周龍文，姚忠和，胡小剛，劉守權

( 新余鋼鐵集團有限公司，江西 新余338001)

摘要: 對處理新鋼10 號高爐爐墻結厚和優化操作實踐進行總結。通過氣流沖刷及熱洗法等措施逐步恢復操作爐型，同時在原燃料質量波動較大的情況下，不斷優化操作制度，保證了爐況的穩定順行，各項經濟技術指標逐步得到優化。

關鍵詞: 大型高爐; 爐墻結厚; 操作爐型

0 前言

新鋼10 號高爐( 2500 m³) 于2009 年11 月8 日投產，采用了串罐無料鐘爐頂和陶瓷杯爐底爐缸結構，爐體采用聯合軟水密閉冷卻及薄內襯冷卻壁，配備明特法+ 備用干渣坑渣處理工藝等。近年來，在入爐原燃料質量不斷劣化的情況下，通過不斷優化操作制度，在低品質爐料條件下成功取消中心加焦冶煉，煉鐵技術經濟指標不斷改善，在2015 年初創造了入爐品位56. 15%、燃料比496 kg /t 的佳績。2015 年5 月以后， 10 號高爐逐步出現爐身各段溫度降低、爐料下降不均勻、兩探尺打橫且偏差大等結厚特征，雖與同行業其他高爐^［1－3］相比，10 號高爐結厚程度輕、影響小，但仍使得高爐穩定性減弱、燃料比上升。2016 年8 月，通過采用氣流沖刷及熱洗爐等方法，爐墻結厚得到有效處理，操作爐型逐步趨穩，各項技術經濟指標也得到優化。

1 爐墻結厚征兆

2015 年4 月高爐檢修復風后，爐況穩定性較差。5 月3 日爐內主導氣流減弱，爐內成像一度看不到，5月15 日前十字測溫中心點約100 ℃且邊緣指數在0. 85 ～ 1. 05。高爐爐體溫度也開始出現異常，主要表現為“上涼”，即爐身中上部各段溫度呈下降趨勢( 見表1) ，而中下部平穩。由于主導氣流弱、中心溫度低，造成了爐腰、爐身下部溫度分布不均，局部溫度過低導致結厚，并且造成鋅在爐墻大量富集，爐墻上部結厚。7 月5 日休風打開人孔觀察，東北面爐喉缸磚下沿6 號～ 25 號風口方向結厚，頂部最厚處位于1 號風口上方，超過300 mm，上接爐喉鋼磚下沿。從爐身溫度下降趨勢可以看出結厚起點是第八段第九點附近，即1 號風口上方，屬于上部結厚。為穩定爐況，采取了一系列措施引導主導氣流: 料線由1. 2 m 調整為1. 4 m; 于5 月8 日增大礦、焦0. 3°; 5 月14 日再次增加礦、焦0. 7°。采取這些措施后，高爐爐況逐步趨穩，但結厚未徹底清除。

2 爐墻結厚原因

2. 1 原燃料質量波動

1) 堿金屬、鋅負荷高。隨著高爐入爐品位的降低，相應的有害元素負荷上升，其中對高爐穩定順行影響較大的主要是堿金屬和鋅負荷。近年來，雖然對控制堿金屬和鋅金屬的重視程度有所增加，但考慮到成本因素，入爐原燃料的堿金屬和鋅負荷沒有明顯改善，特別是鋅負荷仍偏高。近年來10 號高爐堿金屬和鋅負荷情況見表2。

2) 焦炭及燒結礦質量波動大。10 號高爐常用的用焦結構為: 60% 的6. 0 m 焦爐自產干熄焦+30%的4. 3 m 焦爐自產干熄焦+ 10% 的外購焦，新鋼自產焦炭與行業及周邊廠家的焦炭質量情況見表3。在2015 年4 月高爐檢修前， 6. 0 m 焦爐生產的焦炭質量劣化，水熄焦率增加，冷強度下降，M₁₀最高為8. 9%，入爐粉末增加，致使復風后主導氣流減弱，爐溫波動大，軟熔帶劇烈波動，爐缸工作活化慢，易造成結厚。

長期以來，新鋼10 號高爐燒結礦高配比的用料結構在行業內獨具特色，不僅充分發揮了高堿度燒結礦強度高、還原性好的優勢，還彌補了焦炭質量不佳導致的爐缸透氣透液性的不足。2015 年5 月燒結礦質量存在波動，特別是堿度的波動比較大( 見圖1) ，這對10 號高爐煤氣流及爐溫的穩定影響較大，也是高爐結厚的一個原因。

2． 2 冷卻設備破損

高爐冷卻設備的壽命是決定高爐壽命的關鍵因素。日常生產中，10 號高爐調整冷卻強度的措施主要是調整冷卻水量和冷卻水溫。如果某一段部位出現冷卻強度過大或過小就容易導致該部位結厚，冷卻壁一旦損壞漏水也會造成冷卻不均勻而結厚。開爐以來，10 號高爐損壞冷卻壁情況如下: 第四段共34 根，約20%，5 段共5 根，7 段1 根，8段1 根。從周向分布來看，損壞的冷卻壁集中在南面，按順時針方向在20 號至1 號風口之間。冷卻壁周向破損不均勻，造成周向冷卻強度不一致，渣皮形成差異最終導致操作爐型存在周向差異，南面渣皮薄且穩定性差，相對于北面爐腹角小，而此時北面渣皮厚爐腹角大，邊緣氣流易發展，因此使得軟熔帶位置波動而結厚。

2． 3 高爐操作方針制約

10 號高爐自2014 年10 月采取“放邊緣”操作取消中心加焦冶煉以來，高爐穩定性明顯增強，但是隨即發現取消中心加焦的高爐往往易發生結厚。分析認為，在高爐堿金屬及鋅負荷等有害元素含量增加的情況下，長期邊緣強、中心相對較弱的煤氣流分布不利于有害元素的排除，這也是武鋼高爐不能取消中心加焦冶煉的主要原因^［4］。一旦高爐爐況出現波動，就會影響氣流分布或者導致軟熔帶上下波動，易造成高爐結厚，若同時存在原燃料質量波動，則結厚不易完全清除。此外，10 號高爐噴煤管路分配不均勻導致噴煤偏析的現象一直存在，致使南北兩面煤氣流分布不均勻，一旦受其他原因影響就會導致高爐爐況波動，噴煤不均勻的不利影響將加重高爐煤氣流分布的不均勻并使鐵口溫度的偏差增大，不利于處理高爐結厚。

3 處理措施

3． 1 氣流沖刷

由于結厚程度相對較輕， 10 號高爐首選的結厚處理方法是煤氣流沖刷。在上部裝料制度上，采取在穩定中心主導氣流的基礎上進一步疏松邊緣的裝料制度，布料矩陣為C ⁸⁷⁶⁵⁴₃₃₃₂₁ O ⁸⁷⁶⁵₃₃₃₂→ C ⁸⁷⁶⁵⁴₂₃₃₃₁ O ⁸⁷⁶⁵₂₃₃₃，并根據效果適當向內縮小礦、焦角，適當減小角差，縮小礦批，發展中心兼顧邊緣氣流，同時適當減輕負荷，控制煤比在130～140 kg /t，保持較大風量4800～4840 m³/min，頂壓維持略低水平為225～230 kPa，以提高煤氣流速，利于排鋅。受原燃料質量波動等因素影響，氣流沖刷處理10 號高爐結厚有一定作用，但效果不明顯。

3． 2 熱洗

凈焦熱洗對處理爐身結厚有一定的效果，也是較常用的方法。在處理過程中，要保持較高爐溫，一方面會增加能耗，另一方面會使風口甚至二套燒壞的幾率增加，因此在結厚不嚴重的情況下熱洗法不是首選。10號高爐在試圖利用煤氣流沖刷處理結厚效果不明顯的情況下，2016 年8 月10 日，高爐休風504min 更換小套，此時，正逢6m 焦爐故障，干熄焦率低至12%，高爐復風后爐況出現較大波動，爐溫長期處于下限。為提爐溫穩爐況，10 號高爐兩天內加入近200 t 凈焦，期間伴隨著高爐邊緣頻繁掉渣皮，爐身上部各段溫度也緩慢上升，這表明高爐結厚大面積脫落。在此后的幾天內，高爐也維持相對較高的爐溫，一是為解決因掉渣皮導致的爐缸虧熱，二是要徹底清除高爐上部結厚。在爐況逐步趨穩后，結厚特征也逐步消失，2015 年11 月在計劃檢修時打開爐頂人孔觀察，爐喉下部結厚已徹底清除。

4 操作優化

4． 1 加強原燃料管理，降低入爐粉末

受低成本冶煉要求的制約，目前新鋼高爐入爐原燃料質量很難有大的改善，因此穩定原燃料質量、優化用料結構、加強原燃料管理成為首選。燒結礦在10號高爐用料結構中所占比重大，同時這也是堿金屬和鋅負荷的主要來源( 占堿金屬負荷的60%，鋅負荷的90% 左右) 。在日常生產中，要做好半倉上料，提高篩分效率，努力將入爐粉末控制在最小值，以降低爐料表面積，減少鋅的吸附，從而促進鋅排出高爐。

4． 2 穩定操作制度，防止爐身粘結

穩定基本的操作制度，盡量維持中心和邊緣兩股氣流長期穩定，保證爐缸熱量儲備充足，維持良好的渣鐵流動性。減少爐溫波動，將鐵水中硅的質量分數控制在0. 40%～0. 50%，物理熱控制在1500～1520℃，以確保爐缸有充沛的熱量基礎; 控制相對較低的爐渣堿度( 1.20 ～1. 25) ，以降低爐渣黏度，改善高爐下部的透氣性和透液性，若渣中Al₂O₃含量偏高時，二元堿度控制在上限。

4． 3 強化冷卻設備的監控和維護

冷卻壁破損易造成爐墻結厚、結瘤，這是高爐爐型管理中的重點。日常操作中要加強對冷卻設備的檢查，依據煤氣中氫氣含量、鐵口煤氣火、風口中小套有無水等變化及時判斷是否漏水，對漏水設備要及時處理，特別要嚴防休風期間向爐內漏水，在限氧控產情況下，適當提高進水溫度，但必須兼顧爐缸冷卻。

5 結語

1) 熱洗爐配合邊緣煤氣流沖刷是處理爐墻結厚的有效手段。

2) 高爐結厚重在預防，特別是在取消中心加焦冶煉邊緣相對疏松的情況下，要穩定原燃料質量以穩定爐溫和煤氣流分布。

3) 不斷優化操作制度，要因“料”制宜，強化“粗料細作”理念，保持穩定合理的操作爐型，才能保證在低品質爐料條件下高爐爐況實現長期穩定順行。

［參考文獻］

［1］ 王平，舒文虎，鄭華偉，等． 武鋼5 號高爐爐身結厚的處理及操作優化［J］． 煉鐵． 2013，32(2) : 38－41．

［2］ 李仁生，趙仕清，黎均紅，等． 重鋼2 500 m³ 高爐爐墻結厚的處理及預防［J］． 煉鐵． 2014，33(5): 17－22．

［3］ 李曉東，李淼． 昆鋼2 500 m³ 高爐爐墻結厚的原因與預防［J］． 煉鐵．2016，35(1) : 33－36．

［4］ 蔡合，章銘明． 中心加焦技術在武鋼的應用［J］． 鋼鐵研究．2015，43(6) : 56－58．