山东冶金

《山东冶金》　　2005年第1期

生铁一级品率控制与最佳效益分析

杜来增，李淑芳，魏国庆，刘铁龙，刘崇亭
（济南钢铁集团总公司第二炼铁厂，山东济南 250100）

摘　要：由于炼铁用原燃料质量不一、成分波动大、硫负荷高，提高生铁一级品率必须增大炉渣的脱硫能力，即提高炉渣碱度和冶炼温度，但对高炉的稳定顺行、利用系数及生铁成本都有影响。分析认为，结合现有的原燃料条件及用户要求，综合考虑冶炼成本，以控制生铁一级品率在50%为宜。
关键词：生铁；一级品率；硫负荷；成本；冶炼条件
中图分类号：TF522　　 文献标识码：B　　 文章编号：1004-4620（2005）01-0014-02

Control of First-grade Products Ratio of Pig Iron and Analysis of Best Benefits

DU Lai-zeng, LI Shu-fang, WEI Guo-qing, LIU Tie-long, LIU Chong-ting
(No.2 Ironmaking Plant of Jinan Iron and Steel Group Corporation, Jinan 250100, China)

Abstract： Because of different quality, fluctuant composition and heavy sulphur load of the raw material and fuel, the desulphurization ability of slag must be increased namely the basicity of slag and smelt temperature are improved for improving the ratio of first-grade pig iron. But these all have influence to the stable smooth operation, utilization coefficient of the blast furnace and the pig iron cost. Thus combining existing raw material and fuel condition and the consumer requests, considering smelt cost synthetically, controlling the firstgrade products ratio of pig iron in 50% is proper.
Key words： pig iron; first-grade products ratio; sulphur load; cost; smelting condition

　　济南钢铁集团总公司第二炼铁厂（简称济钢第二炼铁厂）两座高炉（1^#120m³、2^#160m³）经过多年来的生产实践，合理运用新技术改造工艺设备，实现了设备管理“零故障”目标。优化高炉操作，冶炼强度不断提高，各项技术经济指标明显改善。2001年高炉有效容积利用系数3.330t/m³.d，2002年3.546t/m³.d，2003年3.648t/m³.d，2004年提高到3.8t/m³.d以上，最好月份突破4.2t/m³.d。但也存在一定问题，受原燃料条件限制，生铁一级品率与国内同类型高炉相比存在较大差距。同时，一级品率的控制范围与生铁的成本有密切关系。济钢第二炼铁厂焦炭灰分平均在14%左右，S在0.75%以上，一级焦的比例仅有5.65％，与国家质量标准有很大差距。因此，根据现有的原燃料条件，通过分析探索，把一级品率控制在一个合理的范围之内，以实现最佳经济效益。

1 原燃料供应现状

　　济钢第二炼铁厂供焦厂家最多时达到48家，焦炭质量不一、成分波动大。2004年由于焦炭市场的紧张，外购焦的质量更加没有保证。几年来入炉焦炭成分和质量情况见表1。

表1 焦炭成分和质量情况 %

年份	灰分	硫分	Ⅰ级焦炭	Ⅱ级焦炭	Ⅲ级焦炭	号外焦
2001	13.80	0.73	7.30	79.91	12.66	0.13
2002	13.95	0.76	6.28	84.71	9.01	0
2003	14.03	0.758	3.25	64.59	30.46	1.70
2004-01～08	14.21	0.85	0	45.9	54.1	0

　　由表1可知，焦炭平均灰分已超出国家二级焦标准，硫分也接近二级焦的上限。焦炭质量直接影响高炉炉况的稳定和生铁质量指标。从近几年冶炼经验分析，一级品率控制在50%左右，既可满足炼钢的要求，又能有效降低生铁成本。
　　原料供应不均衡、不稳定：一是球团，供应商多达8家，由于没有场地和高仓单独存放、配料，只能是混用或单用，而不同厂家球团的成分差别较大，因此造成入炉料成分波动。二是烧结矿质量不稳定，碱度在2.0～2.8，成分也存有较大差别，由于料场小、存料无法混匀，对高炉生铁质量指标影响较大。

2 生铁一级品率的控制和影响

2.1 生铁一级品率的控制
　　提高一级品率的关键是控制生铁中的硫含量，铁中的S主要来源于焦炭及含S的喷吹燃料。
2.1.1 控制入炉料的硫负荷硫负荷的大小取决于原燃料条件，原燃料质量好的条件下，吨铁硫负荷应为4kg，而济钢第二炼铁厂现在的硫负荷吨铁高达7kg以上。硫负荷偏重给提高生铁一级品率带来很大的困难。在一定的冶炼条件下，硫负荷和一级品率的关系如图1所示。

图1 生铁一级品率与硫负荷的关系

2.1.2 脱硫过程的机理在一定的原燃料条件下，提高一级品率对高炉的经济技术指标有很大影响，造渣制度、热制度等要进行较大调整。提高一级品率，实际上是一个生铁脱硫的过程。高炉脱硫的主要手段是提高炉渣的脱硫能力。炉渣脱硫反应为：

　　[FeS]+（CaO）+[C]=（CaS）+[Fe]+CO （1）

　　由式（1）可知，炉渣的脱硫能力，即将铁中硫转移到渣中。因此，应尽量保持硫在渣铁间的高分配比例，使原燃料中的硫被炉渣带走。生铁中[S]含量有如下关系：

　　[S]=（S_L—S_g）/（1-n.Ls）（2）

其中 S_L、S_g——单位生铁炉料带入的硫总量和进入煤气的硫量；
　　Ls=（S）/[S]——渣中硫与铁中硫的分配比。
　　因此，提高脱硫效果，就要提高炉渣碱度（R=CaO/SiO₂）。同时，为改善脱硫过程，提高冶炼过程的动力学条件，使硫离子和氧离子能顺利扩散到渣铁反应界面中，应控制炉渣粘度，保持其良好的流动性，促进脱硫反应进行。实践证明，炉渣的流动性及溶解硫的能力随温度升高而增加。
2.2 控制生铁一级品率的影响
2.2.1 对产量及焦比的影响炼铁原料中的硫，约有80%是焦炭带入的，原燃料中的硫有各种不同的形态。炉料带入炉内的硫分配于炉渣、煤气和生铁之中。即：

　　S_生铁=S_料－S_挥发+S_渣

　　生铁脱硫的最终反应是吸热反应，故提高炉温有助于脱硫反应的进行。但是炉温控制偏高势必影响生铁的产量和增加生铁能源的消耗。
2.2.2 炉渣碱度对冶炼的影响降低生铁含S量，必须提高炉渣碱度。若碱度提高，炉渣的黏度增加，影响炉况顺行。根据资料，渣量变动100kg，影响产量8%，影响焦比8%。碱度提高后要保持炉渣流动性良好，就必须提高生铁含Si量，同时提高炉渣溶解硫的能力。根据经验，生铁含[Si]量提高0.2%，一级品率提高8%，影响产量1%，影响焦比5kg/t。
2.2.3 炉温对冶炼的影响从高炉冶炼角度考虑，保持炉缸活跃，保证炉况的长期稳定顺行，生铁中的[S]不宜控制过低，一般0.03%～0.05%较为适宜。利用系数与一级品率不能兼顾。当[S]控制过低时，炉缸易发生堆积影响高炉顺行，从而降低利用系数。而[S]控制过高，则造成一级品率降低。2004年利用系数4.0t/m³.d以上，炉况长期稳定顺行。虽然一级品率不高，但[S]小于0.04%的比例仍较高，仅2004年7月份就达到了74.54%，完全可以满足用户的生产需求。如果单纯追求一级品率，可适当提高炉温，但这将直接影响到生铁产量和焦比。
2.2.4 对入炉料采购成本的影响目前钢铁市场仍处于上涨趋势，势必导致原燃料短缺，采购的原燃料质量仍难以保证，炼铁的原燃料采购成本也会有所增加，这些均对降低生铁成本有较大的影响。
2.3 对炼钢生产的影响
　　济钢第二炼铁厂产品仅供济钢第二炼钢厂使用。济钢第二炼钢厂熔炼钢种大部分为普碳钢，品种钢所占的比例很小，铁水[S]0.05%以下完全可满足其生产要求。过高追求一级品率，对炉况长期稳定顺行、产量的提高和消耗的降低均会带来不利影响。从整体效益考虑，也是不科学的。二级品生铁硫含量0.31%～0.50%之间，完全可满足济钢第二炼钢厂的生产需求。
2.4 铁水与炼钢的物流特征对整体效益的影响
　　铁水的一级品率控制是指铁水中的[S]含量小于0.03%的比例控制为50%的范围内，是符合转炉炼钢质量要求的合格铁水。从工艺流程学及整体效益观来分析，缺铁水是制约整个钢铁生产的“瓶颈”，单纯追求生铁一级品率，会给高炉生产带来影响，造成铁水供给不足，对生产流程带来影响。从工艺优化的角度分析，高炉生产的铁水到转炉吹炼的过程中，铁水有一个预处理工序，有一个混铁水的过程，铁水的化学成分进一步稳定，一级品率控制对炼钢的影响大大降低。控制生铁的一级品率后，对炉况的顺行和降低焦炭采购成本的效率要远远大于对炼钢过程的影响。

3 结语

　　一级品率的控制，必须根据原燃料条件，按最佳的冶炼成本来综合考虑。根据济钢第二炼铁厂的冶炼实践，在现有条件下，一级品率以控制在45%为宜，同时，三级品率应控制在8%以下。在一定原燃料条件下，提高一级品率的重点，应为加强技术操作，保持炉况稳定顺行，加强科学管理，实现焦炭分级和混匀入炉。

返回上页