摘  要  針對6號高爐爐役中后期冷卻壁侵蝕破損的特點，總結在原燃料管理、操作制度優化等方面的高效生產攻關措施及其效果。

關鍵詞  高爐  冷卻壁  原燃料  操作制度

1  前言

柳鋼6號高爐有效容積1500m3，共22個風口，2個鐵口，高爐本體采用三段銅冷卻壁和爐身球墨鑄鐵冷卻壁磚壁合一的薄壁爐襯。于2008-12投產，開爐后的第二年即取得了平均焦比317kg/t；煤比170kg/t的歷史最好指標[1]。隨著爐齡的增長，爐喉鋼磚下2 m因未設計冷卻壁，所砌耐火材料全部脫落；并且部分冷卻壁被侵蝕破損導致冷卻不均勻，對布料和煤氣流影響極大。尤其在原燃料質量波動時，難以形成合理的操作爐型。為此，6號高爐車間開展高效生產攻關，逐步找到了合適的操作制度，優化了煤氣流的分布，在應對操作爐型變化的同時使高爐各項指標獲得了進步：2016年11月平均焦比338kg/t，煤比157kg/t，燃料比524kg/t，利用系數2.63t/m3，休風率為0 %，鐵水Si質量分數0.51%。

2  高效攻關措施

2.1  原燃料質量管理改進與優化

原燃料質量的優化是高爐順行穩定基礎，操作制度的選擇是前提條件，對關鍵指標的關注和加強管理是高爐操作管理者必須重視的環節。保持高爐生產的高效穩定和指標的進一步優化，焦炭質量極為關鍵，焦炭質量又以CSR和M10為參考依據。6號高爐入爐焦炭M10長期處在7.5%高位波動，通過加強與原燃料采購部門和上道工序的溝通，焦炭M10有所好轉，逐步降低到7.0%左右的較好水平；燒結質量相對較穩定，通過外配精粉的試驗，綜合入爐品位穩定在57%。但受制于國內粉配比較高，堿金屬負荷較重，入爐堿金屬負荷長期為3.5 kg/t，鉛鋅負荷也在0.5 kg/t的較高水平，給操作爐型的穩定增加難度。

近期高爐入爐原燃料質量有向好趨勢，但整體質量還不算高，焦炭M10、礦石堿金屬含量仍處于高位，高爐對入爐料的管理上做出盡量保持高槽位減少粉末量；合理安排排料順序，避免粉粒多的礦布到邊緣；合理分配各倉的給料速度；定期清理篩網等相應措施。并結合公司MES對原燃料信息實時掌控和預警，從技術上做出應對。

2.2  調整裝料制度 

布料矩陣是高爐煉鐵的核心技術之一。柳鋼采用實際角度布料矩陣，布料的靈活性更強，操作人員對氣流分布的控制手段更多，但布料矩陣的調整也更復雜，需要從布料角位、角度以及環數3方面人手。對于爐役中后期高爐不僅要考慮煤氣利用率，還要考慮邊緣氣流的合理性，保持渣皮的穩定，6號高爐2016年下半年對布料矩陣的優化過程。

隨著冶煉強度的提高，布料矩陣和批重的調整跟不上，爐頂溫度曲線極差較大，較多超過50℃的大幅度波動（見圖1），并造成風量的波動。根據6號高爐爐缸活躍度，布料矩陣的角度從2016-09開始逐漸加大，力求大角度，并使各角位礦石和焦炭的角度靠近，留兩個中心布焦焦位，保證中心焦炭量，中心氣流充足也有利于Zn和堿金屬的排除。形成平臺加漏斗的合理料面，配合布料矩陣的調整，矩陣角度加大的同時礦石批重逐步提高到39 t，增加礦石環位，兩道氣流均趨于穩定，基準裝料制度逐步形成。大角度大批重的使用，使氣流分布穩定，班與班之間的料批數相差很小。同時，在焦比降低的情況下，保證了焦層的厚度，改善軟熔帶焦窗透氣性。

找準適合本高爐的基準裝料制度，使煤氣流在整個料面合理分布，大幅改善煤氣利用（煤氣利用率升高到47.5%），為高爐爐況持續順行、各項指標不斷提高打下了良好的基礎。

2.3  穩定送風制度和參數管理定量化

（1）合理的送風制度。6號高爐22個風口配置為直徑115 mm，長度450 mm。結合裝料制度，保持合理的鼓風動能對指標的優化極為關鍵。實踐中以風為綱，穩定富氧，在控產過程中保證理論燃燒溫度的氧量即可，標準風速保持在245m/s以上，鼓風動能大于130 kJ/s，保證爐缸活躍度和爐況的順行。

（2）噴吹煤量的定量化。保證噴煤量的穩定和準確，是實現高爐爐況穩定和實現大噴吹以煤代焦的前提。研究發現，噴煤速率與噴煤系統的分配器壓力存在著一定的正相關性，一定的壓力對應著一定的噴煤速率[2]。根據壓力的變化來調整噴煤速率能較好地穩定噴煤量，提高噴煤的準確度和穩定性。通過富氧、風溫的協同互補，大噴煤后出現的大量煤粉未燃燒盡的問題制約了煤比的提高，高風溫、富氧能夠有效地改善煤粉的燃燒率，提高風口前的理論燃燒溫度，適量的富氧、高風溫與高噴煤達到協同互補；同時，充分發揮濃相噴吹的優勢，提高磨煤機的制粉能力提高煤的可磨性，提高可磨系數到70%以上后，高爐除塵灰含碳量亦下降到25%，煤粉的燃燒率得以改善，6號高爐的煤比很快就達到并穩定在160 kg/t的水平。同時煤氣利用率提高，高爐冶煉強度大幅提高，高爐利用系數提高到2.7t/m3的同時焦比降低到340kg/t以下，為以焦定產的情況下高產創造了條件。

（3）爐溫和堿度的調劑。隨著原燃料質量的好轉和穩定，爐況的優化亦逐步到位，鐵水Si質量分數相應降低到0.3%～0.5%；由于全年堿金屬負荷維持在3.5 kg/t的較高水平，需要保持低堿度作業，保證鐵水S質量分數高于0.020%。

（4）高爐操作管理。原燃料管理再好，操作制度再合理，沒有爐前和爐內操作的日常管理體系優化和堅持實施，也很難長久地取得良好的經濟技術指標，特別是在高爐爐役的中后期，對各項操作和細節的管理顯得尤為重要。車間根據煉鐵廠生產安排和爐況變化適時制定操作方針。為三班操作提供統一的基本指導思想，實行操作參數量化管理，明確各種參數的控制范圍。以爐溫和物理熱為基礎，要求物理熱>1490（單位），w（Si）>0.30%；煤量調節在給定小時煤量的基礎上，可調幅度<1 t/h；爐頂壓力210 kPa；爐渣堿度按w（S）：0.025%～0.030%調節；以爐溫穩定為中心，各參數給出一定的調節空間。

2.4  冷卻強度的控制   

6號高爐設計的冷卻水量為2 800～3 000 m3／h[2]。隨著高爐爐齡的增長，冷卻設備已到壽命中后期，爐襯已出現不規則的侵蝕，有時會出現冷卻水管在局部區域的集中損壞，嚴重影響正常生產。如2016-10因冷卻壁水管漏水，加上未能及時發現，造成高爐爐溫偏低懸料。鑒于此，車間加強對冷卻壁系統水量的控制以控制冷卻壁溫度，控制水溫差在5 ℃～7 ℃。不允許爐身中上部冷卻壁溫度較長時間大于200 ℃，因為如果冷卻壁溫度大于200 ℃，冷卻壁熱面溫度將有可能超過400℃，此溫度正是球墨鑄鐵產生質變的溫度。

正常情況下，薄壁爐襯的6段（爐腹區）、8段（爐身下部）冷卻壁溫度變化能較敏感地反應內襯渣皮形成與脫落，操作爐型發生變化的情況。根據近期操作經驗，6段（爐腹區）控制在55 ℃～75 ℃，8段控制在60 ℃～80 ℃時， 穩定進水溫度在46 ℃，冷卻水量控制在3 300～3 700 m3/h進行調劑，在冷卻壁溫度超過此范圍及時調整進水流量，以形成穩定均勻的渣皮，使爐型趨穩，爐況順行，冷卻壁系統熱負荷也較穩定。（請用曲線（由于每一層都有八個測溫點，溫度變化不是很明顯，在圖里面表現不明顯且雜亂，再一個主要想表現的是各點的均勻性和溫度合理性用標準差和平均值也能表現），更好）表3示出了2016年8-11月高爐冷卻壁溫度的變化，進入11月冷卻壁溫度逐步進入控制范圍且變化幅度趨小。

2.5  存在的問題

取得的成績主要來源于操作制度的成熟、深人的原燃料管理、較高的富氧率、充足穩定的爐溫、爐前技術進步及較低的休風率。但以下幾個因素制約了6號高爐指標的進一步優化：

（1）2016年干熄焦爐的故障頻繁，干、濕熄焦的頻繁轉換對高爐操作細節把控要求更高，濕熄焦其水分含量高且變化大，強度差。

（2）6號高爐地理位置特殊，其配罐周期長，跟5號高爐出鐵不同步，配罐困難，有時鐵次得不到保證，影響到渣鐵的及時排放。

（3）噴煤系統易堵煤，在冶煉強度提高的情況下，雖然努力提高了噴煤量，但噴煤的不均勻導致氣流分布變化。通過對6號爐分配器溫度進行實時監控，杜絕了長時間堵槍。6號高爐的技術經濟指標特別是焦比還有優化的空間。

3  結語

針對6號高爐爐役中后期冷卻壁侵蝕破損的特點，通過對原燃料管理、操作制度改進與優化，經濟技術指標取得了一定的進步，現總結如下：

（1）要重點關注原燃料幾個參數：焦炭M10和CSR；礦石堿金屬含量和小粒度組成；煤粉可磨指數。

（2）爐齡中后期高爐裝料制度的調整對邊緣氣流的控制尤為關鍵，特別是十字測溫邊緣一點極差值；調整中還要結合原燃料條件，引出中心氣流加強排堿作業；大批重需要配合大角度進行調整；找準基準裝料制度后，關注氣流變化來對制度微調。

（3）冷卻強度的控制需要更為精準，特別是進水溫度和水量的控制，把關鍵段位冷卻壁溫度變化作為調劑的參考依據。

4  參考文獻

[1] 閻峰，黃海濱，黃樹生. 柳鋼6號高爐長期穩定順行生產實踐[C].2011全國中小高爐煉鐵學術年會，2011.

[2] 奚邦華. 武鋼高爐噴煤工藝技術進步[J].煉鐵，2009,28(1):32

[3] 閻峰，黃海濱，黃樹生. 柳鋼薄壁爐襯操作技術[J].柳鋼科技，2010(增)：55～58.