刘海峰 申 伟 常宇辉 李国强 冯星辰
（山西省长治市首钢长治钢铁有限公司）
摘 要 针对首钢长钢9号高炉（全文简称9#高炉）8月份冶炼过程中炉身下部区域频繁出现渣皮脱落现象，对渣皮脱落的原因及对高炉冶炼的影响进行了简要分析。重点阐述了9#高炉采取的加强原燃料管控、上部装调制度调整、优化下部送风制度，活跃炉缸及加强炉前出铁组织等措施。实践表明，通过采取上述措施，炉身下部区域渣皮脱落现象得到有效控制，炉况稳定性提高，高炉利用系数提高0.09 t/（m³·d），燃料比降低约14.5 kg/t，为日后高炉稳定顺行和经济指标的完成积累宝贵经验。
关键词 渣皮脱落 炉况稳定性 经济指标
首钢长钢9#高炉，装配风口20个，采用南北双铁口出铁模式，铁口夹角为80°，采用串罐式无料钟炉顶布料。9#高炉第二代炉役于2019年4月20日投产，与之前的第一代炉役相比，增加薄壁炉衬、嘉恒式渣处理、摆动溜槽出铁等新工艺设备。9#高炉基本的炉料结构为烧结83%：球团2%：块矿15%。第二代炉役投产以来高炉长期稳定顺行，至今已4年4月有余，于今年8月份炉身下部区域频繁出现渣皮脱落现象，严重影响高炉的稳定顺行和技术经济指标的完成。
1 认识渣皮脱落
渣皮主要生成于炉身下部、炉腰和炉腹位置。炉身下部和炉腰区域渣皮脱落主要原因包括高温煤气流冲刷，碱金属、锌以及初渣的化学侵蚀等；炉腹区域主要受高温煤气和渣铁的冲刷等因素影响外，该区域热流强度较大，受煤气流运动或炉温波动影响，软熔带的位置形状会发生改变，而软熔带的波动也将导致渣皮不断承受热胀冷缩和冲刷侵蚀，导致该区域渣皮脱落。高炉冶炼过程中，附着在炉墙上的渣皮呈层状分布，各层渣皮之间由于成分和碱度存在差异，相应各层的热胀率和熔点也不同，导致多种渣皮脱落形式。从渣皮脱落的方式可分为边熔化边脱落和直接脱落；从脱落面积来看可分为小面积局部脱落和大面积整体脱落；从脱落频次可分为偶尔脱落和频繁脱落。
渣皮脱落直接导致高炉冶炼过程中炉温降低、煤气流分布改变，从而引起炉况波动，表现为压量关系不稳定，下料过程易发生滑尺，铁水含硫升高和软熔带位置和形状的改变，进而间接导致冶炼过程燃料比升高，煤气利用率降低，产量下降，铁成本升高等，影响经济指标完成的同时，掉落进入炉缸中的渣皮会破坏铁水中的碳平衡，影响高炉长寿[1]。
2 渣皮脱落的应对措施
2.1 原燃料管控
精料是保证高炉冶炼稳定顺行，取得较好经济指标的第一技术手段。精料的六字方针为“高”、“净”、“匀”、“稳”、“少”、“好”。9#高炉采用稳定的炉料结构，严格把控入炉碱金属低于和入炉锌负荷。针对本次渣皮脱落，为保证高炉平稳生产及良好透气性，加强“匀”字方针组织管理，延长料仓震料时间，同时槽下加强筛网检查，及时清理生矿仓仓底料，最大程度减少小块矿、矿粉等小粒度原料对高炉透气性的影响。槽下各班组关注潮湿块矿粘筛糊筛现象，每班进行检查并及时清筛，保证筛面无粉末黏结。
2.2 上部装料制度调整
上部装料制度通过调整料线深度、旋转溜槽角度、批重、装入顺序方法等手段使炉内煤气流合理分布，间接还原充分发展以提高煤气利用，达到炉况长期稳定顺行，高效生产的目的。针对本次渣皮频繁脱落现象，9#高炉在装料制度上采取压边沿，开中心，逐渐探索扩大矿角的方针，矿批重由35.2t缩至35t，装料制度调整入表1所示。
2.3 下部送风制度调整
送风制度也称为“下部调剂”，指冶炼过程中由风口向高炉内鼓送入带有一定能量的风的各调控参数的总称。包括风温、风压、风量、富氧量、喷吹燃料种类、风口直径、风口端伸入高炉的距离及风口中心线的水平夹角等，通过调整前述各参数来调控煤气流的一次分布和风口燃烧带的情况。下部调剂与上部调剂之间的相互配合是保证炉况顺行，煤气流分布合理和改善煤气利用的关键。减小风量，风温等因素导致高炉操作过程中压量关系紧张，炉温波动是避免渣皮脱落的有效措施[2]。
目前，9#高炉装备AV-63型号风机，4个热风炉，可提供充足鼓风动能满足冶炼需要。针对本次渣皮频繁脱落现象，主要采取以下措施：
（1）风量控制在3300 ~ 3500m3/min范围，生产中根据高炉温、炉内压量关系走势及时准确的调整风量、风温和喷煤量，避免在压差高时强行加风，导致风压过高，上行气流受阻而引起炉体温度波动；
（2）加强热风炉烧炉管理，采用入炉定风温操作。
2.4 保持炉缸活跃
保持炉缸活跃对于高炉炼铁起着举足轻重的作用。 短期内看，它影响高炉冶炼的稳定顺行；从长远看，它影响着高炉寿命。 高炉要想保持长期的稳定顺行，炉缸热量必须充足，保证低硅高热。热制度的稳定对炉况稳定顺行非常重要，炉温过高或过低，均对煤气流分布影响较大，炉温过高，煤气利用率低，炉温过低易影响高炉顺行[3]。
9#高炉的生产操作方针为：[Si]控制在在0.4 - 0.5%水平，[S]控制在0.02 - 0.03%水平，铁水物理温度1480 - 1500℃，炉渣碱度1.20 - 1.23倍。炉温的控制主要通过调节煤粉喷吹量,操作上强调早动少动,及时预判炉温走势,减少热量波动影响炉况的稳定性。时刻关注原燃料质量变化,及时调整炉料结构和焦炭负荷,以保证高炉的稳定顺行。造渣制度强调保证炉渣有良好的流动性和脱硫效果。同时，值班室标准化统一操作，树立“8小时工作制，16小时责任心，24小时全局感”的理念，分析好上一班，操作好本班，交接好下一班，以减小操作因素引起炉况波动。
2.5 加强炉前出铁组织
炉前出铁的有序组织和渣铁出净也是直接影响高炉炉况是否稳定的关键因素。9#高炉采取以下措施减小双铁口出铁的制约：
（1）加强设备、渣铁沟点检巡检及炮泥质量管控，确保设备因素、炮泥质量等因素对不影响出铁节奏；
（2）强调南北两铁口均匀出铁，炉前各班组统一铁口深度在2.4-2.6m、打泥量200-300 kg，维护好铁口孔道和泥包的良好工作状态；
（3）值班室积极协调组织，将进罐、开铁口和出铁时长分别控制在20、10、120min以内，保证炉内渣铁及时出净，杜绝连续2炉不来风堵铁口。
3 效果分析
3.1 炉况稳定性
9#高炉炉身下部水温差规程要求控制在1-5℃，炉壳温度控制在调整前后炉身下部温度、水温差波动对比、铁水物理热及日跑料情况分别如图一、图二所示。调整前炉身下部温度和水温差呈频繁锯齿状波动，平均温度为97.88℃，最高为208.5℃，平均水温差为1.80℃，最大3.10℃。调整后炉身下部温度和水温差均呈平稳下行趋势，波动明显减少，平均温度为65.08℃，最高134.67℃，平均水温差1.03℃，最大2.1℃。数据分析表明，调整后炉身下部渣皮脱落现象得到有效控制。
操作方针制定日跑料188批，铁水物理热1490±10℃。调整前日均跑料183.7批，料批完成率仅有35%，铁水平均物理热为1491.5℃，铁水物理热波动区间为1474-1506℃，日均铁水物理热低于1480℃占比40%。调整后日均跑料188.3批，料批完成率显著提升至80%，铁水平均物理热1497.8℃，温度波动区间为1489-1510℃，调整后炉缸活跃，日均铁水物理热最低1489℃,波动幅度明显较小，表明采取上述调整措施后，炉况波动明显较少。
3.2 经济指标
图三为调整前后日产量及燃料比对比，9#高炉计划产量3800t/d。调整前日均产量3771.4t，日均利用系数3.47 t/（m³·d），日均燃料比为518.9kg/t，其中焦比352.5kg/t，煤比128.5kg/t，焦丁比39.34kg/t。调整后日均产量3845.8t，利用系数上升至3.56 t/m3·d，日均燃料比降低至504.4kg/t，相应焦比下降7.0kg/t，煤比下降6.85kg/t。
4 结语
（1）9#高炉针对本次渣皮脱落现象从加强原燃料质量管理，上下部调剂及强化生产组织管理，各班统一操作等方面进行调整，调整后炉身下部平均温度降低32.8℃，平均水温差降低0.77℃，未出现锯齿状波动现象，表明渣皮脱落得到有效控制。
（2）采取多方位调整措施后，下料均匀顺畅，料线无停滞、陷落、时快时慢现象，日均料批增加4.6批，铁水平均物理热提高约6.3℃。表明炉况稳定性明显提高，煤气流分布分布合理，原料在块状区充分还原预热。
（3）渣皮脱落现象得到控制后，9#高炉利用系数提高约0.09 t/（m³·d），日产量提高近70t，同时燃料比降低约14.5kg/t，相应焦比下降7.0kg/t，煤比下降6.85kg/t。本次治理渣皮脱落的效果显著，为日后高炉稳定顺行和良好经济指标的实现积累宝贵经验。
参考文献
[1] 刘云彩.高炉渣皮脱落分析[J].中国冶金,2014(12):32-35.DOI:10.13228/j.boyuan.issn1006-9356.20140017.
[2] 王筱留. 钢铁冶金学.炼铁部分 [M].冶金工业出版社.
[3] 廖经文,陈开泉,郭海山.韶钢3200m3高炉维护渣皮稳定性的措施[J].南方金属,2013(4):24-26.DOI:10.3969/j.issn.1009-9700.2013.04.009.
