马钢大型高炉气流控制的探讨

摘要马钢2500m3高炉投产后，在高冶炼强度下气流难以控制，高炉稳定性不好，时常出现气流失常的状况。

通过控制合理的操作炉型、采用合理的操作制度，并配合精料入炉，马钢大型高炉气流分布日趋合理，实现了高炉生产的高效、低耗。

关键词大高炉冶炼强度气流控制精料
1概述
马钢1994年4月25日第1座2500m3高炉投产，标志着大型高炉在马钢的诞生，同时一个崭新的课题—大型高炉的操作控制，也摆在马钢人面前。

从开始的300m3高炉为主到2500m3高炉当家，经过马钢人的几年实践摸索，大型高炉的操作指标取得明显进步：利用系数从当初只有一点几攀升至2000年大年修后的2．0以上，冶炼强度0．8左右；2002年全年利用系数达2．269，冶炼强度0．886。

2003年2号2500m3高炉投产后，15天即达产，1个月以后高炉利用系数基本稳定在2．3左右。

但是，大型高炉在高冶炼强度下气流控制的稳定性一直困绕着马钢人。

在高冶炼强度下2座2 500 m3高炉经常会因为原燃料、操作等原因，每年总有2～3个月会出现炉况反复、气流失常的状况。

为此，马钢一方面眼睛向内看，寻找自身工艺、控制的缺点和不足，及时改正和完善；另一方面向外学习国内外大型高炉高冶炼强度下气流控制方面的操作经验，结合自身特点，积极实践，形成自己一套大型高炉气流控制方法，并逐步完善。

目前，马钢2座2500m3高炉冶强在0．9左右，高炉利用系数一直稳定在2．4
左右。

2合理的操作炉型是大型高炉气流稳定的前提
合理的操作炉型是高炉稳定布料矿焦平台，获得合理的气流分布的前提。

马钢针对2座高炉不同的状况，采取不同的方法来获取合理的操作炉型。

(1)1号2500m3高炉采取更换烧损冷却壁，进行喷涂造衬，完善操作炉型。

由于开炉前几年气流控制不力，高炉炉腹、炉腰部位冷却壁烧损严重，炉身上部砌砖也磨损脱落不少，整个高炉内型呈不规则形状，造成布料变形，出渣铁困难，给高炉提高冶炼强度和安全生产带来很大隐患。

因此2000年底高炉进行了降料线，更换漏水冷却壁，喷涂造衬来完善炉型。

随着操作炉型的合理化，高炉各项操作指标取得了突破(见表1)。

(2)全炉热负荷管理，建立对高炉热负荷的监控机制。

全炉热负荷管理是马钢在总结冷却壁烧损的教训中，加强了对高炉热负荷的数据收集，控制基准研究，在发现高炉局部热负荷异常时，立即采取水量调节，相对应也可以采取布料调整等手段加以控制，保证炉内气流分布合理，维持热负荷在合适的范围内，防止局部过冷、过热引起炉墙结厚或冷却壁烧损。

1号2500m3高炉分别于2001年底电磁流量计测量和2002年9月人工量桶接水测算对高炉进行炉腹以上部位热负荷测定比较，结合炉体温度测量点，从中得出在不同冶炼条件下高炉热负荷的控制水平。

2号2500 m3高炉则从开炉伊始就注重基础数据的收集，每天定时采集炉体各部测温点温度和炉体水温差数据，建立数据管理模型图，寻找高炉合理的热负荷管理基准以及与此相对应的水量、水温控制标准，并指导炉内操作，为高炉控制合理的边缘和中心气流分布提供依据。

目前这种方法已经推广到各个高炉，作为高炉日常管理依据。

2005年初，为了处理因原燃料引起的高炉炉况失常，2号2500m3高炉根据高炉数据采集模型，对高炉炉墙状况作出相应的判断，为高炉炉况进程提出了合适的判断依据。

炉况处理前后炉身水温差变化如图1所示，炉身温度的变化如图2所示。

3合理的操作制度是高炉气流控制的关键
大型高炉与高冶炼强度相对应的是高产量、高负荷、高风温和富氧大喷吹。

如何控制好气流分布是高炉操作的关键。

马钢在这方面做了很多工作，基本上可以总结为两个阶段：
(1)1号2500m3高炉2000年大年修以前。

该阶段马钢大型高炉操作基本上处于摸索时期，冶炼强度低，逐步从中小型高炉操作到大型高炉操作理念的转变形成期。

在气流控制上往往容易沿用小高炉操作习惯，操作参数稳定性不够，动作较频繁，这样很不利于大型高炉炉内气流形成和稳定。

但在宝钢和鞍钢等早期拥有大型高炉的国内厂家的经验影响下，结合自身实际，马钢炼铁人正逐步形成自己的一套大型高炉操作理念。

(2)2000年1号2500m3高炉大年修至2005年上半年。

在2000年底大年修以后高炉技术经济指标都上了一个大台阶，随着煤比、冶炼强度的提高，气流的稳定性成为高炉控制的主要矛盾。

马钢炼铁从高炉的基本操作制度入手，结合马钢2500m3高炉炉型特征(偏瘦长，HU／D在2．4左右)，在高冶炼强度下，焦层厚度逐渐减薄，高炉炉内压差较高，炉内料柱高度高，透气性变差，为获得倒“V”型软熔带，保证足够的中心和适当的边缘气流是稳定炉内操作的需要。

从这些年的操作实践看，马钢大型高炉的操作基本是以发展中心抑制边缘为主。

基于以上观点，操作上采取如下措施：①下部送风制度调节以逐年缩小风口面积为主，从初期0．34m2降到0．31 m2左右，实际风速从开始的250 m／s升到280 m／s，中心气流指数基本维持13以上；风口小套长度也从原来的550mm增加到625mm，以期获得良好的中心气流。

②上部装料制度也以控制边缘发展中心为主，布料矩阵矿石和焦炭错一挡，矿石靠外。

原先布料上矿石和焦炭最外挡以9、8挡错开(共1l挡，大数布料角度大，靠外环)，发展到2004年下半年，基本矿石已经用到的ll挡；并且原来的小粒烧(3～5mm)的使用也从当初单一的节约成本发展为用来控制气流，分两挡布在边缘。

布料上也辅助靠内挡(比如3挡)适当增加焦量，活跃中心。

③为了防止高冶炼强度、大喷吹情况下未燃煤粉恶化料柱透气性，高炉强化送风温度，在设备允许条件下，风温维持在1200~(：或更高；并辅以高富氧，富氧率尽可能达到3．0％以上。

④为防止原燃料质量恶化透气性，要求矿石具有良好的还原性，Fe0含量不得小于7．0％；大高炉用焦炭CSR≥69％，CRI≤25％；还要控制矿焦粉末的入炉。

总之，这个时期马钢大型高炉在高冶炼强度下，气流控制主要是发展中心抑制边缘，虽然这与高煤比(100—160kg／t)的国内同类型高炉不一样，而且理论上在这样的煤比下应该是兼顾中心的同时，也应发展边缘(煤粉燃烧氢含量高，燃烧带更容易向中心扩展)，但马钢的实践却有些不同，也许与马钢高富氧，高炉偏瘦长以及炉腹角偏小易形成边缘气流有关。

不过，马钢高冶强下的这种气流控制虽然获得了高煤气利用率、高利用系数(在国内同内型高炉中处于前列)，但是，高炉在适应外界原燃料条件的变化能力上比较欠缺，容易气流失常(见表2)，所以怎样获得稳定气流控制仍需继续实践摸索。

4精料入炉是高炉气流稳定的基础
大型高炉对原燃料质量的要求高，要求入炉原燃料质量稳定性好、入炉含粉率低。

马钢1号2500m3高炉投产初期，由于整个系统都是新设备，原燃料质量稳定性较差，烧结矿入炉含粉(<5mm)高达12％，焦炭含粉(<10mm)也高达5％，导致炉况经常失常。

为此，马钢在精料入炉方面狠下工夫，通过实践和摸索自主开发了带自清理的动静筛条的筛网，同时形成了一套严格的槽下精料管理制度，并将高炉槽下的精料管理纳入厂里的经济责任制考核。

通过攻关，目前高炉入炉烧结矿含粉(<5mm)基本稳定在3％，焦炭含粉(<10mm)不到1％，为高炉气流的稳定形成有力支撑。

为缓解烧结压力，我们还对高炉小粒烧结矿回收系统进行了改造，实现了高炉筛下物中粒度在3～5 mm的烧结矿人炉，经过摸索，我们将小粒烧作为高炉气流调整的一种手段。

5结语
通过10余年的摸索和实践，马钢在大型高炉的气流控制上积累了一定的经验，但在炉况长周期高水平的稳定上还没有取得很好的经验。

随着马钢新区2座4000m3高炉的投产，马钢在大型高炉气流控制方面需要探索的东西还很多，还需要借鉴国内大型高炉的控制理念，比如宝钢4000m3高炉长期煤比稳定在200kg/t以上的气流控制方法，并结合自身特点，摸索出一套适合自己的高冶炼强度下高炉气流控制方法。