1 现状
涟钢5号高炉于2000年12月22日进行无钟炉顶改造，2001年元月28日点火开炉。投产一年来该高炉的产量水平有较大提高，在2001年的四季度达到了较好水平，利用系数接近3.0t/(m3·d)，达到并超过了预期的1050t/d的指标。但由于各种原因，5号高炉2001年全年在入炉矿品位相比2000年提高了1.2%的基础上焦比反而升高了10kg/t。比各高炉平均高23kg/t。在进行了有关改造及攻关后未达到预期目标。焦比指标目前虽有所降低但仍不太理想。
表1 涟钢5号高炉无钟炉顶改造前后的有关操作指标
|
时间 |
利用系数
t/(m3·d) |
焦比kg/t |
焦丁比
kg/t |
煤比
kg/t |
休风率
% |
CO2
% |
品位
% |
风量
m3/min |
风温℃ |
顶压
kPa |
|
2000年12月 |
1.70 |
644 |
|
57 |
6.78 |
14.92 |
56.46 |
1161 |
963 |
7.95 |
|
2000年全年 |
2.36 |
476 |
|
94 |
2.77 |
15.71 |
56.69 |
1148 |
990.8 |
14.24 |
|
2001年2月 |
1.52 |
|
|
|
7.53 |
14.89 |
57.40 |
1147 |
837 |
24.56 |
|
3月 |
2.38 |
465 |
|
70 |
2.55 |
15.64 |
57.26 |
1240 |
891 |
38.15 |
|
4月 |
2.66 |
504 |
|
77 |
2.88 |
15.41 |
57.55 |
1392 |
864 |
43.83 |
|
5月 |
2.54 |
516 |
7 |
75 |
4.14 |
15.95 |
57.90 |
1141 |
884 |
47.93 |
|
6月 |
2.67 |
489 |
8 |
69 |
1.25 |
16.05 |
57.86 |
1065 |
960 |
56.17 |
|
7月 |
2.53 |
454 |
7 |
91 |
5.32 |
16.04 |
58.38 |
1331 |
953 |
59.26 |
|
8月 |
2.46 |
466 |
6 |
93 |
1.69 |
16.40 |
58.48 |
1322 |
1003 |
50.59 |
|
9月 |
2.74 |
439 |
11 |
110 |
1.35 |
16.99 |
58.21 |
1440 |
989 |
55.4 |
|
10月 |
2.90 |
493 |
|
104 |
3.04 |
16.58 |
58.30 |
1480 |
989 |
56 |
|
11月 |
3.01 |
473 |
|
90 |
0.41 |
16.42 |
58.31 |
1480 |
1000 |
54 |
|
12月 |
2.81 |
450 |
10 |
88 |
2.17 |
16.51 |
58.33 |
1425 |
997 |
56.13 |
|
2001年全年 |
2.57 |
486 |
5 |
84 |
3.12 |
16.07 |
58.04 |
1314 |
950 |
50.56 |
|
各高炉平均 |
2.49 |
463 |
4 |
96 |
3.66 |
16.81 |
57.89 |
1012 |
995 |
31.83 |
2 原因分析
2.1 设计方面
为缩短工期，涟钢5号高炉采用了PW型单罐紧凑Ⅱ型无钟炉顶，虽然重量轻，高度低，但投资较大，装料能力小。另一重要的不足是对炉料粒度的适应性较差。而我厂烧结矿没有整粒、粒度分布大，致使布料溜槽的实际料流速度难以控制，柱塞阀开度过大，则下料过快，炉料周向分布不理想；柱塞阀开度过小，则容易卡料。福建三明钢铁厂3号高炉采用国内自行开发的SS型无钟炉顶则不存在这样的问题，且能较好地实现多环布料。其焦炭通常在35°、32°、29°倾角下分别布料5分钟、4分钟、4分钟，矿石通常在30°、27°、24°、21°倾角下分别布料3分钟、3分钟、2分钟、4分钟。而我厂5号高炉的无钟炉顶为避免卡料，柱塞阀的开度较大，布料溜槽由于料流速度过大，通常在某一倾角下的实际布料时间较短，目前基本上只是单环或双环布料，致使无钟炉顶在布料方面的优势没有得到很好的体现。
2.2 原料方面
2.2.1 焦炭
涟钢5号高炉一直使用外购焦，外购焦的水分和灰分都比较高，且波动较大，造成工长在负荷调节方面难于把握。外购焦的另一特点是焦粉含量高，相当一部分焦炭被高炉煤气带走。以下是涟钢技术中心2001年5月31日对各高炉瓦斯灰的取样化验的对比数据。从表中可看出：5号高炉瓦斯灰的碳含量大大高于其它使用自产焦的高炉。
表2 涟钢高炉瓦斯灰成分分析
|
编号 |
试样来源 |
TFe |
Al2O3 |
CaO |
MgO |
SiO2 |
C |
TFe+C |
|
2 |
1号高炉除尘器 |
35.66 |
5.10 |
4.71 |
4.11 |
5.90 |
24.55 |
60.21 |
|
4 |
2号高炉除尘器 |
31.63 |
4.90 |
6.50 |
3.47 |
5.70 |
28.80 |
60.43 |
|
6 |
3号高炉除尘器 |
29.38 |
4.28 |
8.97 |
2.98 |
6.20 |
27.86 |
57.24 |
|
8 |
4号高炉除尘器 |
16.82 |
7.55 |
2.02 |
6.85 |
5.60 |
49.44 |
66.26 |
|
10 |
5号高炉除尘器 |
15.92 |
5.71 |
1.57 |
3.63 |
6.40 |
54.21 |
70.13 |
|
|
除尘器灰平均 |
25.88 |
5.51 |
4.75 |
4.21 |
5.96 |
36.97 |
62.85 |
6月份，涟钢技术中心据此建议炼铁厂尽快对5号高炉焦炭振动筛进行改造，7月份焦炭振动筛改造前后高炉瓦斯灰的碳含量由54%下降到了30%左右，7月份的焦比即下降了20kg/t。后来外购焦的水分含量有所变高，在8、9月的高温季节，也经常见到湿漉漉的焦炭，由于水分偏高及焦炭筛分能力不够、焦层过厚，大量焦粉粘附在大块焦炭上难以筛下，后来的高炉瓦斯灰碳含量又上升到了近40%。
2.2.2 烧结矿
烧结矿对5号高炉无钟炉顶造成的影响主要有以下几方面：
(1)块度过大，致使无钟炉顶设备容易卡料，这在投产初期的表现特别突出，后在矿槽上加装篦条，杜绝大块烧结矿入仓，并加大柱塞行程才解决卡料的问题；但柱塞行程的加大又带来了料流速度的过快与布料的不佳。
(2)粉末较多。5号高炉实行无钟炉顶改造后，烧结矿振动筛的筛分能力偏小。
(3)生料较多，对炉况顺行构成影响。
2.3 风温水平
5号高炉热风炉状况不佳，又没有与无钟炉顶同步改造，投产后的风温长期处在较低的水平，全年平均风温仅950℃，比预计低了50℃，影响焦比8～9kg/t。直到5月中旬新建的4号热风炉及7月底2号热风炉大修投产后，风温才勉强接近1000℃。由于风温水平低，喷煤量及煤粉置换比都上不去，全年喷煤量仅84kg/t，比计划的120kg/t少36kg/t，影响焦比32kg/t。这是5号高炉焦比居高不下的又一重要原因。
2.4 顶压水平
本来小高炉采用无钟炉顶在布料方面相对于双钟炉顶的优势并不太大，其相对于双钟炉顶最主要的优势在于炉顶压力方面。但由于设备、操作、管理等各方面的原因，涟钢5号高炉顶压一直处于较低水平，月平均顶压大都在50kPa左右。如按顶压每提高0.01MPa，降焦5～7kg/t计，顶压水平的偏低至少影响了焦比15～20kg/t。从表1可以看出，顶压最高的7月份也不过59.26kPa。这样的顶压水平甚至还不及一些兄弟单位的双钟炉顶。
2.5 高炉操作方面
5号高炉的炉长和工长们在炉内操作方面进行过许多积极的探索，不能否认他们在这方面付出了许多辛勤的劳动。但无钟炉顶对他们来说是一个全新的工艺，因而把握得不够透彻。这主要体现在5号高炉的CO利用率没有得到很好的改善，煤气中的CO2直到现在仍然徘徊在16.5%左右，相比兄弟厂家19%～20%的水平来说，处于严重落后状态。如能达到18%～19%的水平，则降焦潜力巨大。按CO2每提高1%，降低焦比22kg/t计，这方面约影响了30～40kg/t的焦比。
抛开许多外界的影响因素，5号高炉操作方面主要存在着以下几个问题：
(1)为了适应公司多产铁的需要，在高炉操作方面着重稳住炉况多出铁，而对降低高炉焦比重视不够，在探索新的布料矩阵及改善煤气利用方面较少作为。
(2)对无钟炉顶布料的分析与研究不够深入。综观5号高炉投产后尝试的各种装料制度，大都缺乏一个明确的主攻方向——照搬杭钢经验没有成功；尝试中心加焦炉况恢复又困难；装料制度变过来变过去常常又回到起点。这些变更很多不是通过对本高炉煤气曲线的现状、各点温度的变化、边缘与中心气流的状况等诸多因素进行系统的理论分析后进行的方向性调整，而是根据经验与指令抱着试一试再看心态的权宜之计。
(3)重上部轻下部。对高炉的上部调节关注较多，而对高炉上下部应如何协调缺乏系统考虑。变上不变下，或者变下不变上的情况比较多，结果大都没有收到好的效果。
(4)重现状轻趋势。5号高炉炉温的变化比较大，炉长和工长在操作方面往往执行的是宁高勿低的策略，甚至制订出了〔Si〕低于0.6%就必须加焦的规定。5号高炉在操作方面虽然对炉况的现状跟得很紧，而在把握炉况的发展趋势方面下的功夫不够，对原料状况的变化、各点温度变化、煤气流状况的变化跟踪与分析不够。这样的规定看似保险实则不利，因为受冶炼周期的限制，根据一时的炉温变化作出的负荷调整往往会在更大程度上加剧炉温的波动。我个人认为，在炉况顺行炉温转低时，应该优先调高煤量与风温，其次调低风量，最后才是调高焦比。而在炉温转热时，应优先调高风量，其次是调低焦比，尽量不调煤量与风温。这样才真正有利于保持炉温的稳定与降低焦比。
2.6 炉前作业方面
5号高炉无钟炉顶改造后，炉前作业方面的诸多问题也严重制约了高炉焦比的降低。最初是有水炮泥无法适应炉内压力大增的高炉，经常造成铁口浅，高炉被迫减风出铁。后来改用无水炮泥，又因为开口困难，高炉亦不得顺畅；再后改用气动开口机，又因功率不足，起色不大，加大功率后才稍有改观。直到现在，铁口问题仍未彻底解决，铁口浅、漏铁口、铁口不耐冲刷等现象不时存在，对高炉作业的稳顺带来不小的影响。
另外，5号高炉炉前操作方面亦存在一些不够规范的地方，如铁口打泥量、铁口孔径与角度、出铁间隔时间、出铁量等各班各炉次之间存在较大差距。
2.7 设备方面
炉顶设备故障较多，投产初期尤甚。直到现在，均压管易堵、下密封阀打不开等亦不时发生。
5号高炉风机故障较多，并在2001年发生过五次较大的停机事故，给高炉焦比的降低也带来了一定的影响。
2.8 管理方面
(1)对5号高炉进行无钟炉顶改造后，对工艺的变更估计不足。以为仅仅是换了一下炉顶而已，其它的一切没变，没有把它当成一个复杂的系统工程来对待。没有事先充实5号高炉的有关技术力量。
(2)攻关力度与信心不足。对5号高炉无钟炉顶改造后降低焦比的攻关力度不够，在接连数月没有达到目标后产生了信心不足的问题，没有进一步狠下决心来突破5号高炉焦比偏高这一难题。
(3)人员培训不够。5号高炉实行无钟改造前后，没有对有关人员进行很好的培训，致使许多相关人员对无钟炉顶的原理、工艺、操作要领、故障与炉况处理等了解很少。开炉在即，甚至一些重要的相关人员连无钟炉顶的布料矩阵都还看不明白。
(4)有关措施不到位。如炉顶煤气取样分析，是对高炉布料效果进行分析的重要依据。福建三明钢铁厂，每天要进行三次取样分析，而在涟钢5号高炉，却经常看不到煤气分布曲线，连最起码的每天一次都难得一见。炉顶十字测温仪，是炉顶煤气分布的一个重要探测器，但多点热电偶坏了也长期得不到修复。这样，无钟炉顶的布料探索也就成了瞎子摸象。
(5)在高炉降低焦比方面采取的激励力度不够大。
(6)高炉操作缺乏互相探讨、共同分析、寻根究底的研究氛围，造成一些工长主观能动性不足。
3 改进措施
(1)由公司组织专门人员对无钟炉顶进行深入的研究与攻关，力求彻底吃透无钟炉顶的有关操作工艺。
(2)加强对外购焦炭的管理，对外购焦应采取卸车取样，测定水分以取底层焦炭为准(上层焦炭的水分易蒸发)，其水分应实行即取即化验(试样存放时间过长，因水分蒸发将严重偏离实际)，为此可购焦炭水分快速分析仪，十分钟左右即可出结果。并对外购焦的水分、灰分等进行严格的价格控制。外购焦炭的成分必须在使用之前报到高炉值班室。
(3)强化高炉工长对焦炭水分的监控与判断，可给高炉值班室配置一台天平，让高炉工长不定期对焦炭水分进行测定与观察。要象观察铁水〔Si〕、〔S〕一样，使高炉工长通过一定时期的经验积累建立起对焦炭水分的目测能力。将焦炭负荷的调整变事后调节为预先调节，以稳定炉温与降低铁水〔Si〕含量。
(4)在5号高炉试用一个月自产焦，对高炉焦炭消耗进行一次深入对比，以彻底摸清自产焦与外购焦的真实差距。
(5)对5号高炉现在的煤气分布状况及无钟炉顶的有关参数进行深入的系统分析，以确立适当的战略与步骤，在适当的时候同时进行上下部调剂，既要保证CO利用率的改善又要使高炉炉况相对容易恢复。
(6)对铁口工艺进行重点攻关，对开口机、炮泥、铁口操作等分项确定责任人，限期解决，稳定铁口作业，使出铁正点率及铁量差显著改善，实现每班出铁五次，并取消上渣操作。
(7)进一步改进焦炭振动筛，降低过筛焦层厚度。
(8)在1号高炉槽上进入5号高炉的烧结矿转运皮带上设竖斜放置的梳状过滤网，将大块度的烧结矿挡入1号高炉的烧结矿仓。
(9)充实5号高炉的技术力量，并可从与我厂条件相近的无钟高炉聘请人员进行一定时期的现场指导，或派1～2人去条件相近的厂家进行一定时期的学习。
(10)尽快促成5号高炉炉顶煤气成分在线分析项目的完成，为5号高炉无钟炉顶布料工艺的探索提供准确而有力的指导。
(11)要加强日常的基础技术管理，象十字测温仪及炉顶煤气分析等手段必须保持，并对有关数据要有经常性的分析，炉身、炉腹、炉腰等各处温度的检测也要保持正常，并经常进行整理与分析。
(12)加大焦比考核比重，并改变只与本班指标挂钩的考核方式，实行本班与下班共同挂钩、重奖重罚的考核制度，充分调动职工降低焦比的劳动积极性。 | 
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