李伟华，王宁，唐银华
（新余钢铁集团有限公司）
摘 要：新钢2500m3高炉(9号、10号)大修后随着冶强的上升，高炉冷却壁出现不同层次的破损，高炉已不具备强化冶炼条件，为维持现有产能及能耗，高炉入料结构中配加品位高的切割渣钢。为解决使用切割渣对皮带划伤、仓斗堵塞的问题，制定了切割渣钢运输方案，部分设备进行升级改造；利用切割渣钢冶金特性，调整操作参数，优化高炉的运行状态，经济指标得到进一步提高，风量增加6m3/min，富氧量增加2062m3/h。
关键词：切割渣钢；高炉；燃料比；产量
0 引言
新钢9号、10号高炉设计炉容为2500m3，分别于2009年2月、11月投产，因炉缸炭砖及部分冷却壁破损分别于2021年4月、11月停炉大修。第二代炉龄由于冶炼的条件发生变化，在2023年7月份高炉出现边缘气流不稳，渣皮频繁脱落现象，导致9号、10号高炉部分炉体冷却壁破损。从高炉的操作角度来看，冷却壁破损限制了高炉的强化冶炼手段，为了完成公司下达的产量及能耗考核，借鉴武钢高炉添加废钢进行冶炼成功实现高炉增产降耗经验，新钢公司通过设备升级与工艺优化，实现了切割渣钢技术的高效应用。
1 高炉配加切割渣钢工艺流程
切割钢渣是由铁屑及轻薄料组成的废钢，因品位、密度及粒度等性能，在电炉、转炉炼钢使用时受到工艺、成本、环保等方面的限制，而不能在钢后使用的废钢。
新钢高炉配加切割渣钢是在炼铁事业部原料场西区建立露天钢铁废料存放区域，由汽车将切割渣钢倒入料斗，通过运输皮带进入高炉槽下受料斗，并随其它炉料共同运至炉内（见图1）。
2 切割渣钢使用过程中的问题
由于切割渣钢是废钢的组合体，没有固定形状，部分废钢带棱角，成团铁丝较长，在高炉上料过程中，出现过许多问题。
（1）切割渣钢中含有长条形且锋利的钢条，在运输过程中，对皮带安全产生威胁。
（2）高炉供料皮带有除铁器，切割渣钢运输过程中会被吸走一部分，除铁器由以来2-3天清理一次，变为了目前的1天清理2次，增加了员工劳动强度。
（3）切割渣钢中含有部分垃圾，造成堵仓嘴和筛板，清筛和捅仓较麻烦（见图2）。
3 切割渣钢使用过程中的问题解决
3.1 避免堵仓嘴和筛板及炉顶料罐卡堵，制定切割渣钢买卖合同
为避免堵仓嘴、筛板和炉顶料罐卡堵，规范入炉切割渣钢的尺寸，制定了切割渣钢买卖合同（见表1）。规定切割渣钢不得混有杂物和垃圾。杂物是指渣钢、渣铁、锅铁、铁精粉、铁矿粉、烧结含铁物、氧化铁屑（高压刨花铁压块、刨花铁饼除外）、钢丝绳（高压刨花铁压块、刨花铁饼除外）、油漆桶（装过油漆的）、各种类型的铸铁管、片等含铁量低的物料。
3.2 切割渣钢导致称量斗卡料问题与解决
针对切割渣钢中棒、条等物体对皮带的划伤及受料斗内下料不畅现象，进行部分设备升级改造。对受料斗下料扇形闸进行改造，将扇形闸门上连接有用于控制扇形阀门移动至指定档位的控制器，关闭位和全开位增加一个中间位。料斗出料时，采用控制器控制扇形闸门先移动到中间位，待料位检测传感器发出料空信号后，控制器控制扇形闸门移动或延迟移动到全开位并在全开位停留指定时间后再关闭扇形闸门。此种方法能有效解决受料斗卡堵问题。
3.3 皮带划破、刺伤和磨损问题与解决
当漏斗内切割渣钢不断积聚，至漏斗内装满时，会使得切割渣钢在供料皮带的出料端堆积，此时若供料皮带不停机，则堆积的切割渣钢会不断的摩擦供料皮带的上表面，导致供料皮带划破、刺伤和磨损严重，因此设置料位检测口以及限位开关等结构，可以有效避免物料在供料皮带上堆积，进而减轻槽下供料皮带划破、刺伤和磨损，以降低设备损耗，延长皮带的使用寿命（见图3）[1-2]。
4 高炉配加切割渣钢对高炉指标参数的影响
根据高炉物料平衡与热平衡的关系计算废钢冶炼所需燃料配加量。
热量计算公式：Q=cm·Δt
式中:Q 为吸收(或放出)的热量；c 为物质比热容, J/(kg·℃)或J/(kg·K)；m 为物质的质量,kg；Δt 为吸热(或放热)后温度的变化量,℃或K。
废钢比热容为0.689 kJ/（kg·℃）,钢液比热容为0.837 kJ/（kg·℃）,钢水潜热为273 kJ/kg,铁水温度1500℃；高炉渣比热容为0.67～1.71 kJ/（kg·℃），炉渣温度1550℃;焦炭比热容为0.808(kg·℃)。
新钢2500m3高炉使用的切割渣钢含Fe平均为76.77%，生成1吨铁水需要切割渣钢1.249t，生产炉渣59.38kg。熔化1t切割渣钢需要消耗焦炭110kg,考虑高炉的热效率为65-70%,则实际需要焦炭158-170 kg;另外1t铁水渗碳需要焦炭45 kg,故冶炼1吨铁水预计需要消耗焦炭在203-215 kg/t,考虑在实际生产中其他微量元素对生铁熔点的影响,故1000kg切割渣钢需250 kg焦炭进行热量补偿,与新钢2500m3高炉矿石炼铁吨铁焦比390 kg/t相比,可以降低焦比140 kg/t,节能减排效果显著。
4.1炉料结构调整情况
按照高炉冶炼生铁成分需要满足下到工序对微量元素要求（[As]≤0.018%、[Sn]≤0.015%、[Cr]≤0.06%、[Cu]≤0.06%、[P]≤0.150%）。通过物料平衡测算，切割钢渣添加量≤2000kg/批，生铁有害元素含量能在要求范围内（见表2）。
由于废钢的透气性小于焦炭而大于矿石，料柱透气性会增加。武钢采取边缘布料方式，废钢随矿石混合布入高炉。新钢9号高炉在布料档位的控制上，选择中间档位，采用切割渣钢与块矿混装模式，按照55%烧结矿＋‘块矿＋切割渣钢+焦丁’＋球团+45%烧结矿”的放料顺序进入高炉。按照切割渣钢2000kg／批使用量，由高炉布料矩阵O8765(3332)计算，切割渣钢占所在第7档布料圆周比例的1/3，即切割渣钢在炉内料面中间环带的位置，十字测温的４点的位置，这样装料模式能大幅降低切割渣钢对气流及高炉透气性的影响，同时避免切割渣钢中有害元素对炉衬造成的危害。
4.2 优化上部操作制度
上部操作制度调节以优化气流合理分布、改善煤气利用，促进炉况稳定顺行为主。在开炉装料制度和一代炉役气流调整数据经验基础上，切割渣钢投入后布料矩阵由O8765(3332)C987654(222222)调整为O8765(3332)C987654(322222)，矿平台保持不动，焦平台在原有的9挡位增加一个挡位，且采用往复式布料，保证矿的最内档圈数准确，减少对中心气流的影响。同时，结合布焦时间和8档负荷进行日常气流微调，修正上部煤气分布、稳定炉况和改善煤气利用[3-4]。
4.3 规范日常操作，优化煤气流分布
高炉原燃料条件的变化对煤气流分布影响巨大，为此，制定日常操作方针，高炉送风参数为：风量4900-5000m3/min，富氧率4-5%、顶压220-230Kpa，坚持每班去槽下查看原料情况，发现异常时，通过调整装料顺序，优化上部布料制度，确保煤气流向好的方向发展。
5 效果
5.1高炉顺行有所改善
高炉要达到长期稳定顺行，装料制度的合理是前提，而装料制度的调整要以高炉达到强盛的中心及适当的边缘气流为目的[5]；随着切割渣钢用量增加，炉况会出现不同的反应，这时就要根据实际情况做出相应调整（见表3）。
2024年5月焦化区检修，水熄焦生产，焦炭质量变差，上部矩阵进行调整。在高炉全部矿、焦走同角基础上拓宽布料平台，矿石5档位拓宽2.2°，焦炭4档位拓宽2°；焦炭9档位增加1个环位，矿焦加权角差为0.45°，焦炭小角度最小31.3°，减少中心焦量，合理发展边缘与中心气流，稳定高炉顺行，改善煤气利用率。
2024年7月块矿烘干机的使用，高炉块矿比例由8%提高到13%，上部矩阵调整特点：在保证炉况顺行的前提下，矿石和焦炭6档位同时拓宽1°，矿石、焦炭7档位同时拓宽1.8°；矿石5、8档位都拓宽0.4°，焦炭4、9档位分别拓宽2°、0.3°，矿焦加权角差由0.45°降至0.33°，降低矿焦加权角差，减少中心焦炭量，以获取更高的煤气利用率，降低燃料消耗。
实际生产过程中借助料面激光测量和炉顶成像设备来调整焦炭、矿石平台宽度，保证合适的中心漏斗深度；在风量4900m3/min，顶压217Kpa，富氧率4.5%的基础上，逐步扩大焦、矿批，加宽焦、矿平台，使焦、矿角度向外平移并增大平均角差，维持强盛的中心与适当的边缘气流,实现切割渣钢技术高效应用[6]。
5.2高炉产量、消耗情况
新钢9号高炉每批使用切割渣钢1500kg，风量增加6m3/min，富氧量增加2062m3/h，未对炉况产生不利影响；燃料比下降11kg/t，煤比提高4kg/t，产量提高23t/d。新钢10号高炉每批使用切割渣钢2000kg，风量增加28m3/min，富氧量增加2242m3/h，燃料比下降6kg/t，煤比提高2kg/t，产量提28t/d（见表4）。高炉加切割渣钢后，在不具备强化冶炼条件情况下，实现了产能提升及能耗下降的效果，给高炉生产带来巨大的经济效益。
6 结论
紧盯原料质量变化,缕清整体的生产工艺流程,加强设备运行状态管控,防止切割渣钢中异形料、钢筋条、废塑料卡阻槽下设备、划破皮带，避免高炉减风、慢风事故发生。
通过物料平衡测算，合理的配加切割渣钢量，生铁有害元素控制在要求范围内，未对炼钢工序产生影响；采取合理的布料方式匹配切割渣钢对高炉煤气流的影响，从而保证高炉的稳定顺行。
目前钢铁市场钢坯价格低迷,焦炭价格居高不下,直接导致了炼铁成本处于高线,降低炼铁成本依然成为高炉生产的重中之重的工作。切割渣钢技术成功在高炉使用，为高炉降本措施提供了方向。
参考文献
[1] 凌志宏,周凌云,匡洪锋.韶钢高炉加废钢生产实践[J].宝钢技术,2023(1):53-57.
[2] 韩宏松,姜鑫,仇彬,沈峰满.废钢在高炉内软熔性能研究及应用[J].中国冶金,2021,31(2):60-64.
[3] 王亚力,罗英杰,胡兴康,汪勤峰,杨正林.昆钢2000 m3高炉加废钢冶炼实践[J].昆钢科技,2020(3):8-14.
[4] 李严,张小毛,岳争超.大冶特钢1#高炉配加废钢原料生产实践[J].四川冶金,2021,43(5):20-22.
[5] 刘颖超,王京彬,佘雪峰,刘燕军,薛庆国.添加废钢对高炉炉料软熔特性的影响[J].河北冶金,2021(11):14-1984.
[6] 刘立广,陈生利,陈彦铭.韶钢6号高炉加废钢提产量试验[J].炼铁,2019,38(4):37-39.
