戶魯超  孔亞東  賈來輝  朱毅  陳亞春  鄭偉

（中天鋼鐵有限責(zé)任公司）

摘要:中天鋼鐵第一煉鐵廠3#高爐有效容積510m³，于2018年12月24日中修后開爐投產(chǎn)。2021年新年伊始，生產(chǎn)勢頭突飛猛進(jìn)，謀舉措、聚攻堅(jiān)，不畏險(xiǎn)阻，在挑戰(zhàn)中抓機(jī)遇創(chuàng)造新業(yè)績，該高爐提出以提高利用系數(shù)為突破口，瞄準(zhǔn)先進(jìn)，對標(biāo)找差，探索高爐“高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、長壽、環(huán)保”的生產(chǎn)新模式，眼睛向內(nèi),深挖自身潛能，用鍥而不舍的毅力，想方設(shè)法實(shí)現(xiàn)提產(chǎn)降耗創(chuàng)效益的目標(biāo)。首戰(zhàn)實(shí)現(xiàn)了開門紅的優(yōu)異成績，產(chǎn)量指標(biāo)創(chuàng)歷史新高，平均日產(chǎn)達(dá)2268.39t，利用系數(shù)達(dá)：4.73t/m³.d，燃料比：522kg/t.fe，實(shí)現(xiàn)了爐況長期穩(wěn)定順行、高產(chǎn)低耗的目的，為公司及分廠生產(chǎn)經(jīng)營建設(shè)的穩(wěn)步推進(jìn)夯實(shí)了基礎(chǔ)，為公司南通精品鋼二次創(chuàng)業(yè)貢獻(xiàn)了一份力量。

關(guān)鍵詞:利用系數(shù)；高產(chǎn)低耗；對標(biāo)找差；突破

1  前言

本文主要通過對中天鋼鐵第一煉鐵廠3#高爐生產(chǎn)現(xiàn)狀進(jìn)行分析總結(jié)，在原有的生產(chǎn)基礎(chǔ)上進(jìn)行改善，強(qiáng)抓基礎(chǔ)管理工作，消除了一系列的不利因素，確保高爐穩(wěn)定順行，尋找突破口，在確保爐況穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步釋放產(chǎn)能提升利用系數(shù)實(shí)現(xiàn)雙贏。為了對爐況進(jìn)行有效預(yù)判，提升高爐利用系數(shù)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，3^#高爐技術(shù)團(tuán)隊(duì)采取了多項(xiàng)舉措對提高利用系數(shù)進(jìn)行攻關(guān)。首先是強(qiáng)化高爐原燃料過程管理；其次是通過對上部裝料制度及下部送風(fēng)制度的合理匹配，為高爐順行創(chuàng)造條件；另一方面通過對爐型的有效管理及有害元素的控制，為爐缸的活躍程度打下了良好的基礎(chǔ)；最后通過優(yōu)化爐前出鐵及加強(qiáng)設(shè)備管理，使高爐產(chǎn)量提升明顯，高爐利用系數(shù)得到了較大的提升，生產(chǎn)指標(biāo)得到了進(jìn)一步提高，為公司創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

2  原燃料過程管理

2.1  強(qiáng)化入爐焦炭管理

因集團(tuán)不自產(chǎn)焦炭，因目前焦炭價(jià)格上漲，焦炭來貨品種較多，質(zhì)量不一。對此，高爐安排專人跟蹤東焦庫焦炭質(zhì)量情況，根據(jù)焦炭質(zhì)量不同分開入庫（表1），將主焦分布在邊緣和中心，穩(wěn)定氣流，達(dá)到合理搭配入爐的目的，同時(shí)根據(jù)焦炭性能質(zhì)量不同及時(shí)調(diào)整焦炭負(fù)荷，減少爐況波動，確保爐況穩(wěn)定順行。

表1焦炭品種入庫管理

2.2  入爐礦石質(zhì)量管理

優(yōu)化配料結(jié)構(gòu)，是降低煉鐵成本的關(guān)鍵，對此，高爐嘗試使用多種礦石且高配比生料組織生產(chǎn)，原燃料結(jié)構(gòu)調(diào)整為燒結(jié)礦60%+球團(tuán)礦22%+塊礦18%，其中球團(tuán)和塊礦又分為主球和主塊，塊礦比例高達(dá)18%，在業(yè)界少見。為使?fàn)t況穩(wěn)定順行，高爐及時(shí)關(guān)注球團(tuán)、塊礦來貨情況，掌握各類球團(tuán)、塊礦性能成分，提前調(diào)整熔劑量，優(yōu)化放料順序，確保渣系穩(wěn)定，保證鐵水流動性，穩(wěn)定渣皮，增加礦石焦丁量，改善透氣性指數(shù)，確保了爐況長期穩(wěn)定順行。

圖1  球團(tuán)礦跟蹤取樣管理圖                2  塊礦分級入爐管理

2.3  重視篩分及倉位管理

爐料中大粒級或小粒級比例的增加，都會使料柱孔隙度減少，料柱阻損增加，爐況順行變差，必須嚴(yán)格控制篩分料流大小，減少粉末入爐，從而改善料柱的透氣性，為高爐進(jìn)一步加風(fēng)提高冶煉強(qiáng)度打下基礎(chǔ)。要篩除爐料小于5 mm的粉末，入爐原燃料粒度組成的要求<5 mm的比例要小于3%，5~15 mm的比例要小于30%。根據(jù)原料當(dāng)前現(xiàn)狀，嚴(yán)把原料入口關(guān)，加強(qiáng)槽下篩分管理，推行“粗糧細(xì)做”。加強(qiáng)對球團(tuán)、塊礦清篩頻次，振動篩提前空振，使得入爐礦石含粉降低，粒級得到提高，高爐透氣性得到改善。通過并控制合理的給料速度，一般規(guī)定如下：礦石（燒結(jié)礦、球團(tuán)、生礦）≤13kg/s、焦炭≤10kg/s，槽下篩分粒度達(dá)不到要求時(shí)，要通過及時(shí)調(diào)整活動閘板來控制篩速。在保證上料速度的同時(shí)盡量減少入爐粉末以改善料柱透氣性.。

圖3焦炭篩篩面管控圖                       4塊礦篩篩面干凈

3  送風(fēng)制度與裝料制度的搭配

3.1  送風(fēng)制度調(diào)整

下部送風(fēng)制度與上部裝料制度的合理搭配，是高爐高產(chǎn)低耗的基礎(chǔ)，首先在風(fēng)量的選擇上，解放思想，結(jié)合爐料結(jié)構(gòu)和已制定的操作方針，將風(fēng)口面積由0.1478m²擴(kuò)大到0.1504m²，即在保證風(fēng)速的前提下提高了入爐風(fēng)量又達(dá)到了風(fēng)口圓周工作均勻的目的，調(diào)整原則首先是“布局規(guī)整”，結(jié)合上部調(diào)整才能達(dá)到實(shí)際生產(chǎn)中氣流均勻，維持合理的鼓風(fēng)動能，從而達(dá)到“上穩(wěn)下活”為爐況長期穩(wěn)定順行保駕護(hù)航。

表2下部風(fēng)口合理布局

3.2  布料制度調(diào)整

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，原有的布料制度存在誤區(qū)，不顧無料鐘布料的各個角度之間的間隔是根據(jù)等圓環(huán)面積的原則，（其本質(zhì)是等料層厚度布料，）盲目的將各角度之間的差值改為等數(shù)值得遞減或遞進(jìn)，造成了料面厚度不均，以至于在散料區(qū)就出現(xiàn)礦礦碰頭現(xiàn)象，最終使高爐產(chǎn)能得不到釋放。對此，高爐將圓環(huán)等差值布料改為圓環(huán)等面積布料，確保圓環(huán)各段料層厚度均勻，料制由C₃⁴⁰₃³⁷₂³⁴₂³¹₂²⁸O₃⁴⁰₃³⁷₂³⁴₂³¹調(diào)整為C₃³⁹₃³⁷₂³⁴₂³¹₂²⁷O₂³⁸₃³⁶₃³³₂²⁹達(dá)到了預(yù)期的效果，煤氣利用率維持在44%～46%之間，確保了煤氣三次分布合理，促進(jìn)了高爐的降耗提產(chǎn)，利用系數(shù)上升明顯。

圖5上部布料合理規(guī)劃圖                          6高爐氣流分布合理

4  高爐爐型及有害元素的管理

4.1操作爐型有效的管控

正常的操作爐型應(yīng)該是既能維持生產(chǎn)高效、穩(wěn)定、低耗、優(yōu)質(zhì),又能使高爐有長壽的內(nèi)型,即內(nèi)壁表面光潔、下料順暢,渣皮穩(wěn)定。維持一個合理的高爐操作爐型,盡量減少爐況波動,是實(shí)現(xiàn)高爐長壽的關(guān)鍵。高爐是一個極其復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)器,在同一時(shí)間起作用的因素很多,爐型變化的形式多種多樣,正常渣皮脫落,不會對爐況順行造成一定的影響,但當(dāng)發(fā)生爐墻粘結(jié)或渣皮大面積脫落等爐型變化時(shí),如不盡快采取措施則會造成爐況失常,并對產(chǎn)量造成一定的影響。在為解決爐墻粘結(jié)的過程中總結(jié)以往多次處理爐墻粘結(jié)的經(jīng)驗(yàn),總結(jié)出一套預(yù)防粘結(jié)和處理爐墻粘結(jié)初中期的方法。首先中心要能吹透，中心吹透，邊緣才能穩(wěn)定，邊緣氣流不穩(wěn)也容易出現(xiàn)局部粘結(jié),最后就是出現(xiàn)粘接趨勢及時(shí)調(diào)整，通過布料角度內(nèi)外小幅搓動或者加減中心焦比例，利用邊緣氣流的變化，在渣皮粘結(jié)初期就解決掉，以免粘結(jié)嚴(yán)重使用大動作處理影響高爐指標(biāo)。

（1）高爐生產(chǎn)中,由于受各種因素的影響,高爐操作爐型會發(fā)生變化,非正常的操作爐型會導(dǎo)致爐況波動,進(jìn)而造成爐況失常,因此高爐應(yīng)建立起完善的爐型管理體系,綜合利用高爐冷卻壁溫度和熱負(fù)荷的變化,及時(shí)了解爐型的波動及變化,維護(hù)高爐操作爐型,有力促進(jìn)爐況長久穩(wěn)定順行。

（2）在高爐日常操作中,要嚴(yán)格控制好爐溫、堿度,避免連續(xù)高硅低硫操作,重視渣鐵的流動性,維持高爐合理的操作爐型；

（3）重視高爐中部調(diào)劑,通過調(diào)整冷卻系統(tǒng)參數(shù)來達(dá)到及時(shí)調(diào)整、維護(hù)爐型的目的；

（4）經(jīng)一段時(shí)間的強(qiáng)化冶煉后,要適當(dāng)進(jìn)行疏導(dǎo),利用發(fā)展邊緣煤氣流動對爐墻不規(guī)則部位進(jìn)行清理,維持合理的操作爐型。

圖7高爐定期處理爐墻粘結(jié)物

4.2  排除有害元素的措施

（1）爐溫控制：堿金屬硅酸鹽的還原是一個強(qiáng)吸熱過程，反應(yīng)要在較高的溫度下進(jìn)行，爐溫水平控制越高，導(dǎo)致高爐排堿下降，所以，爐溫越低越有利排堿，但必須保證物理熱。

（2）渣量控制：入爐原燃料帶入的堿金屬80%以上隨爐渣排出高爐，渣量大小對高爐排堿有明顯的影響，增加渣量能顯著提高爐渣的排堿率。

（3）提高渣中MgO含量：MgO能降低堿金屬在爐渣中的活度，適當(dāng)提高爐渣中MgO含量有利于提高爐渣的排堿能力，改善爐渣的流動性。

（4）降低二元堿度：降低爐渣堿度有利于排堿，這是因?yàn)閴A金屬在中溫區(qū)的反應(yīng)為：4K+2SiO₂+2FeO----2K₂SiO₃+2Fe，堿度越低渣中SiO₂越高，反應(yīng)向右進(jìn)行，增加爐渣吸收堿金屬能力。

（5）控制煤氣流分布：煤氣是有害元素的攜帶者和傳遞者，日常生產(chǎn)中，主要以增加風(fēng)量，打開中心為指導(dǎo)思路，提高中心氣流，為通過煤氣排堿創(chuàng)造長遠(yuǎn)條件。

4.3  高爐風(fēng)量的有效運(yùn)用

俗話說“焦為骨、風(fēng)為魂”風(fēng)太大了超越了爐容允許的極限風(fēng)量，還是風(fēng)太小了使高爐奄奄一息，都對高爐的穩(wěn)定順行不利，每座高爐都存在一個最佳的風(fēng)量運(yùn)行區(qū)，使得既有利于高爐的穩(wěn)定順行，又有利于高爐的長壽、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗。高爐正常生產(chǎn)時(shí)期風(fēng)量應(yīng)盡可能在此范圍內(nèi)運(yùn)行，以求得最佳冶煉效果,3^#高爐始終以風(fēng)為綱活躍爐缸，以爐缸熱量是活躍出來的并不是燒出來的觀念，確保爐缸工作長期穩(wěn)定活躍。

風(fēng)容比是較早應(yīng)用于高爐操作的衡量風(fēng)量水平的操作指標(biāo)。所謂風(fēng)容比即入爐風(fēng)量與高爐有效容積的比值。風(fēng)容比=分鐘風(fēng)量/有效容積

高爐冶煉一噸生鐵的耗風(fēng)量一般在1000－1500m³/tFe，假定噸鐵耗風(fēng)量為1440m³/tFe，則:利用系數(shù)=風(fēng)容比×60×24/1440=風(fēng)容比

同樣，噸焦耗風(fēng)=1000×0.933/0.21×固定炭含量×焦炭燃燒率，假定焦炭固定炭含量在85%左右，燃燒率為75%左右，則噸焦耗風(fēng)約為2880m³/t，那么，冶煉強(qiáng)度=風(fēng)容比×60×24/2880=1/2風(fēng)容比

     即風(fēng)容比約等于高爐有效利用系數(shù)，約等于1/2冶煉強(qiáng)度，風(fēng)容比的變化不僅直接影響利用系數(shù)，同時(shí)影響高爐冶煉強(qiáng)度。

圖8高爐下料均勻有序圖                      圖9高爐壓量關(guān)系穩(wěn)定

4.4  高爐預(yù)判管理，實(shí)現(xiàn)爐況長期穩(wěn)定順行

爐底爐芯溫度是爐缸工作狀態(tài)好壞的一個重要監(jiān)控參數(shù)，爐芯溫度大幅度下降并且持續(xù)時(shí)間較長，這就代表爐缸工作狀態(tài)在變差，爐缸不活躍。爐內(nèi)壓量關(guān)系和爐況接受風(fēng)量情況。由于爐缸工作狀態(tài)變差，高爐爐內(nèi)主要表現(xiàn)在高爐接受風(fēng)量能力變差，風(fēng)量逐步萎縮，風(fēng)壓平穩(wěn)度變差，時(shí)常出現(xiàn)尖峰，料尺時(shí)有塌尺現(xiàn)象，透氣性指數(shù)降低，爐內(nèi)壓量關(guān)系緊張，高爐操作難度加大。受此影響高爐產(chǎn)量開始逐步降低。高爐爐缸活躍度下降，中心氣流偏弱，長期送風(fēng)壓力偏高，壓差高，風(fēng)量難上。如此往復(fù)使得爐缸工作狀態(tài)進(jìn)一步惡化。爐缸是高爐生產(chǎn)的“發(fā)動機(jī)”。

同時(shí)高爐操作采取“攻、守、退”措施，還制定了嚴(yán)格的操作方針，要求四班統(tǒng)一操作思路，嚴(yán)格執(zhí)行低壓差原則，防止人為原因造成爐況波動，采取一系列措施來活躍爐缸，由被動不足變?yōu)橹鲃由釛?，做到?ldquo;何時(shí)守、如何退、大膽攻”的預(yù)防管理手段，攻守有序,進(jìn)退有方,使高爐達(dá)到了長期穩(wěn)定順行的目的，提高了高爐產(chǎn)能和利用系數(shù)。

4.5  熱制度和造渣制度的調(diào)整

爐缸的活躍性管理是保證高爐長期穩(wěn)定順行的基礎(chǔ)，熱制度和造渣制度的合理決定了爐缸工作狀態(tài)，把生鐵含[Si]及鐵水物理熱作為爐缸熱制度的標(biāo)志。生鐵含硅控制在0.25%-0.45%，物理熱必須大于1480℃，做到“低硅不低熱”，保證鐵水物理熱充足爐缸活躍的目的。在保證生鐵含硫合格的情況下，管控爐渣鎂鋁比指標(biāo)，確保渣鐵流動性，以達(dá)到長期自循環(huán)洗爐的目的。

圖10爐缸活躍指數(shù)

爐缸活躍性指數(shù)：以鐵水物理熱與化學(xué)熱[Si]之間是否有對應(yīng)關(guān)系衡量物理熱是否在正常范圍內(nèi)，結(jié)合爐缸活躍性指數(shù)，監(jiān)測爐缸活躍性的變化。物理熱指數(shù)計(jì)算方法：

Ktp=[(tp-1400)2/100]/[Si]

式中tp—物理熱，℃；—鐵水硅含量（化學(xué)熱），%；

5 強(qiáng)化爐前與設(shè)備管理

5.1  加強(qiáng)爐前作業(yè)管理

在高冶煉強(qiáng)度的高爐生產(chǎn)時(shí)，爐前工作能否有效高效，是否及時(shí)出盡渣鐵對高爐有著致命影響。渣鐵出不好時(shí)導(dǎo)致高爐風(fēng)量不穩(wěn)，風(fēng)量的大幅波動必然導(dǎo)致爐缸初始煤氣流的分布失常，所有高爐的節(jié)奏全部打亂。為不讓爐前影響高爐氣流的穩(wěn)定。因此，建立規(guī)范的爐前出渣出鐵管理制度，是高爐穩(wěn)定順行的重要保證，對此，爐前制定以下管理措施：

（1）時(shí)間：縮短出鐵間隔時(shí)間。隨著冶強(qiáng)的不斷提高，出鐵間隔時(shí)間由40min縮短至30min，出鐵爐次由17爐/天改為18爐/天，加快出鐵節(jié)奏，真正做到了無間隔出鐵，出盡了渣鐵，為爐內(nèi)提供了不斷下料空間，提高了利用系數(shù)。

（2）流速：控制好鐵口孔道。根據(jù)下料速度及理論鐵量，保證鐵水流速不低于2.5t/min。

（3）炮泥：提高炮泥質(zhì)量，烘烤好鐵口，保證爐前鐵口“三率”，杜絕斷、漏、燒、炮泥現(xiàn)象，確保鐵口通暢，渣鐵有序排出。

（4）操作：狠抓爐前操作，統(tǒng)一思想、統(tǒng)一操作，穩(wěn)定打泥量，做好交接班工作，確保鐵口連續(xù)長期穩(wěn)定，做到 “粗活細(xì)做”，大大提高了鐵口合格率，為爐內(nèi)創(chuàng)造了良好的冶煉條件。

圖11  鐵口合格率改善明顯

5.2  提高設(shè)備管理水平

生產(chǎn)要穩(wěn)定，設(shè)備要先行，休風(fēng)率和慢風(fēng)率對爐況順行和強(qiáng)化冶煉影響重大，設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行是高爐保持高強(qiáng)度冶煉的前提，因此加強(qiáng)設(shè)備點(diǎn)檢和維護(hù)工作至關(guān)重要。為提高設(shè)備管理能力，重點(diǎn)對以下幾個方面提高了管理力度。嚴(yán)格以設(shè)備運(yùn)行績效為導(dǎo)向，以設(shè)備零故障為抓手，確保設(shè)備對生產(chǎn)的零影響。通過設(shè)備維修承包等措施提升點(diǎn)檢、維修人員的主動積極性。嚴(yán)格執(zhí)行“崗位問責(zé)制”，以排查設(shè)備隱患及設(shè)備問題為導(dǎo)向，全力確保設(shè)備穩(wěn)順運(yùn)行。2021年至今高爐設(shè)備連續(xù)多月零故障，確保了生產(chǎn)連續(xù)穩(wěn)順，對生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了零影響。以爐頂、爐前、槽上槽下、熱風(fēng)爐、渣處理各區(qū)域負(fù)責(zé)人和專職點(diǎn)檢為主體，高爐爐長帶領(lǐng)各崗位大組長每周實(shí)施2次周檢，對本高爐范圍內(nèi)設(shè)備及現(xiàn)場實(shí)施周檢，對不符合現(xiàn)場安全、設(shè)備、生產(chǎn)、現(xiàn)場5S的問題進(jìn)行排查，按要求整改，并落實(shí)考核。通過車間維保隊(duì)伍的共同努力，高爐設(shè)備及生產(chǎn)均取得了可喜成績。設(shè)備作業(yè)率穩(wěn)步提升，故障率大幅度下降，為高爐長周期穩(wěn)順奠定了基礎(chǔ)。

（1）大力推進(jìn)“操檢合一”工作，通過崗位員工加強(qiáng)對設(shè)備點(diǎn)檢，消除設(shè)備隱患；

（2）關(guān)注煤槍工作情況，確保煤槍頭在風(fēng)口正中央，并保證“均噴、廣噴、連續(xù)穩(wěn)定”，有效的改善煤搶燒壞風(fēng)口小套事故。

（3）推行設(shè)備周期壽命管理。嚴(yán)格記錄送風(fēng)裝置及煤槍的使用周期和安裝日期，對到壽的送風(fēng)裝置利用檢修機(jī)會全部更換，避免高爐臨時(shí)休風(fēng)。

圖12高爐休慢風(fēng)次數(shù)明顯減少

6  效果

通過在原有的冶煉基礎(chǔ)上增加的改善措施，保證了高爐長期穩(wěn)定順行，使高爐產(chǎn)量上升明顯，日均產(chǎn)量由2140t/d上升至2268t/d，利用系數(shù)由4.46t/m³.d提高至4.73t/m³.d，燃料比從551kg/t.Fe降低到522kg/t.Fe，實(shí)現(xiàn)了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，從而大幅度降低了冶煉成本，為公司高質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)型升級做出了貢獻(xiàn)。

圖13高爐利用系數(shù)上升明顯

7  結(jié)語

（1）3^#高爐通過加強(qiáng)原燃料管理，在原有的條件下，自主管理，尋找突破，強(qiáng)化基礎(chǔ)管理工作,抓好各崗位細(xì)節(jié)工作，為高爐的穩(wěn)定順行提供了基本條件。

（2）高爐上下部制度的合理匹配是創(chuàng)造煤氣流合理分布的關(guān)鍵所在，為高爐提高利用系數(shù)奠定了基礎(chǔ)。

（3）爐前及時(shí)出凈渣鐵是高爐保持高強(qiáng)度冶煉的重要前提，強(qiáng)化爐前作業(yè)管理尤為重要。

（4）加強(qiáng)高爐爐型控制，重視爐型的管理，維持合理的操作爐型，是提高高爐利用系數(shù)的關(guān)鍵條件。

（5）休慢風(fēng)率是制約高爐連續(xù)生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，通過點(diǎn)檢制度和檢修質(zhì)量的提升，對制約生產(chǎn)的環(huán)節(jié)進(jìn)行改造，設(shè)備隱患做到早發(fā)現(xiàn)、早處理、早預(yù)防，有效的降低了高爐休風(fēng)率，是高爐高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要保障。

（6）提高高爐利用系數(shù)屬于一項(xiàng)系統(tǒng)工程，環(huán)環(huán)相扣，密不可分。需高爐本體崗位及輔助系統(tǒng)全力配合、高度重視，方可達(dá)到超高冶強(qiáng)的目的。

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