戶魯超  孔亞東  賈來輝  朱毅  陳亞春  鄭偉

（中天鋼鐵有限責任公司）

摘要:中天鋼鐵第一煉鐵廠3#高爐有效容積510m³，于2018年12月24日中修后開爐投產。2021年新年伊始，生產勢頭突飛猛進，謀舉措、聚攻堅，不畏險阻，在挑戰中抓機遇創造新業績，該高爐提出以提高利用系數為突破口，瞄準先進，對標找差，探索高爐“高產、優質、低耗、長壽、環保”的生產新模式，眼睛向內,深挖自身潛能，用鍥而不舍的毅力，想方設法實現提產降耗創效益的目標。首戰實現了開門紅的優異成績，產量指標創歷史新高，平均日產達2268.39t，利用系數達：4.73t/m³.d，燃料比：522kg/t.fe，實現了爐況長期穩定順行、高產低耗的目的，為公司及分廠生產經營建設的穩步推進夯實了基礎，為公司南通精品鋼二次創業貢獻了一份力量。

關鍵詞:利用系數；高產低耗；對標找差；突破

1  前言

本文主要通過對中天鋼鐵第一煉鐵廠3#高爐生產現狀進行分析總結，在原有的生產基礎上進行改善，強抓基礎管理工作，消除了一系列的不利因素，確保高爐穩定順行，尋找突破口，在確保爐況穩定的基礎上，進一步釋放產能提升利用系數實現雙贏。為了對爐況進行有效預判，提升高爐利用系數，實現穩產高產，3^#高爐技術團隊采取了多項舉措對提高利用系數進行攻關。首先是強化高爐原燃料過程管理；其次是通過對上部裝料制度及下部送風制度的合理匹配，為高爐順行創造條件；另一方面通過對爐型的有效管理及有害元素的控制，為爐缸的活躍程度打下了良好的基礎；最后通過優化爐前出鐵及加強設備管理，使高爐產量提升明顯，高爐利用系數得到了較大的提升，生產指標得到了進一步提高，為公司創造了良好的經濟效益。

2  原燃料過程管理

2.1  強化入爐焦炭管理

因集團不自產焦炭，因目前焦炭價格上漲，焦炭來貨品種較多，質量不一。對此，高爐安排專人跟蹤東焦庫焦炭質量情況，根據焦炭質量不同分開入庫（表1），將主焦分布在邊緣和中心，穩定氣流，達到合理搭配入爐的目的，同時根據焦炭性能質量不同及時調整焦炭負荷，減少爐況波動，確保爐況穩定順行。

表1焦炭品種入庫管理

2.2  入爐礦石質量管理

優化配料結構，是降低煉鐵成本的關鍵，對此，高爐嘗試使用多種礦石且高配比生料組織生產，原燃料結構調整為燒結礦60%+球團礦22%+塊礦18%，其中球團和塊礦又分為主球和主塊，塊礦比例高達18%，在業界少見。為使爐況穩定順行，高爐及時關注球團、塊礦來貨情況，掌握各類球團、塊礦性能成分，提前調整熔劑量，優化放料順序，確保渣系穩定，保證鐵水流動性，穩定渣皮，增加礦石焦丁量，改善透氣性指數，確保了爐況長期穩定順行。

圖1  球團礦跟蹤取樣管理圖                2  塊礦分級入爐管理

2.3  重視篩分及倉位管理

爐料中大粒級或小粒級比例的增加，都會使料柱孔隙度減少，料柱阻損增加，爐況順行變差，必須嚴格控制篩分料流大小，減少粉末入爐，從而改善料柱的透氣性，為高爐進一步加風提高冶煉強度打下基礎。要篩除爐料小于5 mm的粉末，入爐原燃料粒度組成的要求<5 mm的比例要小于3%，5~15 mm的比例要小于30%。根據原料當前現狀，嚴把原料入口關，加強槽下篩分管理，推行“粗糧細做”。加強對球團、塊礦清篩頻次，振動篩提前空振，使得入爐礦石含粉降低，粒級得到提高，高爐透氣性得到改善。通過并控制合理的給料速度，一般規定如下：礦石（燒結礦、球團、生礦）≤13kg/s、焦炭≤10kg/s，槽下篩分粒度達不到要求時，要通過及時調整活動閘板來控制篩速。在保證上料速度的同時盡量減少入爐粉末以改善料柱透氣性.。

圖3焦炭篩篩面管控圖                       4塊礦篩篩面干凈

3  送風制度與裝料制度的搭配

3.1  送風制度調整

下部送風制度與上部裝料制度的合理搭配，是高爐高產低耗的基礎，首先在風量的選擇上，解放思想，結合爐料結構和已制定的操作方針，將風口面積由0.1478m²擴大到0.1504m²，即在保證風速的前提下提高了入爐風量又達到了風口圓周工作均勻的目的，調整原則首先是“布局規整”，結合上部調整才能達到實際生產中氣流均勻，維持合理的鼓風動能，從而達到“上穩下活”為爐況長期穩定順行保駕護航。

表2下部風口合理布局

3.2  布料制度調整

經研究發現，原有的布料制度存在誤區，不顧無料鐘布料的各個角度之間的間隔是根據等圓環面積的原則，（其本質是等料層厚度布料，）盲目的將各角度之間的差值改為等數值得遞減或遞進，造成了料面厚度不均，以至于在散料區就出現礦礦碰頭現象，最終使高爐產能得不到釋放。對此，高爐將圓環等差值布料改為圓環等面積布料，確保圓環各段料層厚度均勻，料制由C₃⁴⁰₃³⁷₂³⁴₂³¹₂²⁸O₃⁴⁰₃³⁷₂³⁴₂³¹調整為C₃³⁹₃³⁷₂³⁴₂³¹₂²⁷O₂³⁸₃³⁶₃³³₂²⁹達到了預期的效果，煤氣利用率維持在44%～46%之間，確保了煤氣三次分布合理，促進了高爐的降耗提產，利用系數上升明顯。

圖5上部布料合理規劃圖                          6高爐氣流分布合理

4  高爐爐型及有害元素的管理

4.1操作爐型有效的管控

正常的操作爐型應該是既能維持生產高效、穩定、低耗、優質,又能使高爐有長壽的內型,即內壁表面光潔、下料順暢,渣皮穩定。維持一個合理的高爐操作爐型,盡量減少爐況波動,是實現高爐長壽的關鍵。高爐是一個極其復雜的化學反應器,在同一時間起作用的因素很多,爐型變化的形式多種多樣,正常渣皮脫落,不會對爐況順行造成一定的影響,但當發生爐墻粘結或渣皮大面積脫落等爐型變化時,如不盡快采取措施則會造成爐況失常,并對產量造成一定的影響。在為解決爐墻粘結的過程中總結以往多次處理爐墻粘結的經驗,總結出一套預防粘結和處理爐墻粘結初中期的方法。首先中心要能吹透，中心吹透，邊緣才能穩定，邊緣氣流不穩也容易出現局部粘結,最后就是出現粘接趨勢及時調整，通過布料角度內外小幅搓動或者加減中心焦比例，利用邊緣氣流的變化，在渣皮粘結初期就解決掉，以免粘結嚴重使用大動作處理影響高爐指標。

（1）高爐生產中,由于受各種因素的影響,高爐操作爐型會發生變化,非正常的操作爐型會導致爐況波動,進而造成爐況失常,因此高爐應建立起完善的爐型管理體系,綜合利用高爐冷卻壁溫度和熱負荷的變化,及時了解爐型的波動及變化,維護高爐操作爐型,有力促進爐況長久穩定順行。

（2）在高爐日常操作中,要嚴格控制好爐溫、堿度,避免連續高硅低硫操作,重視渣鐵的流動性,維持高爐合理的操作爐型；

（3）重視高爐中部調劑,通過調整冷卻系統參數來達到及時調整、維護爐型的目的；

（4）經一段時間的強化冶煉后,要適當進行疏導,利用發展邊緣煤氣流動對爐墻不規則部位進行清理,維持合理的操作爐型。

圖7高爐定期處理爐墻粘結物

4.2  排除有害元素的措施

（1）爐溫控制：堿金屬硅酸鹽的還原是一個強吸熱過程，反應要在較高的溫度下進行，爐溫水平控制越高，導致高爐排堿下降，所以，爐溫越低越有利排堿，但必須保證物理熱。

（2）渣量控制：入爐原燃料帶入的堿金屬80%以上隨爐渣排出高爐，渣量大小對高爐排堿有明顯的影響，增加渣量能顯著提高爐渣的排堿率。

（3）提高渣中MgO含量：MgO能降低堿金屬在爐渣中的活度，適當提高爐渣中MgO含量有利于提高爐渣的排堿能力，改善爐渣的流動性。

（4）降低二元堿度：降低爐渣堿度有利于排堿，這是因為堿金屬在中溫區的反應為：4K+2SiO₂+2FeO----2K₂SiO₃+2Fe，堿度越低渣中SiO₂越高，反應向右進行，增加爐渣吸收堿金屬能力。

（5）控制煤氣流分布：煤氣是有害元素的攜帶者和傳遞者，日常生產中，主要以增加風量，打開中心為指導思路，提高中心氣流，為通過煤氣排堿創造長遠條件。

4.3  高爐風量的有效運用

俗話說“焦為骨、風為魂”風太大了超越了爐容允許的極限風量，還是風太小了使高爐奄奄一息，都對高爐的穩定順行不利，每座高爐都存在一個最佳的風量運行區，使得既有利于高爐的穩定順行，又有利于高爐的長壽、高產、優質、低耗。高爐正常生產時期風量應盡可能在此范圍內運行，以求得最佳冶煉效果,3^#高爐始終以風為綱活躍爐缸，以爐缸熱量是活躍出來的并不是燒出來的觀念，確保爐缸工作長期穩定活躍。

風容比是較早應用于高爐操作的衡量風量水平的操作指標。所謂風容比即入爐風量與高爐有效容積的比值。風容比=分鐘風量/有效容積

高爐冶煉一噸生鐵的耗風量一般在1000－1500m³/tFe，假定噸鐵耗風量為1440m³/tFe，則:利用系數=風容比×60×24/1440=風容比

同樣，噸焦耗風=1000×0.933/0.21×固定炭含量×焦炭燃燒率，假定焦炭固定炭含量在85%左右，燃燒率為75%左右，則噸焦耗風約為2880m³/t，那么，冶煉強度=風容比×60×24/2880=1/2風容比

     即風容比約等于高爐有效利用系數，約等于1/2冶煉強度，風容比的變化不僅直接影響利用系數，同時影響高爐冶煉強度。

圖8高爐下料均勻有序圖                      圖9高爐壓量關系穩定

4.4  高爐預判管理，實現爐況長期穩定順行

爐底爐芯溫度是爐缸工作狀態好壞的一個重要監控參數，爐芯溫度大幅度下降并且持續時間較長，這就代表爐缸工作狀態在變差，爐缸不活躍。爐內壓量關系和爐況接受風量情況。由于爐缸工作狀態變差，高爐爐內主要表現在高爐接受風量能力變差，風量逐步萎縮，風壓平穩度變差，時常出現尖峰，料尺時有塌尺現象，透氣性指數降低，爐內壓量關系緊張，高爐操作難度加大。受此影響高爐產量開始逐步降低。高爐爐缸活躍度下降，中心氣流偏弱，長期送風壓力偏高，壓差高，風量難上。如此往復使得爐缸工作狀態進一步惡化。爐缸是高爐生產的“發動機”。

同時高爐操作采取“攻、守、退”措施，還制定了嚴格的操作方針，要求四班統一操作思路，嚴格執行低壓差原則，防止人為原因造成爐況波動，采取一系列措施來活躍爐缸，由被動不足變為主動舍棄，做到了“何時守、如何退、大膽攻”的預防管理手段，攻守有序,進退有方,使高爐達到了長期穩定順行的目的，提高了高爐產能和利用系數。

4.5  熱制度和造渣制度的調整

爐缸的活躍性管理是保證高爐長期穩定順行的基礎，熱制度和造渣制度的合理決定了爐缸工作狀態，把生鐵含[Si]及鐵水物理熱作為爐缸熱制度的標志。生鐵含硅控制在0.25%-0.45%，物理熱必須大于1480℃，做到“低硅不低熱”，保證鐵水物理熱充足爐缸活躍的目的。在保證生鐵含硫合格的情況下，管控爐渣鎂鋁比指標，確保渣鐵流動性，以達到長期自循環洗爐的目的。

圖10爐缸活躍指數

爐缸活躍性指數：以鐵水物理熱與化學熱[Si]之間是否有對應關系衡量物理熱是否在正常范圍內，結合爐缸活躍性指數，監測爐缸活躍性的變化。物理熱指數計算方法：

Ktp=[(tp-1400)2/100]/[Si]

式中tp—物理熱，℃；—鐵水硅含量（化學熱），%；

5 強化爐前與設備管理

5.1  加強爐前作業管理

在高冶煉強度的高爐生產時，爐前工作能否有效高效，是否及時出盡渣鐵對高爐有著致命影響。渣鐵出不好時導致高爐風量不穩，風量的大幅波動必然導致爐缸初始煤氣流的分布失常，所有高爐的節奏全部打亂。為不讓爐前影響高爐氣流的穩定。因此，建立規范的爐前出渣出鐵管理制度，是高爐穩定順行的重要保證，對此，爐前制定以下管理措施：

（1）時間：縮短出鐵間隔時間。隨著冶強的不斷提高，出鐵間隔時間由40min縮短至30min，出鐵爐次由17爐/天改為18爐/天，加快出鐵節奏，真正做到了無間隔出鐵，出盡了渣鐵，為爐內提供了不斷下料空間，提高了利用系數。

（2）流速：控制好鐵口孔道。根據下料速度及理論鐵量，保證鐵水流速不低于2.5t/min。

（3）炮泥：提高炮泥質量，烘烤好鐵口，保證爐前鐵口“三率”，杜絕斷、漏、燒、炮泥現象，確保鐵口通暢，渣鐵有序排出。

（4）操作：狠抓爐前操作，統一思想、統一操作，穩定打泥量，做好交接班工作，確保鐵口連續長期穩定，做到 “粗活細做”，大大提高了鐵口合格率，為爐內創造了良好的冶煉條件。

圖11  鐵口合格率改善明顯

5.2  提高設備管理水平

生產要穩定，設備要先行，休風率和慢風率對爐況順行和強化冶煉影響重大，設備安全穩定運行是高爐保持高強度冶煉的前提，因此加強設備點檢和維護工作至關重要。為提高設備管理能力，重點對以下幾個方面提高了管理力度。嚴格以設備運行績效為導向，以設備零故障為抓手，確保設備對生產的零影響。通過設備維修承包等措施提升點檢、維修人員的主動積極性。嚴格執行“崗位問責制”，以排查設備隱患及設備問題為導向，全力確保設備穩順運行。2021年至今高爐設備連續多月零故障，確保了生產連續穩順，對生產實現了零影響。以爐頂、爐前、槽上槽下、熱風爐、渣處理各區域負責人和專職點檢為主體，高爐爐長帶領各崗位大組長每周實施2次周檢，對本高爐范圍內設備及現場實施周檢，對不符合現場安全、設備、生產、現場5S的問題進行排查，按要求整改，并落實考核。通過車間維保隊伍的共同努力，高爐設備及生產均取得了可喜成績。設備作業率穩步提升，故障率大幅度下降，為高爐長周期穩順奠定了基礎。

（1）大力推進“操檢合一”工作，通過崗位員工加強對設備點檢，消除設備隱患；

（2）關注煤槍工作情況，確保煤槍頭在風口正中央，并保證“均噴、廣噴、連續穩定”，有效的改善煤搶燒壞風口小套事故。

（3）推行設備周期壽命管理。嚴格記錄送風裝置及煤槍的使用周期和安裝日期，對到壽的送風裝置利用檢修機會全部更換，避免高爐臨時休風。

圖12高爐休慢風次數明顯減少

6  效果

通過在原有的冶煉基礎上增加的改善措施，保證了高爐長期穩定順行，使高爐產量上升明顯，日均產量由2140t/d上升至2268t/d，利用系數由4.46t/m³.d提高至4.73t/m³.d，燃料比從551kg/t.Fe降低到522kg/t.Fe，實現了良好的技術經濟指標，從而大幅度降低了冶煉成本，為公司高質量發展轉型升級做出了貢獻。

圖13高爐利用系數上升明顯

7  結語

（1）3^#高爐通過加強原燃料管理，在原有的條件下，自主管理，尋找突破，強化基礎管理工作,抓好各崗位細節工作，為高爐的穩定順行提供了基本條件。

（2）高爐上下部制度的合理匹配是創造煤氣流合理分布的關鍵所在，為高爐提高利用系數奠定了基礎。

（3）爐前及時出凈渣鐵是高爐保持高強度冶煉的重要前提，強化爐前作業管理尤為重要。

（4）加強高爐爐型控制，重視爐型的管理，維持合理的操作爐型，是提高高爐利用系數的關鍵條件。

（5）休慢風率是制約高爐連續生產的重要環節，通過點檢制度和檢修質量的提升，對制約生產的環節進行改造，設備隱患做到早發現、早處理、早預防，有效的降低了高爐休風率，是高爐高產穩產的重要保障。

（6）提高高爐利用系數屬于一項系統工程，環環相扣，密不可分。需高爐本體崗位及輔助系統全力配合、高度重視，方可達到超高冶強的目的。

參考文獻

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