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运用六西格玛实现低风温条件下的低硅冶炼 【摘 要】利用六西格玛管理方法和工具，莱钢股份炼铁厂2#高炉的生铁含硅量进行了系统分析，找出了影响生铁含硅量的关键因子，并通过DOE实验找出了最佳范围。针对关键因子制定了相应的改进方案，改进后平均生铁含硅量由0.545%降低到0.384%，生铁含硅量合格率也得到了进一步提升。 【关键词】高炉低硅六西格玛管理生铁含硅量 国内中型高炉生铁含硅量一般为0.3～0.6%，股份2#高炉2009年生铁含硅量全年平均为0.545%，低硅冶炼降本增效空间较大。2010年1～3月，随着降本增效工作的开展，生铁中平均[Si]含量有了一定程度的降低，但是从期间1209炉高炉生铁含硅量的分布图来看，含硅量最高1.18%，0.4%的炉次占到38.5%，生铁含硅量仍然偏高，并且稳定性不足，存在较大改善空间。 图1 2#炉2010年1-3月炉温趋势图 2.项目实施过程 2.1 定义（D）阶段：根据项目背景，确立目标。 生铁含硅量的降低可以降低炼铁工序能耗，降低生铁成本，但同时生铁含硅量的降低会带来炉况稳定的难度，通过此次项目的实施，目的在于保证炉况稳定的基础上实现生铁硅含量的降低，生铁成本的降低。 炼钢工序作为外部顾客，要求提供硅含量0.6%的生铁，同时要求成分稳定，以缩短冶炼时间，提高炼钢生产节奏，降低辅料消耗。同时在炼铁工序生产中发现单方向控制含硅量均值会造成大量0.25%的含硅量出现，造成流程的不稳定，带来能耗的升高。为保证流程的稳定，内部上也要求把生铁平均含硅量降低到0.4%以内的基础上，提高炉温稳定水平，实现炉况的长期稳定顺行和成本的降低。因此本项目将生铁平均含硅量和生铁合格率确定为关键质量特性CTQ 。 生铁含硅量平均值 0.4%；生铁含硅量合格率 80%。 2.2 测量系统分析（M）阶段： 为了保证生铁含硅数据的可靠性，利用六西格玛管理提供的工具软件进行分析。抽取样本数10个，由3个操作员检测两次，共60个数据，对测量数据用Minitab软件进行分析。 分析结果表明，测量系统的识别力是25，可以接受，说明生铁含硅的测量系统是可靠的。 对2010年1～3月1209炉生铁含硅量数据进行流程能力分析，六西格玛水平为0.47，说明流程还存在很大的改善空间。 通过流程图、鱼骨图、CE矩阵筛选出25个影响生铁含硅和生铁含硅稳定率的潜在原因 图2 改善前后生铁含硅量单值图 2.5 控制（C）阶段：建立标准化控制规定，实现可持续性稳定控制。 为更好的巩固项目成果，对各阶段的改善措施进行固化，在考虑操作性、实施性的基础上，将流程中的控制对象列入计划，建立SPC图，形成标准化程序，移交文件，实行长期控制。 3.项目中主要技术措施 3.1 高顶压操作 高顶压可以抑制直接还原的发展，进一步抑制SiO气体的产生，从而抑制硅还原反应的进行，降低铁水含硅量。同时，高顶压操作可以降低煤气流速，增加煤气在炉内的停留时间，改善煤气流分布，提高煤气利用率，同样可以降低铁水含硅量。 随着入炉风量的提升，中心气流得到充分保证，为取得更好的煤气利用和提高冶强，在炉顶及煤气设备允许的情况下，提高顶压是稳定气流，抑制硅还原，降低铁水含硅量的有效措施。2#炉的顶压水平由150kPa逐步提高到170kPa，取得良好降硅增产效果。 3.2 造渣制度 在低硅冶炼的过程中，渣相是否合理至关重要。在生产中较为关键的是碱度和镁铝比，低硅冶炼需要较高碱度的保证，防止低硅高硫状态下的炉凉事故，同时防止高硅高碱下的悬料，准确的配料成分分析尤为重要，适宜的碱度选择主要取决于生铁成分和炉渣流动性。 在低风温条件下，炉渣热量在低硅条件下难以得到有效保证，容易造成低硅下亏渣，造成气流失常，因此，低风温条件下在镁铝比控制上，低硅冶炼必须要有保证渣中镁铝比0.65以保证炉渣必要的流动性。 提高二元碱度和三元碱度，可以降低炉渣中SiO2的反应性从而抑制硅的还原。 3.3 风口前理论燃烧温度管理 正常情况下，一般要求理论燃烧温度在2200～2250℃，较高的风口前理论燃烧温度有利于Si的还原，不利于低硅冶炼。高风温有利于低焦比和使软融带下移，又有抑制Si还原和铁水硅降低的作用，但低风温条件下，只能通过高富氧使煤气中CO分压升高，使软融带下移来抑制硅还原。 低风温条件下低硅冶炼需要保持一定的煤比来活跃炉缸，降低风口前理论燃烧温度，来保证高富氧率从而实现抑制硅还原和保持炉缸热状态稳定的目的。 3.4 燃料比量化操作 低硅冶炼容易造成炉凉及气流失常等恶性事故，量化控制和标准化操作不容忽视，低硅冶炼更要重视含硅量的稳定性，操作人员的业务水平和标准化操作制度是保证长期低硅冶炼的必要条件，减风后的煤量调整幅度，炉温超限时的燃料比控制幅度，焦炭水分变化，煤粉含碳量变化燃料比调整幅度