徐春玲 张 惠 鲁继利 朱 建
（山东钢铁股份有限公司莱芜分公司炼铁厂）
摘 要 本文主要介绍了莱芜分公司炼铁厂265m2烧结系统为提高烧结矿FeO稳定性，分析流程可控因子，对燃料水分、燃料粒度、混匀料水分、四辊破碎质量、下料波动等进行了系列改善，试验分析、探测关键因子最佳控制水平，优化控制区间，使烧结矿FeO西格玛水平达到3.37，综合合格率98%以上。
关键词 烧结矿 焦粉 噪音因子 固定碳
1 前言
烧结矿的质量指标中，FeO含量是影响高炉炉况顺行的一个非常重要的参数，烧结矿FeO含量的波动区间越窄，烧结过程越稳定。在生产中适当降低烧结矿中的FeO含量，并提高其稳定性，既可以保证烧结矿的冷强度和低温还原粉化性能，又改善了烧结矿的还原性，使烧结矿的冶金性能得到改善，也有利于降低烧结固体燃耗、高炉焦比。莱芜分公司炼铁厂265m2烧结机，2018年烧结矿FeO为2.07西格玛水平且均值高达8.9%。为提高烧结矿稳定性，进而优化高炉炉料结构，提高高炉炉况稳定性，降低高炉炼铁燃料比和吨铁成本， 2019年立项攻关改进，改善后提升至3.37西格玛水平且均值降低0.46%。
2 关键影响因素分析
2.1 工艺流程分析
分析烧结工艺流程（见图1），流程不可控部分主要在于原铁矿粉、部分熔剂等原料的源头采购，经团队分析对流程影响程度后，流程可控度大于80%。
通过流程图分析得出可控因子9个：燃料水分波动、燃料大粒度多、燃料来料质量差、混匀料水分波动、烧结料面不平整、四辊破碎质量差、燃料配加人为判断不准、配料电子称误差反馈偏差、烧结终点温度控制不当。
2.2 部分因子快速改善
2.2.1 燃料水分波动
焦粉受料口无喷淋降尘设备，小焦筛区域除尘能力有限，上料容易造成扬尘。为降低焦粉扬尘，常采用水管直接喷洒焦粉方式。水管直接喷淋不均匀，用水量大，容易造成局部焦粉占水过湿。为此，增加雾化喷淋，卸焦粉时利用雾化喷淋降尘，避免焦粉扬尘，焦粉无明显润湿情况。（改善效果见图2）
2.2.2 燃料大粒度多
烧结用焦粉来自焦化筛下焦粉、5、6号高炉槽下焦粉，燃料来源点多，焦粉经常混入大粒度焦块，增加烧结燃料破碎难度。造成原因有：高炉、焦化对焦粉筛维护不足，造成焦块混入；岗位人员清扫卫生、清除现场落料不规范，焦块混入焦粉；烧结区小焦筛磨损，造成大粒度焦块进入破碎工序。为此，年修期间对槽下小焦筛更换筛板，提高大块焦粉筛出率，避免大块焦粒进入四辊破碎。改进后燃料粒度趋于稳定，大粒度焦块明显减少（改进效果见图3）。
2.2.3 混匀料水分波动
混匀料水分受加水水压、返矿料温、白灰等因素影响，控制不稳定，造成烧结过程波动，影响烧结矿FeO稳定，且监督控制点全在一混，控制能力较低。在看火岗位增加水分自动控制监测装置，对水压、加水量、水分直接监测；制定可靠的水分控制标准，实现看火对水分的小范围直接控制调整，提高控制稳定性。
2.2.4 烧结料面不平整
烧结机泥辊下料口挡板磨损严重，造成料面布料不平整。利用检修期更换泥辊下料口挡板。烧结机六辊一根棍子损坏，减速箱内部齿轮有损坏，造成烧结料面布料呈波浪状，布料不平整。检修更换六辊设备（改善前后对比见图4）。
2.2.5 四辊破碎质量差
四辊维护不及时，维护人员中途更换，对车削质量把关不严。车削周期不固定、磨损量车削量标准不固定。为此，规范三台四辊破碎机循环使用，每周做一次定尺车削。规范四辊维护后，燃料破碎良好，燃料粒度3mm粒级保持80%以上。
2.3 其他因子实验分析
2.3.1 噪声因子
噪声因子来自四辊破碎燃料破碎质量、配料室、看火岗位操作人员水平差异，对烧结矿FeO的预知预控条件上不可改变，部分受控。经过方差分析，四个班组间操作无明显差异，FeO均值在8.32-8.55之间；但每班之间仍有轻微差异（见图5），丁班均值较低但标准差略高于其他班组，且四班内FeO波动仍很明显。因此，为进一步减少班组之间操作上的差异，除加强班组学习培训之外，借鉴防错法思想，制定统一操作标准，对影响操作的关键参数料批数通过控制图进行监控，并进行量化操作。
2.3.2 试验因子
配料下料误差与人为判断燃料配加量存在部分交互作用，需进行组合的检验；燃料质量细分为燃料粒度和固定碳。试验因子统计见表1。
建立回归方程，模型回归P值=0小于0.05（见图6），回归模型显著。其中：燃料粒度P0.869和终点温度P0.680均大于0.05，效果不显著，需逐步去除燃料粒度和终点温度后再做回归分析。去除燃料粒度建立回归方程模型回归P值=0小于0.05，回归模型显著，但其中终点温度P0.677均大于0.05，效果仍不显著（见图7）；去除烧结终点温度建立回归方程，模型回归P值=0小于0.05，回归模型显著，但终点温度P0.877均大于0.05，效果仍不显著（见图8）。
同时去除燃料粒度、烧结终点温度，第四次建立回归方程为：烧结矿FeO% = -6.48 + 2.291 燃料配加量+ 0.0934 燃料固定碳含量%。模型回归P值=0小于0.05，各项P值也均小于0.05，回归模型显著（见图9）；但R-sq71.33%、R-sq（调整）68.02% 水平仍较低。回归方程存在误差。考虑实际生产中，燃料粒度对烧结矿亚铁有较明显影响，仍考虑作为重要因子做进一步分析。烧结终点温度控制，技术要求较严格，生产中可通过减机速，降低布料等措施预防。可控性较高。
3 关键因子控制
3.1 最佳水平探测
选取1709批号料堆做最佳水平探测试验，燃料指标分析（燃料配加量2.8-3.3、燃料固定碳80-85%、燃料粒度74-82%），确认一元回归模型预测数据可靠，通过分析燃料配加量、燃料固定碳、燃料粒度参数，找出与烧结矿氧化亚铁对应关系。试验水平设定方案见表2。
全因子分析结果：主效应P=0.000＜0.05，说明模型总体有效；2.S=0.089，R-Sq=98.52%，R-Sq（调整）=96.75%，模型有效；燃料固定碳与燃料粒度二阶交作用显著，尽管燃料粒度主效应不显著，但仍须保留（见图10）。
通过曲面图和等值线分析得出：系统改进后，在满足烧结矿氧化亚铁8.0-8.6区间时，燃料量取值2.9-3.3、固定碳取值80.5-85%、燃料粒度74%-82%，满足可控制要求。
3.2 燃料下料量波动改善
燃破圆盘给料出料口盘面上积料、带料，严重时（大料流、物料粘湿或粒度细小等）盘面周边频繁撒料；且圆盘最大出料能力50%达不到25t/h，达不到工艺标准要求值。为此，借鉴同行业经验，在盘面焊接0.5m钢筋；出料口长宽扩大，上边角弧度光滑。改进后圆盘最大出料能力100%达到35t/h，且出料口盘面上出料顺畅，无积料、带料，盘面周边无撒料现象。原配料7#、8#使用时间较长，维护调整不及时，设定电子称量程1.5-5.0，下料量波动幅度大，实际下料误差在10%以上，远远超出工艺要求4%。对配料7#、8#仓电子称更换，更换原频率调整燃料下料量方式，采取重量设定方式，下料准确，平均误差控制在3%以内。
4 改进效果
4.1 烧结矿FeO
最佳效果显著性验证：取改善前（5月）和改善后（10月）的数据，进行双样本T检验（样本量85）。统计结论：烧结矿FeO均值降低0.46 （见图12），质量波动明显降低。
4.2 烧结矿低温还原粉化率
取改善前（5月）和改善后（10月）烧结矿低温还原粉化率数据，进行双样本T检验（样本量31）。统计结论：改善前后对比烧结矿低温还原粉化率差异不大，烧结矿FeO适当降低，未对低温还原粉化率造成影响（见图13）。
5 结论
烧结矿FeO质量稳定，可有效减少高炉炉况波动，保证高炉生产稳定。原生产操作仅追求烧结矿FeO合格率，未对烧结矿质量稳定做有效控制，造成烧结矿FeO存在较大波动。经过项目团队系列改进实施，主要通过对烧结燃料粒度有效控制、固化燃料调整等措施，加强烧结过程控制，提高烧结矿成分稳定性。烧结矿FeO西格玛水平达到3.37，综合合格率98%以上，超额完成预期目标，对同行业具有加大的推广价值。
