摘  要：通钢3号高炉是通钢公司实施大型化改造的关键性工程，也是通钢的第二座大型化高炉，2014年7月12日投产，设计容积2680m3。因炉缸侧壁温度升高被迫于2019年3月停炉中修，浇筑炉缸，于2019年4月13日点火开炉。开炉后由于原燃料条件差、波动大、高炉操作制度匹配不合理、炉身结厚严重等种种原因，导致产量持续低迷。通过采取一系列技术手段，各工序紧密配合，使3号高炉彻底摆脱了产量持续低迷的困境，各项指标持续向好，高炉生产迈向了一个新台阶。

关键词：热洗炉墙   强化筛分 改变造渣制度  优化气流分布

通钢3号高炉（2680m3）二代炉役于2019年4月13日点火开炉，开炉后由于原燃料条件差、波动大、粉末多、碱金属含量超标、炉身结厚严重等原因，导致高炉长期压差高，透气性指数低，产量长期低迷。通过主动热洗炉墙、改变风口布局、改善气流分布、优化热制度及造渣制度等技术手段，彻底扭转了此前不利的生产局面，高炉利用系数达到了近1年来的最高水平。

1. 通钢3号高炉产量低迷的原因

（1）原燃料条件差、波动大、粉末多、碱金属含量超标。 

通钢高炉的炉料结构大致为75%烧结矿+25%球团矿，偶尔配加2%~5%的生矿。焦炭约58%干熄焦+32%水熄焦+10%外购焦。整体原燃料条件偏差，21年全年平均综合品位56.5%，渣铁比410kg，硫负荷6.01kg。但对高炉伤害最大的是原燃料条件波动大、小颗粒炉料占比过高、碱金属含量超标等因素。因外围条件波动过大，导致高炉被动调剂，热制度、造渣制度波动过大。2021年高炉每月平均烧球比变料88次，平均每天2.9次。

通钢烧结矿入炉平均粒级较小，其中10mm以下小颗粒炉料占比达到了46.38%，如表1所示。此外，从图1中可以看出，烧结矿中SiO2、FeO波动频繁，导致高炉炉料结构频繁调整，渣铁比、综合品位波动频繁等情况，如图2所示。此种粒级炉料入炉后，会严重恶化上部散料带的透气性，导致高炉压差升高。也是高炉上部结厚的一个诱因。

由下图3和表2可知，通钢焦炭整体质量一般，稳定性差。挥发份、焦中硫整体偏高，这也是通钢高炉硫负荷高、燃料比高的一个重要原因。（高炉炼铁生产技术手册中注释，焦炭中硫含量每增加0.1%，焦比会增加1%~3%，产量减少2%~5%）。焦炭水分高且稳定性差，其中水熄焦水分10月份5次超过5%，10月24日单日最高达到了6.8%。水分不稳，导致高炉负荷不稳，造成炉温波动。

（2）炉身上部结厚严重，导致高炉压量关系紧张，下料尺型不好、顺行一般。

原燃料整体入炉粒级偏小、碱金属含量高（如图4所示，通钢高炉锌负荷在0.3kg/t，碱负荷在3.6kg/t。碱金属含量高会加剧焦炭的气化反应，扩大直接还原区，进而引起焦比升高，降低料柱特别是软熔带气窗的透气性，弱化焦炭的作用。并且使球团矿灾难性膨胀，降低炉料的冶金性能，是高炉结厚的主要因素之一）上部温度高等种种原因导致通钢高炉上部结厚频繁，严重影响压量关系，仅2021年，3号高炉就处理结厚4次（分别为1月31日、4月17日、7月2日、11月11日，共计附加焦炭2090.1t）。因结厚导致压量关系紧张，操作困难，21年1~11月份共发生悬料11次，严重影响了产能的释放和指标的提升。

（3）风速、动能长期不足，炉缸状态不活。

3号高炉风速长期维持在253m/s、动能107kJ/s的水平。在2680m3级别高炉上属于低水平。因风速、动能不够，导致炉缸状态不活，出铁时两场温差明显、炉渣脱硫效率不高。直接还原增加，间接还原减少。高炉煤气利用差，长期维持在38%~40%的低水平运行，直接导致高炉燃料比升高。因炉缸状态不好，导致高炉抗波动能力弱，外部条件稍有变化，高炉便难以维持顺行，顺行不好，又加剧了炉缸状态恶化和炉墙结厚，如此往复，高炉陷入了恶性循环。

（4）中心焦比例过大，导致死焦堆异常肥大，进一步限制了高炉加风。

因风速、动能偏低。为了维持一个合理的气流分布，上部布料不得不维持高比例的中心焦来引导中心气流（3号高炉中心焦长期在37.5%的水平）。但中心焦比例过高，就会导致中心死焦堆异常肥大，间接缩小炉缸有效容积，反而限制高炉加风。也会导致高炉燃料比高，增加高炉运营成本。

（5）热制度和造渣制度波动过大，为了控制生铁成分导致炉渣碱度过高，导致渣铁流动性差。

因原燃料条件差、波动大、操作失误等多方面的影响，3号高炉热制度和造渣制度波动过大。使得高炉软熔带的形状和位置发生变化，是炉墙结厚的一个诱因。又因为炉缸工作状态一般，渣铁热交换不好，从而过度的依赖炉渣碱度来控制生铁成分。炉温过高，铁水黏度增大。碱度过高，炉渣黏度增大，如果炉温和碱度同时升高，就会导致渣铁同时粘稠、流动性差，导致软熔带位置频繁移动。也会使滞留在炉缸焦炭缝隙中的渣铁增多，影响高炉透气性，限制高炉加风。

（6）本体及外围设备稳定性差，突发性事故多，高炉休风率高。

3号高炉本体及外围事故偏多，2021年1~11月，3号高炉休风率0.87%，慢风率2.28%，其中，鼓风机停机4（2次3号高炉鼓风机停机，2次2号高炉鼓风机停机，拨风启动）次，高炉上料主皮带故障2次，21年1月份悬料3次，临休更换漏水小套11次。3号高炉本身顺行程度就一般，频繁的外围故障，无疑为本不乐观的生产形势雪上加霜。

2 对于3号高炉炉况的处理

（1）坚决处理炉身结厚。

3号高炉压量关系紧张、产量低迷的一个主要原因就是炉墙结厚严重。炉墙结厚已严重的制约了高炉日常生产。为此，3号高炉坚决处理结厚4次（分别是1月31日，4月17日，7月2日，11月11日），共计附加焦炭2090t。每次处理的大致过程为：提前5天入炉锰矿，目的是改善渣铁流动性，铁中锰含量按0.7%~0.8%控制，准备处理前先加150t附加焦炭，附加焦后集中加5t锰矿，抽20t烧结上球，同时按表3进行变料，后续每间隔12批正常料附加66.5t附加焦（5个净焦）附加焦后抽10t烧结上球，按照此模式循环上料（大焦负荷2.71t/t，综合负荷为2.42t/t）。

当150t附加焦到达炉身下部至炉腰位置时，通过继续上风或上风温及改变装料制度等措施，人为制造难行。使炉内形成边缘管道或者悬料的状态，然后通过坐料来拉扯渣皮，将结厚处理掉。处理炉况期间，气流不稳定时，出现管道或悬料时，热风压力≯320kpa控制。顶压按风压1/2控制，出现顶压突然升高现象及时减少风量，风温1050℃~1100℃，可根据需求进行调整。如需坐料，之前一定要停止炉顶打水并关闭混风大闸，防止发生安全事故。并且风口区域提前备好水枪，防止烧出。处理炉墙结厚期间，各岗位都提前制定了详细的预案，并且组织全员学习。当水温差升至4℃左右，炉身圆周测温点均明显上升后，洗炉基本宣告结束，高炉正常恢复参数。

(2)调整风口面积，提高风速及动能，提高炉缸活跃性。

3号高炉由于炉况长期不顺，产量低迷，焦炭质量差等综合原因，导致炉缸活跃度不好。表象就是高炉顺行较差、中心气流较弱、燃料消耗高、抵御外部条件波动的能力较弱、炉前出铁时两场温差明显、Ls偏低等。为了达到提升风量进而活跃炉缸的目的，3号高炉进行了各种尝试，包括释放压差、调整布料角度、改变料线、增加中心焦比例等，但是效果都不明显，高炉风量始终上升不明显。最终，决定通过逐步缩小风口面积的方式来提升风速和动能，以达到一个合理的初始气流分布，经过不断调整，高炉风口面积由2019年开炉的0.3628m2逐步缩小至如今的0.3365m2。虽然风口面积较之前变小，但是并没有耽误高炉风量的提升。反而由于小风口导致风速、动能有所增加，中心气流变强，炉缸工作状态好转，抵御外部条件波动的能力变强。

（3）优化热制度及造渣制度。

通钢原燃料条件波动大，而炉温就是高炉工长手中抵御外部条件波动最直接、最廉价的手段。正常情况下，高炉炉温与[Si]成线性关系，生产中常用[Si]来表征炉温，3号高炉[Si]稳定在0.4%~0.5%，并且力保炉外铁水PT≮1500℃，铁水取样须有石墨碳析出。通过这几种手段，力保渣铁物理热充沛。对于炉渣碱度的认识，通过借鉴兄弟单位的做法，将炉渣R2由之前的1.25倍下放至1.08~1.10倍。下放炉渣碱度的同时力保渣铁物理热充沛。这样做有两点好处：1是提高了渣铁的流动性，使滞留在死焦堆中的渣铁减少，使透气性指数提高压差降低，为加风创造了条件。2是提高了炉渣排碱的功效，减少了碱金属在炉内的循环富集。

（4）强化设备点检，杜绝事故休风，树立铁前一盘棋的思维。

针对各岗位设备事故多的现状，公司制定了严格的奖惩制度及点检措施，提出了“罚就罚的心疼，奖就奖的眼红”等口号，对于关键设备，明确责任人及点检时间，并强化执行。以设备稳定护航高炉顺行，以高炉顺行鞭策设备点检，形成了良性互动。为高炉长周期稳顺提供了有力的支撑

3. 结论

3号高炉通过处理炉墙结厚，提高风速、动能，优化热制度及造渣制度等手段，使高炉的产量及指标得到了质的飞越，稳顺程度大大提高。

（1）日常加强对炉型的管控。

好的操作炉型对于高炉来说至关重要，所以在日常生产中，应加强对合理炉型的监控力度，设立炉型监控曲线。便于技术人员分析、管控炉型。另外，还要强化槽下各工艺秤的筛分，力争筛净小颗粒物料。全力避免炉顶温度波动过大，减少炉顶打水次数，控制合理的两道气流分布，重视下料尺形等，呵护好操作炉型。

（2）合理确定送风制度，确保炉缸活跃性。

因送风制度是高炉五大操作制度中最基础的制度。合理的送风制度永远是根据各自的原燃料条件、装备水平、人员素质等因素综合来确定的。也就是说，原燃料条件好、保供能力强的企业，相对来说可以选择相对大风口作业。原燃料条件差、波动大大企业就应该选择相对小的风口作业，来确保一个合适的风速和鼓风动能。高炉只有炉缸状态好，才能增强自身低于外部条件波动的能力，才能打保证长周期的稳顺运行。

（3）控制好碱金属含量，并充分利用炉渣排碱。

碱金属在炉内最大的危害就是循环富集，在炉内会导致炉衬损坏、炉料异常膨胀、焦炭气化作用增加等不利影响。而碱金属70%会进入渣中排出炉外，30%随煤气上升，其中一部分随煤气排出炉外，一部分留在炉内循环富集。如想保持炉型规整，一方面要狠抓源头，全力减少碱金属的入炉量，这是根本。目前的条件下，力保入炉锌负荷≯0.4kg/t，碱负荷≯3.5kg/t。另一方面，在保证渣铁物力热的前提下，下做碱度，充分利用炉渣排碱。利用强劲的中心气流来排锌。

（4）做好设备点检。

制定切实可行的点检制度，尤其是加大重点岗位重点设备的点检力度，并强化执行，坚决杜绝重大恶性设备事故，以稳定的设备状态来确保高炉稳顺。