丁  晖  凌明生  尤  石  郑海波

（宝武集团马钢股份公司炼铁总厂）

摘  要  本文对马钢1号2500m3高炉如何强化冶炼进行了论述。马钢1号高炉通过严格控制高炉用料质量和用料结构的稳定；采用“平台+漏斗”装料模式，配合料面测绘工具，探索合适的布料矩阵；通过上下部合理调剂，优化两道煤气流，稳定操作炉型，消除风口小套频繁被砸，成功解决炉缸蓄热能力不足等难题，打破2500m3高炉风量“上限”固有思维定式，同时掌握复风后高炉快速达产技术；炉外强化炉前操作制度管理，炉内保障炉缸工作状态活跃，从而实现了高炉强化冶炼。

关键词  风口小套  蓄热能力  风量  快速恢复  炉前操作制度  强化冶炼

1  前言

马钢1号高炉（第三代）2019年2月23日14:18点火开炉，三天日产量达到5016t，3月9日产量达到6000t以上，实现了快速开炉达产。随后高炉进行强化冶炼，各项指标不断提高，尤其利用系数达到全国同类型高炉行业前三名。其中3-12月份指标见表1。

倡导低成本战略，降低能耗，凭借4000m3高炉操作经验，开炉之初采取非“中心加焦”，即“平台+漏斗”布料模式。开炉达产后，操作技术人员转变思路，通过优化操作制度，成功解决了生产中风口小套频繁被砸、炉缸蓄热能力不足等难题；打破2500m3高炉风量“上限”固有思维定式，扩大风口面积，降低了高炉全压差水平；通过上下部调剂，优化两道煤气流均匀合理分布，进而稳定操作炉型；优化休复风操作管理，熟练掌握复风后高炉快速达产技术；强化炉前操作制度管理，消除了铁口喷溅、出铁均匀性欠佳等问题，提高了出铁稳定率，从而实现了高炉强化冶炼。

2  强化冶炼面临主要问题

2.1  风口小套被砸频繁

3-5月份为1号高炉操作炉型摸索期，期间由于尚未形成稳定操作炉型，气流稳定性欠佳，炉缸热量不稳，墙体温度波动，喷涂料脱落频繁，导致小套频繁被砸共计27次（见表2）。

2.2  炉缸蓄热能力不足

炉缸蓄热能力好坏是炉缸活跃性好坏的指标之一，因此日常管理中，热制度管理至关重要。开炉之初至4月底，炉缸蓄热能力不足一直困扰着1号高炉生产（见图1），为保障高炉长期稳定顺行，活跃炉缸是前提，因此对于炉缸蓄热能力不足的问题必须引起足够重视，待解决。

2.3  铁口区域窜气喷溅

渣铁处理直接影响高炉生产稳定顺行，如不能及时出净渣铁，炉缸中液态渣铁面升高后恶化炉缸料柱的透气性，会引起高炉风压升高，甚至导致顶压冒尖或悬料等异常炉况发生。铁口状态维护不好，会影响铁口断层/铁口钻漏/打泥压力低或者打不进泥等情况，造成铁口过浅、出铁时间短、出不净渣铁、破坏炉前作业的正常，恶化炉况，长期铁口过浅直接影响高炉的长寿。高炉投产后，铁口开口前期有窜气现象，铁口喷溅问题严重，对高炉稳定顺行影响较大如图2所示。

2.4  鼓风动能不足、富氧率偏低

合适的鼓风动能，是保障吹透中心的前提条件，炉缸保持合适死料堆形状，使得炉缸活跃度达到最佳。开炉之初，高炉煤气流分布欠佳，压差偏高。主要原因是风量偏低及鼓风动能不足（见图3），同时适宜的富氧率是高炉强化冶炼的基础，富氧率偏低（见图4），也是高炉强化冶炼制约因素之一。

3  强化冶炼准备

改变本末倒置操作思想，参数调整到位后，稳定各项操作制度，保持稳定的操作炉型及合理的布料平台，高炉强化冶炼得以实现。

高炉的强化冶炼是建立在高炉稳定顺行的基础上的，对于长期达不到最佳生产指标的高炉，首先应解决当前面临的主要问题，以尽量减少炉况波动的因素，使炉型趋于稳定，炉内煤气流合理分布，能量充分利用，渣铁顺利排放。否则盲目强化冶炼，只会适得其反，加剧炉况波动或延长炉况的波动时间，甚至导致炉况失常。

针对小套频繁被砸及炉缸蓄热能力不足现象，在对炉况进行针对性分析后，做如下调整：（1）在气流调整方面，配合下部积极用风思想，打破经验“风量”上限限制，敢于用风，保证足够的鼓风动能，以打透料柱中心；优化上部装料制度，采取适当压制边缘气流，稳定中心气流，同时在日常操作中关注十字测温边缘、中心次环温度变化及炉身十四层温度变化，适当微调装料制度；（2）工长日常精细化操作中，稳定铁水含硅硫控制，稳定核料渣比及控制渣中铝含量在合适范围；（3）炉前开堵口操作维护控制及渣铁处理组织稳定合适，保障渣铁及时稳定从炉内排出；（4）加强槽下原燃料T/H值控制，控制好焦炭、矿石布料时间偏差在合理范围。

操作观念转变及稳步实施后，特别是风量提升后，压差降低，规整了操作炉型，布料平台趋于稳定合理，炉料下降均匀，班跑矿量稳定，产量持续提升。

4  强化冶炼措施

为了高炉强化冶炼目标，生产操作的调整目标是：确保高炉稳定顺行、操作炉型稳定、煤气流分布合理；为了实现提产的生产目标，主要从细化操作控制、合理调整上下部制度进行着手，以稳定细节促使炉况稳定，在炉况稳定的基础上进行强化冶炼。

4.1  优化上下部制度

高炉操作制度的调整，主要以上下部制度调整相互配合，从而促进煤气流分布合理及操作炉型稳定，以达到高炉稳定顺行的目的。

4.1.1  上部制度调整

布料矩阵是高炉炼铁的核心技术之一。1号高炉相较于上代炉役，炉身高度降低，炉缸直径扩大，根据炉型特点，凭借4000m3高炉操作经验，同时依据炉型的特点，开炉之初即确定非“中心加焦”布料模式，即“平台+漏斗”布料模式。改为“平台+漏斗”布料模式；在投产后，对布料矩阵进行了不断的摸索，并利用检修机会，对料面进行了测绘（见图5）。通过对整个料面的气流分布进行分析，对布料矩阵进行了多次探索。将矿石平台收窄，形成大漏斗，适当稳定边缘，保证中心气流，提升煤气利用率，为高炉炉况稳定顺行和指标不断创新提供有力支撑。料制调整主要分为三个阶段。

第一阶段：针对小套频繁被砸，下部压差较高，边缘气流受抑制，中心气流稳定性欠佳，时有滑料、偏尺等现象发生。此阶段整体调整方向为适当疏松边缘气流，稳定中心气流，其料制：→。采取措施后，从图5中数据趋势来看，4月至6月份各层炉体热负荷整体呈现上升趋势，但进入6月份以来8-11层热负荷有所下降，进入7月份以来，1-7层热负荷略有下降，8-16层墙体热负荷均有所上升（见图6），基本验证前期调整方向正确性。经过针对性调整后，气流稳定性较前期大大改善，小套频繁被砸现象得到彻底控制。

第二阶段，随着产量提升及矿批扩大，继续优化煤气流分布，保持两道气流合理，因中心漏斗偏大，中心气流不稳，有滑料现象。调整整体思路为内推矿焦平台，适当疏松边缘，减少滑料，稳定中心气流，其料制：→，但调整后压量关系偏紧，未达到预期效果。

第三阶段，为进一步提产增效，强化冶炼，同时结合墙体14层温度变化，调整思路将矿石内档角度外扬，焦炭内档内推，适当抑制边缘气流，提升煤气利用率，稳定中心气流，减少矿石往中心滚动效应，其料制：→，矿/焦角度：（41.5°、39.7°、37.7°、35.5°、33°）/（41.5°、39.7°、37.7°、35.5°、33 3°）→（41.8°、40°、38°、35.6°、32.9°）/（41.8°、40°、38°、35.6°、32.9°、29.8°）。调整后，气流稳定性有极大改善，为进一步强化打下坚实的基础。

1号高炉开炉前期矿批为70t，随着冶炼强度的提高,料速加快，顶温走低，时有中心气流受抑现象，为稳定气流，保证焦层厚度，改善料柱的透气性，按照每小时5.5批料的原则，逐步将矿批增加到82t左右，最高时达到84t。 

随着高炉产量的不断提升，烧结矿保供不足现象较为明显。10月进行了使用小粒烧的试验，结合制度调整，高炉成功配用小粒烧，炉况保持稳定顺行。

4.1.2  下部制度调整

扩大风口面积，改善炉内高压差，提高入炉风量及富氧量。为了达到提高产量的目的，提高了富氧的使用，氧量由9000m3/h提高至11500m3/h。随着产量提升，中心气流稳定性欠佳进一步显现，为解决此种现象，配合上部料制调整，调整思路为扩大风口面积，进一步提高入炉风量，保持足够鼓风动能，以此打透中心，保证中心气流稳定性。因此，利用休风机会，扩大风口面积，同时逐步提高入炉风量，入炉风量由4800m3/min逐步提高至5050m3/min（见图7）。自2019年6月份开始，产量由日均6277t/d持续提高，至12月份产量稳定在日均6834t/d。 

4.1.3  热制度管理

高炉热制度是根据冶炼铁种、原燃料条件和炉容大小而确定的炉缸应具有的温度水平。日常操作中，炉温控制一定要结合对炉况顺行的综合判断，趋势调剂，避免集中加减热，稳定炉温在合适水平；炉温管理以铁水物理热为准，化学热作为参考，保持燃料比在相对稳定的水平。

日常工作中，工长应做到精细化操作，稳定操作燃料比、跟踪[Si]、[S]过程图，偏离目标及时分析原因，采取应对措施；对硅偏差及铁水合格率进行跟踪分析；控制好理论燃烧温度在合适的水平，同时跟踪炉缸洁净度指数（DCI）的整体趋势，关注炉缸工作状态变化。

4.2  原燃料精细化管理

1号高炉用焦炭结构为：配比75%干熄焦+25%湿熄焦（4.3m和5m焦炉），矿石用料结构主要为：65%烧结矿+20%自产球团矿+15%生矿。原燃料是高炉冶炼的物质基础，只有稳定的原燃料供给，才能保证高炉稳定顺行。针对9月后焦炭质量的持续劣化（见图8），1号高炉通过一系列原燃料质量管理办法，严格控制高炉用料质量和炉料结构的稳定。

4.2.1  严控粉末入炉

1号高炉通过严格控制槽位，尽量减少粉末生成量；严格控制筛分速度T/H值，减少粉末入炉；定期进行筛网检查，杜绝堵塞筛齿；对筛网进行改造，增加中心和边缘气流通道的矿焦质量与粒度，筛分情况如表2所示。

4.2.2  调整合理的料条位置

1号高炉因烧结矿产能制约，相对于国内同级别高炉，球团矿使用比例较大，槽下O4斗内球团进入高炉后，容易向中心滚落，造成炉内中心气流大幅波动，对高炉稳定顺行带来较大影响，因此布料位置的选择至关重要。经研究，将原来排在5A后O4斗的料平铺于8A、7A料条表面，保证料条最后一段是烧结矿（图9），以减少球团矿向中心滚落。调整料条位置后，中心气流稳定性提高，压差有效降低，为提升指标创造了良好条件。

4.2.3  使用落地烧结矿

因落地烧结矿成分不稳定、含粉偏高、粒度偏小等原因，日常生产中根据生产实践经验制定生产预案，落地烧结矿使用量控制在烧结矿总量的20%以内，使用落地烧结矿时，临时加轻料0.3t/ch，应对气流变化带来的炉况波动，以达到高炉强化冶炼目的。落地烧结矿停止使用后，轻料视炉况及时去除。

4.2.4  干湿焦转换

为配合干熄焦炉检修，自2019年11月下旬开始，湿焦比例逐渐从25%提升至50%。干熄焦转换期间，按预案退守全焦负荷至4.3，同时采取相应措施应对炉况实时波动：（1）加强槽下焦炭实物观察，做好湿焦水分检测，相应调剂燃料比；（2）控制氧量，稳定班平均跑矿量，坚持稳定炉温，保证物理热；（3）积极使用风量，维持较大的鼓风动能，活跃炉缸，保证中心气流。（4）加强炉前出渣铁组织，防止卡焦，做好铁口维护；（5）料制调整方面，根据中心次环温度、十四层温度变化进行微调：a.中心次环走低，内圈布料角度适当外扬，稳定中心气流；b.十四层温度大于90℃上行趋势，矿石8档临时加1环，控制边缘气流；（6）视炉况逐步恢复负荷。期间虽偶有炉况波动，但因采取措施即时，转换期间，炉况稳定，产量和负荷均有恢复；转换完成后，各指标快速恢复，并均超过干湿转换前的水平（见图10）。

4.3  高炉休复风炉况快速恢复

为降低高炉休复风的慢风时间对炉况的影响，实现高炉强化冶炼目的，高炉技术团队经过技术优化，实现了高炉休复风后快速达产的目标。具体措施如下：（1）休风前要求各作业区制定详细预案，以确定休风时间；（2）工长根据休风时间，制定详细休风料预案，以确保各段休风料到达指定位置；（3）休风中严控各作业环节相互衔接，确保按预案，保质保量，按时完成检修工作；（4）复风时，把握时机，快速恢复风量，氧量等参数，减少软融带波动带来的气流波动的影响，根据风氧参数及时恢复矿批及负荷。譬如2019年11月11-12日(休风19h7min)，休复风作业，高炉实现了快速达产(见图11)。

4.4  加强炉前渣铁处理

合理稳定地排出炉缸内的渣铁，不仅有利于保持均匀的下料速度，而且能够减少焦炭中炉渣的滞留量，改善炉缸的透液性，从而有利于炉缸的活跃和煤气流分布的稳定。为了保证出铁制度的合理，加强了对出铁操作的控制，主要采取措施如下：

（1）加强铁口区域维护。高炉投产后，铁口开口前期有窜气喷溅现象，对气流影响较大。对即将休止的铁口，根据休止时间，提前使用含钛炮泥，加强铁口区域维护；高炉利用定修机会对铁口区域进行压浆作业，从而有效减少铁口窜气问题，但未能彻底解决，后续还有待观察。

（2）加强出铁制度管理。配合产量的提升，逐渐缩短开口间隔，配合钻杆直径调剂，保证渣及时从炉内排出（见图12）。日常操作中，根据铁口深度、孔道密实度、出铁时长短，确定合适打泥量，保证铁口深度稳定在3.0-3.2m；加强开堵口作业，杜绝开漏、堵口炮泥、减少烧氧次数，提高铁口开口稳定率；灵活掌握开口间隔时间，根据炉内需要及时组织重叠出铁，保证炉内渣铁液面稳定，保证出铁时长稳定在110-160min/炉。

4.5  优化气流参数

随着上部制度的调整，边缘气流受控，10月份边缘温度逐渐下降至合理水平（见图13）。炉型整体基本趋于稳定，合理的操作炉型基本形成（见图14）。

4.6  提高炉缸活跃性

炉缸素有高炉“肾”之美称，可见炉缸工作状态好坏直接关系到高炉工作状态的好坏，通过优化送风制度，保持合适的风口回旋区，使炉缸的死料柱趋于合理。通过提高炉缸热量，强化炉前出渣铁，改善死料柱透气性和透液性。10月份炉缸活跃度指数基本达到4.50以上，炉缸状态较为活跃（见图15）。

5  强化效果

结合“平台+漏斗”装料模式特点，通过转变操作思路及优化操作制度，打破用风上限的思维定式，从2019年6月底开始，产量持续提高（见图16），鼓风动能增大后，压差有所降低，中心流指数及边缘指数逐渐趋于合理稳定（见图17），吨铁耗风、耗氧逐渐降低（见图18），高炉强化冶炼达到第一、二、三代炉役以来最好水平。

6  结语

对于新开的高炉强化冶炼一定要重视炉型的管理，保持中心气流为主，边缘适当控制，注重设计炉型向操作炉型的转化，防止炉况出现波动；但在操作中也得出以下几点经验。

（1）通过严格控制高炉用料质量和用料结构的稳定，减少粉末入炉，调整料条顺序，降低球团滚落效应，为高炉提升指标造良好条件。

（2）炉缸有高炉“肾”之美称，炉缸工作状况的好坏，直接关系高炉稳定顺行，因此，对于开炉初期，炉缸蓄热能力不足，如长此以往，对炉缸活跃性影响较大，因此针对此种现象，做足缸温，强化出铁制度管理，保障炉缸工作状态活跃。

（3）针对开炉之初，小套频繁被砸现象，通过优化操作制度，稳定铁水硅含量0.40-0.55%，物理热1500-1525℃水平，同时优化上下部制度，调剂两道煤气流分布，小套频繁被砸现象消除；

（4）应对原燃料波动情况，切不可掉以轻心，日常应有预案可循，同时根据煤气流变化情况及时采取措施应对，攻守相互配合得当；

（5）凭借4000m3高炉操作经验，同时依据炉型的特点，开炉之初即确定非“中心加焦”布料模式，即“平台+漏斗”布料模式。在气流调整方面，打破经验“风量”上限限制，敢于用风，保证足够的鼓风动能，以打透料柱中心；优化上部装料制度，稳定两道煤气流，为高炉强化冶炼创造良好条件。