引言

本钢板材股份有限公司炼铁总厂6号高炉有效容积为2600m3，设有30个风口和3个出铁口。第二代炉役开始于2018年9月6日。大修期间对对炉体、水渣、炉顶、上料、水处理、煤气清洗、高炉控制系统以及相关工辅设施进行了设备更新和工艺技术升级。高炉开炉后快速达产达效，产量不断提升，2020年全年产量达到251.8万t，2021年2月日均产量达到7321t，并创下单日产量最高7413t记录。2022年受市场低迷影响，6号高炉于7月25日至9月1日封炉38.3天，复风2周后产量提升至6800t/d；11月外围原燃料条件开始恶化，有害元素长期超标，炉况持续波动，技术经济指标显著下滑，并最终导致炉墙严重黏结，恢复难度极大。通过系统分析高炉炉况波动及炉墙黏结的根本原因，并采取一系列恢复措施，高炉逐步恢复正常，本文对相关工作进行介绍与总结。

炉况波动原因分析

1.1高炉操作影响

2022年6号高炉原燃料条件发生改变，大块干熄焦比例由70%下降至50%以下，6号高炉自身操作调剂不到位，炉况发生波动。后经几次调整，炉况顺行得到改善，但随即在急于提产的过程中再次造成气流分布失衡。此时风量4800m/min，比全风状态少200~300m3/min，压差维持在185~190kPa，高炉长期处于高压差操作、鼓风动能不足状态，加之采用中心加焦量偏大的布料模式，中心死焦堆过大［1］，在风量长期萎靡后，无法吹透中心，高炉透气性持续变差，加风困难，造成炉缸堆积，边缘气流不稳，炉墙大幅度黏结［2-3］。高炉主要经济技术指标及参数如表1所示。

高炉运行状态的典型表征如下：

（1）7~13段冷却壁温度整体呈缓慢下行趋势，波动幅度明显减小，各段冷却壁水温差随之减小。炉腹区域11~13段铸铁冷却壁温度由100~230℃下降至50~55℃,7~10段铜冷却壁温度由50~60℃下降至38~40℃,水温差由1.0~2.0℃下降至0.9~1.5℃,表明炉腹、炉腰热负荷明显不足，炉墙换热趋于冷却强而热量不足的状态。炉顶多点温度分布区间拉大，高温与低温扇区交替出现，气流分布不均。

（2）高炉对高风量的承载能力显著减弱，在几次炉况波动后，操作风量由4862m3/min下降至4487m3/min，风量、风压严重不对称，长期高压差操作，炉身对气流阻力增大，炉况应变能力明显减弱［4］，大幅度减负荷后顺行仍未见改观。

（3）3个出铁场炉温偏差大，2#铁口与3#铁口相比，铁水［Si］含量波动范围可相差0.3个百分点以上，出铁物理温度时高时低，炉温平衡难度加大。

（4）炉芯温度下降，由正常530~590℃逐步下降至475℃以下，炉缸活跃程度持续恶化，产量降低至4908t/d。

综上，在原燃料条件变化的情况下，高炉操作未能及时完成从高强度冶炼向稳定顺行的操作模式转换，长期处于低风量、高压差、中心死焦堆大的不利炉型，成为炉况波动及炉墙黏结的直接诱因。

1.2焦炭灰分影响

6号高炉主要入炉焦四焦炭，配加一定量焦二、焦三中块及外购焦，焦三、焦四灰分控制标准≤12.8%。受低灰分焦煤资源紧张影响，12月中旬焦三、焦四焦灰分开始上升，由上旬的12.89%上升至下旬的13.20%，2023年1月焦三、焦四月平均灰分为13.27%，最高达13.58%。焦炭的强度，特别是高温强度是软熔带焦窗和滴落带焦窗透气性和透液性的决定性因素，焦炭灰分升高后，焦炭气孔率下降，固定碳减少，渣量增加，焦炭强度降低［5］，焦炭易碎裂且含粉量增加。灰分长期高水平运行，高炉透气性变差，影响高炉炉缸活跃及煤气流分布［5］。2023年1月焦四焦炭灰分变化情况如图1所示。

1.3烧结矿质量影响

冬季生产中，受低温和含水量影响，烧结混匀矿及熔剂中冻块多且块度较大。与此同时，受原料作业区皮带故障影响，烧结机多次出现待铁料、待熔剂停机，上料量不足，导致烧结工况波动较大。一烧混匀矿TFe含量在59.13%~62.20%波动，石灰石CaO含量在47.00%~51.73%波动，生石灰CaO含量在80.05%~82.86%波动，波动幅度较大［6］，烧结矿化学成分与质量波动明显，加大了高炉操作难度。

1.4低槽位运行影响

入冬后原料分厂皮带事故频发，仅2023年1月皮带故障即达25次，造成原燃料保供困难，影响焦炉、烧结机稳定生产，导致高炉焦炭和烧结矿低槽位，炉料摔打次数增加，粉末增多且质量变差。6号高炉2022年12月至2023年2月烧结低槽位(≤2500t）运行达53班次（每月约106班次），焦炭低槽位(≤250t）运行达70班次。

1.5有害元素影响

入炉原燃料有害元素偏高，入炉锌负荷在0.5~0.7kg/t，1月末最高达到1.18kg/t，主要为烧结配料中尘泥干粉锌含量高（锌含量1.0%）。锌的挥发温度较低，在炉内易发生循环富集，使炉内炉料及焦炭中锌含量显著高于入炉平均水平。锌蒸汽在炉内上部冷却后氧化并沉积于炉衬砖缝和炉壁表面，引起体积膨胀并造成结瘤，增加炉料在高炉下降过程中的阻力，加大了高炉日常操作难度，加剧了炉墙黏结［6］。

炉况恢复过程

2.1前期炉况调整

（1）调整装料制度，减少中心焦量，拓宽矿石平台。以稳定高炉中心气流为主，疏导边缘气流，拓宽布料平台，形成合理的两道气流制度［7-8］，增强高炉稳定性。逐步减少中心焦量（7.5圈→7.0圈→6.5圈），增大外扬最外环布料角度（40.5°→41.5°),拓宽矿角差（8°→9°),中心矿由1圈变为2圈，稳定煤气流。调整后煤气流分布稳定，煤气利用率由36.5%上升至38.5%，炉温易于平衡。调整前后气流热成像如图2所示，可见中心气流明显加强，周边异常管道气流明显减少。

（2）休风更换坏风口，集中加焦热洗。炉况不稳定，导致坏风口数量增多，向炉内大量漏水，影响高炉恢复进程。于1月15日加焦100t，休风更换掉8个坏风口，堵4个风口送风，并改全焦冶炼。复风后各段壁体温度呈上升趋势，水温差由0.8℃上升至最高2.0℃。部分区域壁体温度上升，炉墙黏结消除。炉芯温度开始上升，由最低475℃逐步上升至565℃。

（3）加强炉温管理，控制压差操作。通过适当降低冶炼强度，将铁水［Si］含量控制在0.50%~0.60%，下调炉渣碱度，改善渣铁流动性、炉缸透液性。日常操作中将压差控制在180kPa以下，操作压差170~175kPa，压差超限无下行趋势及时减风处理，避免高压差操作导致炉况出现大幅度波动，视参数情况稳定使用风量（4650±50）m3/min。

（4）提高风温使用水平。因炉况欠稳、风温使用偏低，造成鼓风动能不足，对炉况恢复强化不利，随焦炭负荷增加，逐步提高鼓风风温，风温由1020℃提高至1110℃,提高鼓风动能、理论燃烧温度，降低燃料消耗。

（5）配加锰矿洗炉。2月9—25日配加锰矿洗炉，提高生铁含锰量，每批料配加2t锰矿，生铁含锰由0.14%提高至0.42%，改善渣铁流动性，活跃炉缸，处理炉缸堆积。

（6）改善原燃料条件。通过调整配煤结构，采用增加低灰煤资源降低焦炭灰分，焦炭灰分由2月初13.5%逐步降低，至2月末降低至12.8%以下，受焦煤资源条件限制，灰分维持在12.7%~12.9%。2023年2月焦炭灰分变化情况如图3所示。

2.2休风炉况恢复措施

2.2.1集中加焦堵风口热洗

2月27日白班利用计划检修期间，安排休风并分批集中加焦，对炉缸进行热洗处理。休风期间共分3批次加焦430t（200t+150t+80t），热洗炉缸，集中加焦采取平铺方式、取消中心焦量，并改全焦冶炼，燃料比提高至648kg/t。总计休风23h44min，更换4个坏风口，7#、16#、26#、30#使用加长风口（640mm），更换布料溜槽，堵10个风口送风恢复，风口面积0.2226m2，提高风速和鼓风动能、保证炉缸活跃程度［9］。休风期间测量料面形状发现，炉内料面偏差较大，人孔部位料线1.58m，点火孔部位0.94m，料面高差达到0.67m。因12#~20#风口上方壁体温度活跃，料面偏深，采用该区域多堵风口方式，其他方向壁体温度平稳且低，采用少堵风口方式［10］。休风后堵风口情况见图4。

2.2.2测量料面轨迹及校正溜槽角度

休风后料线控制在5.0m，利用北科亿力公司的红外线扫描仪进行料流轨迹测试，掌握炉料在特定料线下的最大极限角度，并对溜槽倾角进行校正，将偏差控制在0.2°以内。对于不同料线深度（5.0m→4.0m→3.0m→2.0m），通过布料试验，测量出炉料在特定料线下与炉墙碰撞的极限角度。

测量结果显示，料线164m，溜槽倾角41°的情况下，矿石的落点刚好与炉墙根部吻合；料线1.52m，溜槽倾角42°的情况下，焦炭的落点刚好与炉墙根部吻合。料流轨迹测试碰撞点见图5。

根据测量结果及实际料面形状，复风后优化布料制度，角度整体内移1°,最外环角度由42°调整为41°,矿角差保持不变。休风前后布料制度调整情况如表2所示。

2.2.3加风节奏控制

为确保炉况一次恢复成功，对加风节奏进行了严格控制。2月28日7:18送风，风量1550m3/min，压差74kPa，堵10个风口。在集中加焦的基础上逐步提高炉温，铁水［Si］最高达到3.6%左右，高炉在高炉温（铁水［Si］1.8%～2.5%）区间运行时间超过48h，实现对炉缸的充分热洗，促进炉墙黏结层剥落。加风阶段严格控制加风节奏：上风初期将炉温控制在1.0%～1.5%，自3月1日起壁体热负荷和炉芯温度均呈现活跃及上升状态（见图6和图7）。3月1日22个风口送风，风量加至3200m3/min，风速200m/s，顶压80kPa，压差150kPa；3月2日23个风口送风，风量加至3500m3/min，风速215m/s，顶压90kPa，压差155kPa；3月4日25个风口送风，风量加至4400m3/min，风速245m/s，顶压170kPa，压差170kPa，7～16段壁体水温差达到3.0℃;3月5日26个风口送风，风量加至4800m3/min，风速255m/s，顶压190kPa，压差165~170kPa。3月6日开始，送风风口个数增加到28个，风量达到5050m3/min以上，风速260m/s，顶压218kPa，压差167~173kPa，3月10日炉芯温度上行至594℃,3月15日矿批重加至78t，焦比降至405kg/t，产量提升至6500t/d，炉况恢复正常。