摘 要：介绍了宝钢股份不锈钢分公司2 500m3高炉所采用的多焦种配焦技术改进现场操作技术、应用低硅冶炼技术、实施低燃料比等效能优化综合技术，高炉各项技术指标取得了长足的进步；年利用系数达到2．385t／(m3·d)，燃料比达到485．83 kg／t，综合指标跃居国内同类型高炉前列；高炉的生产和管理实现了高产、优质、低耗。
关键词：炼铁；利用系数；燃料比；低硅冶炼；专家系统i
目前国内高炉和国际水平相比，除宝钢等少数厂家以外，高炉在利用系数(高效)、煤比(能耗)、铁水硅含量(质量)等方面都还存在较大差距，尤其是综合技术的研究和应用。因此，国内高炉炼铁技术还有潜力可挖。
1 现状分析
宝山钢铁股份有限公司不锈钢分公司炼铁厂(简称炼铁厂)现有750m3和2 500m3 2座高炉。不锈钢项目的投产，对高炉铁水的产量和质量均提出了更高要求，而技术进步和效能优化将是提高不锈钢分公司整体竞争力的主要手段。这就使高炉实现“高产、优质、低耗”综合技术研究的课题变得更加迫切和有现实意义。考虑到项目的复杂性，采用了分项研究、各个击破、综合集成的研究方法。从2003年开始，根据实际条件，2 5003高炉通过加强原料条件的研究和管理应用多焦种配焦技术、改进现场操作技术、应用低硅冶炼技术、实施低燃料比技术等，高炉的综合效能进一步优化，燃料消耗、铁水[si]逐步降低，高炉炉况稳定顺行且利用系数逐步提高。
2 综合技术的应用
2．1 加强原料条件的研究和管理
2．1．1 混匀配料技术优化
为提高烧结矿质量，不锈钢分公司从源头抓起，通过自主研究开发和引进新技术，逐步提高混匀矿质量。一方面，加强混匀矿堆端部料管理、结合控制瞬时堆积流量来增加混匀矿的堆积量，均取得较好效果，混匀矿质量大大提高。另一方面，引进宝钢分公司的混匀矿智能堆积技术，使混匀矿的堆积质量得到进一步提高。该技术强调优化料罐CFW切出速度，并将一个大堆分成4个BLOCK实施堆积计划；在整个堆积过程中保证等硅切出，使CFW每一时刻切出物料之和的成分能等于或接近大堆成分，从而保证了混匀矿的质量稳定。混匀矿TFe偏差由0．7％下降至0．3％，SiO2标准偏差由0．25％下降至0．15％，达到国内领领先水平；烧结矿质量稳定率亦大幅提高，2005年度烧结矿TFe和碱度稳定率较2003年分别提高了5．46％和2．48％。
2．1．2 配矿技术优化
不锈钢分公司混匀矿配矿结构的特点是：单矿品种不多，但变化大；配矿结构中控制在7～9种单矿品种，每种单矿的配入比例较高。主动适应矿石资源市
场波动，针对常用矿种资源逐步减少、枯竭的局面，大胆尝试新矿种的使用，为今后配矿方向开辟新径。率先使用高麦克矿、西安吉拉斯矿进行配矿并提高其用
量至12％，成功解决了褐铁矿比例提高对烧结生产的影响，达到综合效益最大化；同时成熟应用了高配比CVRD球团粉矿，配比达到了15％；南部粉的配矿比例目前达到9％，且己具备应用12％以上南部粉的技术。
2．I．3 高铁低硅烧结集成技术
通过调整配矿结构中低硅粉矿的比例以及运用蛇纹石配料技术，烧结矿的硅含量逐步降低，烧结矿ω(SiO2)由5．2％下降至4．7％，ω(TFe)由56％提高至58．5％以上；入炉矿石品位由2003年的57．73％提高到2005年的59．59％，达到国内先进水平，为高炉高产、低耗、优质创造了良好的条件。
2．1．4抑制台车“边缘效应”， 改善烧结矿质量
台车边缘效应被公认为是烧结生产的“公害”，边缘效应使得烧结台车风量分布不均，进而使风量少处烧不透，风量多处过烧，造成烧结矿整体质量下降。通过减小台车两侧铺底料厚度，调整边车辊的压料方式，调整小矿槽出料口以控制出料量等措施抑制台车“边缘效应”，使烧结矿ω（Ti）提高0．2％左右，返矿循环量减少，烧结成品率增加，节约了能耗和加工成本。
通过采用以上技术措施，不仅提高了烧结矿质量和产量，而且工序能耗和固体燃耗也逐年降低。
2．2优化炉料结构
为了得到高炉合理的原料结构，首先对高炉入炉原料进行综合性能测试研究，尤其高温冶金性能。在常规的还原性能、低温粉化性能测定基础上，委托本钢技术中心对不锈钢分公司所用烧结矿、球团矿，以及天然矿等进行了软熔滴落性能测定，为合理原料结构的方案制定提供了理论依据，从而逐步建立了原料性能评价体系的长效机制。在此理论指导下，高炉进行了合理炉料结构的工业试验，先后进行了多种球团矿、天然矿和不锈钢分公司烧结矿搭配使用的研究。研究期间，通过降低品位较低的海南矿配比、增加澳矿的入炉比例，优化了炉料的综合软熔特性，有利于软熔带位置的下降和宽度的降低，从而改善料层透气性，进而提高产量。品位提高以后，渣比进一步降低：为高炉指标的全面优化提供了物质基础。同时，考虑到矿石价格因素，为了降低铁水成本，适当减少球团矿的使用。
2．3 多焦种配焦技术
公司所用焦炭全需外购，焦炭质量参差不齐，有效的长期检测机制仍需完善。2 500m3高炉现入炉焦种以吴泾焦为主，宝钢焦为辅，同时搭用不同比例的美锦焦、中冶焦、长治焦、赵城焦、无锡焦、镇江焦等数十种焦炭，焦炭种类及其质量的波动对高炉生产极为不利。为此，需要对高炉所用焦炭的性能进行研究。
研究结果表明，宝钢焦在质量稳定的基础上，综合性能优于其它焦种，稳定该焦种的入炉比例对炉况稳定及生铁质量均有益。但宝钢焦供应不足，无法依靠稳定宝钢焦人炉比例来稳定入炉焦炭质量。通过长期生产经验，根据不同焦种的入炉比例，适当调整入炉矿石负荷并形成标准化作业，可以在一定程度上确保炉内气流的稳定和良好的料柱骨架。通过严格执行此标准化作业，在焦种及其质量波动较大的情况下，确保了高炉长期稳定顺行，并获得了较低的燃料消耗水平。
2．4 现场操作技术进步
通过分析2 500m3高炉开炉以来的大量数据，结合高炉自身特性及高炉现有原燃料情况，逐步确立2 500m3高炉以发展中心气流为主，适当疏导边缘的指导思想。在此思想的指导下，在稳定风速260m／s左右的基础上逐步缩小进风面积并增用长风口，同时调整布料模式以疏导边缘，使炉内煤气流分布更加合理。2004~2006年高炉炉况稳定，成为不锈钢分公司炼铁史上的一大突破。
2002年底，不锈钢分公司炼铁厂与宝信合作，对2 500m3高炉智能专家系统进行开发研究。该专家系统在汲取国内外高炉专家系统成功经验的基础上，结合2 500m3高炉长期生产经验，形成适用于高炉自身的规则组与知识库。通过场使用后的不断修正与完善，专家系统能够与高炉达到有效结合。生产实践证明，该专家系统能够在滑料、渣皮脱落、铁水信息、冷却设备是否漏水、炉内气流分布、炉缸平衡、高炉消耗等多方面进行准确预报，对现场操作有较大的指导意义。而该系统所采用的开放式规则及知识库修改、炉内走料状态的判断、利用炉顶煤气成分对炉内走料及冷却系统是否漏水进行预报等多项技术达到国内领先水平。
2．5 低硅冶炼技术研究
生铁硅含量的降低和稳定，是高炉冶炼条件和技术水平的标志性指标，也是提高产量、降低生铁成本的重要因素。对炼铁而言，生铁硅含量降低1％，产量提高5％～6％，焦比下降48～75kg／t。根据低硅冶炼机理的分析和实验研究结果，高炉铁水硅的来源主要是焦炭中的Si02在风口区以上部位与其充分接触的碳反应生成Si()气体，然后再还原成[si]的过程；在风口区域和铁水穿过渣层过程中，部分[si]被再次氧化。
首先，使用高铁低硅的烧结矿，减少炉料带入SiO2的量，以利于低硅冶炼。其次，降低理论燃烧温度。随着理论燃烧温度的下降，铁水硅含量随之下降。经过研究及实践，理论燃烧温度由原来的2 150℃左右下降到2 050℃左右，既保证炉缸具有充足的热量，又利于低硅冶炼。
通过上述调整，2005年铁水[Si]由2003年的0．46％降低至0．37％，实现预期低硅冶炼的目标。
2．6 低燃料比技术研究
2．6．1 高煤气利用率
结合人炉原燃料情况，高炉调整上下部制度，对边缘气流进行适当疏导，同时风口面积由0．348m2逐步缩小至0．340m2并增用长风口以确保鼓风动能有效发展中心气流。上述措施并举，高炉煤气利用率由2003年的47．59％逐步提高至2005年的51．01％。
2．6．2 高风温
2 500m3高炉有4座改进型内燃式热风炉，采用两烧两送制送风。通过降低拱顶温度与热风温度的差值、提高热风炉拱顶温度、预热助燃空气与煤气温度、提高废气温度、富氧烧炉、全关混风闸阀等多项技术的应用，在没有高热值煤气的条件下全用高炉煤气进行烧炉，热风温度逐步提高，达到1 150～l 160℃，处于国内领先水平。
在2005年炉况稳定的基础上，考虑炼钢厂铁水消化能力，适当控制高炉利用系数，大幅提高煤气利用率、风温，降低铁水[Si]，焦比由2003年的388．75kg／t下降至367．40kg／t，燃料消耗由2003年的512．46kg／t降低至485．83kg／t，有效缓解了焦炭资源紧缺的局势。
3 结论
(1)多焦种混焦使用技术的应用，确保了高炉炉况的稳定，年平均利用系数达到2．385t／(m3·d)，处于国内同型高炉领先水平。
(2)通过混匀配料技术的优化，烧结矿质量进一步提高。烧结矿先使用麦克矿、西安吉拉斯矿进行配矿并逐步提高其用量至12％，成功解决了褐铁矿比例提高对烧结生产的影响，达到综合效益最大化。
(3)通过提高煤气利用率、风温，优化炉料结构，低硅冶炼等多项措施，高炉综合效能进一步优化，燃料消耗为485．83kg／t，达到国内同型高炉的先进水平。
(4)专家系统对高炉相关信息的准确预报，使高炉现场操作更加规范，进一步确保了炉况的稳定顺行。(陈丽红节选自《钢铁》2007年第2期)
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