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马钢2500m3高炉生产操作优化

王志堂

(马鞍山钢铁股份有限公司第二炼铁总厂炼铁分厂，安徽 马鞍山 243000)

摘 要：对马钢2#(2500m³)高炉优化操作的生产实践进行了总结。在原燃料质量劣化的情况下，通过加强入炉料管理，优化高炉操作制度，做好炉型维护及抓好炉外出渣铁等措施，使高炉冶炼水平不断提高，取得了较好的技术经济指标。

关 键 词：大型高炉；精料；操作制度；优化

0 引言

马钢2#高炉有效容积2500m3，设有30个风口，3个铁口，2套INBA法渣处理系统，4座新日铁外燃式热风炉，采用了陶瓷杯、铜冷却壁、双预热以及炉顶余压发电等多项新技术，2003年10月份建成投产，之后高炉冶炼水平不断提高。但2008年以后，随着2#高炉精料水平的下降，高炉冶炼水平出现了大幅下滑，并且持续了较长的时间，期间炉况稳定性差，炉况失常的现象时有发生，致使高炉冶炼强度低，各项技术经济指标落后于同行业水平。2011年以来，针对原燃料质量持续劣化的现状，2#高炉积极探索了与之相适应的高炉操作技术。通过不断强化入炉料管理、改进高炉操作技术、加强操作管理等措施，使高炉冶炼水平得到了较大提高，炉况保持长期顺行稳定。

1 原燃料状况

1.1 含铁料

2#高炉炼铁原料主要是烧结矿、球团矿以及天然块矿。开炉后2004～2007年2#高炉精料水平较高，配用了高品位进口球及进口块矿，熟料率90%以上，综合品位59.00%，渣比290kg/t。自2008年以后，2#高炉精料水平逐步下滑，烧结矿质量持续下降，高品位进口球停用，并配用了自产低品位(TFe48%)姑山矿代替了部分高品位进口块矿，致使入炉品位持续降低，渣比大幅上升，到2013年入炉综合品位降至57%以下，渣比接近350kg/t。2#高炉综合炉料结构情况见表1。

1.2 焦炭

开炉后，2#高炉焦炭结构基本为100%自产焦。自2008年之后，受马钢新区2座4000m3高炉相继投产的影响，自产焦供应严重不足，迫使2#高炉配用了20%左右外购焦炭。与自产焦相比，外购焦质量较差，其灰分、硫含量偏高，冷、热态强度较低，反应性高，且外购焦来源复杂，稳定性不好，焦炭各项质量指标见表2。同时受市场环境的影响，马钢炼焦配煤发生了变化，自产焦质量也出现了不同程度的下滑，最终导致2#高炉入炉焦炭质量整体下降。

2 优化措施

2.1 加强入炉料管理

在精料水平大幅下滑的情况下，2#高炉通过加强自身入炉料管理，努力做好精料入炉工作，为炉况稳定顺行创造了条件。

2.1.1 加强槽下管理

(1)筛网管理。定期更换筛网，并加强对筛网的监控，发现断齿或磨损较严重的筛网及时处理，同时每2h清理1次筛网，雨雪天清理筛网次数视情增加，避免筛网堵塞影响筛分效果。

(2)筛分管理。控制好原燃料的T/H值，烧结矿≤110t/h，焦炭≤60t/h，尽可能降低入炉粉末。

(3)槽位管理。为避免仓位落差大而造成炉料破碎粉化，规定高炉各料仓在用仓位警戒值5m(总仓位10m)，低于4m停用，出现仓位低及时跟厂调联系，杜绝低仓位、空仓现象。

2.1.2 优化炉料粒度组成

炉料中大粒级或更小粒级比例的增加，都会使料柱孔隙度减少，料柱阻损增加，炉况顺行变差。2011年以来，2#高炉通过对槽下筛网、下料闸口等设备进行技术改造，健全完善槽下管理制度，使炉料粒度组成得到了改善(见图1、图2)。到2013年，入炉烧结矿<5mm严格控制在2%以下，>50mm所占比例基本杜绝，平均粒度保持在19.0mm。考虑到近年来高炉渣比大幅攀升，为改善料柱透气性及渣铁渗透性，提高了中间级别焦炭的比例，60～40mm级别所占比例由原来45%提高到54%，严格控制<25mm及>80mm粒级的焦炭入炉，平均粒度提高到49.7mm。

2.1.3 保持合理稳定的炉料结构

考虑到近年来入炉品位低、渣比高，为确保炉况稳定顺行，生产时严格控制生矿最高比例不超过16%，姑山矿配比最高不超过5%，熟料率不低于84%，并尽量保持炉料结构的稳定。焦炭使用方面，尽量多用干熄焦少用外购焦或湿熄焦；遇到干熄焦检修时，焦炭由湿熄焦及外购焦调配，控制外购焦比例不超过15%，同时高炉适当减轻焦炭负荷以疏松料柱避免炉况发生波动。

2.2优化炉内操作

2.2.1下部操作制度优化

(1)风口面积的调整

风口的面积和长度对进风状态起着决定作用。开炉以后，2003～2007年2#高炉风口面积相对保持稳定。但自2008年以后随着原燃料质量的下滑，炉况稳定性变差。为缓解原燃料质量劣化对炉况顺行造成的影响，2#高炉对风口参数进行了调整，缩小了风口面积，全开风口面积最小时0.3050m2，实际送风面积最小时仅0.2840m2，希望通过缩小送风面积保持足够的鼓风动能及降低炉腹煤气量来改善炉况的顺行问题，但实际上并没有达到预期的效果。从2008～2010年的炉况表征来看，炉内压降高，管道、悬料及崩滑料气流较多，入炉风量逐渐减少；并因风量的萎缩，实际鼓风动能出现了下降，致使炉缸长期不活跃，反复出现炉缸堆积现象，大量风口小套被烧蚀，高炉生产进入了恶性循环。吸取多年的经验教训，2#高炉决定改变调整方向，本着大风口、高风量、高风速、高动能活跃高炉下部、打透中心、稳定边缘的操作思想，对风口面积进行了调整。2011年1月初高炉休风把风口面积由0.3079m2扩大到0.3508m2。之后随着高炉喷煤比水平的大幅提高，为防止边缘气流发展，2012年8月份适当缩小了风口面积，调整为0.3418m2。历年来2#高炉风口面积及风量水平变化情况如图3所示。

(2)风量使用的控制

一定的冶炼条件下，风量的使用必须与送风面积相匹配，以保持足够的风速及鼓风动能，使初始煤气流分布合理、炉缸工作均匀活跃、炉况稳定顺行。2011年初，由于风口面积调整幅度较大，高炉复风时堵了部分风口，从炉况恢复情况来看，整个恢复进程较顺。高炉复风的次日便开风口加风至4300m3/min，至第15日保留堵1个风口操作，风量调至4700m3/min，创历史高位，炉况保持稳定顺行。2011年以后，2#高炉操作把使用风量放在首位，正常操作保持堵1～2个风口，实际送风面积在0.3263～0.3395m2，风量使用水平保持在4800m3/min左右，实际风速与风口调整前相当为265m/s，而鼓风动能由110kJ/s提高至125kJ/s以上，使炉缸工况逐步改善，小套烧蚀数量大幅减少，炉况长期顺稳度提高。2012年7月份以后，视炉缸工况的改善及炉况顺稳度的提高，2#高炉在保持风量不降低的前提下，逐步对焦炭负荷进行了强化，9月份以后煤比水平由130kg/t提高至160kg/t以上，2013年煤比水平突破180kg/t，炉况未出现波动，整体稳定性较好。多年生产实践表明，风口面积的适当扩大给2#高炉增加风量创造了条件，在风速基本维持不变的情况下鼓风动能增加了(见图4)，使风口回旋区在炉缸的绝对占有面积扩大，对改善炉缸工况和炉况的稳定顺行起到了主导作用。

2.2.2 上部操作制度的优化

上下部的调剂应遵循“下部调剂为主，上部调剂为辅，上下部调剂相结合”的原则。2008年以前2#高炉的装料制度以压制边缘为主，基本装料制度为。但随着原燃料质量的下滑，强制压边易出现难行、悬料甚至炉墙结厚故障。意识到问题后，2008～2010年期间2#高炉对上部装料制度进行了反复摸索，调剂原则为保证中心气流充足稳定的同时疏导边缘气流，希望通过保持两道气流来改善炉况的顺行问题。但事实上由于当时下部送风参数的局限性，装料制度调整上并没用取得预期的效果。2008～2010年装料制度变化情况：

2011年以后，2#高炉结合下部调剂，对上部制度进行了重新摸索，调整期间采用了中心加焦及大矿批技术，逐步建立了一个基本稳定的上部制度。2011～2013年装料制度变化情况：经过长时间的摸索，目前2#高炉中心加焦量维持在30%左右，矿石批重由原来62t增到78t，小时料批控制在5～6批，采取双料线模式(LC1.6m，LO1.8m)，装料制度在基础上微调，达到了中心气流充足稳定、边缘气流适宜可控的目标，而且从高炉历次休风料面看整个炉料平台及中心漏斗较为适宜，与装料制度的调整较为吻合。

2.2.3 控制适宜的炉温

控制充足稳定的炉温是保证高炉稳定顺行的基本前提。近年来2#高炉对炉缸热量水平较为重视，把生铁硅含量水平及铁水物理热作为炉缸热量的标志。生产中，通过不断加强高炉工长对炉温平衡的操控能力，严格杜绝较低、较高炉温的出现，控制生铁含[Si]在0.4%～0.5%，铁水温度保持在1480～1510℃之间，对炉况的稳定顺行起到了较好效果。

2.2.4 改善渣系

合理稳定的渣系对高炉顺行有重大作用。近年来随着2#高炉精料水平的下降，高炉渣量大幅增加，对死焦堆的透气、透液性产生了较大影响。为改善渣系，2011年以后，2#高炉通过对炉料结构及含铁料成分的调整，逐步降低了渣中Al2O3含量，提高了MgO含量，控制Al2O3≤16.0%，MgO≥8.5%，改善了炉渣流动性能，提高了炉渣的稳定性。同时在确保炉渣脱硫能力的前提下，炉渣碱度R2由1.20降至1.15，增强了炉渣排锌、排碱的能力。

2.3 加强炉型维护

随着2#高炉精料水平的下降，以及高炉生产进入一代炉役的中后期以后，各层冷却壁、冷却板破损加剧，尤其炉身下部冷却板、冷却壁破损相当严重。根据2012年的统计数据显示，其中冷却板的破损率高达87.5%，冷却壁的破损率接近70%，严重危及到高炉的安全生产，合理的操作炉型也遭到破坏。对此，2#高炉采取了必要的生产管理措施，通过加强对水温差的测量、监控来控制炉体各部位热负荷，对出现的异常情况及时分析原因，采取相应措施处理，避免热负荷升高造成冷却设备的烧坏。针对已损坏的冷却设备，制定破损冷却设备的管理制度，对破损程度较大的A类冷却壁把进水头盲死，外部炉壳喷水或使用压缩空气冷却；对破损程度稍轻的B、C类按水温差进行管控；对破损集中、破损面较大的区域每年定期进行2次检修实施灌浆造衬，局部区域安装“炮弹头”微型冷却器强化冷却，尽量保持操作炉型的合理。在煤气流分布控制方面，从高炉顺行及长寿方面综合考虑，2#高炉在操作制度调整上注重发展中心、稳定边缘，保持一定的边缘煤气量操作。

2.4 加强炉前操作管理

炉前作业指标的好坏，会直接影响到高炉的稳定顺行及各项指标的提升。随着高炉冶炼强度的提高，2#高炉对炉前作业加大了管控力度，保证铁口孔道深度3.0～3.2m，控制日平均炉次9～10炉，铁口合格率不低于98%，全风堵口率100%，开口间隔严格控制在10min以内，渣铁流速不低于4.5t/min，出铁正点率不低于99%，确保渣铁及时出净，为稳定炉况及改善指标创造条件。

3 效果

2#高炉通过采取多项优化措施，使高炉冶炼水平显著提高，各项技术经济指标得以大幅提升，详见表3。

4 结语

(1)精料是高炉炼铁的基础。在原燃料条件劣化的情况下，高炉应从自身抓起，通过加强槽下管理，做好炉料粒度组成的优化以及保持炉料结构的合理稳定等，为精料入炉创造条件。

(2)当冶炼条件变化较大时，高炉冶炼制度应做相应的调整以适应其变化。在调整上应遵循“下部调剂为主、上部调剂为辅，上下部相结合”的原则，同时兼顾适宜的热制度及造渣制度，保持各冶炼制度互相适应，最终实现煤气流的分布合理、炉缸活跃、炉况顺行的目标。

(3)做好炉型维护管理工作对保持合理的操作炉型意义重大。通过加强炉体热负荷管控、实施灌浆造衬技术及控制好煤气流分布等措施，保持合理的操作炉型，为高炉的长期稳定顺行及强化冶炼创造了条件。

(4)炉前管理是高炉生产管理的重中之重，炉前渣铁处理的好坏关系到高炉生产的稳定及各项指标的提升。通过加强炉前操作管理，量化炉前作业指标，为高炉强化冶炼提供了有力保障。