萊鋼4#1 080 m3高爐提升產量操作實踐

王志剛，宮學鋒

（山鋼股份萊蕪分公司，山東 濟南 271104）

1 前言

山鋼股份萊蕪分公司（簡稱萊鋼）4#1 080 m3高爐采用美固美特澆筑爐缸，自2018年3月31日投產以來，高爐逐步強化，產量、質量穩步提升。分析2020年以來的生產條件，高爐高效生產的有利因素主要包括：480 m2燒結礦面臨投產，燒結礦質量好轉；高爐穩定順行模型已經建立，高爐能保持長周期穩定順行；爐前渣鐵排放和主控室能夠協調配合等。不利因素：噴煤量受限，爐溫平衡難度大；鐵水罐緊張形勢依舊嚴峻；自產焦不足，外購焦質量不穩定；環保限產，原燃料質量階段性波動等。通過上述分析，可基本確認高爐外部生產條件趨于好轉，具備進一步提升產能的潛力。

2 高爐提升產量的措施

2.1 優化風口布局

爐況穩定順行，是優化高爐操作參數的基礎。中心氣流與邊緣氣流的合理分布，是高爐順行、指標優化的基礎；下部調劑是高爐維持長周期穩定的關鍵，是上部調劑的基礎。4#高爐爐缸尺寸參照2012年圖紙，爐缸縮減25 m3，致使開爐后壓量關系緊張，鐵前頻繁出現風壓高、頂溫不可控問題。鑒于爐缸縮減，首先更換4個Φ465×110風口；后期生產中渣中鋁較高及渣比較高，逐步將Φ115的風口全部替換成Φ110的風口，風口長度未調整，風口面積長期保持在0.170 9 m2。2019年7月原燃料條件發生變化，渣比下降，高爐加減風頻繁，壓量關系偏緊，高爐穩定性較差。7月6日休風時增加3個Φ 465×110的風口，Φ465×110的風口總數7個，風口面積0.170 9 m2未變，高爐穩定性提高，加減風次數減少。2019年11月提升煤比至180～185 kg/t，熱風風壓提升至310 kPa，壓量關系緊張，加減風比較頻繁，燃耗上升，操作燃料比上升10 kg/t左右，故將風壓逐步降至295～300 kPa。分析認為，風口面積偏小，故12月18日將4個Φ465×110風口更換為Φ465×115，風口面積擴大到0.174 5 m2，至此，風壓在310 kPa左右可以長期保持，壓量關系寬松。由于風口調整，冷卻壁波動幅度較大，水溫差3.0～3.5℃，邊緣氣流較盛，基于規整爐墻的考慮，前期未大幅度調整，待冷卻壁波動幅度趨于一致后，逐步擴角度，降料線，水溫差下降至2.5℃左右，高爐煤比到達185～190 kg/t，產量（2 750～2 800）t/d的情況下，爐況保持穩定，燃料比（505～510）kg/t。2020年3月10日定修時，將鐵口方向的1#、17#風口由Φ480×110更換為Φ465×110。風口調整后，Φ465和Φ480風口均勻分布。此次調整后，根據爐況表現，a角擴大至38.5°，料線由1.40 m調整至1.45 m。

2.2 實施三保方針

高爐正常生產時，爐內應繼續執行“保中心，保熱量，保透指”的三保方針，加強爐況的穩定性調劑。保熱量，即保持渣鐵熱量達到1 480℃，渣鐵流動性良好，加速爐缸的消化進程；保透指，即保持寬松的壓量管理，透指大于14，嚴格控制上限風壓；保中心，保持中心氣流暢通，實現“兩條腿”走路，保持正常生產。下部調劑是基礎，通過下部送風制度的調整使風口回旋區的形狀適合高爐生產實際，進而使爐缸煤氣流分布合理，為爐況的穩定順行打下基礎。

2.3 降低焦比

改造噴吹管道，提升噴吹量，為煤比提升創造條件。2020年4月份以來，由于燒結礦緊張，燒結比例62%左右，理論渣比310～320 kg/t，較2019年380～400 kg/t相比，渣比下降明顯，爐內憋渣鐵情況緩解。2020年以來受噴吹量限制，2月份開始進行噴吹管道改造，將噴煤主管道高爐側由Φ80 mm改為Φ108 mm，噴吹量由22～23 t/h提升到25～26 t/h，為焦比降至315 kg/t創造條件。

原燃料條件好轉，特別是配加480燒結礦后，壓量關系寬松，為加負荷奠定了基礎。480燒結礦外觀質量及粒度優于105燒結礦，高比例配加后，壓量關系顯得比較寬松，熱風壓力下降5～10 kPa，透指基本保持在15以上。分析透指下降的根本原因在于480燒結礦冶金性能好，軟熔區間較窄，使得料柱透氣性更好，壓差下降。

邊緣煤氣流保持穩定，水溫差2～2.5℃，利于渣鐵熱量的保持，從而實現降耗的目的。通過擴大布料角度，使用大礦批、高頂壓等一系列措施，水溫差逐步降低至2.5～3.0℃調劑，高爐燃耗、指標保持較好。

保持渣系的穩定，概括為降R2，穩R4，穩定MgO/Al2O3比。通過配加蛇紋石將R4保持在1.0左右，控制MgO/Al2O3比值0.55左右，爐渣的流動性和穩定性趨好。

2.4 加強爐缸和爐型日常維護

良好的爐缸狀態、規整的爐型，是保持高爐長期穩定順行的基礎。高爐日常操作以保持寬松的壓量關系、合攏可控的頂溫、均勻的探尺工作狀態為目標，在此基礎上進行參數的微調，做到有問題早發現、早分析、早處理。高爐日常管控應重點關注以下參數。

冷卻壁溫度變化。各層冷卻壁溫度相對均勻，波動要小而一致。若出現大幅度劇烈波動，應及時對原燃料、渣鐵排放和爐溫情況予以判斷，使壓量關系盡可能寬松，從而使氣流穩定，冷卻壁趨于穩定。

在線水溫差檢測要均勻，且范圍合理。水溫差若周向偏差較大，爐墻可能不規整，有局部掛結跡象，要分析原因。水溫差波動范圍要合理。冷卻壁水溫差直接反映出高爐邊緣氣流的熱交換量，若水溫差過高，邊緣氣流盛，燃耗上升；若水溫差過低，邊緣容易結厚，壓量關系緊張，爐況也會出現波動，因此需要摸索合理范圍。4#高爐水溫差操作范圍在2.0～2.5℃，爐況穩，燃耗低，質量好。一字測溫邊緣要可控，中心保持暢通，中心點溫度是邊緣點溫度的5～7倍，中心點是次中心點的1.5～1.7倍，兩邊的溫度分布相對一致，Z值2.0左右，W值0.45左右。探尺工作要相對均勻，不能忽快忽慢，存有崩料風險。爐頂溫度合理可控，隨布料均勻性波動。

2.5 穩定熱制度

為保持熱制度穩定，4#高爐熱量調劑的目標是鐵水Si含量0.35%～0.40%，物理熱1 480～1 500℃。

2.5.1 造渣制度的調整

煉鐵先煉渣。造渣制度上，爐內要求增加一類鐵，減少二類鐵，杜絕三類及號外，并適當控制特類鐵；爐外要求渣鐵流動性好，主溝前端3 m內及渣溝不結殼，不上漲。為減少爐缸爐渣吸熱，適當提高二元堿度，兼顧四元堿度，提高爐渣熱焓，日常操作中控制二元堿度1.2左右，四元堿度1.0左右，關注渣中MgO/Al2O3和Al2O3的含量，盡量保證鎂鋁比達到0.5，可通過配加蛇紋石或者白云石來進行調劑，配加量可根據實際化驗數據和爐外渣鐵的流動性情況進行微調。

2.5.2 硅硫及物理熱的平衡

充足穩定的爐溫和較好的渣系是保證高爐穩定順行的前提，4#高爐在2020年1月嘗試將鐵水Si含量由0.35%提高至0.40%～0.45%，物理熱由1 470℃提高到1 490～1 500℃。爐渣流動性良好，但是鐵水Si含量較高，經常達到0.7%左右，偏差較大。通過微上調堿度，目標鐵水Si含量0.40%，將熱量降至1 470～1 480℃，爐溫穩定性好轉。在渣鐵流動性較好的情況下，壓量關系比較平穩，爐缸狀態較好。分析確認在熱制度保持上應以鐵水Si含量0.35%～0.40%為基礎，熱量1 480℃為目標，保證良好的渣鐵熱量和流動性，參考生鐵質量情況，對堿度和渣系進行微調，從而更好的保證鐵水化學成分和熱量。

2.5.3 提升理論燃燒溫度

2019年11月初，煤比170～175 kg/t，氧氣較低，T理2 150℃左右，鐵水Si含量合適，物理熱偏低。后提氧至4 500～5 000 m3/h，T理達到2 200℃以上，渣鐵熱量得到了提升。當煤比達到190 kg/t以上時，特別是噴吹蘭炭后：一是要求熱風爐換爐后風溫需達到1 220℃以上；二是富氧嚴格控制使用下限，保證T理2 200℃左右。

2.5.4 穩定燃料比

燃料比是保證爐溫及熱制度穩定的基礎。在爐況順行的基礎上，要求調劑煤量均衡，特別是當前配加120料場外購焦，外購焦和自產焦頻繁轉換，要對焦炭料流的波動及時補償，確保負荷穩定；對渣鐵樣及時判斷，對上個班的燃料比變化、爐溫趨勢、渣鐵排放情況要綜合分析，確保爐溫的穩定。

2.6 渣鐵排放

隨著負荷加重和煤比提升，為保持煤粉燃燒率，T理≥2 200℃，富氧量由3 500～4 000 m3/h提升到5 500～6 000 m3/h，改進后產量提升較多。為此，要加強爐前生產組織管理，細化渣鐵排放管理：出鐵時間按70±10 min控制；配罐后10 min內打開鐵口；鐵后流鐵時間≤10 min；加強工長、爐前和調度室之間的信息溝通，合理控制爐內風、氧水平；加強緊急狀態下的預案管控，樹立止損意識，防止事故擴大化；制定開口機定位裝置，降低高產狀態下的減風堵口風險。延長主溝的使用壽命，改變以往“一大澆+小套澆”的生產模式，每次檢修徹底將主溝耐材清理干凈，最大限度進行澆筑，保證耐材的使用強度，從而將主溝壽命維持在55～60 d的水平，通鐵量15萬t左右，在確保主溝安全運行的情況下減少休風率。

3 改進效果

系列優化改進措施實施后，4#高爐產量指標提升顯著，且在穩產高產基礎上其他生產技術指標也穩步提升（見表1）。

表1 2020年高爐生產技術指標

4 結語

穩定入爐原燃料質量，是高爐強化提升產能的基礎。通過優化高爐操作制度，抑制邊緣煤氣流，上下部相匹配，摸索合理的操作爐型，保持爐況長期穩定順行，降焦比提煤比，在爐況順行的基礎上實現指標的提升，均可有效提升產量。管理水平的進步，開展低硅優質生產、提高入爐風溫、降低工藝休慢風率等工作的開展，均有利于推進產量提升。