湘潭锰矿5号高炉生产有关技术的探讨

　　湘潭猛矿5号高炉生广有关技术的探讨李小克（湖南省湘潭锰矿，湖南湘潭411202）12个风口，1个铁口和3个渣口，配900m3/min风机，是目前国内*大的锰铁高炉。自1988年开炉至今己有10年多的生产时间。10年来，5号高炉在生产过程中出现了较大起伏。随着人们对生产规律的认识不断深入，问题逐一得到了解决。笔者现就该高炉生产的有关技术作一粗浅的探讨。

　　1焦炭质量对高炉冶炼的影响焦炭质量包括焦炭固定碳含量（C固）和强度指标。生产厂家对焦炭质量的测定是靠传统的M40和Mk*的转鼓测定法，只要数据准确，这两项指标尚能说明问题。据国内外资料的介绍，Mi0与焦炭的气化反应有较明显的关系，即M1（）与焦炭的热强度有关。在焦炭的种类方面，冶金焦的M1（）比气焦的好。5号高炉使用冶金焦和气焦，指标明显不一样，主要表现在负荷上的差异，因此，对焦炭质量的测定尤其要关注M10的指标。

　　2矿石中Si2 Mn值是评价锰矿石的重要参数对锰矿石的评价，长期以来是参照铁矿石的方法，强调对矿石中品位的要求，这种方法虽然对，但不全面。因为锰铁冶炼存在一个回收率的问题，而与回收率有关的一个指标就是渣量。因此用Si2Mn比值来衡量比较全面。为了达到冶炼所需要的碱度，就要根据矿石中Si2的含量配加一定的CaO量，以达到符合要求的炉渣成分。Si2愈高，加入的CaO量愈多，渣量就愈大。矿石中Si2含量实质上就代表了渣量，锰的含量代表了铁量，二者的比值也就是定性的渣铁比。

　　湘锰矿石中的Si2含量较高，Si2Mn值也较高，从利用本地自然资源的角度出发，矿石经过配料烧结成高碱度烧结矿以后，占高炉冶炼的70%左右。这就要求购进含Si2量较低的矿石，构成较为有利的冶炼原料配矿比。湘锰在供应工作上一直没有放松，但与兄弟厂比较起来，则还有一定的差距（见表1）。

　　（%）有如下关系：即Si2Mn每减0.1，nn下降或上升1.85%.由生产数据的统计得到Si2Mn与锰铁焦比的回归式为：表1湘锰与国内部分厂家原料情况比较％厂…c李小克（"56―），。T江西萍乡人，湘潭锰矿生。产设备安环部主；任工程师高级工程师。〃！。+即Si2Mn值升高01，焦比加约100kg/t，反之亦然。这是矿石成分中引起焦比上升或下降的一个不可忽视的参数。

　　3关于5号高炉的炉型问题5号高炉投产以来，指标时好时差，指标的波动幅度较大。这与5号高炉的炉型有关，将高炉容积与国内外锰铁厂高炉的容积比较（见表2），可以看出，湘锰5号高炉的炉缸容积偏大。

　　表2国内外部分厂家锰铁高炉容积与炉缸容积的比较厂名高炉容积Ku/m3炉缸容积V|/m3阳泉钢铁公司绍兴钢铁厂新余钢铁厂廊坊冶炼厂法国SFPO厂湘潭锰矿在前苏联，有2座容积比较相近的高炉，由于/Vu的值不同，在其它条件相同的情况下，高炉产量和焦比有明显的差别（见表3），8号高炉的日产量加26. 6t，焦比下降260kg /这远不是富氧率加0.1%所达到的。我国廊坊冶炼厂随着将高炉容积的大，愈来愈重视将Vi/Vu值减小。新余钢铁厂在将高炉由255m3扩大到300m3以上时，同样是缩小Vi缩小Vi/Vu值一般的方法是缩小高炉炉缸直径。实践证明，锰铁高炉炉缸直径适当减小，有利于发展中心，活跃炉缸，消除堆积，容易获得“双峰漏斗”煤气曲线，形成倒“V”型的软熔带。湘锰5号高炉在炉型方面，同样要走缩小V/Vu值，缩小高炉炉缸直径的道路。

　　4锰铁含量控制范围在高炉内硅比锰更难还原，Si2只能呈液态状才能和赤热的焦炭进行还原，其还原程度取决于炉温和炉渣碱度。当碱度较低时，渣中自由Si2较多，硅容易还原一些，反之则难以还原。

　　铁水中的量与温度成正比，温度升高，铁水量上升。东北大学试验结果表明，温度由表3前苏联B厂2座容积相近的高炉指标比较炉号容积炉缸面积A/m2炉缸高度h1lm焦比/富氧率8号9号1480*C至1580*C时，铁水量加13.3%.有关资料得出%与铁水温度的关系式为：在生产中，工长以量作为衡量炉温的依据，根据量变化调节入炉焦炭量。

　　在锰铁高炉中，锰铁中量与渣中（MnO）量有一定的关系，即（MnO）含量随量加而减少，这说明除了用表示炉温外，还存在着锰的还原和硅的还原之间的平衡，其反应式为：正因为存在着上述硅锰还原反应，各个锰铁高炉厂家对量的控制范围都较重视。量低会引起锰的流失，量过高会使焦比升高。在操作中，新余钢铁厂铁水中量控制在0. 6%~1.2%，湘锰5号高炉量控制在0.9%~1.6%，控制范围有不同。湘锰多次按新钢、绍钢的范围给予控制，但总难行通。不是炉渣面上结层发黑的硬壳，就是铁水流不畅，显得温度不足。

　　众所周知，冶炼进程中，在一定的温度下，炉料中的各种元素都有一个分配系数，该系数是温度的函数。锰铁的冶炼温度为1 600在此温度下炉料中Si2的还原率为2%~5%，现取Si2的还原率为3. 65%，根据新余钢铁厂和湘锰5号高炉的指标表4两厂家有关参数和计算结果厂名新余钢铁有限责任公司湖南湘潭锰矿注：*SiO2为矿石中SiO2%含量；SSiO2为焦炭和矿石中SiO2%含量之和，其数量为还原的Si2量/2.14；含量。

　　（见表4）及原料进行有关计算。冶金焦灰分取14.0%，灰分中Si2取30%，熔剂中Si2含量忽略，计算结果见表4.上述计算方法较为重要。在相同的Si2的还原率的情况下，铁水中的含量分别为0.87%和1.06%.需要说明的是，新钢铁水0. 87%的含量相当于湘锰的1.06%，它们代表的是同一个炉缸温度水平。如果湘锰要把含量降低到0. 87%，那就不是新钢铁水含量0.87%的炉温水平。这就是为什么湘锰实行新钢的量制度会出现渣铁流不动的原因。

　　由表4还可以看出，湘锰矿石中Si2含量比新钢高，焦比也较新钢高，焦炭带入的Si2量较多，整个入炉的Si2量大。此即铁水中的量升高的真正原因。联系生铁低冶炼技术，其中首要的就是降低入炉的Si2量。这方面，锰铁和生铁冶炼是相通的。

　　5炉间隙的大小~4月，湘锰对5号高炉作了部分检修，割掉了炉喉残留的破损的钢砖，安装了2圈（每圈48块）厚度为80mm的耐热钢板作为对炉喉钢砖的代替。大钟直径没有改变，此时的炉喉间隙为800mm.另外去掉了炉缸以上部位的冷却壁，更换了炉缸部位的破损的冷却壁。

　　高炉1994年5月开炉后，生产指标不好。其特征反映是炉顶温度高（646*C），个别时候达到800~1000*C，边沿煤气流发展，煤气中CO2量下降，焦比高，产量低。在这种情况下，炉喉耐热钢板承受不起炉顶高温，全部脱落，炉喉间隙成为1m.炉喉间隙对布料影响很大。间隙过小，料多布到边沿；间隙过大，边沿料又过少。马钢4号高炉曾在大修后将炉喉间隙扩大到1. 2m，开炉前装料发现：矿石完全没有落到靠近炉墙的部位，炉墙与矿堆形成了一条宽150mm的缝，下一批料的焦炭，落到这条缝里。开炉后，引起强烈的边沿发展。结果，焦在高炉内，炉料与炉墙碰撞点的位置h采用下式计算：n*与炉容有关的修正系数。

　　5号高炉大钟角度53*当时的炉喉间隙1m，n取0.42代入上式得：5号高炉的生产实际料线为2m左右，高于炉料碰撞点位置，矿石没有布到靠近炉墙的地方。根据锰铁高炉的特点，料线应低于碰撞点位置，焦炭和矿石以各自不同的反弹属性，将焦炭布到中心，矿石布到边沿。5号高炉的布料没有经过炉料与炉墙的碰撞，也就没有反弹效应，起不到上述布料效果。因此，煤气流在高炉边缘发展，顶温上升，消耗加。休风以后观察料面，炉内圆周边缘一片火，中心火焰微弱，是典型的边缘发展型。

　　在采取了安装固定大钟，缩小炉喉间隙至0.55m，料线低于碰撞点位置的技术措施以后，边缘煤气受到压抑，顶温下降，各项指标有了好转。上述公式计算的结果非常反映实际情况。

　　6锰铁高炉要坚持使用斜风口锰铁冶炼与生铁冶炼有许多不同的地方，炉缸容易产生堆积是其中之一。炉缸堆积物主要是沉积的碳素和高碱度的炉渣，这是各锰铁高炉厂家都要避免与克服的问题。

　　生铁中含碳一般为4%左右，高炉锰铁中含碳量一般在6%左右，可用下式近似计算：%=4.3%-0.27%-0.32%0.03%炭消耗量大。湘％5号高炉就类似这种情况blish当锰铁含锰量越高碳相应也高反之亦然在冶炼高牌号锰铁时，防止炉缸堆积是必须要考虑的事情。当出现了堆积现象，改炼低牌号锰铁是消除、减弱堆积的措施之一。

　　高炉炉渣碱度一般在1. 4以上，其理论上的范围在1.4~1.6.炉渣CaO含量高，渣的熔点高，在炉温波动较大时，炉渣的粘度较大，容易残留在炉缸中，给高炉操作带来困难。

　　消除炉缸堆积的措施有多种，包括铁口大喷吹、下萤石、加白云石、炼低牌号锰铁、风口调节、用斜风口等，其中*有效的是使用斜风口。炉缸堆积系从底部开始，逐渐积累向四周发展。斜风口就是从底部搅起堆积物，达到消除的目的，是治“本”。因此各锰铁高炉厂家都在高炉上采用不同类型的斜风口。阳泉钢铁公司风口的角度采用15*桂林铁合金厂采用7~8*湘锰5号高炉是12*斜风口的类型有将风口小套制成斜的，还有将风口大套制成斜的，相配套的弯头角90*这种斜风口从弯头处斜起，整个直吹管都是斜的，比起小套斜风口的力度要大。

　　湘锰2号高炉就是采用了后一种类型。

　　湘锰5号高炉于1992年10月使用小套斜风口，对消除当时存在的炉缸堆积，起了决定性作用（见表5）从表5可以看出，使用斜风口后，炉基温度上升到710 *C，比没有用斜风口上升60达到了较正常的水平。这就是炉缸堆积基本消除的重要标志。焦比和矿比也有不同程度的降低，生产指标得到改善。

　　表5湘锰5号高炉使用斜风口的效果时间焦比/kt1风温/C炉基温度/C备注使用斜风口前使用斜风口后1994年7月，由于其它原因，5号高炉又用短、平风口取代斜、长风口。但事与愿违，结果是焦比上升170kg/t，矿比上升210kg/t，边缘煤气流猛烈发展，烧坏炉壳，炉缸堆积又有回升现象，*后不得不恢复使用斜、长风口。

　　5号高炉在这一问题上有正、反两个方面的经验教训，事实肯定了斜风口的使用效果，在锰铁高炉冶炼中要坚持走使用斜风口的道路，才有利于生产技术经济指标的改善。至于风口的长、短，是根据炉况来调整的，它与风口的斜度是截然不同的两概念。

　　7消除高炉不见料线的操作，减少炉缸冻结5号高炉自1988年投产以来，除了到1996年止，每年都要发生炉缸冻结事故，给生产带来危害。每次炉缸冻结的直接损失约20 ~30万元，经济效益受到影响。

　　归纳起来，炉缸冻结事故的大致原因为：焦炭质量变差；计量出现问题；操作失误；化验不准引起负荷失调；高炉亏料；冷却设备漏水等。这些原因有时是单个的，有时又是相互联系的。焦炭质量变差会导致炉温向凉，如果工长责任心强，对原燃料的情况变化掌握得快，也可以避免事故的发生。在高炉出现亏料后工长应及时减风在上料设备。不iMblish正常时，工长如果看到亏料严重，可果断休风。这样可以避免炉缸冻结事故的发生。

　　在5号高炉以往的多次炉缸冻结中，亏料引起大崩料造成炉缸冻结占了很大比例。其原因是思想上认识不够。由于大崩料，上部的冷料直接进入炉缸，使炉缸温度骤然下降；由于大崩料，大批的炉料落入炉缸，将风口前燃烧焦炭的火焰砸灭，导致炉缸冻结。因此，在操作中，对高炉料线的考核非常重要，要极力避免无料线作业。近两年，湘锰5号高炉由于重视了这方面的工作，炉缸冻结事故一直未出现。

　　8加强设备的点、巡检制度降低高炉休风率在高炉生产中，设备是一非常重要的方面。设备的好坏与高炉产量、焦比密切相关，当休风率高时，高炉日产量受到明显的影响。

　　设备要靠建立起来的相应的管理制度来管理，定点检查和巡回检查是较好的管理方法，二者要较好地结合起来。操作人员精心操作和维护所使用的设备，是保证设备正常运转的基础。

　　在5号高炉的设备中，上料系统经常出问题。

　　因此，有针对性地加强上料设备的检修和维护，使高炉的休风率、慢风率降下来，是设备管理的主要任9结语（1）原料是高炉生产指标好坏的物质基础。焦炭质量好坏与焦比、产量明显相关，转鼓指标M1（）反映了焦炭热强度的信息，对此要格外引起注意。锰矿石中SiOzMn值是评价矿石质量的重要依据，这两个方面一定要抓好。

　　在锰铁高炉生产中，要坚持使用斜风口。

　　斜风口对活跃炉缸、消除炉缸堆积有重要作用。

　　设备的管理主要抓好点、巡检制度，降低高炉的机械休风率、慢风率。