孔亞東  毛東輝  薛  飛

（中天鋼鐵集團有限公司第三煉鐵廠）

摘  要  立足8年爐齡的中天鋼鐵7號高爐，采取一定長壽技術和管理措施，對中天鋼鐵7號高爐爐役后期在強化冶煉與高爐長壽方面所做的工作進行了總結分析，通過采用精料、加鈦礦護爐、優化操作制度以及合理維護等操作技術措施，7號高爐在爐役后期實現了穩定順行生產，延長了高爐壽命，單位爐容產鐵量超過10000 t/m3，各項技術經濟指標不斷改善。

關鍵詞  高爐  長壽  爐役后期

中天鋼鐵7號高爐始建于2011年，于12月16日順利開爐，容積850m3，20個風口送風，爐前東西場兩邊各一鐵口，爐缸使用的是北京瑞爾非金屬材料有限公司提供的大塊單元式風口組合磚，整體式陶瓷杯壁（帶密閉隔熱夾層），雙向錯臺的陶瓷杯墊磚，見圖1。上料系統采用斜橋小車上料，無料鐘旋轉溜槽多環布料；爐前東西出鐵場均采用擺動溝罐位，沖渣系統采用環保底濾法，保證高爐出盡渣鐵；高爐本體冷卻采用工業水開路循環；鼓風機AV50—14，熱風爐為頂然式，送風采用兩燒一送原則。

截止2020年2月份已連續正常生產八年多時間，期間無特殊爐況發生，通過操作維護和加強爐體監護工作高爐投產八年來無冷卻壁燒損，打破了高爐煉鐵生產過程中發生冷卻壁燒損的歷史，創造了“中天驕傲”。高爐利用系數已達3.8t/（m3·d）以上，燃料比520kg/t以下。截止目前，7號高爐在一代爐齡無大、中修情況下單位爐容產鐵量突破1.06萬噸，參照目前高爐長壽標準，7號高爐已經成功跨入世界鋼鐵企業長壽高爐行列，并且在全國同等立級高爐中多項技術經濟指標名列前茅，盡管已處于爐役后期，仍然保持著穩定高產的生產狀態。其中多年來主要經濟指標如表1所示。由表中可以看出7號高爐各項指標在穩定不斷進步。

2020年因新型冠狀肺炎疫情的影響，公司決定7號高爐2月3日降料面停爐，為后續開爐快速達產于3月5日開始爐內扒料，通過測量觀察風口以上冷卻壁鑲磚基本還保留，爐缸除了東西鐵口橡角區侵蝕到碳磚表面，其它側壁區域陶瓷杯完整存在，見圖2。停爐時風口組合磚狀況至停爐時所有風口無變形，上翹現象；停爐時陶瓷杯壁磚的狀況鐵口中心線以上位置，陶瓷杯壁磚侵蝕最大位置，剩余杯壁厚度200mm，包括鐵口上方的二層陶瓷杯壁磚。

停爐時陶瓷杯墊狀的狀況由于停爐前高爐運行良好，高爐本體各處溫度平穩，按照熔損計算，爐底陶瓷杯墊磚侵蝕度低，因此本次停爐后不準備對爐缸底部進行處理，辯證的說明高爐爐缸沒有安全隱患，高爐還可延續生產。

1  操作制度

1.1  送風制度

風量：2200-2350m3/min，風溫：1180-1200℃之間，壓力：330-335kPa，頂壓：185-190kPa；富氧率：3.4-5.5%左右，毛煤比：175-185kg/t之間，其中煤粉揮發份控制在19±1.5%；風口小套按長度可分470mm和500mm兩種，斜度上可分為直風口和斜5°風口，正常情況下使用斜5°風口。

1.2  布料制度

正常生產料批分為29.2t和35.5t，即礦石分為兩車制和三車制；正常料線1.5m，布料采取正角度。

7號高爐爐料結構為當前國內主流形式：燒結礦+球團礦+塊礦，正常生產燒結礦比例波動在65-75%之間，球團和塊礦波動范圍在10-20%之間，熟料率≥80%。

1.3  造渣制度

爐渣二元堿度控制在1.13±0.5，因渣中鋁含量較高，最高時在19-20%之間，為確保渣鐵流動性二元堿度按下限控制，同時添加蛇紋石保證爐渣中鎂鋁比在60±5%。

1.4  熱制度

正常生產時，[Si]：0.28~0.35%，上下兩爐間的波動兩＜0.1%，[S]：0.02~0.04%，鐵水物理熱≥1480℃，原燃料好的時候，可以控制在中下限，原燃料差的時候維持在中上限，確保爐缸的活躍性。

2  生產過程控制

2.1  合理的布料制度

7號高爐煤氣流控制主要以中心氣流為主邊緣III煤氣流適中分布模式，下部通過調整、優化風口進風面積和改變小套長度來適應原燃料質量的變化，保證氣流順暢，高爐中心氣流明顯，邊緣氣流適中，此種情況下煤氣利用率較高，均值在47%左右。

由7號高爐2015年以來布料制度調整可以看出(見表2)，為適應不同冶煉強度，需要不同煤氣流分布形式與之相適應。7號高爐實踐證明，在當前原燃料水平條件下，能以發展中心氣流為主，適度調整邊緣氣流，以提高高爐的使用壽命，實現高冶煉強度下的生產。

2.2  適宜的熱制度

高爐生產需要長期穩定順行，而爐缸活性猶如高爐的心臟一般，維護著高爐生產的動態平衡，而爐缸內液態渣鐵流入并流出的順暢程度是表示爐缸活性的重要內容。從生產角度出發，影響爐缸活性的因素大致有三個：

（1）焦炭所提供“透氣-透液通道”的數量；（2）渣鐵流動性能；（3）風口回旋區的位置。

連接爐缸活性和熱制度的紐帶就是渣鐵流動性能。良好的爐缸活性狀態需要有良好的渣鐵流動性能，而良好的爐渣流動性能需要合理穩定的熱制度，而合理穩定的熱制度則是高爐操作者日常工作的主要內容[1]。

2.2.1  中鋼7號高爐熱制度的控制

所謂熱制度的控制，也就是對爐溫的控制，即對鐵水物理熱和化學熱的把握。從生產角度出發，制定相應的最低值、波動值和絕對值。其中最低值是保證高爐正常生產的底線，一般不允許出現比最低值還低的情況。而波動值的確定要綜合考慮原燃料情況、設備狀態、操作水平等因素的影響。總的來說，原燃料條件好，波動值應控制較小范圍，原燃料條件差，波動值需要控制較大范圍。同樣，波動值范圍小，說明高爐生產爐況穩定；波動值范圍大，表明爐況順行情況不理想。絕對值則是高爐正常生產需要保持的狀態，取決于最低值和波動值。若高爐接受的鐵水物理熱最低值為1480℃，波動值為20℃，那絕對值應為1500℃。具體到高爐操作，那么控制爐溫的方法應有以下三個操作要點：（1）負荷是穩定爐溫的基礎；（2）料速是檢測爐溫的標準；（3）燃料比是控制爐溫的手段。

2.2.2  低硅冶煉

推動高爐進行低硅冶煉可以有效地降低高爐的燃料消耗。高爐爐溫控制是根據高爐自身爐容、運行條件決定，在此基礎上確定鐵水物理熱水平，在確保爐缸熱充沛的情況下，高爐可以通過降低鐵水硅含量，達到降低燃料消耗的目的。由于高爐爐缸熱儲備充足，加之高頂壓、高風溫等條件，本身就適合于高爐進行低硅冶煉，近年來850m3高爐低硅冶煉施行情況見圖3。

2.1  合理的布料制度

7號高爐煤氣流控制主要以中心氣流為主邊緣III煤氣流適中分布模式，下部通過調整、優化風口進風面積和改變小套長度來適應原燃料質量的變化，保證氣流順暢，高爐中心氣流明顯，邊緣氣流適中，此種情況下煤氣利用率較高，均值在47%左右。

由7號高爐2015年以來布料制度調整可以看出(見表2)，為適應不同冶煉強度，需要不同煤氣流分布形式與之相適應。7號高爐實踐證明，在當前原燃料水平條件下，能以發展中心氣流為主，適度調整邊緣氣流，以提高高爐的使用壽命，實現高冶煉強度下的生產。

2.2  適宜的熱制度

高爐生產需要長期穩定順行，而爐缸活性猶如高爐的心臟一般，維護著高爐生產的動態平衡，而爐缸內液態渣鐵流入并流出的順暢程度是表示爐缸活性的重要內容。從生產角度出發，影響爐缸活性的因素大致有三個：

（1）焦炭所提供“透氣-透液通道”的數量；（2）渣鐵流動性能；（3）風口回旋區的位置。

連接爐缸活性和熱制度的紐帶就是渣鐵流動性能。良好的爐缸活性狀態需要有良好的渣鐵流動性能，而良好的爐渣流動性能需要合理穩定的熱制度，而合理穩定的熱制度則是高爐操作者日常工作的主要內容[1]。

2.2.1  中鋼7號高爐熱制度的控制

所謂熱制度的控制，也就是對爐溫的控制，即對鐵水物理熱和化學熱的把握。從生產角度出發，制定相應的最低值、波動值和絕對值。其中最低值是保證高爐正常生產的底線，一般不允許出現比最低值還低的情況。而波動值的確定要綜合考慮原燃料情況、設備狀態、操作水平等因素的影響。總的來說，原燃料條件好，波動值應控制較小范圍，原燃料條件差，波動值需要控制較大范圍。同樣，波動值范圍小，說明高爐生產爐況穩定；波動值范圍大，表明爐況順行情況不理想。絕對值則是高爐正常生產需要保持的狀態，取決于最低值和波動值。若高爐接受的鐵水物理熱最低值為1480℃，波動值為20℃，那絕對值應為1500℃。具體到高爐操作，那么控制爐溫的方法應有以下三個操作要點：（1）負荷是穩定爐溫的基礎；（2）料速是檢測爐溫的標準；（3）燃料比是控制爐溫的手段。

2.2.2  低硅冶煉

推動高爐進行低硅冶煉可以有效地降低高爐的燃料消耗。高爐爐溫控制是根據高爐自身爐容、運行條件決定，在此基礎上確定鐵水物理熱水平，在確保爐缸熱充沛的情況下，高爐可以通過降低鐵水硅含量，達到降低燃料消耗的目的。由于高爐爐缸熱儲備充足，加之高頂壓、高風溫等條件，本身就適合于高爐進行低硅冶煉，近年來850m3高爐低硅冶煉施行情況見圖3。

2.3.2  水質控制

為了減輕高爐冷卻器結垢，保證冷卻強度,每天對高爐軟水水質進行了化驗分析，嚴格控制軟水指標，PH值必須在3%～5%，避免了經常酸洗對冷卻器的侵蝕，起到了延長冷卻設備壽命的作用。

2.4  爐前出鐵管理

根據7號高爐的生產實踐，確定維持合理的鐵口深度2.3~2.5m左右，這既可有效地控制出鐵時間，又可滿足高爐生產的主要。隨著爐齡的增加，爐底磚襯被侵蝕，實際鐵水面下降，將鐵口角度調整到10~11°，達到了出凈渣鐵和維護好鐵口的目的。

2.4.1  出鐵時間

確定合理的出鐵時間，對維護爐缸、爐底有利。出鐵時間太短，意味著鐵水流速增大，鐵水環流會加重對爐缸磚襯的侵蝕。此外，出鐵時間太短容易造成鐵水跑大流，既不安全，也不利于鐵口維護。因此，應適當控制渣鐵流速，使高爐熔渣及鐵水勻速排放，保持高爐爐缸內渣鐵液面相對穩定，以減小鐵水環流對爐缸磚襯的侵蝕[4]。根據7號高爐的時間，出鐵時間維持在70~75min左右可保證渣鐵及時排放，為爐況穩定創造條件。調整開口機鉆頭直徑大小直接關系著出鐵時間長短，使用不同直徑的鉆頭可控制出鐵時間。2012年以來，7號高爐所用的鉆頭直徑有φ70mm和φ50mm二種，可根據爐況不同的鐵口深度選用不同直徑的鉆頭，以保證合適的出鐵時間。

2.4.2  加強爐前作業管理

高爐鐵口的工作狀態對爐內的穩定順行起著至關重要的作用，保證按時出凈渣鐵，避免爐內憋壓而影響高爐的穩定順行，而冶煉強度的提高必然使得鐵口工作壓力的增加，為穩定鐵口合格率，為爐況的穩定順行創造有利條件，制定了相應的爐前作業標準，規范爐前操作，提升爐前工的操作水平，每次堵口后對設備運行狀況進行點檢，發現問題及時匯報，及時解決，盡可能避免因設備問題影響爐前的出鐵節奏。

加強對打泥量的管理，保證鐵口泥套的完整，減少跑泥導致鐵口深度的波動影響出鐵節奏，鐵口深度維持在2.4±0.1m，根據渣鐵生成量以及出鐵時間選擇合適的開口鉆頭，每次出鐵時間控制在70min左右，日均出鐵次數控制在15爐次左右，有利于爐缸的長壽。

3  總結

中鋼7號高爐通過近8年的不斷摸索，對高爐長壽總結除了一套適合自身條件的生產經驗，操作管理表明，通過內養外治，高爐不但能夠達到長壽的目的，而且能夠實現高強度冶煉。

（1）實現高爐長壽應從設計、施工質量、耐火材料材質、冷卻水進水溫度、采用新技術、及時維護、高爐操作等全方位努力，提高高爐的操作水平，重視各項操作制度的制定，并嚴格貫徹執行，嚴格控制冶煉強度。

（2）高爐選擇合理的操作制度必須依據原燃料的理化性能，合理的送風制度和裝料制度，能夠實現煤氣流合理分布，爐缸工作良好，爐況穩定順行。

（3）7號高爐實現低硅低硫優質生產，持續保持生鐵[Si]含量0．35％左右，[S]含量0.020%左右。保持爐況長期穩定順行是實現低硅低硫冶煉生產的基礎。

（4）隨著高爐大型化、高強度冶煉的需要應建立高爐的冷卻制度，完善監控手段，保證爐役后期高爐穩定安全運行。

4  參考文獻

[1] 代兵，姜曦，王運國，等. 淺談高爐熱制度與爐缸活性的關系//[C]第十一屆中國鋼鐵年會論文集-s. 2017.

[2] 張壽榮，于仲潔.武鋼高爐長壽技術[M]．北京：冶金工業出版社.2009.

[3] 金覺生.寶鋼高爐長壽命實踐[J].煉鐵，2005，024(B09):30-35.

[4] 彭學林.高爐出鐵口操作與維護技術探討[J].企業導報，2011(12):275-275.