胡德順，王光偉，劉喜亮
（鞍鋼集團朝陽鋼鐵有限公司，遼寧朝陽122000）
摘要： 針對鞍鋼集團朝陽鋼鐵有限公司煉鐵廠單高爐生產的工藝情況， 為了保證高爐長周期穩定順行，實現高爐低成本經濟化冶煉，從高爐管理、成本管理和設備零故障管理三個方面，開展了鐵前系統科學化生產管理實踐，有效推動了高爐的高效化生產，實現了鐵前配礦成本與市場趨勢的一致性，燒結作業率和高爐、燒結利用系數均穩步提高。
關鍵詞： 鐵前系統；科學管理；高效生產；長周期穩定順行
高爐長周期穩定順行，才能有效發揮其產能，降低生產成本。由于高爐爐況能否長期穩定，不僅取決于高爐操作管理， 也與整個鐵前的系統化管理密切相關， 因此， 鞍鋼集團朝陽鋼鐵有限公司（以下簡稱朝陽鋼鐵）結合自身單高爐生產的工藝特點， 不斷總結鐵前系統科學化生產的管理和操作經驗，開展“以控制重大事故為前提，以高爐長周期穩定順行為中心” 的降成本工作， 同時實施“以嚴控原燃料質量為突破口，以模板化管理為手段， 以量化指標為依據， 以趨勢化管理為判斷標準”的各項管理工作，強化各級管理人員的管控水平。通過建立高爐診斷模型、鐵前配礦結構模型，實施成本日清日結管理、設備零故障管理，有效地推動高爐高效化生產，實現高爐低成本冶煉。
1 鐵前系統概況
朝陽鋼鐵鐵前系統包括1 座年吞吐物料量1 200 萬t 的機械化綜合原料場， 1 臺年生產能力為260 萬t 的265 m2 燒結機；2 座6 m 50 孔焦爐及與其配套的1 套125 萬t 干熄焦設施；1 座年生產能力為200 萬t 的2600 m3 高爐。朝陽鋼鐵屬單系統生產， 高爐的穩定順行對整個公司的生產經營至關重要。
2 高爐管理
朝陽鋼鐵煉鐵廠實行從原燃料采購到鐵水產出的鐵前系統全過程、系統化管理，建立了以高爐穩順行為中心的高爐診斷管理模型， 突出對重點過程的控制，實現高爐的高效、穩定生產。高爐診斷模型主要包括5 方面內容。
2.1 建立高爐原燃料控制底線
高爐原燃料質量穩定是高爐爐況長期穩定的前提條件。原燃料質量波動過大，必然會導致高爐穩定性下降，因此，朝陽鋼鐵建立了高爐原燃料質量控制底線，并提出了品種結構調整要求。高爐原燃料控制底線見表1。在品種結構調整方面，要求① 高爐使用焦炭全部為廠內生產，配煤結構每月至多調整一次；② 燒結配礦結構每月至多變動一次；③ 高爐配礦保持燒結礦比例相對穩定，酸性料替換采用逐步過渡的方式。
2.2 建立高爐溫度場管理模型
高爐爐體溫度場管理主要包括爐缸管理和爐身管理。爐缸管理主要針對鐵水物理熱指數和爐芯溫度水平， 相應的控制標準為爐芯溫度（430±30） ℃、鐵水物理熱指數3.0±0.5，通過燃料結構的調整來確保爐缸的工作狀態。爐身管理主要針對爐腹、爐腰、爐身和爐喉等溫度場的溫度及熱流強度，相應控制標準見表2，通過裝料制度和水量水溫的調整，有目的地控制渣皮的脫落和形成，保持合理的操作爐型，確保合理的煤氣流分布。
2.3 建立高爐操作模型
為避免外界條件變化對高爐穩定性的影響，提出了高爐“五定操作”，即定風壓、定料批、定爐溫、定堿度、定頂壓，具體規范見表3；并在高爐生產操作中嚴格執行“五定操作”，為高爐穩定順行奠定操作基礎。
2.4 形成趨勢化管理模型
趨勢化管理主要以高爐為中心， 每月對高爐的運行數據進行統計和分析， 形成“高爐運行評價”、“高爐長壽管理”總結。2017 年1 月～2018 年2 月高爐爐芯溫度變化趨勢如圖1 所示。
由圖1 可以看出，2017 年7 月~2018 年2 月，高爐爐芯溫度持續下滑，爐缸工作狀態變差。結合生產實際情況， 對爐芯溫度下降趨勢進行分析：2017 年9 月焦炭實物質量及粒級波動大， 灰分呈上升趨勢， 是爐芯溫度低于400 ℃的主要原因；2017 年10 月11 日干熄焦檢修， 將入爐焦比提高至390 kg/tFe， 爐芯溫度被控制在合理范圍內；2017 年11 月高爐年休且出現4 次非計劃休風，使爐芯溫度快速下滑， 低于350 ℃；2017 年12 月至2018 年2 月，爐缸治理需要焦炭支撐，但焦炭實物質量和粒級仍沒有得到改善， 爐芯溫度下降趨勢沒有得到控制。
綜合分析可知：① 外部原因導致高爐頻繁休風，是爐芯溫度持續下滑的誘因；② 焦炭實物質量差，是爐缸工作狀態持續得不到改善的主因。針對此種情況，采取提高入爐焦比、提高鐵水物理溫度、降低鐵水中鈦含量、提高鼓風動能以及改善焦炭質量等應對措施。經過約2 個月的治理，爐芯溫度回升，高爐順行得到保障。
2.5 形成有害元素管理模型
自2013 年起建立了高爐有害元素分析模型，每個季度對高爐爐料及與生產相關的原料進行一次取樣化驗，所取樣品包括爐渣、除塵灰、高爐原燃料和燒結原燃料等20 種物料，掌握其鋅、鉀、鈉等有害元素的基礎數據， 監控高爐有害元素負荷水平， 并根據資源水平制定燒結原料有害元素控制標準，見表4。
高爐有害元素主要控制措施：① 在燒結混勻料中停配干法灰、轉爐塵泥等，避免有害元素循環富集；同時，密切監控各種物料中堿金屬和鋅的含量，及時減配或停配有害元素含量高的物料，使高爐鋅負荷和堿金屬負荷在一定范圍內保持動態平衡。堿金屬負荷控制在4 kg/t 以內，鋅負荷控制在0.4 kg/t 以內，最大限度降低有害元素對高爐的危害。② 通過高爐操作適當控制爐渣堿度、鎂鋁比等，提高爐渣排堿量，適當控制中心氣流，促進有害元素排出；通過控制焦炭粒級，降低有害元素對焦炭的氣化作用，使高爐保持長周期穩定順行。
3 成本管理
朝陽鋼鐵煉鐵廠采用二級成本控制體系，將成本控制分為廠級和工區級。每月將公司下達到廠的成本指標通過成本分解表分解到各科室、工區管理人員；然后按照“干什么管什么”的原則，通過崗位的成本分解卡片將產量、能源、原燃料消耗和輔材等成本項目， 以消耗定額的形式分解到各操作崗位。
3.1 實施周成本測算制度
專門設立成本組，建立38 項工藝成本控制點和25 項能源成本控制點， 做到成本日清日結，并結合周成本預測進行總結分析， 及時調整導致成本升高的因素，逐步形成成本預測（先算后干）、過程控制（邊算邊干）、成本改進（干完核算）的管理機制。
3.2 實施鐵前配礦一體化
鐵前配礦成本約占生鐵成本的60%， 使配礦結構科學經濟是降低生鐵成本最有效的措施。朝陽鋼鐵通過近幾年的生產實踐， 實現了燒結配礦與高爐的聯動， 并建立了適用于自身生產的高爐配礦結構模型和配礦菜單。朝陽鋼鐵鐵前配礦過程模型如圖2 所示。通過配礦菜單確定配礦品種；通過計算配礦結構成分，確定是否滿足生產要求；最后通過成本測算，確定是否滿足降成本需要。
3.3 實施燃料成本經濟化
燃料成本經濟化主要通過三方面實現：① 采取技術措施降低噴吹煤成本。2014 年高爐噴煤工區通過采取全氮噴吹、降低系統氧含量等技術手段，將煙煤配比由50%提高至65%，成為鞍鋼集團內部噴吹煤成本最低的工區。② 調整噴吹煤品種結構，降低成本。2015 年在煙煤比例提高后，采用西山貧煤替代陽泉煤，克服了貧煤粘性大、易堵槍的不利因素，將貧煤比例提高至60%，進一步降低了噴煤成本。③ 根據成本測算和爐缸工作狀態，調整煤焦結構，實現燃料成本最低。
4 設備零故障管理
朝陽鋼鐵是單高爐生產， 設備保障是高爐長周期穩定運行的關鍵。煉鐵廠采用“設備零故障”管理模式，通過三個方面對設備進行管理：
① 按照設備的關鍵程度將設備分為A、B、C 三類，同時，對煉鐵廠區域內的所有設備進行歸類，并制定《A 類設備管理檢修策略》，提高檢修質量。
② 制定設備互檢和巡檢制度。設備互檢由設備室人員及各工區設備主管人員參加， 對全廠設備的隱患、記錄、點檢、潤滑等情況進行檢查；設備巡檢由設備室人員負責，主要對設備進行不定期抽查，以彌補定期互檢存在的不足， 實現設備穩定運行。
③ 以“零事故、零故障、零隱患”為目標，提高設備點檢質量，減少設備事故對生產的影響，杜絕非計劃休風。
5 實踐效果
朝陽鋼鐵通過實施高爐診斷管理模型，為高爐標準化操作提供了依據；通過成本管理為鐵前系統降本增效提供了方向； 通過設備零故障管理，為鐵前長周期穩定順行提供了保障。鐵前系統的科學化管理強化了單高爐生產系統的穩定性，為實現鐵前系統“均衡、穩定、高效”生產奠定了基礎。
5.1 實現鐵前配礦成本緊跟市場節奏
煉鐵廠積極參與采購決策，與部門聯動，即保證質量要求，又充分考慮經濟性，2017 年做到了鐵前配礦成本與市場趨勢的一致。2017 年鐵前配礦成本與普氏指數趨勢如圖3 所示。
5.2 實現鐵前系統穩步強化
對于單高爐生產系統， 高爐長周期穩定順行是關鍵，也是經濟冶煉的重點。朝陽鋼鐵的鐵前科學管理以高爐為中心， 結合鐵前系統單高爐生產的短板，不斷對人、設備、原料、技術進行強化，從而使各項經濟指標科學、有序地提升，實現燒結一個半月檢修一次， 高爐三個月檢修一次的常態化管理，燒結作業率整體呈上升趨勢（2014 年由于煉鋼事故，燒結被迫停產7 天，作業率有所降低），高爐、燒結利用系數穩步增加。2011～2017 年燒結作業率見圖4，2011～2017 年高爐、燒結利用系數見圖5。
6 結語
（1） 高爐長周期穩定順行是單高爐生產的關鍵，也是經濟冶煉的重點。朝陽鋼鐵基于單高爐生產的工藝特點，以高爐為中心，對鐵前系統進行模板化、趨勢化管理。通過進行高爐管理、成本管理和設備零故障管理，鐵前配礦成本緊跟市場節奏，鐵前系統各項經濟指標均有所提升， 且實現了燒結一個半月檢修一次， 高爐三個月檢修一次的常態化管理。
（2） 高爐診斷模型的實施為高爐標準化操作提供了依據； 強化成本管理為鐵前系統降本增效提供了方向； 設備零故障管理為高爐長周期穩定順行提供了保障。
（3） 朝陽鋼鐵鐵前系統科學化管理， 有利于強化單高爐生產系統的穩定性，降低生產成本，是實現鐵前系統“均衡、穩定、高效”生產的基礎，實踐效果良好，具有借鑒意義。