吳  坡  王發(fā)龍  譚清濤  邵  鋆

（湖南華菱湘潭鋼鐵有限公司）

摘  要  對湘鋼1號高爐2020年上半年強(qiáng)化冶煉生產(chǎn)實(shí)踐進(jìn)行分析總結(jié)。通過加強(qiáng)精料工作、優(yōu)化高爐操作、強(qiáng)化爐型管理以及出渣鐵管理等措施，使髙爐指標(biāo)達(dá)到了較好的水平，并保持了長期穩(wěn)定運(yùn)行。強(qiáng)化冶煉以來，利用系數(shù)穩(wěn)步提升，月均利用系數(shù)最高達(dá)到2.95t/(m3·d) 。 

關(guān)鍵詞  高爐  強(qiáng)化冶煉  護(hù)爐 

湘鋼1號高爐有效容積2580m3，第二代爐役于2015年6月5日點(diǎn)火開爐，年設(shè)計(jì)產(chǎn)量220萬噸。高爐設(shè)有3個鐵口，30個風(fēng)口，采用了串罐無料鐘爐頂、卡魯金式熱風(fēng)爐、干法除塵、環(huán)保型INBA法渣處理技術(shù)等一系列新設(shè)備、新工藝。因生產(chǎn)需要，提高產(chǎn)能一直是湘鋼煉鐵工作者的主要攻關(guān)課題。2020年上半年，湘鋼1號高爐在爐缸側(cè)壁溫度偏高及使用外購焦比例增加的雙重壓力下，通過一系列技術(shù)措施，實(shí)現(xiàn)了利用系數(shù)穩(wěn)步增長，側(cè)壁溫度穩(wěn)中有降，并保持高爐長周期穩(wěn)定運(yùn)行。

1  強(qiáng)化冶煉的措施

1.1  加強(qiáng)精料工作

精料是高爐保持長周期穩(wěn)定順行的基礎(chǔ)，也是高爐強(qiáng)化冶煉的保障。一高爐爐料結(jié)構(gòu)為：燒結(jié)礦+球團(tuán)礦+南非塊礦；焦炭結(jié)構(gòu)為：55%～65%自產(chǎn)焦+35%～45%外購焦。上半年燒結(jié)礦配比波動較大，且外購焦品種變換頻繁。為維持爐況順行，一高爐通過采取了以下措施，確保精料入爐。

（1）優(yōu)化爐料粒度組成。爐料中大小粒度尺寸的比例與大小粒級所占%對爐料在爐內(nèi)的透氣性起著決定性的作用[1]。尤其在高強(qiáng)度冶煉時對焦炭的要求更高，不僅要求焦炭有足夠的熱態(tài)強(qiáng)度，還需要保證適當(dāng)?shù)慕固科骄６群洼^窄的粒度分布區(qū)間，以保證死焦堆擁有足夠的空隙度來緩解煤氣與渣鐵的相向運(yùn)動[2-3]。一高爐通過控制篩速、調(diào)整振動篩篩網(wǎng)間距等措施，控制入爐燒結(jié)礦平均粒度21mm左右，5mm以下粉末含量不超過2%；焦炭平均粒度保持在45mm左右，粒級25mm以下百分比不超2%；同時調(diào)整放料順序，保證爐料分布合理。穩(wěn)定的粒級及爐料的分布為高爐長周期順行提供了基礎(chǔ)。2020年上半年燒結(jié)礦、焦炭平均粒度及入爐粉末等變化分別見圖1、圖2。

（2）合理的爐料結(jié)構(gòu)。一高爐爐料結(jié)構(gòu)由高堿度燒結(jié)礦、酸性球團(tuán)礦、天然塊礦構(gòu)成，其中球團(tuán)分普球和鈦球（具體看護(hù)爐程度調(diào)整鈦負(fù)荷），天然塊礦一般是南非礦。生產(chǎn)時控制塊礦最高配比不超過15%，球團(tuán)礦配比不超過16%，保持熟料率不低于85%。一高爐通過調(diào)整中心焦焦倉篩網(wǎng)間距，確保質(zhì)量好的自產(chǎn)焦布在高爐中心，利于保持料柱的穩(wěn)定；遇到自產(chǎn)焦檢修或外購焦品種更換變差時，高爐適當(dāng)減輕焦炭負(fù)荷避免爐況發(fā)生波動。

（3）加強(qiáng)槽下篩分及槽位管理。要求槽下每班檢查篩面，及時清理以保證篩面堵塞率<30%，為保證篩分效果，控制燒結(jié)礦篩速28-33kg/s，焦炭篩速22-26kg/s，讓原燃料充分過篩，減少粉末入爐。同時，杜絕低槽位，避免爐料二次摔打，燒結(jié)礦低槽位報警值7米（滿槽10米），焦炭低槽位報警值4.5米，出現(xiàn)報警時，及時向調(diào)度反饋要求及時進(jìn)料。

1.2  保持合理的送風(fēng)參數(shù)

爐腹煤氣量指數(shù)是衡量高爐強(qiáng)化冶煉程度的一項(xiàng)主要指標(biāo)。每一座高爐，一定的冶煉條件下都具有一個適宜的爐腹煤氣量指數(shù)相匹配[4]。汲取國內(nèi)同類型高爐的操作經(jīng)驗(yàn)，一高爐對風(fēng)口布局進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整，正常操作保持全風(fēng)口送風(fēng)。全風(fēng)情況下，風(fēng)量水平保持在5150m3/min 左右，風(fēng)速保持在 250m/s左右，動能在 130kJ/s左右，爐腹煤氣量指數(shù)維持在 70m/min左右，爐況穩(wěn)定性較好。2020年上半年主要送風(fēng)參數(shù)見表1，爐腹煤氣量指數(shù)、動能變化趨勢見圖3。

1.3  采用中心加焦模式，結(jié)合大礦批、大角差技術(shù)

實(shí)施中心加焦技術(shù)可大大降低上部塊狀帶的透氣性，加快爐缸死焦堆的置換速度，改善爐缸的透氣、透液性，并起到引導(dǎo)和強(qiáng)化中心煤氣流的作用，使高爐接受風(fēng)量的能力增強(qiáng)[6]。礦批的擴(kuò)大既能增加焦窗厚度，又能減少混合料層的界面效應(yīng)，抵消大風(fēng)量帶來的高壓差效應(yīng)，彌補(bǔ)了中心加焦導(dǎo)致主焦平臺焦層減薄的缺陷，使?fàn)t內(nèi)阻損降低，有利于爐況的穩(wěn)定。采用中心加焦模式、大礦批，同時適當(dāng)拉大礦、焦角差，對穩(wěn)定料面平臺和改善煤氣利用起到了良好的效果。一高爐通過摸索調(diào)整，配合下部調(diào)劑，逐步建立了一個基本穩(wěn)定的上部制度。裝制大體變化情況：O 9  8  7  6  5   3  4  3  2  1  C 9  8  7  6  5  1 2  2  2  2  2  4 →O 9  8  7  6  5  3  4  3  2  2  C 9  8  7  6  5  1 2  2  2  2  2  3 ，礦角差由9°逐步拉大到10°，焦角差拉大到10.5°（不含中心焦）。在調(diào)整過程中，一高爐取消了一直以來沿用的清零量，這也是一大突破，中心加焦量從40%逐步減少到25%左右。為保證焦層厚度，焦炭批重不低于13t，礦石批重分步擴(kuò)到70t以上，煤氣利用有較大改善，煤氣利用率由43%提高到45%以上。

1.4  綜合鼓風(fēng)技術(shù)

通過采取高風(fēng)溫、富氧噴煤的綜合噴吹技術(shù)是進(jìn)一步擴(kuò)大噴煤量、降低焦比、提高產(chǎn)能的重要強(qiáng)化冶煉手段[5]。

鼓風(fēng)帶入的熱量約占高爐熱量總收入的30%，提高風(fēng)溫不僅可達(dá)到節(jié)焦降本的效果，同時還彌補(bǔ)了風(fēng)口前煤粉分解消耗的熱量，加快了煤粉的燃燒，提高了煤粉燃燒率。一高爐采用頂燃式熱風(fēng)爐，在全燒高爐煤氣情況下，風(fēng)溫水平保持在1170℃左右，為提高煤比、降低焦比操作創(chuàng)造了條件。

富氧鼓風(fēng)可顯著增加產(chǎn)量，理論上每增加1%的富氧，可增加產(chǎn)量4.76%。同時，富氧鼓風(fēng)提高提高理論燃燒溫度，給大噴煤提供了條件。一高爐自開爐以來。富氧率基本維持在3%左右，2020年上半年采取大富氧攻關(guān)，逐步突破，富氧率提高到5%以上，這么高的富氧率也是湘鋼歷史上沒有的，配合爐況調(diào)整，產(chǎn)能提高明顯，煤比也提高了近10kg/t。

1.5  穩(wěn)定適宜的熱制度及造渣制度

穩(wěn)定的爐溫和適宜的渣系是保證爐況穩(wěn)定順行的基本保障，1號高爐據(jù)自身爐況，將鐵水溫度控制在1500℃以上，[Si]控制在0.35~0.45％，以保證爐缸熱量充沛。爐渣二元堿度的控制在1.15~1.25，渣中MgO/Al2O3＞0.45。

1.6  控制合理的操作爐型

為了適應(yīng)現(xiàn)代高爐降低燃料比、強(qiáng)化冶煉的要求，維持合理操作爐型是高爐低耗、高產(chǎn)和長壽的前提[7]。近兩年來，側(cè)壁溫度偏高是一高爐產(chǎn)能提升的掣肘，為了控制住爐缸側(cè)壁溫度，操作合理爐型，1號高爐采取了一系列措施：

（1）提高冷卻強(qiáng)度。冷卻進(jìn)水總量保持最大4600m3/h運(yùn)行，進(jìn)水溫度穩(wěn)定在36-37℃；

（2）采用鈦礦護(hù)爐，最高時TiO2負(fù)荷達(dá)到14kg/t；

（3）受設(shè)計(jì)水量影響，冷卻強(qiáng)度不足，采用增壓泵提高鐵口區(qū)域冷卻強(qiáng)度；

（5）穩(wěn)定鐵口深度3.4-3.6m，維護(hù)好鐵口狀況。

（6）據(jù)爐況逐步減少中心焦量，縮小死料柱的體積，這有利于改善死料柱的透氣透液性能，減緩鐵水環(huán)流侵蝕，有利于側(cè)壁溫度的下降。

通過以上措施，操作爐型穩(wěn)定，爐缸側(cè)壁溫度相對穩(wěn)定在可控范圍，實(shí)現(xiàn)高爐長壽與高產(chǎn)并行。2020年上半年產(chǎn)量與爐缸側(cè)壁溫度變化趨勢見圖4。

1.7  強(qiáng)化爐前管理

1號高爐爐前出鐵場采用雙矩形出設(shè)計(jì)，共設(shè) 3 個鐵口，其中1#、3#鐵口呈180°，為正常出鐵口，2#鐵口為備用鐵口，僅在鐵溝修補(bǔ)時啟用。鐵口深度控制3.4-3.6m，出鐵時間控制100-150min。

1.8  強(qiáng)化設(shè)備管理

休風(fēng)率是體現(xiàn)高爐生產(chǎn)連續(xù)性，爐況順行及強(qiáng)化冶煉的限制性指標(biāo)。為了保障設(shè)備長周期穩(wěn)定運(yùn)行，1號高爐不僅從管理上加強(qiáng)對設(shè)備的點(diǎn)檢維護(hù)，同時采用新技術(shù)，投入了爐頂設(shè)備自動打油系統(tǒng)，進(jìn)行了蒸汽改氮?dú)獾纫幌盗杏欣谠O(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的措施。2019年休風(fēng)率僅為0.61%，計(jì)劃檢修時間間隔5-6個月。

2  效果

1號高爐爐缸側(cè)壁溫度偏高及使用外購焦比例增加的雙重壓力下，通過通過一系列技術(shù)措施，實(shí)現(xiàn)了長周期穩(wěn)定順行，并取得了較好的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（詳見表2）。

3  結(jié)語

（1）精料是高爐煉鐵的基礎(chǔ)，是當(dāng)代大型高爐實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)低耗的關(guān)鍵因素。

（2）通過上下部調(diào)劑，保持爐況長期順穩(wěn)，同時采用高風(fēng)溫、大富氧噴煤的綜合鼓風(fēng)技術(shù)，進(jìn)一步達(dá)到高爐強(qiáng)化冶煉目的。

（3）合理的操作爐型，為高爐長期穩(wěn)定順行及強(qiáng)化冶煉創(chuàng)造了條件。 

（4）爐前渣鐵排放組織及設(shè)備長周期穩(wěn)定運(yùn)行是高爐穩(wěn)定順行的前提，也是高爐強(qiáng)化冶煉的基礎(chǔ)。

4  參考文獻(xiàn)

[1] 周傳典.高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊[M].北京:冶金工業(yè)出版社，2003.

[2] 殷歡.馬鋼2500m3高爐高利用系數(shù)條件下提高煤比的技術(shù)研究[J].鋼鐵，2003，38(2):5.

[3] 徐萬仁，朱仁良，張龍來，等.高爐高煤比操作的實(shí)踐[J].鋼鐵，2005，40(9):9.

[4] 李明，王志堂，曾文德.馬鋼2號高爐爐役后期強(qiáng)化冶煉實(shí)踐[J].煉鐵，2013，32(5):10.

[5] 王志堂，聶長果，張群，趙淑文，陳軍.馬鋼4號高爐強(qiáng)化冶煉實(shí)踐//[C]. 第十一屆中國鋼鐵年會論文集，2017:4.

[4] 項(xiàng)鐘庸，王筱留，等.高爐設(shè)計(jì)—煉鐵工藝設(shè)計(jì)理論與實(shí)踐[M].北京:冶金工業(yè)出版社，2007:188-189.

[7] 盧勤，胡小剛，黎家恒.新余10號高爐合理操作爐型維護(hù)實(shí)踐[J].煉鐵交流，2018，（6）：34-37.