柱透气性恶化，崩滑料频繁，高压差不受风，对钒钛矿冶炼造成极为不利的影响。
2.1.4硫负荷偏高
硫负荷偏高，脱硫系数低 ，高钒钛矿冶炼硫分配系数Ls仅5～9，为普通矿冶炼硫分配系数Ls 25～30的1/5。德胜焦炭、煤粉等原料入炉硫含量较高，致使高炉硫负荷高达6kg/t，为保证产品质量炉温控制较高，产品质量与经济指标提高矛盾尖锐。
2.1.5渣口设备设计不合理，未能发挥作用
1250m3高炉设计时考虑到渣比较高，为利于排渣参照攀钢经验设计1个上渣口，但受场地限制，开炉后发现冲渣沟过短且存在一定安全隐患，因此未能放上渣，铁口出渣压力较大。
2.1.6钒钛磁铁矿冶炼与普通矿冶炼的差异
普通矿在一定冶炼条件下，冶炼强度越高，则焦比升高、温度波动增大，脱硫系数降低，对高炉降焦比冶炼是不利的。但高钒钛磁铁矿冶炼为减少钒钛炉料在炉内停留时间，解决TiO2过还原的问题，采取高冶炼强度的方法却是非常有效的手段，因此存在一定矛盾，不易找准平衡点。
2.2主观原因
2.2.1高钒钛冶炼经验不足
德胜钒钛1250m3高炉，是公司首座中型高炉，2010年开炉初期由于生产技术经验不足。对低品位高钒钛矿中型高炉的冶炼难度认识不足，上、下部调剂的方向及度尚待摸索，导致炉况事故频发，严重影响焦比。
技术人员经验不足，对中型高炉冶炼操作规范化、科学化、连续性认识不到位，统一操作制度执行不力，导致炉温波动较大。
2.2.2炉前管理经验不足
攀钢几十年积累的高钒钛冶炼炉前管理经验，高钒钛冶炼炉前管理以“抢”字为先，快速出铁，减少渣铁在炉内蓄积的时间。然而，德胜钒钛1250m3高炉对炉前管理经验不足。
3 焦比攻关的措施
3.1 改善焦炭质量
改变焦炭结构，大量采购山西等地区高性价比优质冶金焦炭，按经济比例搭配川内普通冶金焦，从水熄焦入炉为主改变为干熄焦入炉为主，焦炭质量较大改善，使压差大幅降低，冷风流量逐步平衡稳定。
3.2改善矿石性能
为改善入炉矿石性能，解决外购球团矿石质量不稳定，抗压强度偏低，并且成本较高的缺点，德胜钒钛投资将原有66m2烧结机改造为链篦机回转窑球团机；自产钒钛球团矿较外购普通球团矿减少了运输过程中的磨损，抗压强度由1500N/个大幅提升至2000N/个，有效改善原料质量，使高炉还原过程中粉末减少，料柱透气性改善。
3.3低[Si]+[Ti]冶炼
低[Si]+[Ti]冶炼是钒钛矿冶炼的必由之路，也是大幅降低焦比的有效手段。
对铁水[Si]+[Ti]冶炼实行考核控制，严格把控高炉铁水[Si]+[Ti]，根据技术提高水平不断收窄炉温控制区间，最终在炉况稳定情况下，将铁水含[Si]由0.447%成功降低到0.167%左右，有效提高铁水流动性，实现钒钛冶炼渣铁“快进快出”的要求，解决了TiO2在炉内停留时间过长导致炉渣粘稠的问题，并且理论可降低焦比达110kg/t[2]。
3.4调整装料制度
德胜钒钛1250m3高炉在开炉初期因炉况顺行较差，采用
的装料制度，O/C角差2.5°中心配加15%中心焦，着重发展边缘气流稳定炉况，因此焦炭负荷仅3.6，矿批30t/批，焦比一度高达576kg/t。1250m3高炉大胆转变思路，逐步取消中心加焦，彻底解决中心加焦燃耗较高冶炼强度受限的问题；以五环焦炭布料形成稳定的焦炭大平台[1]，调整装料制度稳定为
，发展中心气流兼顾边缘形成稳定的操作炉型，并按原料特性调整排料顺序，使其达到最优化布料，稳定上部气流为低硅冶炼创造稳定的气流条件。
3.5 高强度冶炼
为减少减少钒钛炉料在炉内停留时间，解决TiO2过还原的问题，1250m3高炉采取一定条件下的高强度冶炼。主要措施是将高炉风量由2533m3/min提高到3284m3/min，富氧率由1.23%提高到1.98%，采用以上措施使1250m3高炉保持了1.20t/m3d左右的高冶炼强度。
3.6新增脱湿鼓风装置
解决四川地区因夏季湿分（15～21%g/m3)波动较大，致风量波动影响炉况稳定的问题，成功将夏季湿分控制在8.0g/m3左右，减少了炉况波动。
3.7提高高炉炉顶压力
提高高炉炉顶压力，降低全压差，1250m3高炉在设计压力160 kPa的基础上，对高炉设备能力进行综合评定。经论证后通过PLC的程序优化，逐步将炉顶压力提高到175 kPa，不但有效降低全压差稳定炉况，并且理论可降低5kg/t焦比。
3.8 提高理论燃烧温度，提高煤比
因喷吹用煤粉与焦炭存在着巨大的价差，利用廉价的煤粉资源代替稀缺的焦煤资源是降低焦比的有效手段。
提高理论燃烧温度为提高喷煤比创造条件，德胜钒钛通过操作优化，采用“定温调煤”操作方式，发挥热风炉设备的潜能，将风温使用水平由1038℃提高到1213℃，提高达175℃，理论上可降低焦比40kg/t[2]，，富氧率由1.23%提高到1.98%，综合理论燃烧温度（t理）提高达1220℃，为高炉提供了增加54kg/t煤比的条件。
3.9 提高炉前管理水平
高钒钛冶炼，炉前的劳动强度相对较大，炉渣粘稠铁水流动性差，铁口喷溅大，在操作中很难保证正点出铁。这与钒钛冶炼对炉前以“抢”字为核心“快进快出”操作方针极不匹配。1250m3高炉在炉前管理上，狠抓铁口管理，统一炉前操作，顺利实现“零间隔”出铁，解决了炉前生产的技术瓶颈。
通过以上措施，高炉炉缸活跃程度提高，焦炭负荷提高，入炉焦炭量减少降低了硫负荷，
物理热充沛，解决了钒钛矿低硅钛冶炼脱硫系数较低的问题。[Si]]由0.447%逐步降低到0.163%，成功实现低[Si]+[Ti]冶炼，大幅降低焦比，并解决钒钛矿冶炼出粘渣导致炉况事故频发的问题，更进一步的降低燃料消耗。不断提高焦负荷，并提升与之相匹配的喷煤量，最终提高煤比达142kg/t，有效降低了焦比（见表1）。
表1 德胜钒钛1250m3高炉降焦实践技术指标变化
4 结语
（1）德胜钒钛3#高炉降焦比攻关的实践证明，通过技术攻关，实现高喷煤比相对较低焦比的低品位高钒钛矿冶炼是可行的。
（2）钒钛矿的低[Si]冶炼可以达到比普通矿更低的水平，铁水中[Si]含量可控制0.15%左右，但炉温必须以[Si]+[Ti]来控制。
（3）在现有运输条件下，针对地区特点采用低品位高钒钛矿石，入炉焦比虽然在降低焦比攻关后仍高于普通矿石冶炼高炉，但从经济性上对德胜1250m3高炉降低成本是非常有利的，对我国内陆地区钢铁厂小中型高炉降本有较大现实意义。
（4）钒钛冶炼降低焦比的核心思想是，一定条件下高强度冶炼，缩短冶炼时间，保障炉况稳定，减少炉况事故。通过实施改善外部条件、低硅冶炼、提高煤焦置换比等措施是降低焦比实践成功的关键。
5 参考文献
[1] 周传典主编.炼铁生产技术手册[M].北京：冶金工业出版社，2002.8（313-374）页.
[2]郝素菊等编著.高炉炼铁500问[M].北京：化学工业出版社，2008.7（177-202）页.