关于我国高炉合理炉料结构的探讨

８　ＡＮＨＵｌ　Ｍ　ＥＴＡＬＬＵＲＧＹ　２００２年第１期　关于我国高炉合理炉料结构的探讨　许景利　（马鞍山钢铁设计研究院）　摘　要　为了提高炼铁企业的经济效益．本文挺出高炉的合理炉料结构，并对合理炉料结构的八炉料质量挺　出要求．强调提供高炉的炉丰｝必颊是优质、均匀、稳定的烧结矿、球团矿、决矿，才能达到真正的“精丰｝”ｔ从而改善高　炉冶炼指标，获得良好效益。　关键词高炉炉丰｝蛄抽合理他　Ｄｉｓｃｕｓｓ　ｏｉｌ　ｔｈｅ　Ｒａｔｉｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＢＦ　Ｂｕｒｄｅｎ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　Ｘｕ　Ｊｉｎｇｌｉ　（Ｍａａｎｓｈａｎ　Ｉｒｏｎ＆Ｓｔｅｅｌ　Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｅ　ｒａｔｉｏｎａｌ　ＢＦ　ｂｕｒｄｅｎ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｅｑｕｉ　ｒｅｍｅｎｔｓ　ｏｎ　ｂｕｒｄｅｎ　ｑｕａｌｉｔｙ　ａｒｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｅｃｏｎｏｍｉｃ　ｐｅｒ￣ｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｉｒｏｎ　ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ．Ｉｔ　ｉｓ　ｅｍｐｈａｓｉｚｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ￣ｒｎａｃｅ　ｃｈａｒｇｅ　ｍｕｓｔ　ｂｅ　ｔｒｕｅ　ｂｅｎｅｆｌｃｉａｔｅｄ　ｍａｔｅｒｉａｌ’＇ｓｕｃｈ　ａｓ　ｓｉｎｔｅｒ—ｐｅｌｌｅｔ　ｏｔｒ　ｌｕｍｐ　ｏｒｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ　ｗｉｔｈ　ｈＩｇｈ　ｑｕａＩｉｔｙ，ｕｎｉｆｏｒｕｔｉｔｙ　ａｎｄ　ｓｔｅａｄｉｎｅｓｓ－　ｔｈｕｓ　ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　ｓｍｅｌｔｉｎｇ　ｉｎｄｅｘ　ｏｆ　ｂｌａｓｔ　ｆｕｒｎａｃｅ　ａｎｄ　ａｃｈｉｅｖｉｎｇ　ｇｏｏｄ　ｂｅｎｅｆｉｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　ｂｌａｓｔ　ｆｕｒｎａｃｅ　ｂｕｒｄｅｎ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｒａｔｉｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎ　１　前言　料的质量，提出如下的意见和看法。　优质、高产、低耗、长寿，是现代钢铁企业中炼铁　工作者十分关注并为之奋斗的重大课题。由于炼铁　２合理的炉料结构　生产原料品种的多样性和复杂性直接影响着高炉炼　２．１　我国历年的生铁、烧结矿、球团矿生产状况　铁各项技术经济指标的优劣，因此，合理的炉料结构　随着国内、外科学技术的发展，我国的生铁、烧　仍然是今天炼铁工作者的重要话题。　结矿　球团矿生产技术和产、质量都有了长足的进　面对我国炼铁原料和高炉炼铁技术的进步、发　步。历年的生产量如表１Ｎ示。　展，笔者就我国高炉炉料结构的合理化以及各种炉　表ｌ我国历年的生铁、烧结矿、球团矿产量　１０‘ｔ／ａ　从表１可知，（１）我国的高炉炼铁及炼铁原料ｔ熟　近年来我国钢铁企业的高炉炼铁及烧结生产的　料）自１　９４９年后，有了突飞猛进的发展，１９４９～１９９８　部分技术经济指标见表２。　年我国生铁的年平均增长速度为１　３．４　作为炼铁　２．２　日本高炉炼铁的部分操作指标　原料的烧结矿１９９０～１　９９８年年均增长近１０００万ｔ，　日本高炉炼铁的部分操作指标如表３所示。　球团矿年均增长近１００万ｔ：（２）我国的高炉炼铁炉　从表３可知，日本高炉炼铁的熟料率与我国全国　料仉然以烧结矿为主。　平均水平基本相当，但人炉铁品位比我国高２　左　作者简介：许繁利，教授级高工，安徽省马鞍山市（２４３００５）马鞍山钢铁设计研究院　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００２年第ｌ期　右。　安徽冶盒　９　虑，以有利于提高我国高炉炼铁的产量和质量、优化　２．３合理的高炉炉料结构　合理的炉料结构，需从国情、厂情出发加以考　技术经济指标、降低能耗、节约生铁成本。因此，现代　化的钢铁企业，都非常重视并优化高炉的炉料结构。　表２近年来装国高炉及烧结生产的部分技术经济指标　１）其中：烧绪矿占７５．５７　、球团矿占８　３２　２）其中，烧结矿占７８　５Ｚ　、球团矿占６　９９　．　３）１９９７年杭钢生产烧绪矿　球团矿分别为７７．７，３８　ｏ３７　ｔ／ａ　４）ｌ９９８年抗铜生产烧结矿、球团矿分别为８１．６、３９　７万ｔ／ａ。　５）ｌ９９７年挤铜生产烧结矿，球团矿分别为３６３．６、１０７　８万ｔ／ａ。　６）ｌ９９８年挤铜生产烧结矿、球团矿分别为３９３．８、１１４　９万ｔ／ａ。　表３日奉高炉操作指标　利用系数　矿石项　ｍＺ．合理炉料结构要求入炉的各种原料，不仅在数　＾炉位　熟　量上要具有一定的比例，而且需优化每种人炉原料　的质量。　ｄｇ／ｔ－－　Ｆ　ＴＦｅ　／％年份　１　９９（Ｉ　１９９４　１９９０　１９９４　１　９９０　１　９９４　１９９０　１　９９４　指标　１　９９　１．９３　１６２６　１６２８　８５．Ｏ　８３　６　５７．８１　５７　７４　３．１烧结矿必须是优质的烧结矿　烧结矿作为高炉的主要炉料，除了由于精矿粉、　富矿粉需经烧结造块后入炉外，更主要是由于其优　良的冶金性能而被广泛使用。但是，不能简单地认为　凡是烧结矿就是好的炉料；质量差的烧结矿会影响　高炉的顺利操作，恶化高炉的经济指标。因此，作为　当令高炉炉料结构中用量最多的炉料——烧结矿，　必须是优质的。优质烧结矿应具有的特征：　（１）铁品位高（ＴＦｅ≥５６　）、硅低（ＳｉＯ　≤５．　从表２可知，我国高炉炼铁的熟料比是比较高　的，以１９９５年为侧，全国平均为８５．５１％，重点企业平　均为８８．４７　，地方骨干企业平均为８４．５６　。其中，　有些企业的熟料率高达９８．Ｏ５　、９９．９１　等。而从表　３可知，日本高炉的熟料率也仅为８５　左右。宝钢最　现代化的２座４０６３ｍ。高炉所设计的炉料结构为：烧　结矿８Ｏ　、球团矿１Ｏ　和块矿１Ｏ　。　５　），高铁、低ＳｉＯ。烧结矿，能为高炉炼铁实现低渣　从优化高炉炼铁的技术经济指标和阵低生铁成　本出发，笔者根据国内外高炉生产指标及它们的炉　料组成建议合理的炉料结构为：（１）熟料占９５　（其　中：商碱度烧结矿８０　～８５　，酸性氧化球团矿Ｌ５　～１０　），块矿５　。（２）烧结矿９０　～９ｊ　、块矿ｌＯ　～比和大幅度降低入炉焦比刨造条件。采用这种炉料　在宝钢等企业取得了良好的经济效益：例如１９９８年　宝钢烧结矿ＴＦｅ５７．７８　，比全国平均５３．８５　高出　３．９３　；其入炉焦比为３２ｏｋｇ／１－－Ｆｅ，比重点企业平　均４４８ｋｇ／ｔ—Ｆｅ低ｌ２８ｋｇ／ｔ—Ｆｅ；其喷吹煤粉为　１　７３ｋｇ／ｔ—Ｆｅ，比重点企业平均９８．８ｋｇ／ｔ—Ｆｅ多７４．　５　。　２ｋｇ／ｔ—Ｆｅ。虽然，对于某个钢铁企业而言，需根据本　３合理的炉料结构对炉料质量的要求　企业的原料条件进行综合的技术经济效益测算，但　维普资讯 http://www.cqvip.com

１０　ＡＮＨＵＩ　ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ　２００２年第１期　是高铁低硅烧结，仍是烧结生产的“精料”方针，具有　普遍性和指导意义。　（２ｊＦｅＯ含量低（ＦｅＯ＜８　）。根据生产经验，烧　结矿中ＦｅＯ含量提高ｌ　，高炉焦比增加ｌ＿５　，生　铁产量降低Ｉ．５　。这是因为烧结矿中ＦｅＯ高，尝使　烧结矿的还原性变差，在高炉冶炼过程中，间接还原　得不到发展，高炉煤气得不到充分利用，从而增加焦　炭消耗和煤耗，降低生铁产量，增加生铁成本。宝钢　１９９５～１　９９９年烧结矿中ＦｅＯ含量为６．６２　～　７．４０　．为高炉增铁节焦作出了贡献。不过。我国还　有不少烧结厂在生产中，由于大量使用磁铁精矿、含　铁原料粒度较粗、固体燃料粒度较粗和配人量太多，　或者是该企业高炉生产的特定要求仍然依赖提高烧　结矿中ＦｅＯ含量来提高烧结矿的玲强度等原因．造　成烧结矿中ＦｅＯ含量很高　例如南钢一烧、酒钢小　球、苏钢、长治、萍钢等烧结矿ＦｅＯ含量为ｌ２．３５　～１４．３Ｚ　，承钢（１５，５７　）、合钢ｔ１　５．８５　）、凌钢　（１６．１　４　）等烧结矿含Ｆｅ０甚至在ｌ５　上。这种　硅酸铁系为固结相的烧结矿远比　铁酸钙系为固　结相的烧结矿质量差，不仅其还原性差，而且抗压、　抗磨性能也较差。　（３）高碱度（ＣａＯ／ＳｉＯ　≥１．８）。大量的研究和生　产实践证明，烧结矿碱度降低０．Ｉ，高炉炼铁需增加　石灰石５０ｋｇ／ｔ～Ｆｅ。烧结矿碱度ＣａＯ／ＳｉＯ　≥ｌ＿８，有　利于铁酸钙系固结相的形成，其生产的烧结矿具有　良好的冶金性能和强度；同时，这种高碱度的烧结矿　与酸性球团矿配合使用，更能组成合理的高炉炉料　结构。　（４）具有均匀和稳定的质量　高炉冶炼是～个连　续生产的过程，其炉料是大量的多品种的散装物料，　因此，对人炉原料的物理化学特性、冶金性能，需特　别强调质量的均匀性和稳定性，最好能达到ＴＦｃ≤　＝０　５　稳定在９５　以上，ＣａＯ／ＳｉＯ　２≤＝０　０５稳定　在９０　以上。为了实现上述目标，除了在原料场采取　配料——混匀设施外，烧结厂应采用自动配料、加强　混合造球工艺。同时，烧结设备大型化、工艺过程自　动化操作等也显得十分必要。　（ｊ）低含粉量。研究和实践证明，烧结矿中５～　Ｏｍｍ的粉末含量每降低１Ｏ　，高炉的产量就提高　６　～８　。因此，出烧结厂的成品烧结矿含粉量要求　≤５％；高炉槽下筛分返回的烧结粉要求≤ｌ０％。　３．２球团矿的质量应满足高炉的需要　细磨铁精矿采用球团法造块生产的球团矿具有　优良的冶金性能，可为高炉提供并组成台理的炉料　结构。但是，球团矿质量的优劣，给高炉带来的效果　差异很大　为了充分发挥球团矿在高炉冶炼中的优　势，在建设和生产球团矿时，必须充分重视下列球团　矿质量等问题：　（１）高铁品位。人炉铁品位高是球团矿优于烧结　矿的特点。一般情况下，经细磨精选后的铁精矿具有　高铁品位，可以制成高铁品位的球团矿（ＴＦｅ≥　６３　）。用这种高品位球团矿作为高炉的炉料，对高　炉冶炼降低渣量十分有利。为了提高球圃矿的铁品　位，一方面要求有高的精矿铁品位；另一方面是在球　团工艺中加强原料准备（例如增加润磨工艺，增加原　料的比表面积，改善造球性能），把膨润土的加人量　由３５．７～８５．９５ｋｇ／ｔ—ｐ降低到２０ｋｇ／ｔ—ｐ　下，从　而有效地提高球团矿的ＴＦｅ含量。　（２ｊ高强度。球团矿作为高炉的人炉原料，其抗　压和抗磨性能好坏，直接影响炉内的料层透气性和　炉内煤气分布的均匀性。特别是现代大型高炉，对球　团矿的强度和质量的均匀性、稳定性，有着更严格的　要求。因此，要求氧化球团矿的抗压强度＞２２００Ｎ／　个球、转鼓指数（＞６．３ｒａｍ）＞８５　、抗磨指数（＜Ｏ．　５ｍｍ）＜５　值得提出讨论的是：近年来，８ｍ　竖炉球团在国　内如春笋般相继建成投产，为增加我国球圃矿产量，　改善我国高炉炉料结构作出了贡献。但是笔者认为，　发展我国的球团，不宜太过分一窝蜂、一边倒地强调　建设竖炉球团，而是应该根据建设厂的原料条件和　用户情况（高炉容积的大小），通过造块试验来确定　采用何种球团工艺　其理由是：（ａ）竖炉球团要求造　球的含铁原料必须是磁铁精矿，其他品种的精矿造　的生球不宜采用竖炉球团焙烧工艺；而带式焙烧机　球团工艺和链篦机一回转窑球团工艺的原料的适用　性很强：（ｂ）竖炉球团生产的球团矿质量不均匀．同　时间排出的球团质量好坏不一。焙烧得好的球团强　度相当高，但其中常夹杂着未焙烧透的球团，这种未　焙烧好的球团在大型高炉中易粉碎而影响透气性，　因此竖炉球团供给中小型高炉生产比较合适；带式　球圃、链～回球团生产的球团矿质量均匀．可以满足　大型高炉生产的需要；（ｃ）以往一般都认为竖炉球团　投资省、建设周期短。事实上，随着技术的进步、国内　设备制造水平的提高，带式球团，特别是链篦机　回　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００２年第１期　安徽冶金　１１　转窑球团的投资与竖炉球团投资差异不大，设备都　具备国产化的能力。例如１×８ｍ　竖炉球团投资３５００　～因此，要求进炉的块矿（成品块矿，或馄台矿经整粒　的块矿）ＴＦｅ＞６３　。我国目前不少钢铁企业现用的　４０００万元，年产氧化球团矿３０～４０万ｔ；而一台４　块矿铁品位仍很低，ＳｉＯ　含量却高达１０　以上．这种　块矿虽然价格较低，但从炼铁的整体经济效益来看，　并不经济。　×４８ｍ链篦机和一座　４．７×３６ｍ回转窑．年产氧　化球团矿１２０万ｔ，投资不足ｌ亿元，　（３）ＭｇＯ含量。国内外的研究和生产实践均证　明，球矿中含有一定数量的ＭｇＯ，有利于改善生球　４　结论　为了提高炼铁企业的经济效益，必须寻求高炉　合理的炉料结构。笔者认为合理的炉料结构是熟料　占９５　（其中：烧结矿８０　～８５　、氧化球团矿１　５　～的爆裂温度和焙烧温度区间，有利于消除或减轻球　团矿在高炉冶炼中可能产生的膨胀和低温还原粉化　现象，同时，有利于改善高炉炉渣的流动性。　３．３高铁低硅的块矿　作为高炉炉料结构中的生矿——块矿，其台理　使用量目前一般占炉料量１０　以下。这是因为高炉　炉料以烧结矿代替块矿造成的，熟科率每增加１０　，　高炉焦化就可降低３　～６　，产量提高３　～６　。　作为生矿的块矿，应是高铁品位的块矿。圉为炉　科ＴＦｅ提高１　，焦比下降２　、生铁产量提高３　，　１Ｏ　）、块矿５　；或烧结矿占９０　～９５　、块矿占　１Ｏ　～５　。同时，入炉料必须是高质量的；不仅人炉　科要高质量，而且烧结和球团的原料也应高质量，才　能做到真正的“精料”方针，才能改善高炉冶炼指标，　提高企业经济效益。　（收稿日期２ＯＯｌ一１１—２７）　（上接第７页）　节、轧制宽度自动控制（ＡＷＣ）、厚度自动控制　（ＡＧＣ）、动态凸度控制、平直度控制、温度控制、活　套控制和ＣＶＣ控制等功能。　过程自动化控制系统具有物料全程跟踪、轧制　争力　（２）马钢的薄板坯连铸连轧生产线与德国蒂森　公司的ＣＳＰ相比，在以下几方面得到了改进：（ａ）铸　坯厚度范围更大，蒂森公司的铸坯厚度为４８～　６３ｒａｍ，马钢公司的铸坯厚度为５０～９０ｒａｍ，有利于　进一步提高产品质量。（ｂ）连铸机的导流段长度比　蒂森公司９７０５ｍｍ增加了６００ｍｍ，为进一步提高拉　速到７．０ｍ／ｒａｉｎ创造了条件。（ｃ）辊底式均热炉长度　为２７０ｍ，比蒂森公司２４０ｍ增加３Ｏｍ，为半无头轧制　规程计算、轧机主参数设定、双模式轧制（单块轧制　和半无头轧制）、奥氏体和铁素体轧制控制、轧辊热　凸度和磨损计算等功能。　生产管理系统由马钢自己开发实施。　５结束语　（１）综上所述，马钢引进的薄板坯连铸连轧工艺　技术和设备是在珠江钢厂、邯钢、包钢、唐钢之后的　第五条生产线，是在德国蒂森公司（Ｔｈｙｓｓｅｎ　Ｃｏ．）　于１９９９年１０月投产的ＣＳＰ薄板坯连铸连轧机基础　上又有改进的ＣＳＰ技术和设备。它既有生产超薄带　钢１．０（０．８）ｍｍ、低碳钢铁素体轧制、半无头轧制的　能力，又具有生产效率高，成材率高，产品质量好等　特点，使产品更适应市场的需求和有更高的市场竞　提供长坯，提高生产效率和成材率。（ｄ）提高了机架　与机架问的水冷却强度，在轧制低碳和超低碳钢时，　轧件在第二、第三机架处，其组织由奥氏体迅速转变　成铁素体，实现铁素体轧制，提高带钢的性能。（ｅ）轧　机出口的快速冷却段比蒂森公司长约２０００ｍｍ，为　９２８０ｍｍ，更适应低台金超薄带钢的生产。　（收稿日期２ｏｏ１—１　２—２８）