关于高炉休风料的一些思考

关于高炉休风料的一些思考

秦国玉  李世杰

（嘉晨集团营口钢铁公司; 迁安九江线材有限责任公司）

摘  要：高炉生产中休风过程在所难免，休风一般都要下休风料，以便于恢复炉况；但有时因事故造成的无计划休风，来不及下休风料，在休风时间很长的情况下，炉况恢复时却没有遇到计划休风时遇到的相关难题，炉况、炉温都基本正常。而提前下休风料的计划休风，却存在只休了八九个小时，恢复却很困难的情况。这是为什么呢？进一步思考，我们下休风料，应该选用什么样的原则呢？确定这些原则的机理是什么，下休风料是否还有进一步节约成本的空间呢？本文，将带着这些问题进行论述。

关键字；休风料；休风；恢复

The process of blast furnace recuperation is inevitable. But sometimes unplanned damping down caused by accident, in the case of damping down time is very long, furnace condition to restore did not meet plan damping down related issues, furnace condition, furnace temperature are essentially normal. However, the plan to lay off the rest materials ahead of schedule has a very difficult recovery after only eight or nine hours' rest. Why is that? Further thinking, what kind of principles should we choose for the rest materials? To determine the mechanism of these principles, is there room for further cost savings? In this paper, these problems will be discussed.

1 关于休风料的论述

1.1 对休风界定的思考

《高炉炼铁生产技术手册中》有一段关于封炉料的论述：正确选择封炉料总焦比是保证开炉后炉缸热量充足、加速残渣铁熔化及顺利出铁出渣的关键。确定原则为：1.封炉时间的长短。封炉时间越长，总焦比越高。封炉半年以上的高炉，封炉料总焦比与大中修开炉总焦比相似。2.炉容大小。小高炉比大高炉热损失多，封炉料总焦比应相对提高。3.冷却设备状况。炉壳与冷却设备损坏严重的高炉，一般不允许长期封炉。特殊情况非封炉不可，必须彻底查处漏水点和漏风。为防万一，封炉总焦比要相对提高5%——10%。

从极限思维角度出发，本文认为封炉是长期休风的一种。通过阅读相关文献，对于休风料系统的论述大多是根据休风实践而来，不同高炉存在不同的标准，也从一个角度说明我们对休风料的研究有待于进一步加强。本文认为选择总焦比只考虑封炉时间长短是不够全面的，休风料的选择，第一要考虑复风的难易程度与复风后的顺行程度；第二考虑休风期间的热量损失;第三考虑休风料与复风方法的配合，不能只考虑休风时间的长短。

关于休风类型的界定，按照休风时间分为长期休风和短期休风。长期休风是指休风时间超过四个小时，高炉热损失相对较大（由于不可逆因素造成的长时间休风甚至造成炉凉），需要恢复时间长，需要谨慎应对。一般来说休风时间在四小时以下的称为短期休风。

按照计划类型分为计划性休风和非计划休风。计划休风是有计划的在休风前做好相应的准备，并以完成计划目标为目的的工艺操作过程。一般在计划休风以前，对需要更换设备、修理部位、休风料的设置以及复风的要求都有明确的要求和界定。而非计划休风一般没有提前准备过程，大多是外力因素造成的被动休风，视造成非计划休风的因素影响大小，来确定休风时间长短。

对于用时间来界定长短期休风，要辩证的看待这一问题，四小时界限并不是一定精确到分秒不差，而是为区分休风给高炉恢复可能带来的困难予以提示和区分。从生产实践来看，低于四小时的休风确实对高炉生产影响较小，但是长于四小时以外的休风到哪个时间点高炉的恢复最困难，需从实际情况而定，对恢复难易程度影响更大的因素，既考虑休风时间长短对高炉热量损失的影响，又注重休风前的炉况与休风料的加入方法。现在随高炉操作技术，下休风料技术，复风技术的提高，长期休风的恢复上进步明显。

从经济效益考虑，高炉休风时间长热损失大，高炉休风次数多，在恢复期间产生的损失也大，而高炉总休风时间由设备状况确定，在这种情况下，休风总时间与休风总次数进行比较跟踪，选择消耗低的一方。

1.2 关于休风减矿率

长期计划休风的休风料配料主要有两种目的：一是补充高炉休风期间的热量损失，保证复风过程炉缸热量充沛；二是考虑休风后料柱透气性变化，改善料柱透气性，加速复风后的恢复进程。两者都是高炉恢复正常炉况的宏观驱动因素。为达到以上两种目的，目前主要使用调整综合入炉焦炭负荷的方法，通过减轻焦炭负荷来达到补充热量、疏松料柱的目的。

减矿的方法：1维持正常生产时的每批料焦炭负荷，直接附加净焦2降低原有矿批焦炭负荷3既降低原有批重焦炭负荷，又附加净焦。其中附加净焦可以是间隔相等料批一批或者若干批集中加入。

为加速复风后的恢复进程，长期计划休风的休风料配置过程中，一般都会降低矿石批重，根据休风时间长短，合理调整焦批重量，来达到降低焦炭负荷的目的。减矿的参照原则通过计算减矿率而得：

减矿率P=(C1+C2)/C1

P为减矿率 C1为原有焦炭负荷 C2为调整后焦炭负荷

减矿率的计算方法给休风配料计算提供了方法和指引，但是并不是负荷越轻越好。胡方毅、皇雷（2014）认为焦炭增加量在一定的范围内与休风时间成正比，16小时以上的休风呈向上拐的非线性关系，以后随时间延长，单位时间内焦炭增加值越来越小，曲线接近平坦。示意图如下：

（加焦量与休风时间线性关系）

在上图可以看出，随休风时间的延长，减轻焦炭负荷已经趋于极限，此时在休风料中加入过多的焦炭显然不经济。所以以16小时左右为拐点，此时加焦量应略高于之前以单位时间增加焦炭量而计算得来的总和，但随时间延长，休风料中的加焦量变化不大。

基于极限思考，如果在一次长期休风后的复风过程中，因恢复困难，企业付出的成本大于扒炉重新开所产生的费用（长期休风后高炉长时间不能达到正常生产状态，其整体经济损失不亚于开新炉），示意图在常规时间内提出总加焦量与时间存在一定的相关系，值得借鉴。对于休风期间的热量损失，传统看法对热量损失的分析不充分，结论与采取的措施都不够准确。另外，休风料的位置非常重要，位置不对，可以说休风料会被浪费掉大部分，下面本文详细论述。

2.1 顺行与休风料的关系

  复风困难和复风后炉况不顺，会给企业带来巨大损失，所以下休风料首先要考虑这一点。正常的高炉休风后为什么会产生复风困难和炉况不顺呢？从热量损失角度考虑。我们可以对比一下一座长期休风后待复风的高炉和一座新装炉开炉的高炉，在温度、热量方面相比，当属长期休风待复风的高炉占优势，但是长期休风的高炉恢复过程遇到的困难有时候不亚于新装炉开炉的高炉。这是为什么呢？这两座高炉的区别在哪儿呢？通过对比分析，主要是因为软熔带的存在。新开高炉料柱中没有软熔带，所以它的透气性较好，所以开炉或开炉后的顺行容易把控。而待复风的高炉料柱中有软熔带，本来软熔带的透气性就很差，温度下降后再冷凝，透气性进一步恶化，就会给复风造成很大的困难，在复风过程中，因软熔带透气性差，造成煤气分布紊乱，又会引发新的炉况难行，所以，待复风高炉的复风过程和复风后的炉况顺行比较难把握。所以，本文认为，复风后炉况的顺行是下休风料时要考虑的最主要因素。

2.2 热量与休风料的关系

关于热量损失，通过以上与新开炉高炉的极限对比，本文分析认为，休风期间的热量损失对高炉的危害只是限制因素之一。高炉经过长时间休风后，炉内热量损失严重，炉内温度严重，这时的高炉的热量储备已经不足以安全启动高炉。这种情况下，新装炉开炉的高炉可以顺利投产，待复风高炉是不是也可以呢？

  从这个比较中，长期休风料总负荷，所加焦炭量，从热量损失角度应小于新开炉高炉，但是轻负荷程度可以向开新炉靠近，从开新开高炉整体负荷来说，其中焦炭负荷所带来的热量启动高炉。这也是长期休风料中，焦炭加到一定程度以后，不需再随时间长延长而增加焦炭的原因。一个正常生产的高炉，再加多少焦炭，就可以与新开炉中的焦炭相当呢，在正常生产的高炉中，软熔带之下，都是焦炭，软熔带在什么位置，在炉腰与炉身下部。新开炉的料柱中有多少焦炭，我们也是将空焦加到炉腰，也就是说，两种高炉内的焦炭量相差不大，这是不是说休风只用加少量焦炭即可？这是不是能解释有些高炉，因事故紧急休风，经过比轻长的事故处理，最后也能顺利开起来的原因呢？    

2.3 休风料中焦炭位置与休风料的关系

   休风料的位置或者说是休风料中焦炭在料柱中位置对复风过程有非常重要的影响。在好多地方，高炉操作者将休风料中的焦炭下到风口前，这是很错误的做法。因为我们知道，在高炉内、软熔带之下，全是焦炭。在休风时，任一高炉，只要将渣铁出净，这一区域就肯定全是焦炭，在全是焦炭的地方再加焦炭自然是多此一举。即便最大程度的补充了热量，疏通了料柱，大部分都被浪费。这个位置显然很不合理。那么，哪一个位置合适呢？我们认为，休风料中焦炭的下缘与软熔带的下缘相切，是最理想的位置，此时，焦炭最大限度地置换了透气性最差的软熔带，复风时顺行自然作用最大。焦炭位置再高了也不好。再高了，软熔带被置换得少，甚至根本没置换，焦炭的作用大大降低。所以，休风料的位置至关重要，是影响加焦量的重要因素。

   从休风料的位置这个角度考虑，我们应该加多少焦炭。显然，焦炭下沿与软熔带下沿相齐，焦炭越多，置换掉的软熔带就越多，复风时的料柱透气性就越好，直至将软熔带全部置换，全部置换完，从顺行角度来说，再增加焦炭作用已不大，从热量角度说，焦炭也已足够，那么是不是说，只要位置准确，能加够能将软熔带全部置换的焦炭，休风再长的时间，也已足够了呢？这样看起来，位置在有的时候，比量还重要呢？这也可以解释，焦炭加到一定量之后，已再无作用，但原因不是因为休风时间的长短。

   关于焦炭在休风料中的位置，还有一点需要考虑，就是怎样准确把握软熔带在炉内的位置，随煤气流的分布不同，软熔带的形状会发生变化，随炉料软化性能改变、炉温风温喷吹等变化，炉内温度场的变化，软熔带的高低会发生变化，下休风料时需要考虑这些变化。

2.4 复风操作与休风料的关系

   每种长期休风后的复风都有两个难点，一个是让渣铁顺利流出炉外，另一个是保证高炉开动起来之后，能稳定顺行高产低耗。保证渣铁顺利流出炉外，一是要有足够的焦炭来燃烧产生热量；二是要注意加热炉缸的方法，最早用高温渣铁加热，再后用喷吹铁口的方法用煤气加热，最近增加了用氧枪从铁口加热的方法加热；三是控制渣铁产生的时间，也就是说，在炉缸未被充分加热以前，别让渣铁下达炉缸，这样，不仅大幅度降低劳动强度，而且能减少休风料中的焦炭以降低成本，还有利于顺行。这三种加热炉缸的方法，对休风料中焦炭多少的要求，自然不一样。

  另一个难点是让高炉顺行，顺行要求炉内煤气分布相对均匀，休风的高炉，复风时让经过降温的软熔带重新具有良好的透气性是个难点，我们认为这也是休风高炉恢复比新开高炉难度大的原因，新开高炉全是低温的炉料，还没形成过软熔带，在开炉时逐渐形成的软熔带的透气性，虽然比不上正常生产的高炉，但比休风后复风的高炉要好。所以开炉有的时候会比长期休风的高炉恢复难度小。

  怎么避开软熔带对开炉或复风的影响，新开炉高炉可以采用晚加料的方式，也就是在炉缸未被充分加热以前，不向高炉中加带负荷料，等炉缸被充分加热了，再加负荷料。这样，料柱热量充足，原料被加热熔化的条件好，因为有充足的热量，进入炉缸后也不会被过度降温。这样，给我们赢得了时间，不会在炉缸温度还没起来的时候，在我们还没准备好时，低温渣铁就进入了炉缸，进一步被降温，流动性恶化，炉前劳动强度增加，炉内顺行受到威胁，形成恶性循环。长期休风后的高炉复风也是同样道理，我们可以在休风前将料面降到软熔带之下，这样，炉内也没了负荷料，没了形成软熔带的条件，让复风与开炉同样简单。这一点非常重要，利用这个原理，可以进一步减少休风料中的焦炭，通过降料面来消除软熔带，不需要再用焦炭置换软熔带。

   当然，短期休风不需要这样做，但也可以应用同样的道理，用焦炭置换软熔带，我们讨论休风料在炉内位置时，已讨论过相关内容。

2.5 休风料中轻负荷料的加法

   传统的休风料中，要加几段轻负荷料，这几段料的焦炭负荷，逐渐加重，本意是让炉温逐渐降低至正常水平，但实际效果却不是这样，这几段料对炉温的把控，对开炉或复风过程没有起到很好的帮助作用。这是因为在我们开炉或复风过程中，希望渣铁物理热充足流动性良好，这样炉前劳动强度低炉内顺行程度有保证，传统的做法却因为对加热炉缸的方法掌握不好，对让渣铁进入炉缸的时机也控制不好，所以只好用多加焦炭提高炉温来保守操作，以防渣铁进入炉缸后流动性恶化，所以传统的轻负荷料，焦炭负荷过低，不仅浪费焦炭，而且对恢复炉况不利。

  另外传统轻负料焦炭负荷的调整速度过于保守，近期虽有进步，但还是保守，在过去，新开炉或长期休风后复风，不喷煤不富氧，风温不用全，甚至风也不加全，去炼十几天几十天的高号铸造铁，现在这种现象几乎绝迹，但还是保守，比如把焦炭负荷从2.0提高到2.1走十批，再提高到2.2走十批，以为这是必由之路，这样稳妥。本文认为，通过热平衡分析，轻负荷料作用主要体现在三方面：提高高炉热量储备、维持并稳定炉缸热量的料与逐步降低炉温至正常水平。要控制好热量平衡，就要灵活应用好这三种料。复风过程，需要的是物理热充沛流动性良好的渣铁，既不是物理热低流动性差的凉渣铁，也不是高硅高温流动性差的生铁，良好的流动性是关键。焦炭负荷调整，应该在这个原则上，尽量节约焦炭。

3 结论

通过以上思考，本文认为：

1）下休风料在兼顾补充热量同时，主要通过高炉的全面评估考虑复风难易程度与复风后的顺行程度

2）传统休风料中，空焦净焦中的焦炭与轻负荷料中的焦炭量，存在很大的优化空间

3）休风前，将休风料控制在炉内合适的位置上，是高炉恢复的关键所在，对于节焦非常重要

4）休风料应与复风方法系统的配套使用。