張古興，孫 潔，李立芬，靳亞濤，李紅艷

(承德釩鈦新材料有限公司，河北 承德 075100)

摘要: 分析了高爐開爐現(xiàn)狀，介紹了全開風口開爐技術(shù)在承德釩鈦 2500 m³ 高爐開爐中的應(yīng)用情況，并與部分堵風口開爐技術(shù)進行了對比。通過制定科學(xué)的開爐料結(jié)構(gòu)及填充料制，合理規(guī)劃復(fù)風進程，并采取預(yù)埋氧槍加熱爐缸、精準富氧和噴煤、準確把握出第一爐鐵時間等措施，全開風口開爐送風后 13 h 順利出鐵，31 h 全風作業(yè)，72 h 高爐利用系數(shù)達 2． 6 t /( m³ ·d) ，實現(xiàn)了 2500 m³ 高爐開爐快速達產(chǎn)達效的目的，創(chuàng)開爐的歷史最好水平。

關(guān)鍵詞: 高爐; 開爐; 全開風口; 加風進程; 富氧; 噴煤

0 引言

承德釩鈦新材料有限公司( 以下簡稱“承德釩鈦”) 現(xiàn)運行的 4 座高爐以冶煉釩鈦磁鐵礦為主，其中 3 座高爐爐容 2 500 m³，一代爐齡分別開始于2009 年 8 月和 2008 年 9 月、2006 年 12 月。受冷卻壁漏水、設(shè)備老化等問題的影響，3 座高爐均進行了中修，其中 1 座高爐 2020 年 2 月停爐大修，結(jié)束了一代爐齡。多次的停開爐實踐使煉鐵技術(shù)人員積累了豐富的經(jīng)驗，將開爐進程一再縮短，在提高開爐效率的同時，降低了生產(chǎn)成本。2021 年、2022 年開始在兩座 2 500 m³ 高爐開爐中嘗試應(yīng)用全開風口開爐技術(shù)，開爐達產(chǎn)效率進一步提升，突破歷史最好開爐水平。

1 高爐開爐現(xiàn)狀

高爐開爐方式通常有 2 種: 一種為非集中性少量堵風口開爐，另一種是全開風口開爐^［1－6］。 非集中性少量堵風口開爐方式一般堵風口數(shù)量為總風口數(shù)量的 10% ～ 20% ，沿圓周方向均勻分布。該方式通過小步調(diào)加風，逐步加熱爐缸，并根據(jù)高爐工作狀態(tài)適時捅風口，逐步恢復(fù)爐況。開爐方式更加穩(wěn)妥，避免爐況大幅波動，但加風進程比較緩慢，恢復(fù)爐況時間長，國內(nèi)在大型高爐中應(yīng)用廣泛^［7］。

全開風口開爐方式全開風口送風，圓周風量分布均勻，有利于形成合理的操作爐型，第一次鐵后，快速上風，縮短加風進程，不用捅風口，降低勞動強度，避免休風捅風口對爐況的影響。但全開風口開爐對爐缸熱狀態(tài)和第一次鐵到達爐缸時間要求嚴格，需要嚴格測算，保證鐵水達爐缸后，爐缸熱狀態(tài)良好，渣鐵順利排出。若節(jié)奏把握不準確容易造成爐涼，甚至爐缸凍結(jié)事故。起初全開風口開爐多應(yīng)用于小型高爐。近年隨著開爐技術(shù)的進步，一些大中型高爐也在嘗試全風口開爐^［8－10］。

承德釩鈦以往均采取堵部分風口的開爐方式，加風進程緩慢，出第一次鐵困難。由于爐缸長時間不活躍，高爐恢復(fù)進程長，爐況常存在反復(fù)。在捅風口的過程中勞動強度大，對高爐爐況產(chǎn)生一定影響。

2 全開風口在開爐大型高爐中的應(yīng)用

為尋求突破，最大限度地提高高爐開爐工作效率，節(jié)約開爐成本。承德釩鈦在 2500 m³ 高爐上兩次應(yīng)用全風口開爐，摸索出了一些開爐經(jīng)驗。

2． 1 開爐料的確定

開爐順利與否與開爐料的選擇和制定密不可分，開爐料選擇的關(guān)鍵在于不同爐料的合理搭配。在焦炭負荷選擇上，既要保證爐缸充分預(yù)熱，使上部下達的渣鐵保持良好的流動性，又要滿足爐料預(yù)熱、還原熱量要求，使高爐爐料在合理的位置形成特定的軟熔帶形狀。在堿度選擇上，要滿足造渣要求，保證渣鐵順利從爐內(nèi)排出。

開爐料制定原則: 因風口以下焦炭“死料堆”為渣鐵通路，一般開爐料爐腹 1 /2 以下只裝不帶熔劑的凈焦^{［11，12］}。為了避免熔化的渣鐵過早進入尚未充分加熱的爐缸，在可能的條件下含鐵爐料的位置要裝在較高處。兩次全風口開爐均采用氧槍預(yù)熱爐缸技術(shù)，爐缸填充焦炭，全爐料配置采用 4 段式過渡，死鐵層、爐缸、爐腹、爐腰、爐身下部 2 m 裝凈焦; 爐身下部 2 m 以上裝 2 m 空焦; 2． 5 負荷料裝到正常料線。開爐料結(jié)構(gòu): 普通燒結(jié)礦 + 本地球團礦 + 螢石，焦炭結(jié)構(gòu): 100% 干熄焦，具體見表 1。

2． 2 裝料制度

經(jīng)過兩次全開風口開爐實踐，開爐料裝料制度基本確定，詳見表 2。開爐裝料制度滿足實際開爐要求。吸取第一次全風口開爐經(jīng)驗，經(jīng)優(yōu)化后的裝料制度在送風前留取部分料線( 約 5． 07 m) ，防止重負荷料壓實上部爐料導(dǎo)致加風困難。負荷料料線每上升 1 m 同擴 1°至料線 6． 5 m 停止裝料，開爐前測得的 1． 5 m 料線焦炭最大角為 40． 5°。

2． 3 預(yù)埋氧槍預(yù)熱爐缸

作為保障措施，在全開風口開爐中首次應(yīng)用預(yù)埋氧槍加熱爐缸，保證渣鐵下達前高爐爐缸處在良好的熱狀態(tài)。在 4 個鐵口預(yù)埋氧槍，用開口機將氧槍送入鐵口，通過氧槍內(nèi)攝像及氧槍溫度變化分別調(diào)整氧氣和空壓風壓力，控制焦炭燃燒情況，如圖 1所示。開爐料裝至風口上部，開爐點火前 24 h 加熱爐缸，將爐缸溫度提升至 1 400 ℃以上。

2． 4 全開風口開爐加風進程

承德釩鈦2 500 m³ 高爐有30 個風口4 個鐵口，開爐點火時所有風口全開。在爐缸熱量充足的前提下，高爐初始送風參數(shù)選擇開放式，風量 2 500 m³ /min 以上，風壓 70 kPa，風溫≮700 ℃。兩次全開風口開爐，送風半小時能夠完成引煤氣操作，由于爐缸熱工作狀態(tài)良好，風口全亮?xí)r間短，加快了高爐復(fù)風進程。在加風過程中密切關(guān)注爐內(nèi)壓量關(guān)系和出鐵情況，第一次全開風口開爐實踐時，布料角度和批重選擇不合理，在加風進程中存在懸料坐料情況，送風 18 h 后鐵口開并排風坐料，排風后料動正常，壓量關(guān)系明顯改善，逐步恢復(fù)風量至 5 000 m3 /min 以上。第二次全開風口開爐實踐對布料角度和批重進行優(yōu)化，送風后 13 h順利出鐵，31 h后風量加至5 000 m³ /min以上，復(fù)風進程進一步縮短。通過兩次全風口開爐實踐可以認識到氧氣的使用對理論燃燒溫度及下部高溫區(qū)域的積極影響。在保證安全的前提下，早用氧氣有利于下部熱量集中，降低鐵水［Si］，提高鐵水物理熱，加速噴煤燃燒，提高煤粉熱效率，改善風口活躍性。兩次全風口開爐實踐在復(fù)風過程中風量加至 3 500 m³ /min 以上時開始富氧，保證了后續(xù)出渣鐵及加風進程。

2． 5 裝料制度調(diào)整

送風時料制調(diào)整的整體思路是初期開放邊緣保證下料及風量，料制送風時礦 4 檔 6． 5°帶寬，焦 6檔 14°帶寬，在加風的過程中根據(jù)煤氣流分布情況和具體爐況進行調(diào)整，調(diào)整兩股氣流穩(wěn)定，形成保證中心兼顧邊緣的料制形式。

2． 6 負荷及礦批變化

送風初期擴礦批不利于邊緣及中心開放，致使中心不開邊緣過重進而導(dǎo)致加風困難、下料不暢、懸料次數(shù)多。后期整體思路是縮小礦，批開放邊緣。首先保證下料順暢及迅速加風，在保證一定風量的基礎(chǔ)上，逐步擴礦批、加負荷。優(yōu)化后的焦炭負荷及礦批見表 3。

3 堵部分風口開爐與全開風口開爐對比

3． 1 開爐料的選擇

與堵部分風口開爐相比，全開風口開爐采用全焦開爐。一方面節(jié)省時間、減輕工人勞動強度、確保施工安全; 另一方面，全焦開爐由于焦炭燃燒速度慢，上部造渣和正常料可以得到充分預(yù)熱，渣鐵進入爐缸時熱量充足，確保首次出鐵順暢。全開風口開爐過程中鐵口提前插氧槍預(yù)熱爐缸，保證了送風后渣鐵熱量充足，不需要過高的爐溫來加熱爐缸，爐溫反應(yīng)速度快，開爐焦比選擇 3． 11 t /t，比堵部分風口開爐低 0． 37 t /t。

3． 2 加風進程

由于全開風口開爐提前預(yù)熱爐缸，爐缸熱量充分，有利于快速加風，比堵部分風口開爐加風進程有明顯優(yōu)勢，見表 4。

全開風口開爐 31 h 左右高爐處于全風狀態(tài)，而堵部分風口開爐需要 78 h 左右。另外，快速富氧有利于理論燃燒溫度的提高，在降低鐵水化學(xué)熱的前提下，保證鐵水充足的物理熱，有利于含釩鈦礦高爐冶煉，對開爐達產(chǎn)起到了積極作用。

3． 3 降爐溫過程

眾所周知，爐缸熱狀態(tài)是影響高爐出渣出鐵的關(guān)鍵，爐缸熱狀態(tài)良好、活躍，有利于出凈渣鐵。以往開爐未提前預(yù)熱爐缸，由于爐缸熱量不足，初次渣鐵到達時熱量被吸收很容易造成渣鐵涼出不凈或出渣出鐵困難。為避免這種情況發(fā)生，必須保持長時間的高爐溫來活躍爐缸，當爐缸熱量滿足要求時需要降爐溫的過程用時較長，還可能造成爐溫不穩(wěn)。全開風口開爐，由于開爐前用氧槍加熱爐缸，爐缸熱狀態(tài)良好，高爐不必維持長時間的高爐溫來加熱爐缸，高爐溫維持時間短，降爐溫速度快，不必過多擔心爐溫低渣鐵出不凈，避免了以往開爐爐溫反復(fù)的弊端，為爐況快速恢復(fù)達產(chǎn)達效創(chuàng)造了有利條件。全開風口開爐與堵部分風口開爐降爐溫過程對比如圖 2 所示。

4 全開風口開爐應(yīng)用效果

全開風口開爐在 2 500 m³ 高爐上應(yīng)用效果良好，具體見表 5。開爐送風后最快 13 h 順利出鐵，31 h全風作業(yè)，72 h 高爐利用系數(shù)達 2． 6 t /( m³ ·d) ，高爐爐況穩(wěn)定，各項經(jīng)濟技術(shù)指標得到改善。

5 結(jié)語

( 1) 采用鐵口預(yù)埋氧槍的方法加熱爐缸，使爐缸在送風初期就達到了良好的熱狀態(tài)，能夠加快高爐恢復(fù)進程。

( 2) 全開風口開爐不受捅風口進程的影響，爐缸更加均勻活躍，有利于出渣鐵，消除了出渣鐵對加風進程的影響。

( 3) 送風前期達到料動的風量后，開始富氧加速焦炭的燃燒，有利于迅速提升爐缸溫度，保證后續(xù)出渣鐵及加風進程。

( 4) 對于氧氣的使用，應(yīng)當充分認識到其對理論燃燒溫度以及下部高溫區(qū)域的積極影響，在保證安全的前提下，早用氧氣有利于下部熱量集中，降低鐵水［Si］，提高鐵水物理熱，加速噴煤燃燒，提高煤粉熱效率，改善風口活躍性。

( 5) 全開風口開爐能夠達到快速復(fù)風，快速達產(chǎn)，提升高爐經(jīng)濟技術(shù)指標，降低開爐成本的目的。

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