本鋼板材有限公司6#高爐爐役后期爐缸冷卻壁熱流強度上升，在保障爐缸安全的前提下，對6#高爐操作制度進行不斷摸索和優化，探尋在低冶煉強度下合理的操作制度，以降低燃料消耗。文章介紹了對6#高爐采取釩鈦礦入爐和降低冶煉強度等措施護爐，在低強度冶煉條件下采取降低富氧、縮小風口面積、縮小礦批重等措施，在保證爐況順行的基礎上實現了低強度冶煉低耗生產。

本鋼板材有限公司6#高爐有效容積為2850m³，2004年9月5日開爐，實現一次投產成功、快速達產。高爐冶煉強度不斷提高，月平均產量達到7120t/a，利用系數達到2.50t/(m³?d)。但從2014年7月爐缸鐵口區域冷卻壁熱流強度開始上升，最高熱流強度達到1.8×105kJ/(m2·h)，高爐操作不得不采取鈦礦入爐、限產等措施控制熱流強度，生鐵燃料消耗在低冶煉強度下大幅度升高。因此，在保障爐缸安全的前提下，對6#高爐操作制度進行不斷摸索和優化，探尋在低冶煉強度下合理的操作制度，以降低燃料消耗。

爐缸結構及存在的問題

本鋼6#高爐爐缸采用“國產陶瓷杯+UCAR小塊炭磚水冷爐底”復合結構。具體為：在爐底封板上澆搗高導熱系數的炭素搗料后搗平，其上滿鋪2層國產石墨炭磚及3層國產半石墨炭磚；爐底采用強制水冷；爐缸下部環砌43層美國UCAR熱壓小塊炭磚，上部采用17層國產SiN4-SiC磚和2層剛玉磚；陶瓷杯杯底采用2層剛玉莫來石磚，杯壁由l層剛玉組合磚構成，在杯底炭磚與剛玉莫來石磚間填充RP-4搗打料，環砌炭磚和陶瓷杯上表面采用大塊蓋面磚。其中，鐵口中心線部分炭磚原始厚度：鐵口區域炭磚厚度1435 mm、陶瓷杯厚度232mm；非鐵口區域炭磚厚度1085mm、陶瓷杯厚度232mm。鐵口中心線以上部位：炭磚厚度1000mm、陶瓷杯厚度232 mm。

自2014年12月中旬開始，3個鐵口冷卻壁熱流強度波動較大：1號鐵口的熱流強度超過了1.2×105kJ/(m2·h)，2號鐵口的熱流強度超過了1.0×105kJ/(m2·h)，3號鐵口的熱流強度超過了1.8×105kJ/(m2·h)。針對爐缸熱流強度升高，車間采取降低冶煉強度，減少富氧、釩鈦礦入爐、堵風口、縮小風口面積等手段進行護爐，維持高爐安全生產。

低強度低耗冶煉實踐

高爐的下部送風制度與上部裝料制度決定了爐內煤氣流的分布，也影響著爐缸工作狀態和爐缸側壁炭磚的侵蝕方式和程度。上下部制度匹配合理，有利于改善高爐爐缸活躍度，保持充沛的熱度，保障爐況長期穩定順行，使爐缸爐底侵蝕朝長壽型的“鍋底”狀侵蝕發展。

降低高爐冶煉強度

◆提高爐溫

高爐配加釩鈦礦護爐后，為保持合適的爐缸熱度，適當提高爐溫，[Si]控制在0.5%±0.05%，生鐵中[S]≤0.03%。鐵水中[Si]含量是爐缸熱度的化學表征，保持充沛的爐缸熱度有利于爐渣中TiO2還原成[Ti]。研究表明，生鐵中的石墨碳數量隨[Si]、[Ti]、[C]的增加而逐漸增多。TiO2還原成[Ti]后，在爐內與C、N生成高熔點游離的TiC、TiN微粒，可以作為石墨晶核，有利于石墨化和石墨析出，降低了鐵水的流動性，減緩爐缸側壁炭磚的侵蝕。

◆鈦礦護爐

當爐缸磚襯出現異常侵蝕或侵蝕較為嚴重時，在爐料結構中加鈦(TiO2)護爐，其在爐內還原生成高熔點的Ti(C、N)化合物，與鐵水及鐵水中析出的石墨凝結并黏附在侵蝕后的磚襯上，起到保護爐缸磚襯的作用。鐵水成分變化見表1。

◆控制冶煉強度

當高爐利用系數提高后，通過爐缸單位截面積的鐵水量增加，鐵水平均流速提高，爐缸環流加劇，將導致爐缸侵蝕加速。同時，生鐵產量的增加，也給爐缸帶來了更多的熱量，使爐缸炭磚磚襯熱面溫度升高，加速爐缸侵蝕。2016年6月30日6#高爐減氧，由240m3/min減到160m3/min。產量由6600t/d降到6000t/d；7月3日富氧減到100m3/min；7月5日停氧，并每批配加釩鈦礦2t。停氧后產量降到5400t/d；7月14日休風，堵17#(3#鐵口上方)、29#(1#鐵口上方)兩個風口，控制該區域送風量，降低該區域鐵水流速和溫度，減緩爐缸磚襯侵蝕。爐缸熱流強度逐漸開始下降。

調整上下部操作制度

在高利用系數的條件下，通過采取抑制邊緣、開放中間的裝料模式，爐況的穩定性及煤氣利用率均達到較高的水平。但是，在低強度冶煉下，由于爐腹煤氣量下降，中心氣流有減弱的趨勢；同時邊緣熱負荷也容易波動，對爐況的穩定性有較大的影響[1]。

◆送風制度的調整

隨著產能的降低，風氧使用量也隨之減少，因此配備合理的送風制度非常關鍵。風氧量減少導致爐缸的活躍性下降，鼓風動能也會有所下降。因此在送風制度的調整上，6#高爐以堅持鼓風動能、保障爐缸活躍為原則。6#高爐在堅持全風冶煉、確保中心氣流穩定和強度的前提下，首先使用加長風口，減弱爐缸熱流強度高區域邊緣氣流強度；同時利用休風機會，逐步將風口面積由0.3508m2調整為0.3354 m2，控制邊緣煤氣流的強度，降低爐缸側壁磚襯熱負荷，從而起到保護該區域磚襯的作用，達到護爐的目的并保證爐缸圓周氣流分布的合理和穩定。另外在逐步縮小風口面積及減少富氧量的過程中，將高爐的入爐風量由4900 m3/min逐步提高到5050 m3/min。通過對高爐送風風口面積及入爐風量的調整，鼓風動能由11500 kg·m/s提高到14500 kg·m/s(見圖1)，高爐爐缸活躍性逐漸增強。

◆裝料制度的調整

一般應根據冶煉強度和噴吹燃料量來決定合理的礦石批重，然后再調節裝料順序來控制邊緣及中心煤氣流的強度[2]。因此上部調節應密切注意煤氣流變化并采取相應措施維持煤氣流分布。隨著冶煉強度的降低，風量減少，中心氣流減弱，要適當縮小批重發展中心氣流。在選定合適的批重時，要考慮原燃料條件、冶煉強度和噴吹燃料及兩次上料間爐頂溫度上升速率與波幅等因素[3]。焦炭的批重由根據焦層的厚度決定，大高爐的爐喉焦炭層厚在0.60~0.75 m，不宜小于0.5m。2016年6月因爐缸熱流強度高，高爐采取減氧、停氧措施控制冶煉強度。隨著冶煉強度的大幅度下降，爐頂溫度上升速率變緩，波動幅度增大，煤氣利用率逐漸下降，壓量關系的穩定性變差。因此，根據富氧量的逐漸降低、冶煉強度的下降以及爐頂溫度的變化情況，6月30日將礦石批重由82t變為77t，焦炭批重由16.0t變為15.0t；7月3日將礦石批重由77t變為72t，焦炭批重由15.0t變為14.0t(表2)。通過調整焦炭和礦石的批重，同時保證焦炭在爐喉及爐腰處的適宜厚度(見表2)，高爐的壓量關系大幅度緩解(如圖2)。

◆降低燃料比

擴大礦石批重能促進礦石的均勻分布，合理布料，優化煤氣流分布，可以穩定上部煤氣流，可提高煤氣中CO2含量，提高煤氣利用率，同時使熱風所帶有的熱量能夠充分傳遞給爐料，增加高爐內鐵礦石的間接還原度。隨著壓量關系的改善，在穩定焦炭平臺的情況下，逐步將礦石批重由72.0t增加到79.0t，提高煤氣利用率；同時通過調整布料制度，將調整為3O33211，拓寬礦石平臺，高爐燃料比進一步降低。

◆調整中心和邊緣負荷

6#高爐在布料制度調整上堅持以“以暢通的中心氣流為主、同時兼顧邊緣氣流的穩定發展”為操作指導思想進行上下部制度的調整。在正常生產過程中，通過十字測溫和爐頂成像密切關注中心氣流強度和寬度。

中心加焦是保證中心通暢的有效手段。在日常生產中將中心空焦比例控制在20%以上保證中心氣流的暢通，同時通過調整中心和邊緣的焦炭負荷，將十字測溫中心點溫度控制到650~850℃，邊緣溫度控制到70~110℃。

邊緣氣流的穩定存在及強弱在很大程度上決定爐況的穩定性及煤氣利用率的高低。正常情況下，爐體軟水溫差控制在2~3℃，熱負荷控制在(6×104~9×104) kJ/h，一旦超出該溫度范圍，及時調整布料制度，保證邊緣和中心氣流的合適分配比例。

熱制度和造渣制度

鐵水的物理熱充足是爐缸活躍和爐況穩定的必要條件，因此6#高爐非常重視鐵水物理溫度的管理。

(1)控制生鐵[Si]含量為0.40%~0.50%，保證鐵水溫度為1490~1520℃，并嚴格要求各班組統一操作，嚴禁長期低爐溫操作，連續2次爐溫低于下限時要采取提高爐溫的操作措施。

(2)在日常操作過程中，要求以鐵水物理溫度的高低來判斷和調劑爐況，當連續兩次鐵水物理溫度低于1490℃時，需提高燃料比15~25kg/t以提高鐵水溫度，保證爐缸熱量充沛。

(3)控制爐渣二元堿度為1.17±0.02、生鐵[S]含量≤0.03%。偏離此范圍時，及時調整堿度。為了保證爐渣的流動性，控制渣中MgO含量為7%~8%。

出鐵制度和鐵口維護

維護好鐵口對爐缸的壽命至關重要，越是到了爐役后期鐵口深度越是要加大，這是保護爐缸長壽的基本要求。爐缸側壁環流加劇，磚襯熱面溫度過高，液態鐵水和堿金屬滲透侵蝕形成變質層，在渣鐵的沖刷下會加速侵蝕，因此降低出鐵速度有利于減少環流。但鐵流時間超長，加劇鐵口泥包和鐵口孔道的侵蝕，不利于鐵口維護且容易造成生產安全事故。針對這一情況6#高爐制定了相應措施，鐵口深度大于3.2 m，每次出鐵時間2~2.5h，以保持爐缸內渣鐵面相對穩定，減少鐵水環流對爐缸磚襯的侵蝕。

低強度冶煉生產

6#高爐經過幾個月的調整后，實現了低強度冶煉條件下爐況的長期穩定順行，爐缸安全可控，同時取得了良好的經濟技術指標(如表3所示)。

結束語

本鋼6#高爐通過釩鈦礦護爐、縮小風口面積、縮小批重等一系列調整措施，在保證爐缸安全的基礎上，實現了低強度冶煉下爐況的長期穩定順行。同時不斷摸索操作制度，為爐役后期的安全生產，降低能耗創造了良好條件。

文章來源——金屬世界