邹德胜  王光亮

（北营炼铁厂）

摘  要  本钢北营新2号高炉通过缩小风口面积，稳定富氧，增加入炉风量，从而提高风速及鼓风动能，活跃炉缸；上部通过布料矩阵调整，配合大矿批、高顶压，逐步形成合理稳定的两道气流分布；另外加强原燃料、设备及日常操作管理，高炉得以强化，利用系数由2.329 t/(m³·d)提高到2.547 t/(m³·d)以上，焦比由390kg/t降低到365kg/t以下，实现高效经济冶炼。

关键词  大型高炉强化  利用系数  焦比

本钢北营新2号高炉是由中冶京城设计，有效容积3200m³，采用西冶串罐无钟炉顶，于2019年8月28日大修后顺利投产，投产后由于受热风炉系统影响，高炉不具备条件强化，长时间低强度冶炼。热风炉系统正常后，由于长期的低强度冶炼，炉缸死焦堆肥大，炉缸不活，高炉强化困难，期间高炉冶炼强度低、利用系数低、焦比高、燃料比高，其主要经济指标见表1。

新2号高炉针对炉缸死焦堆肥大，炉缸不活的症结，操作上下部采取大幅缩小风口面积，稳定富氧，稳定风量，提高风速及鼓风动能，活跃炉缸。炉缸工作恢复正常后，继而扩大风口面积，增加风量，提高产量，同时对布料矩阵调整，配合大矿批、高顶压，逐步形成合理稳定的两道气流分布，高炉经济指标明显提高，高炉做到了稳定、顺行、高产、低耗冶炼。

1  上下部相结合，优化操作制度

送风制度对炉缸工作状态起着决定性作用，而炉缸工作状态是炉内物理化学反应过程的最终结果，通过对风口直径、风口长度的调整，达到煤气在上升过程中径向与圆周分布均匀，同时提高风速和鼓风动能，增加回旋区长度，减少无风区比例，改善炉缸工作状态。上部调剂是使炉料在炉喉截面上分布均匀，使其在下降过程中能同上升的煤气密切接触以利传热传质过程的进行。炉料与煤气的交互作用还取决于软熔带的位置与形状以及料柱透气性好坏。配合下部制度的调整，上部采取调整边缘、中心的焦矿负荷，形成W形软熔带的形状，两道气流分布，高炉接受风量能力进一步增加，风量的增加进一步促进炉缸工作状态进入良性循环。新2号炉制度的调整分两个阶段：

1.1  提高炉芯温度，活跃炉缸

第一阶段的主要目标是恢复炉缸的正常工作，其主要措施是通过缩小风口面积，同时稳定风量、富氧，提高风速及鼓风动能，其上部匹配相应的装料制度，控制住压差，稳定气流，稳定炉况，从而提高炉缸工作的正常工作均匀性。

1.1.1  缩小风口面积

6月21日休风将风口φ130mm×4个、φ125mm×17个、φ120mm×11个，调整为φ125mm×15个、φ120mm×13个、φ110mm×4个，风口面积由0.3861m2缩小至0.3691m2，风口面积缩小幅度为4.6%。

1.1.2  稳定风量、富氧操作

稳定风量及富氧跑齐料批数是稳定炉温的前提，只有热制度稳定才能保证造渣制度的稳定，最终形成稳定的软熔带形状，稳定的气流分布。新2炉通过固定富氧量12000m³/h，稳定风量5400±50m³/min操作，避免风量的频繁调整，导致热制度、气流发生改变。

1.1.3  装料制度的调整

装料制度的调整坚持以两道气流的气流分布模式，通过稳定风量、富氧，稳定气流的操→作，参考十字测温、中心比重、边缘比重、壁体温度等参数，对应调整矩阵为焦矿同角：原料矩阵→另外固定焦批19t/批，矿批重90～93t/批。

经过此阶段的调整，风速由250m/s提高到260m/s，提高4%；鼓风动能由11600kg.m/s提高到12700kg.m/s，提高9%；炉芯温度由695℃上升到747℃。

1.2  增加入炉风量，提高冶炼强度

炉芯温度逐步上升，炉缸工作逐步恢复正常，高炉接受风量能力进一步增强，但每座高炉的运行参数均有一个上下限，随着冶炼强度的提高，高炉压差达到了180kPa的高位运行，冶炼强度难以进一步提高，为提高冶炼强度，通过扩大风口面积，增加入炉风量，同时配合大矿批，高顶压，进一步强化冶炼。

1.2.1扩风口面积及风口长度的调整

8月30日休风将风口φ125mm×15个、φ120mm×13个、φ110mm×4个，调整为φ125mm×22个、φ120mm×9个、φ110mm×1个，风口面积由0.3691m2调整为0.3813m2，另外两次调整时将风口长度由610mm×13个、640mm×4个、670mm×15个，全部调整为长640mm，合理风口布局，初始气流分布更加合理。

1.2.2  稳定富氧，增加入炉风量

稳定富氧，增加入炉风量能够提高风速和鼓风动能，增加回旋区长度，减少无风区比例，改善炉缸工作状态，减小铁水环流对炉缸侧壁的侵蚀，延长高炉寿命，作操上一切措施坚持以风为纲的操作理念，从8月份后风量逐步由5400m³/min增加至5630m³/min。

1.2.3  合理气流分布的调整

以风量为基础，对布料矩阵进行调整，配合大矿批、高顶压，逐步形成合理稳定的两道气流分布： 

1.2.3.1  矩阵的调整：

风速的增加，回旋区长度延长，无风区比例减少，上部对应减轻边缘焦炭负荷疏导边缘，中心减少中心焦圈数，最终调整矩阵为：

1.2.3.2  增加矿批

批重大小对高炉煤气流分布的稳定性和煤气利用率的高低起决定性的作用。扩大矿石批重能够使矿石在高炉炉喉截面上分布趋于均匀，矿层加厚，料柱界面效应减少，有助于稳定上部气流，可提高煤气利用率，并充分利用煤气的热能，有效降低燃料消耗，经过逐步调整，矿批由90t/批逐步加至99t/批，负荷达到5.238，矿批重调整见1。

1.2.3.3  提高炉顶压力

提高炉顶压力能够稳定上部气流，能够降低煤气在高炉炉内的流速，从而加大煤气与炉料的接触时间，使煤气含有的热量与CO还原性得到充分利用，达到降低燃料消耗的目的，另外提高炉顶压力也有利于降低压差，提高炉况的稳定性。北营新2号高炉通过稳步操作，炉顶压力逐步由225kPa提高到236kPa，压差由180kPa降低至175kPa。

1.3  效果分析

1.3.1  风量增加，鼓风动能升高，炉芯温度上升

通过缩小风口面积后，风速及鼓风动能提高，炉缸工作好转，利于增加风量，风量增加进一步促进炉缸工作状态进入良性循环。主要操作参数趋势见图2。

1.3.2  煤气分布合理，壁体温度稳定

经过调整后形成W型软熔带，合理的两道气流分布，并且炉腹、炉腰部位壁体温度稳定。其温度趋势见图3、图4。

1.3.3  指标大幅提高

经过调整后高炉经济指标明显提高。经济指标见表3。

2  加强日常操作管理

2.1  加强原燃料质量管理

2.1.1  稳定原燃料质量及结构

新2号炉配吃全干熄焦，其中6m焦炉生产的焦炭比例稳定在30～35%，另外65～70%全部配吃4.3m焦炉生产的焦炭，并且公司严格考核焦化厂焦炭的干熄率及合格率，其焦炭成分见表4。烧结矿配吃90%的360m2烧结矿，另外10%为400平或300平的烧结矿，铁厂科学合理地制定烧结矿的含铁原料配比计划：烧结含铁原料配比调整次数≤2次/月；低品位混匀料配比变动≤2次/月；烧结矿规定碱度变动次数≤3次/年，其成分见表5。喷吹煤固定8%焦化除尘灰不变，通过调整烟煤及无烟煤比例，稳定混合煤粉热值，混合煤粉的挥发分稳定在20%以内，确保喷吹系统安全，其成分见表6。

2.1.2  加强原料管理

①加强槽位管理，减少烧结矿的二次粉化，要求槽内料位不得低于5m，否则停用该槽；

②控制好原燃料的T／H值：焦炭70~80t/h，烧结矿300~350t/h，球团矿200~240t/h，块矿70~90t/h，一方面减少入炉粉末，另一方面监控原燃料质量；

③强化筛网使用、更换及检查制度，矿焦筛要根据使用寿命定期更换，并加强巡检，对堵筛或断齿及时处理，提高筛分效果，确保原燃料粒级稳定。

通过以上措施确保了原燃料粒级的稳定并减少了入炉粉末，为高炉强化奠定了基础。

2.2  加强碱金属控制

调整小品种物料（炼钢尘泥、烧结除尘灰、高炉除尘灰等）的使用量，同时将除尘灰Zn含量外排处理标准由6%降到大于3%，并建立有害元素入炉控制标准及预警机制，每周进行一次分析和核算，Zn负荷及碱负荷逐步降低，见图5，图6。

2.3  合理控制热制度与造渣制度

热制度与造渣制度是平时操作中的主要控制对象，这两项制度不仅影响着生铁的质量，也对高炉的稳定顺行至关重要，炉温波动大，可使软容带位置发生变化，造成渣皮粘结或脱落，炉渣的酸碱度变化与炉温的变化相互影响。

2.3.1  热制度的控制

热制度直接反映炉缸工作状态，高炉炉温充沛、稳定是炉况顺行的重要标志和必要条件。为稳定炉缸热制度，铁水物理热为1510℃±10℃，Si含量为0.35%~0.55%。为实现目标管理，新2号高炉主要采用以下措施：一是四班统一操作，细化、量化调节，按照日产统一考核，保证四班操作的连贯性；二是对应一定的焦炭负荷，固定风温和富氧，用煤量来调节炉温，减少炉温波动；三是制定炉温稳定率、一级品率，料批数等竞赛激励机制，提高炉温稳定。

2.3.2  造渣制度的控制

炉渣（R2）控制在1.18倍左右，MgO含量在8.5%以上，Al2O3含量在16%以下，Mg/Al在0.6-0.7左右，保证渣铁流动性，提高生铁一级品率；

2.4  设备管理

高炉高效运转离不开设备的有效管控，炼铁厂推行定检定修与三级点检制度，作业区加大设备隐患排查奖励力度，提高一线职工发现隐患，解决问题的积极性，将设备隐患消除在萌芽状态，降低设备故障的发生概率。

3  结语

新2号高炉高炉做到了稳定、顺行、高产、低耗冶炼，总结经验如下：

（1）良好的炉缸工作状况是高炉顺行的必要条件。

（2）气流的稳定是炉况稳定顺行的前提。

（3）日常操作管理是高炉长期稳定顺行的必要手段。

（4）原燃料质量的稳定，设备运行稳定，是高炉高效生产强有力的保障。

4  参考文献

[1] 王筱留. 高炉生产知识问答[M].北京：冶金工业出版社，2005.146-147.

[2] 王筱留.钢铁冶金学（炼铁部分）[M].北京：冶金工业出版社，2011.13-14.

[3] 朱仁良.宝钢大型高炉操作与管理[M].北京：冶金工业出版社，2018.197-202.