宣钢3#高炉提高冶炼强度操作实践

宣钢3#高炉提高冶炼强度操作实践

冯艳国刘建民李兵

（河钢宣钢炼铁厂  河北 张家口 07500）

摘  要：河钢宣钢3^#高炉通过对操作制度、外围出铁组织、日常炉型管理以及入炉原燃料的不断优化，实现了高炉炉况长周期稳定顺行，技术经济指标进一步改善，尤其2017年4月份生产指标取得了较大突破，日均产量完成5048t/d，取得历史最好水平。

关键词：高炉；操作制度；优化；技经指标

1 前言

宣钢3#（2000m3）高炉于2011年6月10日扩容开炉，受现场条件制约，3#高炉炉型改造为矮胖型高炉，高径比为2.20。高炉采用型并列料罐无料钟炉顶，炉身下部、炉腰、炉腹采用3段铜冷却壁。冷却系统采用联合软水密闭循环冷却，设有27个风口，2个铁口。

2 高炉生产情况介绍

2011年点火开炉，4天后利用系数达到2.0，实现顺利开炉，快速达产。之后，由于原燃料条件差，高炉上下部制度不匹配，高炉的主要技术经济指标完成情况较差，其中高炉有效利用系数2013年至2015年分别为2.21、2.19、2.19，对应燃料比分别完成573kg、551kg、544kg。高炉利用系数低，燃耗高，风口烧损多。2015年10月16日至2016年3月1日，3#高炉停炉中修。2016年3月1日点火开炉，并迅速达产达效。炉内通过积极优化上下部制度，炉型控制较为合理，技术经济指标逐月改善，取得了较好的冶炼效果，见表1，宣钢3#高炉主要指标。

表1 宣钢3^#高炉主要指标

3.1 上部调剂

合理的煤气流分布是炉况稳定顺行的基础，也是高炉追求指标与长寿的保证。通过调整矿、焦在炉喉径向的分布，获得稳定合理的矿焦料面形状，从而获得合理的上部煤气流分布，实现高的煤气利用。结合3^#高炉边缘煤气流不稳定，波动大，布料制度调整以稳定边缘，

矿批的大小直接影响高炉煤气流的分布，而煤气流的分布又影响煤气利用率。合理矿批的选择应该依据矿石批重特性曲线，并在实践中结合原燃料条件探索适宜的矿批。临界矿批的计算可以采用文献中的公式计算，计算得到宣钢3#高炉的批重特性曲线如图2所示。依据上图所示的批重特性曲线，可以划分为三个区域，即“激变区”、“缓变区”和“微变区”。“激变区”批重小于55t，在该区域内煤气变化剧烈，炉况稳定性差，煤气利用率最低。“微变区”，即批重大于60t，随批重的加大，煤气流变化不敏感，但过大时使煤气通路堵塞，导致炉况失常。理论上矿批应选择在接近“微变区”的“缓变区”内，在该区域内，随批重的加大，高炉煤气流稳定性提高，煤气利用率逐步提高，焦比下降。

由于炉况不顺，3#高炉批重最小仅50t，2015年批重稳定在55t~56t，2016年通过上下部制度调整和攻关，批重加至59t，高炉稳定性提高，利用系数突破2.50，焦比和燃料比逐步降低。受高炉槽下中间罐容积限制和原燃料条件影响，3#高炉摸索到矿批58~59t接近“微变区”的“缓变区”内，矿批达到理论值要求。扩矿批前后主要高炉指标见表2。

表2  宣钢3^#高炉2016年扩矿批前后主要指标对比

3.2下部调剂

下部调剂旨在调整鼓风参数，以维持最佳的初始煤气流分布，维持合适的回旋区深度，达到周向气流分布均匀，径向温度梯度小，炉缸工作均匀活跃。在高炉调剂中，下部调剂是基础，如果炉缸活性不足，初始煤气流分配上中心气流不足，这样想通过上部调剂来达到抑制边缘气流操作难度大，气流稳定性差。只有活跃的炉缸工作，上部调整才有保障。针对2014年风口烧损多，炉缸活跃性差，2016年3月，选择风口直径￠110mm+￠120mm，下沉5°，风口长度585mm，全风口面积∑ns=0.2945m2。控制鼓风动能，之后随着高炉逐步强化，风量水平增加，逐步扩大风口面积，稳定鼓风动能。目前风口面积∑ns=0.2999 m2，实际风速265m/s,鼓风动能12000Kg.m/s。同时在高炉强化冶炼过程中，为防止大喷吹情况下未燃煤粉恶化料柱透气性，恶化炉缸透液性，高炉强化热风攻关，日常风温使用≧1170℃，同时提高富氧使用至3.8%，增加炉缸热收入，改善煤粉在炉内的燃烧条件，提高置换比。

3.3 改变出铁模式

炉前能否及时出净渣铁对炉况的稳定顺行产生直接影响，因此炉前出铁组织是高炉生产管理重要的一环。3号高炉设计两个铁口，采用双场交替出铁。双场出铁，出渣出铁铁不均匀，炉内参数控制波动大，炉况稳定性差。2016年5月份采用单场出铁，即单铁口循环出铁，堵口后间隔30min打开铁口。单炉铁量400t左右，出铁80~100min，下渣60~80min，铁水流速4.6~5.0t/min。铁口深度易控制，打开铁口正点率有保障，渣铁排放均匀，铁量偏差小，压量关系运行平稳，平均风量水平达到4100~4200m3/min，下料顺畅，炉内憋风减风现象基本消除。

3.4 坚持低硅冶炼，严格保证炉缸热储备

长时间低炉温或高炉温，加之本身渣铁含钛高、粘度大，都会造成软熔带波动，极易导致炉缸堆积和炉墙粘结，破坏操作炉型。生产中遇到类似问题，往往一个班低炉温就会导致炉况吃风能力降低，炉体温度出现低于下限值点。鉴于宣钢原燃料条件偏差，而且入炉钛负荷偏高，宣钢3号高炉在严格保证炉缸热量充沛，即铁水温度不低于1490℃的情况下，坚持低硅冶炼。日常操作做到四稳：风量稳定、料速稳定、综合焦比稳定、出铁稳定，控制 [Si]0.25%~0.35%，其成为稳定炉况和降低燃料比的有效手段。图3为宣钢3号高炉2016年3月开炉至2017年5月[Si]和铁温趋势图。

3.5 日常炉型管理

3#高炉采用砖壁合一的薄壁内衬技术，炉身下部至炉腹共三段铜冷却壁，铜冷却壁热面的渣皮保护层对炉内气流分布的变化十分敏感。合适的冷却水压、水量及进出水温度，能保护冷却壁的使用寿命，同时影响炉内渣皮保护层的厚度及稳定性。冷却最终结果就是是各段冷却壁温度稳定受控，高炉圆周方向均匀，炉身、炉腰、炉腹不同高度部位温度分布合理。

在高炉强化过程中，一是确保高炉足够的冷却强度，确保水量、水温，再一方面，根据操作炉型控制，制定L5标准，指导装料制度的调整。

高炉热负荷是变化的，它不但受渣皮的稳定性影响，也与高炉操作状态密切相关。炉内气流的稳定性对热负荷影响最大。生产中重点控制最高与最低热负荷，以确保合理的操作炉型，对应在炉内操作上杜绝局部气流、管道及热制度失常，稳定三班炉温、碱度控制，避免人为控制冷却强度不均匀。3#高炉在水系统调整过程中，始终坚持以下原则：一是确保高炉冷却壁安全水流速≧2.0m/s；二是铜冷却壁热面温度≮50℃。

日常情况下，不允许随便调整冷却水流量。当冷却壁温度偏离正常受控范围且仍有发展，首先认真分析导致温度偏离的主要原因，然后对症下药，采取相应措施。通常调整顺序：高炉操作参数，装料制度，冷却水流量。3#高炉在生产实践运行中，逐渐将软熔带根部控制住炉腰炉腹区域，有效地保护各区域冷却壁及渣皮的稳定性，操作炉型合理。

3.6 精料

精料是高炉炼铁的基础。高炉强化冶炼，素有“四分原料，三分设备，三分操作”。特别是大型高炉，对原燃料质量提出了更高的要求。

焦炭在高炉冶炼过程中起到发热剂、还原剂、渗碳剂和料柱骨架作用。随着高炉大型化，喷煤量不断提高，焦炭发热剂和还原剂的功能被煤粉替代，而高炉对焦炭的骨架作用提出了更高的要求。2015年7月以后， 3#高炉开始配加干焦比例稳定在30%。3#高炉配吃干焦后，炉况变化很大，首先料柱透气性提高，吃风能力增强；其次燃料比下行幅度明显，较以前降低15~20kg。焦炭质量的提高直接影响高炉炉缸工作状态，2016年3月1日中修开炉后，炉缸工作活跃，烧漏风口现象较2015年大幅减少。表3为3#高炉2015年和2016年烧漏风口个数统计。

表3：3^#高炉2015年~2017年烧漏风口个数统计

2015年元月，随着3#360m2烧结机投产，小烧结机逐步被淘汰，入炉烧结矿质量得到明显改善。2016年，经过技术操作改进和入烧结构优化，3#360m2烧结矿平均粒级由16.9mm提高至20.1mm，烧结矿强度由77.8%提高至78.6%，烧结矿质量明显得到提高。

4 结束语

（1）高炉炉型管理是高炉日常生产中必须高度重视的工作，及时掌握高炉炉型的变化，对症下药，及时调整上下部制度。

（2）精料是高炉炼铁的基础，必须保证入炉料质量，高炉才能保持稳定顺行，高炉指标方能提升。