彭登學 肖揚武 何萬洪 康作云
（首鋼水鋼技術中心）
摘 要：本文對首鋼水鋼1350m3高爐配合外圍處理故障進行長期休風后的爐況恢復過程中，由于慢風時間長、燒結礦質量下降、應對措施不力造成爐況波動的原因及處理進行總結。通過添加錳礦、螢石、加組焦洗爐，堵風口等措施，爐況逐步恢復正常。
關鍵詞：外圍變化；應對不力；爐況失常 ；處理實踐
1 前言
水鋼三號高爐（1350m³）設有20個風口和2個鐵口，采用銅冷卻壁薄襯結構，無料鐘并罐爐頂，串聯軟水密閉循環冷卻系統，三座內燃式熱風爐和一座頂燃式熱風爐，干法除塵煤氣處理系統等一系列新技術，2017年4月高爐大修后進入第二代爐齡。
在市場經濟對鋼鐵企業的沖擊下，為謀求生存，根據公司戰略調整，于2022年9月開始開展釩鈦礦冶煉攻關，釩鈦球配比由10%增加至40%，中鈦渣冶煉獲得成功，爐況順行和各項經濟技術指標均得到提升。
2 爐況的演變過程
2023年4月10日受動力5#鼓風機故障影響，配合4#高爐降料面休風，4月11日18：52高爐送風恢復，高爐恢復前期四高爐處于降料面末期，高爐慢風待四高爐降料面結束，造成高爐慢風時間長、熱量不足，爐況恢復困難，待重新組織加焦提高爐缸熱量后，高爐于4月15日恢復正常，4月16日開始使用釩鈦礦。
4月18日開始燒結質量下行，主要體現在：平均粒徑下降，＜5mm比例上升，誘發高爐二次爐況波動，高爐在應對過程中順行不保，懸料頻繁，風量持續下行，期間以調整上部制度為主，效果不明顯，于4月29日休風堵風口恢復。
4月29日高爐休風堵風口后，采取洗爐措施，爐況處理15天，上部措施主要是以打開中心氣流為主要思路，取得了較好效果，本次爐況波動歷時36天，給公司的生產經營帶來巨大的損失，值得我們深刻的反思，具體歷程詳見圖1。
圖1 三高爐爐況失常期間風量/（m³/min）、產量/（t/d）變化情況圖
3 爐況處理及調整
3.1 第一階段：2023年4月11日-4月15日,送風后的爐況恢復
此階段因三高爐長期休風送風后四高爐降料面未結束，高爐不具備上風條件，慢風時間長，爐缸未得到及時補充熱量，最終造成爐缸虧熱，風量持續偏低，具備加風時已上風困難，操作上主要采取的措施是退批重、退負荷、加組焦、外移礦石角度開中心的思路，其中礦批由35.000t/批↘30.000t/批，焦炭負荷由3.898t/t↘3.544t/t。附加焦每隔10批加10噸。4月12日11：00開始加組焦30噸、20噸、10噸，間隔10批循環加至4月13日，共計3組；同時調整布料制度，焦炭平臺不動，礦石平臺整體外移1°，以開中心為目的，做爐溫兩天后高爐逐步恢復正常，4月13日開2個風口，4月14日開5個風口，4月16日高爐恢復正常。
3.2 第二階段：2023年4月22日-4月28日，儲備爐缸熱量以上風
通過第一階段調整，高爐恢復至正常水平，但經過短期穩定后，又因燒結礦質量下降，高爐應對不力，造成爐況二次波動，崩滑料、懸料頻繁，順行難保，4月22日開始風量守不住，首先采取退礦批、退負荷措施，未達效果，從4月23日開始來回于放邊、壓邊、放邊間調整上部制度，目的是想通過布料調整引導煤氣分布，盡快恢復風量，但調整過程顯得偏亂，未達預期目標，具體情況詳見表1。
表1 三高爐爐況失常第二階段處理及調整情況
3.3 第三階段：2023年4月29日-5月18日，洗爐缸
通過第二階段的調整，未達到恢復風量的目的，爐缸進一步惡化，爐缸側壁溫度持續下行，低于正常控制標準下限（330℃），爐缸出現堆積，第三階段主要采取以洗爐缸的措施，于4月29日13:10休風158min堵5#、6#、7#、15#、16#風口恢復（5個）,同時采取加錳礦、螢石、組焦洗爐，上部收角度放邊，停一臺軟水泵等措施，直至5月6日爐缸側壁溫度開始上升，洗爐取得效果，高爐順行好轉，逐步具備加風條件，直至5月18日高爐恢復正常，爐缸側壁溫度最高點溫度變化詳見圖2.
圖2 爐況失常期間爐缸側壁溫度最高點（TE026）溫度/（℃）變化圖
4 爐況波動原因分析
4.1 基礎熱量不足，長期休風恢復慢風時間長，爐缸虧熱嚴重
2023年4月10日長期休風前高爐處于中鈦渣冶煉，操作物理熱長期低于控制標準的下限（標準1420-1460℃）。4月10日8:37-10:20因四高爐風機停風由三高爐向四高爐撥風103分鐘，18:36開始休風24小時16分鐘配合四高爐降料面停爐，于次日18:52送風恢復爐況，由于四高爐降料面未結束，兩高爐共用4#鼓風機，三高爐風量持續維持在1400m³/min左右，直至4月12日7:00四高爐降料面結束，三高爐才具備加風條件，持續慢風達12小時以上，此時物理熱已下降至1250℃，爐缸虧熱嚴重，渣鐵流動性極差，高爐錯過上風的機會，高爐處于緩慢做爐溫恢復中，具體情況詳見圖3。
圖3 爐況失常第一階段爐溫/（%）、物理熱/(℃)控制圖
2023年4月16日，高爐恢復至正常風量，但爐缸虧熱未得到徹底解決，爐缸處于亞健康狀態，高爐抵抗力低，具體爐溫控制詳見圖4。
圖4 爐況失常第二階段爐溫/（%）、物理熱/(℃)控制圖
通過對現場爐渣取樣電鏡掃描，物理熱低于1420℃時，會造成爐渣析出大量的高熔點鈣鈦礦物質，使爐渣流動性變差，這也證實了爐缸虧熱后高爐持續加不上風，爐前勞動強度加大，延長了爐況恢復的時間，現場爐渣電鏡掃描如圖5。
圖5 爐況失常第二階段現場爐渣電鏡掃描圖
注：左圖為現場渣（TiO2:6.61%，物理熱：1330℃），白點代表鈣鈦礦，右圖為現場渣（TiO2:2.47%，物理熱：1436℃）。
4.2 燒結機生產不穩定，燒結礦平均粒徑下降，入爐含粉量增加
燒結礦粒度組成對爐況最直接的影響就是塊狀帶煤氣流分布的影響，小粒度燒結礦入爐后，在高爐爐身特別是爐身中上部塊狀帶，由于小粒度燒結礦不均勻的填充在空隙中，使得煤氣流的正常上升通道受阻，極易使高爐產生局部氣流，控制不當還有可能造成管道行程。從4月18日開始燒結礦平均粒徑由17.20mm下降至15.2mm，＜5mm部分由2.2%上升至5.1%,最高達到了8.66%，粒級組成偏離了正常水平，加上4月21-23日6#燒結機因電流高開停機35次，產生開機料21500噸，只落地4360噸，大量的開機料進入高爐，具體情況詳見圖6、圖7。
圖6 爐況失常第二階段燒結礦平均粒徑/（mm）、＜5mm比例/（%）變化圖
圖7 6#燒結機故障停機歷史曲線及開機料組織情況圖
4.3 異常爐況處理不力
1) 長期休風前停鈦球不果斷
2023年4月10日四高爐停風后，三高爐休風是可以預見的，高爐未及時下調釩鈦球比例；對于長期中鈦渣冶煉的高爐，在高爐長期休風前，應果斷降低或停止釩鈦球冶煉，這有利于高爐爐況的恢復。
2) 篩分管理制度不完善，處置措施滯后
事業部篩分管理制度中未明確篩分數據異常后的處置措施，如調整篩速、減少用量等，4月18日開始燒結礦質量明顯下降，各班工長都在記錄燒結礦發黃，但未引起重視，直至4月24日高爐才將燒結礦含粉高的2A稱量減至40%，4月25日將2A、3A、5A、7A的篩速由2.2t/min下調至1.3t/min，處置措施滯后。
3) 未及時采取堵風口措施，造成鼓風動能維持低于正常水平
2023年4月23日開始，高爐崩滑料、懸料增加，動能低于正常水平，未及時采取堵風口提動能措施，導致爐缸工作狀態持續惡化，錯失爐況處理黃金時間，具體情況詳見圖8。
圖8 爐況失常鼓風動能/（J/S）控制及懸料、崩滑料/(次/d)統計圖
4) 上部制度調整頻繁，思路不清晰
從4月23日開始來回于放邊、壓邊、放邊間調整上部制度，動機不清晰，調整過程顯得偏亂，均未取得效果，錯過了爐況恢復最佳時間，進一步惡化了爐況，造成爐缸堆積，4月29日被迫休風堵風口，開始加錳礦、螢石、組焦等措施洗爐。
5) 恢復爐況過程中壓差控制偏高
在爐況恢復第二階段頻繁出現頂壓差操作，4月23日開始由于壓差控制高，造成懸料，該現象一直未得到重視，導致高爐頻繁出現崩滑料、懸料現象，4月23日-4月29日期間出現懸料10次，進一步加劇了爐況的惡化，只有4月26日未出現懸料（未頂壓差操作），懸料、崩滑料詳見圖9。
圖9 爐況失常第二階段壓差/(kpa)控制情況圖
綜合以上分析，長期休風后慢風時間長、長期低爐溫操作、燒結礦質量下降均是高爐波動的誘因，而在異常爐況恢復過程中，由于采取的措施不力加劇了爐況的惡化，造成高爐波動達36天，給公司的生產經營帶來巨大的損失，值得我們深刻的反思。
5 結論
(1)合理而穩定的爐缸熱制度是高爐順行的基礎，通過水鋼渣系研究發現，水鋼三高爐現有冶煉條件下，物理熱低于1420℃時，爐渣將大量析出鈣鈦礦，導致爐渣粘度增大流動性變差，不利于爐況的穩定，水鋼三高爐鐵水物理熱宜控制在1420℃-1460℃之間，低鈦渣時物理熱應＞1430℃。
（2）以高爐為中心，堅持寧愿休風不慢風的指導思想，有計劃的慢風應提前10小時改普礦冶煉。
（3）無論何時，高爐順行都應放在第一位的，只有在順行的前提下才具有高爐穩定的可能，本次三高爐爐況波動出現多次懸料，恢復進程走了很多彎路，有爐況本身的原因，也有操作的原因，對特殊爐況的處理應做到思想統一，方向一致。
（4）任何情況下高爐壓差的控制，都是必須重視的事情，雖然不同的高爐，或者同一高爐的不同狀態下適宜的壓差數據有區別，但是壓差的高低與高爐狀態的對應性，還是存在的，高爐操作者（管理者）對壓差的把握仍然是高爐調整的重要參數，盲目上壓差，是心里沒數的表現。
（5）上部調劑應以盡快恢復風量為目標，下部調劑以保障風口面積與標準風速的適應性，確保風口前具備足夠的鼓風動能，避免爐況上、下部調劑不匹配的現象。
（6） 臨時堵風口是提高鼓風動能最直接的方式，特殊爐況的恢復，加風困難時，更應果斷采取堵部分風口，有利于快速恢復風量。
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