孔亞?wèn)|  毛東輝  薛  飛

（中天鋼鐵集團(tuán)有限公司第三煉鐵廠）

摘  要  立足8年?duì)t齡的中天鋼鐵7號(hào)高爐，采取一定長(zhǎng)壽技術(shù)和管理措施，對(duì)中天鋼鐵7號(hào)高爐爐役后期在強(qiáng)化冶煉與高爐長(zhǎng)壽方面所做的工作進(jìn)行了總結(jié)分析，通過(guò)采用精料、加鈦礦護(hù)爐、優(yōu)化操作制度以及合理維護(hù)等操作技術(shù)措施，7號(hào)高爐在爐役后期實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定順行生產(chǎn)，延長(zhǎng)了高爐壽命，單位爐容產(chǎn)鐵量超過(guò)10000 t/m3，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不斷改善。

關(guān)鍵詞  高爐  長(zhǎng)壽  爐役后期

中天鋼鐵7號(hào)高爐始建于2011年，于12月16日順利開(kāi)爐，容積850m3，20個(gè)風(fēng)口送風(fēng)，爐前東西場(chǎng)兩邊各一鐵口，爐缸使用的是北京瑞爾非金屬材料有限公司提供的大塊單元式風(fēng)口組合磚，整體式陶瓷杯壁（帶密閉隔熱夾層），雙向錯(cuò)臺(tái)的陶瓷杯墊磚，見(jiàn)圖1。上料系統(tǒng)采用斜橋小車上料，無(wú)料鐘旋轉(zhuǎn)溜槽多環(huán)布料；爐前東西出鐵場(chǎng)均采用擺動(dòng)溝罐位，沖渣系統(tǒng)采用環(huán)保底濾法，保證高爐出盡渣鐵；高爐本體冷卻采用工業(yè)水開(kāi)路循環(huán)；鼓風(fēng)機(jī)AV50—14，熱風(fēng)爐為頂然式，送風(fēng)采用兩燒一送原則。

截止2020年2月份已連續(xù)正常生產(chǎn)八年多時(shí)間，期間無(wú)特殊爐況發(fā)生，通過(guò)操作維護(hù)和加強(qiáng)爐體監(jiān)護(hù)工作高爐投產(chǎn)八年來(lái)無(wú)冷卻壁燒損，打破了高爐煉鐵生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生冷卻壁燒損的歷史，創(chuàng)造了“中天驕傲”。高爐利用系數(shù)已達(dá)3.8t/（m3·d）以上，燃料比520kg/t以下。截止目前，7號(hào)高爐在一代爐齡無(wú)大、中修情況下單位爐容產(chǎn)鐵量突破1.06萬(wàn)噸，參照目前高爐長(zhǎng)壽標(biāo)準(zhǔn)，7號(hào)高爐已經(jīng)成功跨入世界鋼鐵企業(yè)長(zhǎng)壽高爐行列，并且在全國(guó)同等立級(jí)高爐中多項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)名列前茅，盡管已處于爐役后期，仍然保持著穩(wěn)定高產(chǎn)的生產(chǎn)狀態(tài)。其中多年來(lái)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如表1所示。由表中可以看出7號(hào)高爐各項(xiàng)指標(biāo)在穩(wěn)定不斷進(jìn)步。

2020年因新型冠狀肺炎疫情的影響，公司決定7號(hào)高爐2月3日降料面停爐，為后續(xù)開(kāi)爐快速達(dá)產(chǎn)于3月5日開(kāi)始爐內(nèi)扒料，通過(guò)測(cè)量觀察風(fēng)口以上冷卻壁鑲磚基本還保留，爐缸除了東西鐵口橡角區(qū)侵蝕到碳磚表面，其它側(cè)壁區(qū)域陶瓷杯完整存在，見(jiàn)圖2。停爐時(shí)風(fēng)口組合磚狀況至停爐時(shí)所有風(fēng)口無(wú)變形，上翹現(xiàn)象；停爐時(shí)陶瓷杯壁磚的狀況鐵口中心線以上位置，陶瓷杯壁磚侵蝕最大位置，剩余杯壁厚度200mm，包括鐵口上方的二層陶瓷杯壁磚。

停爐時(shí)陶瓷杯墊狀的狀況由于停爐前高爐運(yùn)行良好，高爐本體各處溫度平穩(wěn)，按照熔損計(jì)算，爐底陶瓷杯墊磚侵蝕度低，因此本次停爐后不準(zhǔn)備對(duì)爐缸底部進(jìn)行處理，辯證的說(shuō)明高爐爐缸沒(méi)有安全隱患，高爐還可延續(xù)生產(chǎn)。

1  操作制度

1.1  送風(fēng)制度

風(fēng)量：2200-2350m3/min，風(fēng)溫：1180-1200℃之間，壓力：330-335kPa，頂壓：185-190kPa；富氧率：3.4-5.5%左右，毛煤比：175-185kg/t之間，其中煤粉揮發(fā)份控制在19±1.5%；風(fēng)口小套按長(zhǎng)度可分470mm和500mm兩種，斜度上可分為直風(fēng)口和斜5°風(fēng)口，正常情況下使用斜5°風(fēng)口。

1.2  布料制度

正常生產(chǎn)料批分為29.2t和35.5t，即礦石分為兩車制和三車制；正常料線1.5m，布料采取正角度。

7號(hào)高爐爐料結(jié)構(gòu)為當(dāng)前國(guó)內(nèi)主流形式：燒結(jié)礦+球團(tuán)礦+塊礦，正常生產(chǎn)燒結(jié)礦比例波動(dòng)在65-75%之間，球團(tuán)和塊礦波動(dòng)范圍在10-20%之間，熟料率≥80%。

1.3  造渣制度

爐渣二元堿度控制在1.13±0.5，因渣中鋁含量較高，最高時(shí)在19-20%之間，為確保渣鐵流動(dòng)性二元堿度按下限控制，同時(shí)添加蛇紋石保證爐渣中鎂鋁比在60±5%。

1.4  熱制度

正常生產(chǎn)時(shí)，[Si]：0.28~0.35%，上下兩爐間的波動(dòng)兩＜0.1%，[S]：0.02~0.04%，鐵水物理熱≥1480℃，原燃料好的時(shí)候，可以控制在中下限，原燃料差的時(shí)候維持在中上限，確保爐缸的活躍性。

2  生產(chǎn)過(guò)程控制

2.1  合理的布料制度

7號(hào)高爐煤氣流控制主要以中心氣流為主邊緣III煤氣流適中分布模式，下部通過(guò)調(diào)整、優(yōu)化風(fēng)口進(jìn)風(fēng)面積和改變小套長(zhǎng)度來(lái)適應(yīng)原燃料質(zhì)量的變化，保證氣流順暢，高爐中心氣流明顯，邊緣氣流適中，此種情況下煤氣利用率較高，均值在47%左右。

由7號(hào)高爐2015年以來(lái)布料制度調(diào)整可以看出(見(jiàn)表2)，為適應(yīng)不同冶煉強(qiáng)度，需要不同煤氣流分布形式與之相適應(yīng)。7號(hào)高爐實(shí)踐證明，在當(dāng)前原燃料水平條件下，能以發(fā)展中心氣流為主，適度調(diào)整邊緣氣流，以提高高爐的使用壽命，實(shí)現(xiàn)高冶煉強(qiáng)度下的生產(chǎn)。

2.2  適宜的熱制度

高爐生產(chǎn)需要長(zhǎng)期穩(wěn)定順行，而爐缸活性猶如高爐的心臟一般，維護(hù)著高爐生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)平衡，而爐缸內(nèi)液態(tài)渣鐵流入并流出的順暢程度是表示爐缸活性的重要內(nèi)容。從生產(chǎn)角度出發(fā)，影響爐缸活性的因素大致有三個(gè)：

（1）焦炭所提供“透氣-透液通道”的數(shù)量；（2）渣鐵流動(dòng)性能；（3）風(fēng)口回旋區(qū)的位置。

連接爐缸活性和熱制度的紐帶就是渣鐵流動(dòng)性能。良好的爐缸活性狀態(tài)需要有良好的渣鐵流動(dòng)性能，而良好的爐渣流動(dòng)性能需要合理穩(wěn)定的熱制度，而合理穩(wěn)定的熱制度則是高爐操作者日常工作的主要內(nèi)容[1]。

2.2.1  中鋼7號(hào)高爐熱制度的控制

所謂熱制度的控制，也就是對(duì)爐溫的控制，即對(duì)鐵水物理熱和化學(xué)熱的把握。從生產(chǎn)角度出發(fā)，制定相應(yīng)的最低值、波動(dòng)值和絕對(duì)值。其中最低值是保證高爐正常生產(chǎn)的底線，一般不允許出現(xiàn)比最低值還低的情況。而波動(dòng)值的確定要綜合考慮原燃料情況、設(shè)備狀態(tài)、操作水平等因素的影響?？偟膩?lái)說(shuō)，原燃料條件好，波動(dòng)值應(yīng)控制較小范圍，原燃料條件差，波動(dòng)值需要控制較大范圍。同樣，波動(dòng)值范圍小，說(shuō)明高爐生產(chǎn)爐況穩(wěn)定；波動(dòng)值范圍大，表明爐況順行情況不理想。絕對(duì)值則是高爐正常生產(chǎn)需要保持的狀態(tài)，取決于最低值和波動(dòng)值。若高爐接受的鐵水物理熱最低值為1480℃，波動(dòng)值為20℃，那絕對(duì)值應(yīng)為1500℃。具體到高爐操作，那么控制爐溫的方法應(yīng)有以下三個(gè)操作要點(diǎn)：（1）負(fù)荷是穩(wěn)定爐溫的基礎(chǔ)；（2）料速是檢測(cè)爐溫的標(biāo)準(zhǔn)；（3）燃料比是控制爐溫的手段。

2.2.2  低硅冶煉

推動(dòng)高爐進(jìn)行低硅冶煉可以有效地降低高爐的燃料消耗。高爐爐溫控制是根據(jù)高爐自身爐容、運(yùn)行條件決定，在此基礎(chǔ)上確定鐵水物理熱水平，在確保爐缸熱充沛的情況下，高爐可以通過(guò)降低鐵水硅含量，達(dá)到降低燃料消耗的目的。由于高爐爐缸熱儲(chǔ)備充足，加之高頂壓、高風(fēng)溫等條件，本身就適合于高爐進(jìn)行低硅冶煉，近年來(lái)850m3高爐低硅冶煉施行情況見(jiàn)圖3。

2.1  合理的布料制度

7號(hào)高爐煤氣流控制主要以中心氣流為主邊緣III煤氣流適中分布模式，下部通過(guò)調(diào)整、優(yōu)化風(fēng)口進(jìn)風(fēng)面積和改變小套長(zhǎng)度來(lái)適應(yīng)原燃料質(zhì)量的變化，保證氣流順暢，高爐中心氣流明顯，邊緣氣流適中，此種情況下煤氣利用率較高，均值在47%左右。

由7號(hào)高爐2015年以來(lái)布料制度調(diào)整可以看出(見(jiàn)表2)，為適應(yīng)不同冶煉強(qiáng)度，需要不同煤氣流分布形式與之相適應(yīng)。7號(hào)高爐實(shí)踐證明，在當(dāng)前原燃料水平條件下，能以發(fā)展中心氣流為主，適度調(diào)整邊緣氣流，以提高高爐的使用壽命，實(shí)現(xiàn)高冶煉強(qiáng)度下的生產(chǎn)。

2.2  適宜的熱制度

高爐生產(chǎn)需要長(zhǎng)期穩(wěn)定順行，而爐缸活性猶如高爐的心臟一般，維護(hù)著高爐生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)平衡，而爐缸內(nèi)液態(tài)渣鐵流入并流出的順暢程度是表示爐缸活性的重要內(nèi)容。從生產(chǎn)角度出發(fā)，影響爐缸活性的因素大致有三個(gè)：

（1）焦炭所提供“透氣-透液通道”的數(shù)量；（2）渣鐵流動(dòng)性能；（3）風(fēng)口回旋區(qū)的位置。

連接爐缸活性和熱制度的紐帶就是渣鐵流動(dòng)性能。良好的爐缸活性狀態(tài)需要有良好的渣鐵流動(dòng)性能，而良好的爐渣流動(dòng)性能需要合理穩(wěn)定的熱制度，而合理穩(wěn)定的熱制度則是高爐操作者日常工作的主要內(nèi)容[1]。

2.2.1  中鋼7號(hào)高爐熱制度的控制

所謂熱制度的控制，也就是對(duì)爐溫的控制，即對(duì)鐵水物理熱和化學(xué)熱的把握。從生產(chǎn)角度出發(fā)，制定相應(yīng)的最低值、波動(dòng)值和絕對(duì)值。其中最低值是保證高爐正常生產(chǎn)的底線，一般不允許出現(xiàn)比最低值還低的情況。而波動(dòng)值的確定要綜合考慮原燃料情況、設(shè)備狀態(tài)、操作水平等因素的影響?？偟膩?lái)說(shuō)，原燃料條件好，波動(dòng)值應(yīng)控制較小范圍，原燃料條件差，波動(dòng)值需要控制較大范圍。同樣，波動(dòng)值范圍小，說(shuō)明高爐生產(chǎn)爐況穩(wěn)定；波動(dòng)值范圍大，表明爐況順行情況不理想。絕對(duì)值則是高爐正常生產(chǎn)需要保持的狀態(tài)，取決于最低值和波動(dòng)值。若高爐接受的鐵水物理熱最低值為1480℃，波動(dòng)值為20℃，那絕對(duì)值應(yīng)為1500℃。具體到高爐操作，那么控制爐溫的方法應(yīng)有以下三個(gè)操作要點(diǎn)：（1）負(fù)荷是穩(wěn)定爐溫的基礎(chǔ)；（2）料速是檢測(cè)爐溫的標(biāo)準(zhǔn)；（3）燃料比是控制爐溫的手段。

2.2.2  低硅冶煉

推動(dòng)高爐進(jìn)行低硅冶煉可以有效地降低高爐的燃料消耗。高爐爐溫控制是根據(jù)高爐自身爐容、運(yùn)行條件決定，在此基礎(chǔ)上確定鐵水物理熱水平，在確保爐缸熱充沛的情況下，高爐可以通過(guò)降低鐵水硅含量，達(dá)到降低燃料消耗的目的。由于高爐爐缸熱儲(chǔ)備充足，加之高頂壓、高風(fēng)溫等條件，本身就適合于高爐進(jìn)行低硅冶煉，近年來(lái)850m3高爐低硅冶煉施行情況見(jiàn)圖3。

2.3.2  水質(zhì)控制

為了減輕高爐冷卻器結(jié)垢，保證冷卻強(qiáng)度,每天對(duì)高爐軟水水質(zhì)進(jìn)行了化驗(yàn)分析，嚴(yán)格控制軟水指標(biāo)，PH值必須在3%～5%，避免了經(jīng)常酸洗對(duì)冷卻器的侵蝕，起到了延長(zhǎng)冷卻設(shè)備壽命的作用。

2.4  爐前出鐵管理

根據(jù)7號(hào)高爐的生產(chǎn)實(shí)踐，確定維持合理的鐵口深度2.3~2.5m左右，這既可有效地控制出鐵時(shí)間，又可滿足高爐生產(chǎn)的主要。隨著爐齡的增加，爐底磚襯被侵蝕，實(shí)際鐵水面下降，將鐵口角度調(diào)整到10~11°，達(dá)到了出凈渣鐵和維護(hù)好鐵口的目的。

2.4.1  出鐵時(shí)間

確定合理的出鐵時(shí)間，對(duì)維護(hù)爐缸、爐底有利。出鐵時(shí)間太短，意味著鐵水流速增大，鐵水環(huán)流會(huì)加重對(duì)爐缸磚襯的侵蝕。此外，出鐵時(shí)間太短容易造成鐵水跑大流，既不安全，也不利于鐵口維護(hù)。因此，應(yīng)適當(dāng)控制渣鐵流速，使高爐熔渣及鐵水勻速排放，保持高爐爐缸內(nèi)渣鐵液面相對(duì)穩(wěn)定，以減小鐵水環(huán)流對(duì)爐缸磚襯的侵蝕[4]。根據(jù)7號(hào)高爐的時(shí)間，出鐵時(shí)間維持在70~75min左右可保證渣鐵及時(shí)排放，為爐況穩(wěn)定創(chuàng)造條件。調(diào)整開(kāi)口機(jī)鉆頭直徑大小直接關(guān)系著出鐵時(shí)間長(zhǎng)短，使用不同直徑的鉆頭可控制出鐵時(shí)間。2012年以來(lái)，7號(hào)高爐所用的鉆頭直徑有φ70mm和φ50mm二種，可根據(jù)爐況不同的鐵口深度選用不同直徑的鉆頭，以保證合適的出鐵時(shí)間。

2.4.2  加強(qiáng)爐前作業(yè)管理

高爐鐵口的工作狀態(tài)對(duì)爐內(nèi)的穩(wěn)定順行起著至關(guān)重要的作用，保證按時(shí)出凈渣鐵，避免爐內(nèi)憋壓而影響高爐的穩(wěn)定順行，而冶煉強(qiáng)度的提高必然使得鐵口工作壓力的增加，為穩(wěn)定鐵口合格率，為爐況的穩(wěn)定順行創(chuàng)造有利條件，制定了相應(yīng)的爐前作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范爐前操作，提升爐前工的操作水平，每次堵口后對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行點(diǎn)檢，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)匯報(bào)，及時(shí)解決，盡可能避免因設(shè)備問(wèn)題影響爐前的出鐵節(jié)奏。

加強(qiáng)對(duì)打泥量的管理，保證鐵口泥套的完整，減少跑泥導(dǎo)致鐵口深度的波動(dòng)影響出鐵節(jié)奏，鐵口深度維持在2.4±0.1m，根據(jù)渣鐵生成量以及出鐵時(shí)間選擇合適的開(kāi)口鉆頭，每次出鐵時(shí)間控制在70min左右，日均出鐵次數(shù)控制在15爐次左右，有利于爐缸的長(zhǎng)壽。

3  總結(jié)

中鋼7號(hào)高爐通過(guò)近8年的不斷摸索，對(duì)高爐長(zhǎng)壽總結(jié)除了一套適合自身?xiàng)l件的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，操作管理表明，通過(guò)內(nèi)養(yǎng)外治，高爐不但能夠達(dá)到長(zhǎng)壽的目的，而且能夠?qū)崿F(xiàn)高強(qiáng)度冶煉。

（1）實(shí)現(xiàn)高爐長(zhǎng)壽應(yīng)從設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量、耐火材料材質(zhì)、冷卻水進(jìn)水溫度、采用新技術(shù)、及時(shí)維護(hù)、高爐操作等全方位努力，提高高爐的操作水平，重視各項(xiàng)操作制度的制定，并嚴(yán)格貫徹執(zhí)行，嚴(yán)格控制冶煉強(qiáng)度。

（2）高爐選擇合理的操作制度必須依據(jù)原燃料的理化性能，合理的送風(fēng)制度和裝料制度，能夠?qū)崿F(xiàn)煤氣流合理分布，爐缸工作良好，爐況穩(wěn)定順行。

（3）7號(hào)高爐實(shí)現(xiàn)低硅低硫優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)，持續(xù)保持生鐵[Si]含量0．35％左右，[S]含量0.020%左右。保持爐況長(zhǎng)期穩(wěn)定順行是實(shí)現(xiàn)低硅低硫冶煉生產(chǎn)的基礎(chǔ)。

（4）隨著高爐大型化、高強(qiáng)度冶煉的需要應(yīng)建立高爐的冷卻制度，完善監(jiān)控手段，保證爐役后期高爐穩(wěn)定安全運(yùn)行。

4  參考文獻(xiàn)

[1] 代兵，姜曦，王運(yùn)國(guó)，等. 淺談高爐熱制度與爐缸活性的關(guān)系//[C]第十一屆中國(guó)鋼鐵年會(huì)論文集-s. 2017.

[2] 張壽榮，于仲潔.武鋼高爐長(zhǎng)壽技術(shù)[M]．北京：冶金工業(yè)出版社.2009.

[3] 金覺(jué)生.寶鋼高爐長(zhǎng)壽命實(shí)踐[J].煉鐵，2005，024(B09):30-35.

[4] 彭學(xué)林.高爐出鐵口操作與維護(hù)技術(shù)探討[J].企業(yè)導(dǎo)報(bào)，2011(12):275-275.