曾宇，李建军，刘德辉，谢明辉，李晓春，高德库，佟敏英

（鞍钢股份有限公司炼铁总厂 ，辽宁 鞍山 114021）

摘要： 针对鞍钢股份有限公司炼铁总厂高炉群平均利用系数低的问题，从原料条件、操作炉型和操作管理三个方面进行了原因分析， 通过采取原燃料指标量化管理、 高炉炉型诊断管理、操作参数科学管理等措施，克服了原燃料结构变化等不利因素，提高了高炉群平均利用系数，实现了高炉长周期稳定顺行。

关键词： 高炉；利用系数；指标量化管理；炉型诊断；操作管理

鞍钢股份有限公司炼铁总厂 （以下简称炼铁总厂） 现有大型高炉 8 座， 其中 3200 m³高炉 4座，2580 m³高炉 4 座。 由于有 4 座高炉的炉缸存在不同程度的隐患，为保证安全生产，高炉降低冶炼 强 度， 高炉群平均利用系数降低， 很 难 达 到2.1 t/（m³·d）的水平。 相比国内如武钢、沙钢等企业高炉利用系数长期在 2.1 t/（m³·d）以上的水平，生产效率存在差距。2017 年下半年，炼铁总厂对高炉平均利用系数低的原因进行了分析， 通过采取原燃料指标量化管理、高炉炉型诊断管理、高炉操作科学管理等措施，在同等原燃料条件下，优化了内部操作体系，提高了高炉群平均利用系数。

1 高炉利用系数低的原因分析

1.1 原料条件

炼铁总厂高炉的用料结构主要为烧结矿+球团矿+外购块矿， 其中外购块矿比例不超过 10%。共有烧结机 7 台，360 m²烧结机 3 台，265 m²烧结机 2 台，328 m²烧结机 2 台，其中 6 台烧结机的配料使用混匀料场。 4 座 3200 m³高炉采用单一烧结矿入炉。 4 座 2580 m³高炉中，7#高炉、11#高炉原料条件较好，使用单一料种烧结矿；5#高炉作为平衡烧结矿的调剂炉，经常变更烧结矿的品种，甚至长时间同时使用两种烧结矿；4#高炉使用东鞍山烧结矿， 由于没有综合料场， 来料指标稳定性较差，碱度、FeO 等关键指标稳定性不好，对炉况的长周期稳定顺行带来了一定的负面影响。

炼铁总厂烧结产能水平与高炉消耗水平基本一致，当烧结机进行较长时间的检修时，为应对烧结矿产量降低造成的原料缺口， 高炉将大比例使用料场存储的落地料。 落地原料受空间限制及筛分能力不足等因素的影响， 会造成入炉原料的碱度、FeO、准粉末（粒度<5 mm）等指标变差，高炉入炉风量减少，利用系数降低。

1.2 操作炉型

炼铁总厂高炉受原料稳定性差的影响， 有 4座高炉存在炉身或炉缸的隐患，因此，煤气流的控制方面更侧重于中心气流，中心加焦量多，中心区域的布焦炭量达到焦炭总量的 25%~30%，多时甚至达到 35%。 喷吹煤粉过程中，未燃煤粉很容易集中到死料堆内形成低透液区域， 以及集中到死料堆表面附近气流不活跃的固定料层中， 引起粉末在死料堆的积蓄， 使死料堆的透气性、 透液性变差，进而造成死料堆温度降低，导致炉渣黏度增加和死料堆透液性进一步降低， 最终铁水和炉渣无法透过死料堆，集中地沿着死料堆的表面滴落、下降，使得进入炉缸边缘的渣铁流量增加，加剧料柱恶化的同时，增加了渣铁在炉缸边缘的环流，使炉缸活跃性下降^［1］，中心气流受阻，边中气流分布比例失衡，顺行状态变差，导致高炉利用系数降低。

1.3 操作管理

炼铁总厂高炉的操作管理实行炉长负责制，高炉中夜班的操作参数由炉长制定、 倒班作业长执行。 由于人员能力与经验的限制，炉况操作存在判断失误、操作不当、调整滞后，煤气流变化后参数控制不合理等问题。 人为因素造成炉况波动，高炉利用系数降低。

2 改进措施

2.1 原燃料指标量化管理

（1） 中间指标管理。 密切跟踪烧结机、堆取料机的运行状态，跟踪生产过程中的中间指标（如熔剂粒度、燃料粒度、返矿粒度等），一旦中间指标出现异常，及时对异常参数的形成原因进行分析，形成整改方案并实施，最终完成整改，做到 “早动、少动”，减小烧结矿质量的波动幅度，提高烧结矿质量的稳定性，为高炉长期稳定顺行创造条件。

（2） 筛分管理。 加强对槽下炉料的筛分管理，调小漏嘴，筛子振动幅度 3.5~4 mm，减小料流速度， 在满足高炉上料的前提下， 尽量延长筛分时间，提高筛分效果，严格控制小于 5 mm 粉末的入炉量，提高料柱的透气性。

（3） 分级入炉。 烧结矿粒度差距大将会导致炉料的孔隙度降低，劣化料柱的透气性，影响高炉的顺行状态^［1］。 对入炉烧结矿实施分级管理，有助于改善高炉料柱透气性。 通过增加筛子，对成品烧结矿按粒度区间进行区分，将大约占总量的 20%~ 25%、 粒度范围在 5~12 mm 的烧结矿进行分槽管理，独立上料。 在一个布料周期内，按一定的大小粒比例、使用两种不同粒度的烧结矿，缩小同一批炉料的粒度差，改善整个料柱的透气性。

（4） 料场管理。 按质量对落地料进行分区管理，开停机料与不合格品作为杂料存放，其它物料按种类分堆存放。 高炉有计划地使用开停机料与不合格品料，减小用量，降低影响。 当高炉大量补充 落 地 料 时， 严格禁止使用开停机料与不合格品料。

2.2 高炉炉型诊断管理

通过对高炉开展炉型诊断管理， 查找操作炉型的不合理因素，分析其形成原因，从源头进行治理，保证操作炉型合理。 高炉炉型诊断管理主要分炉缸管理、 炉身管理和矿石平台宽度管理三个部分。

（1） 炉缸管理。 炉缸管理的核心工作内容是保持炉缸的活跃性， 确保炉芯区域不会发生中心堆积现象。 炉缸管理是高炉实现长周期稳定顺行的前提，活跃的炉缸是高炉长期稳定顺行的基础。

为了保证炉缸长期的工作状态， 主要开展三方面的工作：一是强化铁水温度管理，在 2580 m³高炉炉况无大波动 的 情 况 下， 铁水温度不允许低于1490 ℃，通过保持渣铁足够的过热度，确保其流动性；二是通过缩小风口面积，提高风速，增加回旋区长度，缩小炉缸中心的焦堆区域，改善炉缸中心区域的透气性和透液性； 三是在中心气流可以满足高炉顺行要求的前提下， 降低中心加焦的比例，减小中心焦堆的大小，避免中心焦堆过大而导致炉缸活跃性下降。

（2） 炉身管理。 炉身管理的核心工作内容是实现圆周温度场的科学分布， 确保炉墙边缘位置不会发生结厚现象。 炉身管理是高炉实现长周期稳定运行的基础， 边缘温度场的稳定是高炉取得较好经济指标的基础。 边缘温度场的稳定主要取决于边缘炉料的落点和边部矿焦比。 炼铁总厂有多座高炉的热负荷稳定性不好， 存在异常波动现象，其主要原因在于边缘的起始布料角度不准确，落点距炉墙位置未达到理想状态。 布料角度小，落点距炉墙位置远，炉料向外侧滚动，边缘炉料结构不受控；布料角度大，炉料落点打炉墙后反弹，距炉墙边缘位置形成堆尖， 炉料无法布到指定的理想位置。 两种布料的情况都无法获得稳定的边缘气流通道。 炼铁总厂通过对各高炉落料点位置进行计算，对其布料的起始角度进行了调整，布料落点位置与炉墙的距离控制在 100 mm 以内。 各高炉布料起始角度调整前后的数据见表 1。调整后炉身热负荷的稳定性明显得到提升。

（3） 矿石平台宽度管理。 矿石平台宽度管理的核心工作内容是保持合适的平台宽度，通过合适的平台宽度选择，确定合适的无矿区面积，确保中心气流顺畅，在生产顺行的情况下，实现取得较好经济指标的目标。 矿石平台的宽度决定了矿石软熔带径向的宽度以及无矿区的大小， 是高炉初始煤气流二次分布是否合理的决定性因素。 平台过宽，无矿区小，风口前端阻力增加，风口回旋区与矿石布料平台的宽度不匹配， 中心气流受到抑制，不利于高炉顺行；反之，平台宽度过窄，则会出现中心过吹现象，消耗大幅度升高。 只有平台宽度合适，高炉才会取得较好的技术经济指标。 通过对3200 m³高炉热负荷与矿石平台宽度的离散关系进行分析，得出矿石平台宽度为 1.3 m 时，热负荷弥散区间最小，最有利于边缘气流的稳定。 3200 m³高炉热负荷与矿石平台宽度的关系见图 1。

2.3 高炉操作科学管理

炼铁总厂各高炉操作按照“一炉一策”的方针进行管理。 根据各高炉不同的用料结构、炉缸炭砖侵蚀程度、设备状态、操作炉型等条件，综合判断，制定高炉操作方针。 针对炭砖侵蚀较为严重的高炉，通过合理组织出铁、控制适宜的冶炼强度、不出铁铁口定期养护等方式， 保证高炉在一个稳定的利用系数水平长期运行，减少炉况波动。 高炉参数控制方面，日常操作参数由炉长负责制定，制定好后， 由厂调度室值班长负责对高炉煤气流变化参数进行动态跟踪， 实现了高炉操作参数控制的合理性， 大幅度提高操作的准确性。 人员管理方面，实行高炉中夜班操作指导上墙管理，定期组织主要操作岗位人员进行事故预案学习，通过学习，不断提高操作技能，完善预案，提高生产环节对事 故的控制能力，将事故处理在萌芽状态，避免扩大。

3 生产效果

炼铁总厂自 2017 年下半年采取改进措施后，铁前工作实现了全面提升。 原料系统严抓过程管理，跟踪中间指标，改善了高炉入炉原料水平。 上料系统更加注重筛分的效率， 大幅降低了入炉准粉末的含量，提高了入炉炉料结构的稳定性，为高炉系统持续、稳定生产奠定了基础。 通过开展高炉炉型诊断管理， 量化高炉边缘温度场的控制区间以及圆周工作的均匀度， 有针对性地匹配系统参数，对炉况进行调整，实现了高炉群长时间的稳定顺行，产能稳步提升。 2015.01~2018.05 高炉平均利用系数如图 2 所示。

由图 2 可以看出，2015.01~2017.05 高炉平均利用系数稳定性不好，波动区间大，低的时候不到1.9 t/（m³·d），高的时候甚至超过2.2 t/（m³·d），整体水平在 2.1 t/（m³·d）以下。 2017.06~2018.05 高炉采取改进措施后，利用系数稳定运行在 2.1 t/（m³·d）以上的水平，取得了良好的效果。

4 结语

鞍钢股份有限公司炼铁总厂从原料条件、操作炉型和操作管理三个方面分析了高炉群平均利用系数低的原 因，采取了原燃料指标量化管理、高炉炉型诊断 管 理、高炉操作科学管理等措施，在原燃料条件不变的情况下，明显提高了高炉群平均利用系数，由不足 2.1 t/（m³·d）稳定地提升至2.1 t/（m³·d）以上的水平，改进效果良好，实现了高炉长期稳定顺行。 由此可见，在高炉生产中，当原燃料结构发生微小变化时， 可以通过合理组织生产、科学管理，实现高炉长周期、高效、稳定运行。

参考文献

［1］ 王再义, 王尤清, 邢本策, 等. 烧结矿分级入炉技术实验研究［J］. 鞍钢技术, 2003（6）: 23-26．