赵东明，李建军，曾宇，佟敏英，刘德辉

（鞍钢股份有限公司炼铁总厂，辽宁鞍山114021）

摘要： 鞍钢4 号高炉停炉大修更换炉缸耐材后，高炉出现炉墙结厚现象。通过对炉墙结厚原因进行分析，采取了加强原料质量管理、降低冷却强度和调整装料制度等措施，炉墙结厚得到有效处理，高炉炉况恢复正常。

关键词： 高炉；炉墙结厚；装料制度；热负荷

鞍钢股份有限公司炼铁总厂4 号高炉（2580 m³） 设有4 个铁口、30 个风口， 采用新型PW 串罐式无料钟炉顶布料设备， 炉底炉缸采用碳砖与陶瓷杯相结合的复合结构，冷却系统采用除盐水密闭循环系统、全冷却壁结构（炉腹、炉腰、炉身下部区域6～9 段采用铜冷却壁），冲渣工艺为冷茵芭工艺，除尘采用干法煤气除尘系统。4 号高炉于2015 年6 月15 日停炉大修更换炉缸耐材，2015 年8 月22 日点火送风，开炉后顺利达产，燃料消耗水平较低。但由于原燃料条件变化和操作等原因，2016 年10 月炉身下部出现炉墙结厚现象。通过对炉墙结厚原因进行分析，并采取相应措施，炉墙结厚得到有效处理，高炉炉况明显好转。

1 炉墙结厚的现象

炉墙结厚主要表现是炉身热负荷明显下降。表1 为2016 年4 号高炉炉墙结厚前后的技术指标。从表1 中可以看出，2016 年9 月至10 月，炉身热负荷由58 497 MJ/h 下降为40 529 MJ/h，7～9 段铜冷却壁体温度平均下降7 ℃，6 段铜冷却壁体温度下降4 ℃。随着生产进行，高炉炉况顺行变差，风压稳定性变差，崩滑料时有发生，高炉燃料消耗上升， 结合炉身热负荷和铜冷却壁温度的变化趋势，可以看出2016 年10 月高炉发生炉墙结厚。

2 炉墙结厚原因分析

2.1 入炉原料质量

鞍钢4 号高炉入炉烧结矿以鞍钢矿山集团东烧厂所产烧结矿为主，由火车运输至矿槽；有时辅以厂内落地烧结矿，由汽车运输至矿槽。由于烧结矿露天运输和储存，下雨会淋湿烧结矿，导致烧结矿受潮，粉末会粘附在大粒烧结矿表面入炉，使高炉入炉粉末增多。2016 年4 号高炉所用烧结矿<5 mm 粒级含量和返矿率见图1。由图1 可以看出，2016 年4 号高炉所用烧结矿<5 mm 粒级含量呈上升趋势，高炉返矿率呈下降趋势。由于高炉采取发展中心、抑制边缘的装料制度，边缘气流受到抑制，造成入炉粉末在边缘富集，边缘自动加重，炉墙结厚。

2.2 冷却强度

近些年高炉生产普遍通过加大冷却水量以增强冷却强度， 但这种方式在边缘气流受到抑制的情况下会加剧炉墙结厚。2016 年4 号高炉炉身冷却系统参数见表2。由表2 可以看出，1~10 月冷却水量保持在4 800 m³/h 水平，冷却强度偏大，由于出现炉墙结厚，11 月开始减少炉身冷却水量，降低冷却强度； 冷却水进水温度平均33.5 ℃， 比较稳定；1~9 月冷却水温差总体稳定，平均2.80 ℃，9 月末冷却水温差开始持续下降，10 月平均冷却水温差2.00 ℃， 10 月中旬水温差最低降至1.20 ℃，说明炉墙结厚已经形成。

2.3 装料制度

鞍钢4 号高炉装料制度的操作理念为发展中心、抑制边缘，但过分抑制边缘容易发生炉墙结厚甚至结瘤现象。2016 年4 号高炉中心焦炭比例和边缘矿焦比（边缘矿与焦炭份额比）见图2。

由图2 可以看出， 中心焦炭比例在1~8 月低于30%、9 月开始逐渐增加超过30%，边缘矿焦比8 月开始逐渐增大。2016 年9 月中旬装料制度，中心焦炭比例30%，边缘矿焦比2.96；10 月上旬装料制度中心焦炭比例33%， 边缘矿焦比3.09； 10 月中旬装料制度中心焦炭比例35%，边缘矿焦比3.15。中心焦炭比例和边缘矿焦比例逐渐增大，中心气流过分发展、边缘气流不足，边缘较重，煤气供给炉墙的热量不足，使软熔带附近的半熔炉料黏到炉墙上，形成炉墙结厚。

2016 年4 号高炉炉喉温度见图3，10 月炉喉温度下降，说明边缘气流不足，高炉发生炉墙结厚。

3 炉墙结厚的处理

3.1 加强原料质量管理

针对高炉入炉粉末增多的情况， 严格控制烧结矿<5 mm 粒级含量， 要求烧结矿<5 mm 粒级含量≤5%，厂内落地烧结矿筛分后才可供给高炉使用；同时加强对高炉槽下烧结矿振动筛的检查，东烧返矿率控制在11%~12%范围，返矿率出现异常时，要及时查找原因，保证入炉烧结矿质量。

3.2 降低冷却强度

2016 年11 月16 日开始降低炉身冷却水量，由4 800 m³/h 降至3 600 m³/h，冷却强度降低。经过实践发现，4 号高炉炉身冷却水量为4 000～4 300 m³/h、炉身冷却水温差为3～4 ℃时冷却强度适宜， 炉身热负荷宜控制在60 000～80 000 MJ/h范围。热负荷低于下限时，边缘气流弱、有结厚倾向，应疏松边缘；热负荷高于上限时，边缘气流盛，应抑制边缘，防止烧坏冷却设备。

3.3 调整装料制度

2016 年10 月，在炉墙结厚初期，高炉出现燃料消耗增加、顺行变差的情况，由于对炉墙结厚重视不够，仅在11 月中旬采取发展边缘、抑制中心的措施，装料制度下旬又恢复发展中心、抑制边缘的操作，中心焦炭比例最高时达到40%，装料制度12 月炉况进一步恶化，炉墙结厚严重，高炉重新采取疏松边缘、适当抑制中心的装料制度，炉况逐渐好转，至2017 年3 月炉况基本恢复正常。

2017 年6 月开始采取逐渐抑制中心、发展边缘的操作制度， 烧结矿由6 环位布料改为5 环位布料，装料制度中心焦炭比例逐渐减少，边缘矿焦比逐渐降低。对热负荷与中心焦炭比例、边缘矿焦比进行线性回归分析，热负荷与中心焦炭比例的关系见图4，热负荷与边缘矿焦比的关系见图5。

由图4、5 可以看出， 热负荷与中心焦炭比例的关系不明显， 而热负荷与边缘矿焦比的关系显著， 且边缘矿焦比低于2.0 时， 热负荷不低于60 000 MJ/h， 可同时保持热负荷和铜冷却壁温度在适宜范围内。因此高炉装料制度调整时，宜控制边缘矿焦比不超过2.0。

4 处理效果

通过加强原燃料质量管理， 减少炉身冷却水量， 降低冷却强度并调整装料制度，2017 年3 月4 号高炉炉况恢复正常，高炉顺行良好，高炉热负荷调整到60 000～80 000 MJ/h 的适宜范围， 铜冷却壁温度在50～60 ℃的适宜区间。2016 年1 月至2017 年11 月4 号高炉铜冷却壁温度见图6。

5 结论

（1） 原料质量变差、入炉粉末增多是本次4 号高炉炉墙结厚的诱因，而冷却制度和装料制度不合理、调整不及时是造成4 号高炉炉墙结厚的主要原因。

（2） 加强烧结矿质量管理，控制烧结矿<5 mm粒级含量≤5%、东烧返矿率在11%~12%范围，保证烧结矿质量。

（3） 加强操作炉型管控， 建立炉身冷却水温差和铜冷却壁温度的预警机制， 按照炉身冷却水温差3～4 ℃、炉身热负荷60 000～80 000 MJ/h、铜冷却壁温度50～60 ℃的标准进行管理， 发现异常及时采取有效措施。

（4） 提高对炉墙结厚的认识，当炉墙结厚、炉况顺行变差时，及时调整高炉装料制度，采取抑制中心、疏松边缘的装料制度，且装料制度调整时边缘矿焦比不宜超过2.0。