李國勝

（江蘇中新鋼鐵集團煉鐵廠）

摘要:中新鋼鐵2050m³高爐2022年1月份采用全頂裝焦開爐，開爐順利達產。迫于鋼鐵形勢倒逼，生產成本壓力，開爐穩定后，高爐逐步減少頂裝焦配比，增加一級搗固焦、準一級搗固焦配比。通過精細化管理、設備穩定保證、平臺漏斗布料模式調整，到2022年10月份，高爐焦炭結構成功調整為20%+頂裝焦+70%一級搗固焦+10%準一級搗固焦，高爐生產穩定，順行良好，燃料比成功控制在510kg/t左右。

0  概述

中新鋼鐵2050高爐采用框架式結構。本體采用全冷卻壁結構，從爐底開始到爐喉鋼磚共15段冷卻壁。爐底爐缸區域（風口區以下第 1~3 段）采用光面低鉻鑄鐵冷卻壁，風口區（第 4 段）采用光面球墨鑄鐵冷卻壁。爐腹、爐腰和爐身下部高熱負荷區域（第 5~9 段）軋制銅冷卻壁，爐身中部和中上部區域（第 10~14 段）采用鑲磚球墨鑄鐵冷卻壁，爐身上部區域（第 15 段）采用倒扣鑲磚球墨鑄鐵冷卻壁，全爐采用全軟水密閉冷卻方式。爐頂采用PW型串罐式旋轉溜槽布料方式。配備AV71-16風機，風機采用BPRT系統。高爐設計鐵口2個，風口26個。

大高爐因其料柱高，有效重量大，對焦炭的強度要求嚴格，包括機械強度和熱強度，對于熱強度的要求更加嚴格。焦炭在高爐內的骨架作用是其他燃料不可代替，也是無法代替的，基于頂裝焦和搗固焦的本質區別，目前中大型高爐頂裝焦一般都在50%以上甚至100%頂裝焦來保證高爐的透氣性、透液性，以確保高爐的穩定順行。中新鋼鐵2050m³高爐成功打破常規，將搗固焦配比提升至80%，高爐穩定順行，成本指標受控。本文從頂裝焦與搗固焦區別、原料把控、篩分管理、裝料制度、熱制度與造渣制度、送風制度、出鐵管理幾個方面分享經驗。

1  頂裝焦與搗固焦性能對比

由于制焦工藝的差異及配煤煤種的不同，頂裝焦與搗固焦在物理性能、機械性能、熱性能方面存在本質差異。一、搗固焦密度大于頂裝焦密度，搗固焦密度能夠達到0.7t/m³,密度增大將影響焦層厚度，延長高爐冶煉周期。二、自然條件下搗固焦的粒度一般好于頂裝焦，但因其反應后氣孔率明顯高于頂裝焦，機械強度在600-1100℃區間已經遭到破壞，塊狀帶內粒度變小厲害，粉末增多。三、搗固焦抗堿能力低，在高爐內堿性氧化物的作用下，搗固焦反應性將大幅提高，焦炭氣孔率增加，反應后強度變差。實驗內做出的關于搗固焦的熱性能指標在高爐實際生產過程中可信度不高。

2  原燃料質量的控制

（1）由于搗固焦機械強度在爐身上部600-1000℃區域因反應性問題而遭到被破壞，將引起塊狀帶壓差升高，另一方進入軟熔帶形成焦窗的粒度變小，粉末增加，直接影響軟熔帶透氣性，造成上部壓差升高。因搗固焦反應后強度降低，影響料柱的骨架作用，影響滴落帶的透氣性、透液性，造成下部下差升高。所以原料要求高品位，綜合入爐品位控制在57%以上，渣量在340kg/t以下，降低滴落帶及爐缸壓力，保證下部壓差升高幅度甚至不升高；粒度方面減小粒度極差，確保粒度均勻，燒結轉鼓控制在76%以上，球團礦轉鼓指標控制在95%以上，提高塊狀帶透氣性，降低搗固焦的負面影響。

（2）搗固焦因其制焦工藝的原因，抗堿能力低，在高爐內堿性氧化物的作用下，搗固焦反應性將大幅提高，焦炭氣孔率增加，反應后強度變差。控制堿金屬入爐含量，降低堿金屬對焦炭反應性的催化作用是關鍵點之一，配吃搗固焦之前制定堿金屬入爐上限3kg/t。經原料廠核算控制堿金屬含量，燒結礦、球團礦生產成本將大幅上升，煉鐵重力灰、布袋灰、煉鋼污泥配比降低，精粉成份要求嚴格，采購成本上升。高爐只能選擇配吃堿金屬含量低的塊礦，高爐塊礦比例長期保持在18%，高爐入爐堿負荷成功控制在2.5kg/t。2022年9月至2023年3月高爐原料化學成份均值如表1。

表1 2022年9月至2023年3月化學成份均值原料化學成份

表2 2022年9月至2023年原料強度指標均值

（3）我廠高爐配吃的搗固焦廠家多達5家，配吃的頂裝焦廠家多達4家，因不同焦炭廠家焦炭質量存在差異，進廠數量不穩定，分廠家配吃很難實現。為穩定焦炭質量，在料場焦炭采用平鋪直取，倒垛配吃的方式提高焦炭質量的穩定性。穩定的焦炭質量能夠提高高爐的穩定性，促進高爐指標的優化。焦炭成份及熱性能指標如表3：

表3 焦炭成份及熱性能指標

3  篩分管理

篩分管理是高爐生產過程中的重要環節之一，高爐的“口糧”合不合高爐的口味，原料質量是一方面，槽下篩分起著極其重要的作用。我廠主要從篩板選型、給料機速度、排料順序等幾個方面控制槽下篩分，保證合格物料進入高爐。燒結采用上6下3.5、上6下4兩種型號，上6下4篩板排料順序排在兩頭，將其布在料面邊緣和中心位置，提高邊緣和中心的透氣性。塊礦采用5*15mm矩形孔高彈性聚氨酯篩板，在保證篩分要求的前提下，減少清篩板工作，降低工人勞動強度。焦炭采用20mm單層篩板，焦丁比35-40kg/t，焦丁與礦同步入爐，焦丁布在料頭，改善邊緣透氣性。各種物料給料速度按照燒結40kg/s，球團40kg/s，焦炭30kg/s，塊礦25kg/s控制，控制篩板料層厚度。

4  裝料制度

高爐開爐之初確定采用平臺+漏斗的布料模式，依據神網測定的布料軌跡初步確定基礎布料矩陣，爐喉焦層厚度控制在450-600mm之間，保證焦窗厚度。經過開爐及開爐后1個月的摸索，高爐基礎矩陣基本確定，如表4。布料制度的調整本著“穩定焦炭平臺，調整礦石平臺；穩定角度，調整圈數”這一基本原則，做到穩定焦炭平臺，確保漏斗深度，調整礦焦比，使中心、邊緣氣流合理匹配。

表4

逐步增加搗固焦配比過程中，爐況表現為中心氣流弱，邊緣氣流不穩定，風量萎縮，壓差升高，爐體水溫差升高，冷卻壁壁體溫度波動大，煤氣利用下降且不穩定，爐況穩定性明顯變差，順行區間變窄，偶有氣流及難行爐況。分析原因：搗固焦反應后強度低，料柱骨架作用降低，下部透氣性、透液性變差，風口回旋區焦炭粒度變小，導致中心氣流變差，引起的邊緣氣流不穩，全壓差升高，風量萎縮。調整思路主要為打開中心氣流通路，穩定邊緣氣流。方法一減小中心礦焦比，疏導中心氣流；方法二減少內環礦石量，降低礦石的滾動效應；方法三縮小布料平臺，同時平臺外推，保證漏斗深度。經過不斷摸索調整，外環角度外推1°，焦炭、礦石布料平臺縮小1°，最終形成基礎料制如表5。

表5

5  熱制度與造渣制度

逐步提高搗固焦配比過程，物理熱與硅素的匹配明顯發生變化，相同硅素的情況下鐵水物理熱呈下降趨勢，通過數據分析，相同硅素條件下，物理熱下降約10-15℃。為應對物理熱下降，爐缸熱量儲備不足的問題，熱制度適當調整，硅素目標由原來的0.30%，調整到0.40%。造渣制度以生鐵含硫0.025%為目標，爐渣二元堿度控制在1.22±0.02比較合適。

6  送風制度

隨著搗固焦配比的逐步增加，中心氣流不暢的問題逐步凸顯，送風制度的調整以開中心氣流為主，在保持送風風量不變的情況下，采用調整風口面積方式摸索合適鼓風動能。送風面積由開爐之初的0.2811分四步調整至0.2584，目前鼓風動能控制在14500-15800kg.m/s，較原來提高約500-800 kg.m/s。

7  出鐵管理

增加搗固焦比例使爐缸內焦炭粒度變小，影響爐缸透液性，造成爐前出鐵不穩定，鐵口假來風現象增多，渣鐵出不凈，原有出鐵模式不能達到凈爐缸的目的，爐缸留存渣鐵多，爐缸內液面升高。為應對以上出現的問題，爐前出鐵制度做了調整。（1）縮短出鐵間隔，控制在10分鐘以內；縮小鉆頭使用，由原來的直徑55的鉆頭調整到直徑50的鉆頭，延長出鐵時間，改善鐵水環流及爐缸透液性。（2）鐵口深度控制在3.5-3.7m，較正常鐵口深度偏深，降低爐缸液面高度。（3）開爐半年時間調整鐵口角度至10°，降低爐缸渣鐵儲存量，降低爐缸渣鐵液面。

8  經濟效益分析

通過采用以上控制手段，在搗固焦配比提高至80%的情況下，高爐燃料比仍控制在510kg水平，基本無升高，具體數據如表6。

表6

目前市場上同級別的頂裝焦與搗固焦噸差價在300-500元，按照搗固焦配比80%，高爐日產生鐵6500噸考慮，焦比360kg/t,單高爐日創效400*80%*6500*360÷1000=748800元，約75萬元。

9  總結

（1） 提高原料品位，加強篩分能有效降低搗固焦帶來的負面影響。

（2） 增加搗固焦比例直接影響高爐的氣流分布，調整應以疏導中心氣流為主，保證中心氣流充沛，適當兼顧邊緣氣流。

（3） 大高爐增加搗鼓焦比例，應時刻注意爐缸熱量的變化，上提生鐵含硅量，配合以合適的造渣制度，既能保證爐缸熱量充足，又不影響渣鐵的流動性。

（4） 應對爐缸透液性變差，降低爐缸渣鐵液面，延長出鐵時間降低出鐵速度，減少爐缸渣鐵液面的波動能起到改善作用。

（5） 2000m³級別高爐鼓風動能控制在14000 kg.m/s以上能促進中心氣流的打開。