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   

从图1可以看出，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

图2是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，如图3所示。

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，如图4所示。2016年5月中旬，料线由1.4m降至1.5m，布料矩阵由C41.5339336.5333.5231.51.5O41.5339336.5333.5231.52调整C41.5339336.5333.5231.52O41.5339336.5333.5231.51.5，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C41.5339336.5333.5231.52O41.5339336.5333.5231.51.5调整为C42339.53373342321.5O42339.53373342322，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如图5所示，从2016年4月份到2016年12月份，燃料比最高达到532kg/tFe,。

4    炉型恢复采取的措施

4.1   改善焦炭质量、合理用料

外购焦品种多，其性能的不稳定性是高炉下部炉型变化的直接原因，针对这一问题，在南钢炼铁事业部和厂部的生产协调下，尽量减少焦炭品种，采取了以首山焦为主打，青町焦、混合焦为辅的用料模式，即首山一类焦60%+青町焦20%+混合焦20%，并采用分级、分仓管理，且尽可能采取直供，减少焦炭在二次贮存时产生的强度、粒度的偏析造成的质量大幅度波动。进一步稳定优化用料结构，80%自产烧结+5%自产球团+15%生矿，另加固定量300kg/批的蛇纹石适当提高镁铝比，以改善炉渣性能，活跃炉缸。

4.2   适当提高炉温、保证炉缸热量充沛

适当降低炉渣碱度，提高铁水硅素，保证铁水物理热在1510℃以上。同时采用煤气和助燃空气双预热系统进行烧炉，提高风温至1200℃，保持理论燃烧温度2150℃以上，使高温区下移，热量能更多地集中下部，保证炉缸热量充沛。

4.3   加强出铁管理、适当增加铁口深度

通过改善炮泥质量，提高炮泥强度和抗渣性，使炉内渣铁能够均匀地排放，同时适当增加铁口深度，减小炉缸自由铁水区，能够促进风口区域和炉缸上部的热量快速向炉底传递，保证炉缸热量得到均匀分布。

4.4   加强送风制度管理

制定合理的送风制度，适当增加风量，以氧换风，并提高顶压以维持合理压差，制定并细化操作方针，各班工长统一、严格按照车间规定的操作方针进行操作，使鼓风动能有计划、有步骤地稳步提高，高炉平均风量由3566m3/min提高至3750 m3/min，鼓风动能由10000上升至11000左右。同时利用高炉休风机会对风口中套的角度进行测量，上翘严重的风口中套在计划检修时更换，风口中套角度见表1，到目前为止已经更换了6个风口中套。

5      炉型恢复的效果

5.1   炉底温度稳步回升

通过采取以上的措施，4号高炉下部炉型参数有效改善，恢复效果较理想，炉芯温度均回升至正常水平，如图6所示。

5.2    经济技术指标改善

炉型恢复以后，高炉顺行状况明显改善，操作参数稳定性提高，量压关系的适应性和稳定性有所好转，气流稳定，下料均匀顺畅，高炉的抗波动能力提高，经济技术指标见表2。

6     结语

南钢4号1800m3高炉针对炉缸下部炉型参数逐步降低，通过实施提高入炉焦炭质量、优化用料结构、提高炉温水平、增加铁口深度、大风量操作等措施，炉型恢复效果显著，炉芯温度快速回升，炉缸工作活跃，为提升高炉经济技术指标奠定了基础。

7    参考文献

[1]  刘元意,蒋学健,周生华.莱钢3200m3高炉炉芯温度变化规律初探[J].炼铁,2015,34(3):9-12.

[2]  朱清天,程树森,赵民革.炉缸死铁层合理深度的计算[C]//中国金属协会分会.2007年中国钢铁年会论文集.成都:中国金属学会,2007:1-7.

[3]  王平,别威.高炉炉缸铁水流场数值模拟[J].金属材料与冶金工程,2011,39(1):16-20.