摘要  南钢4号1800m³高炉于2014年1月24日点火开炉，2016年上半年，随着高炉冶炼强度的不断提高，外购焦炭品种增加，高炉下部炉型参数逐步降低，消耗增加，为此，4号高炉作业区在厂部的指导下，经过系统的分析研究，通过改善焦炭质量、提高炉温、增加铁口深度、大风量操作等手段，成功恢复了炉型，炉型参数回至正常水平。

1      前言

南钢4号1800m³高炉于2014年1月24日点火开炉，开炉布料采取中心加焦模式，为追求更好的经济技术指标，于2014年6月份取消中心焦，最终形成了平台+漏斗的布料模式。4号高炉自投产以来，生产中全部使用外购焦。取消中心焦以后，高炉指标优越，2016年上半年，随着高炉冶炼强度的不断提高，外购焦炭品种也在增加，如阳光、洪洞、峰煤、捣固焦等，使用焦炭达10余种。焦炭品种多，质量不稳定，水分波动大，热制度波动不稳定，对炉况形成较大冲击，管道气流、悬料频繁发生，高炉下部炉型也发生了变化，炉缸工作条件恶化，消耗上升15kg/t左右。为此，4号高炉作业区在厂部的指导下，经过系统的分析研究，确定了一套新颖的炉型恢复方案，最终在安全可靠的恢复了下部炉型的同时，还保持了较高水平的产能。

2     下部炉型参数的变化

4号1800m³高炉设有26个风口，两个铁口。炉缸、炉底采用陶瓷杯结构。炉缸侧壁有六层，每一层分为内侧和外侧环形安装热电偶，炉底为1层高导热石墨炭砖+3层超微孔炭砖，每一层炭砖的表面中心位置均安装了一个热电偶。

2.1   炉芯温度的变化   

从2016年2月份开始，炉芯温度开始大幅度下降，其间采取了提高炉温、增加铁口深度等提高炉芯温度的措施，但于2016年7月份至9月份上行一段后又开始逐渐下滑，未达到理想效果。

2.2   炉缸侧壁温度的变化

炉缸侧壁温度各层内侧温度的变化曲线，各层温度变化趋势一致，且从上层至下层，越靠近炉底，变化趋势越趋于平缓，并在同一时期（2016年9月份）和炉芯温度同步回升，说明热电偶温度是准确的。2014年6月份4号高炉取消中心焦以后，至2015年7月份，炉缸侧壁温度缓慢下行，是有中心焦向无中心焦操作炉型的转变期，到2016年2月份，炉缸侧壁温度稳定，形成了合理的操作炉型，2016年6月份以后开始大幅度下降。4号高炉炉缸直径10.1m，设计死铁层高度为2.05m，死铁层与炉缸直径比h₀/d设计值达到20.3%，国内设计高炉死铁层深度大都为炉缸直径的15%-20%^[1]，因此，4号高炉在生产中死料柱始终处于“浮起”状态，炉底下部存在一定的自由铁水区。炉缸侧壁和炉底温度均下降，由于炉缸死焦堆的焦炭粒度变小，陷入渣铁中的深度变浅，导致炉缸自由铁水区扩大。铁水流动是炉缸温度场变化的主要原因之一，程树森^[1]、王平等^[2]对铁水环流的研究表明：在一定条件下，炉缸内死料柱“浮起”越高，通过下部自由铁水区的铁水流速越慢，对炉缸侧壁的剪切应力越小，从而减轻了环流对炉缸炉底的侵蚀。因此可以推断，焦炭强度的下降，在炉缸死料柱中的粒度也变小，是炉缸炉底温度下降的主要原因之一。

3      炉型恢复前的炉况状态

3.1   鼓风动能

由于下部炉型的变化，导致高炉上部装料制度制度不能适应下部送风制度，风量风压不相适应，压力波动大，容易冒尖发生悬料，下料不均，深滑料现象频繁发生，煤气利用率波动不稳定。高炉被迫取消定风量定风压操作，只能维持较低的压差，风量逐渐萎缩，鼓风动能下降。

3.2   气流的变化

4号高炉自2014年6月份以来，一直采用平台+漏斗的布料模式，以中心气流为主导气流，适当控制边缘气流的操作制度，当下部炉型发生变化后，煤气的初始分布同时也发生了变化，原本的矿焦平台已不能与之相适应，加之高炉量压紧张，长时间的控风操作，导致气流发生了转变，从炉顶摄像观察，基本看不见柱状中心气流，下料偏慢时，中心不聚，分散无力。从炉墙温度来看，高炉水温差升高，2016年4月份至5月份，水温差由4.5℃上升至7℃，冷却壁热负荷明显上升。2016年5月中旬，料线由1.4m降至1.5m，布料矩阵由C^41.5₃³⁹₃^36.5₃^33.5₂^31.5_1.5O^41.5₃³⁹₃^36.5₃^33.5₂^31.5₂调整C^41.5₃³⁹₃^36.5₃^33.5₂^31.5₂O^41.5₃³⁹₃^36.5₃^33.5₂^31.5_1.5，增加内环焦炭的布料圈数，并减少内环矿的布料圈数，虽然边缘气流得到了短暂的抑制，但是并没有彻底改变炉况的顺行状况，6月份以后炉墙温度频繁波动，上部压差窜动频繁。2016年6月底，矩阵由C^41.5₃³⁹₃^36.5₃^33.5₂^31.5₂O^41.5₃³⁹₃^36.5₃^33.5₂^31.5_1.5调整为C⁴²₃^39.5₃³⁷₃³⁴₂³²_1.5O⁴²₃^39.5₃³⁷₃³⁴₂³²₂，矿焦角度同加0.5°，效果并不理想。

3.3   高炉消耗的变化

下部炉型不合理，炉缸工作恶化，导致炉况的稳定性、抗波动性等都会下降，消耗必然增加，4号1800m³高炉2015年和2016年各月份的燃料比变化，从2016年4月份到2016年12月份，燃料比最高达到532kg/tFe,。