宣钢4号高炉大矿批技术研究与实践

刘宝洋

（河北钢铁集团宣钢公司，河北 张家口 075100）

1 背景

宣钢4号高炉有效容积1800m3，2005年10月24日投产。从2005年10月投产～2011.10月中修停炉六年当中，4号高炉生产稳定，但是随着钢铁形势不景气、原燃料价格提高、公司实行低成本战略以后，4号高炉经济指标连续下滑。为改善因原燃料质量下滑导致料柱透气性恶化的炉况，4号高炉于2010年下半年开始中心注焦，虽然炉况稳定顺行，但是煤气利用变差，焦比升高幅度较大。表1为4号高炉2010年～2011年主要经济指标。

表1 4号高炉2009年至2011年主要经济指标

2010 年下半年，4号高炉配加外进焦，且比例逐步增加，而且含铁炉料质量差，入炉料结构调整频繁，炉况变差。2010年9月，4号高炉采用中心注焦的装料制度，炉况恢复正常，但是煤气利用大幅下降，2010年上半年煤气CO2%为20%，下半年降至19.8%，2011年为19.32%。与2009年相比，2010年和2011年焦比显著升高。

2 详细技术内容

2.1 应用大矿批的技术原理

批重的大小对高炉煤气流的稳定性和煤气利用的好坏起着决定性作用。扩大矿石批重能促进矿石的均匀分布，合理布料，优化煤气流分布，可以稳定上部煤气流，可提高煤气中CO2含量，提高煤气利用率，同时使热风所带有的热量能够充分传递给炉料，增加高炉内铁矿石的间接还原度。煤气中的CO2含量提高1%，炼铁燃料比下降20kg/t·铁,间接还原是个放热反应，而直接还原是个吸热反应。所以，我们要采取大矿批操作，努力提高矿石的间接还原反应，同时采用合理的送风制度，在风口前形成较长的循环区，使煤气的初始分布向中心延伸，减少中心死料柱，改善炉缸中心的透气性和透液性，解决煤气流和炉料逆向运动之间的矛盾，煤气流分布均匀合理，促进高炉生产顺利，形成“下活，上稳”的格局，降低燃料比。

2.2 技术方案

2.2.1 稳定焦炭批重，创造稳定的焦炭平台稳定中心气流

如何采取措施保证中心通畅和边缘气流的稳定是实行大矿批冶炼的前提。矿石落点与炉喉中心的距离占炉喉半径的比例要大，以保证中心负荷轻。四号高炉在实践生产中将焦炭批重定为10.8t，保证了一定的焦窗的厚度，减轻矿石对焦炭推移作用，有效地提高料柱的透气性。由于焦炭平台是根本性的，在生气过程中调整焦炭负荷时，采取稳定焦批，逐步调整矿批重到50t，以使焦炭层相对稳定，保持焦窗的稳定性和透气作用，这样即使在原燃料条件相对较差的情况下对稳定煤气流仍起到良好效果。

2.2.2 送风制度的调整：保持较高的风速和较高的鼓风动能

合理的送风制度是基础。在风口前形成较长的循环区，使煤气的初始分布向中心延伸，减少中心死料柱，改善炉缸中心的透气性和透液性，对形成“下活，上稳”的格局是非常重要的。送风制度主要是保持适宜的风速和鼓风动能以及理论燃烧温度，使初始煤气流分布合理，炉缸工作均匀活跃，热量充沛、稳定。

四号高炉的风口面积为0.2904m2，风速256m/s，动能10000kg·m/s～11000kg·m/s，合适的送风制度保证了足够的中心气流，吹活了炉缸，实行炉况稳定顺行。

2.2.3 优化装料制度，加强炉料入炉前筛分，提高料柱透气性，实现节能

4号高炉中修开炉至今，装料制度基本延续了开炉后炉况正常时的模式，即矿批50t，焦批10.8±0.1t，小焦1.1±0.1t；装法K41°39°37°35°J41°39°37°35°30°；料线1.4±0.1m ；炉料结构：球团矿+烧结矿+块矿。当由于原燃料质量波动导致炉况波动时，装料制度仅做微调。另外，在炉料结构上，保证球团矿比例不大于25%，用块矿调节酸料比和入炉钛负荷。2012年10月11日，4号高炉定修发现炉喉钢砖磨损较为明显，送风后，矿焦角度分两次缩小1°。

对原燃料实行严格筛分入炉，减少炉料的填充作用，提高料柱的透气性。粉末多的炉料会有填充作用，使炉料之间的空隙度缩小。所以对炉料筛分速率、筛分效果严格监督检查，确保入炉料质量。将小块焦混入矿石之中，且增加小焦用量，不仅能够减少大焦消耗，又能有效地提高矿石的透气性的同时提高矿石的间接还原度，并煤气引向中心，使炉内形成利于顺行的倒V型软熔带，改善了矿石中心部位的透气性和流畅性，从而保证煤气流的稳定性。

2.2.4 造渣制度和热制度的调整

造渣制度和热制度不合适时，会影响煤气流分布和炉缸工作状态，从而引起炉况不顺。大矿批冶炼后，高炉的煤气利用必然会发生变化，也会影响高炉的热状态，从而会导致造渣制度的变化。因此四号高炉总结以往操作实践经验，摸索出大矿批冶炼的热制度和造渣制度。规定碱度R2：1.15～1.20（计算碱度参数控制在1.05±0.02），[Si]0.25%～0.4%,物理温度≥1480℃，[Si]+[Ti]≤0.55%。

2.2.5 出净渣铁，保证渣铁流速

由于四号高炉采取单铁口出铁，所以出净渣铁对炉况顺行至关重要，保证30min以内兑罐，35min以内打开铁口，并保证铁流速大于5.0t/min，出净渣铁。严格控制渣铁排放速度，确保出铁速度大于渣铁生成速度。

2.3 大矿批技术实施过程

2.3.1 四号高炉中修前基本情况

四号高炉2011年10月停炉以前，装料制度基本以45t矿批，布料矩阵 K42（3）40.5（3）39（2）37.5（2）J42（2）40（2）37（2）34（2）30（1）16（4）布料为主，采用中心注焦。这种制度以加中心焦来保障中心气流，进一步保持炉况稳定顺行，虽然四号高炉炉况顺行较好，但技术经济指标较差。（见表2）。

表2 2011年1月～9月主要技术指标

由上表可以看出四号高炉技术经济指标较差，因此，进一步研究大矿批技术来改善煤气流的分布，提高煤气利用率，降低消耗，增强炉况稳定性和抗波动能力，保持炉况长期稳定顺行，实现高炉高效，低耗冶炼。

2.3.2 四号高炉中修开炉后主要工作

2012年4 月6 日，4号高炉点火开炉。4号高炉开炉初期主要技术经济指标（见表3）。4号高炉5月～9月主要技术经济指标（见表3）

表3 4号高炉5月～9月主要技术经济指标

2.3.3 送风制度调整

（1）停炉前，4号高炉风口面积0.2830m2，鼓风动能8000kg.m/s～9000kg.m/s，难以吹透中心，中心气流主要是靠中心加焦来维持，从炉顶摄像观察中心火很小有时看不见；开炉后，4号高炉风口面积增加至0.2904m2，炉况达到正常水平后，鼓风动能达到9000kg.m/s以上，后续随着风温和风量逐步提高，鼓风动能升高到10000kg.m/s～11000kg.m/s。动能提高，保证了下部煤气流吹透中心、活跃炉缸，从实际效果也是由此。从炉顶摄像观察中心火清晰可见。开炉到达产达效，4号高炉炉芯温度升高幅度较快，即：9日炉芯温度65℃，12日炉芯温度113℃，19日炉芯温度达到300℃。

（2）高风温。充分发挥热风炉的优点，坚持使用高风温。但由于四号高炉中修时未对热风炉进行改造，热风炉为炉龄中后期，蓄热储热能力降低，且煤气压力阶段性偏低，对烧炉有一定影响。目前四号高炉风温定为1150℃，高风温的使用，不但活跃了炉缸，提高了渣铁物理热，改善了渣铁流动性，而且有利于节焦降耗。

2.3.4 冷却制度调整

4号高炉软水系统采用软水密闭循环的冷却结构。对软水系统的管理，主要采取了以下措施：①控制好进水温度，进水温度的控制范围为43℃～45℃.每天密切注意炉身冷却壁温度，热负荷曲线的变化和渣皮的脱落情况，依据水温差的范围，控制进水温度。②监控好补水情况。若补水加快，说明冷却设备有损坏，应立即检查软水系统，找出损坏部位，并采取相应措施，防止炉凉事故的发生，目前通过此方法发现7段22号冷板第4根，7段37号冷板第1根，7段38号冷板第4根，7段19号冷板第1根有漏水现象，通过定修机会检查并把漏水部位通工业水。③加强与动力厂的联系。要求保证软水质量，稳定水量和水温，防止烧坏冷却设备。并定期进行软水置换。

3 结语

3.1 炉况顺行度大大提高

从开炉那天起，矿批逐步扩大，炉况的稳定性就有了明显改善。基本的装料制度形成后，开炉半年的时间了，虽然外围原料条件变化较大，常常自产焦和外购焦相互切换，三烧和一烧相互切换，不同外进球团相互切换等等，对高炉的影响较大，但高炉的抵抗能力非常强，炉况恢复快，很少出现难行，操作参数长期保持稳定。炉况顺行度大大提高，风量增加，压差降低，透气性指数上升，高炉的抵抗能力加强。（见表4）。

表4 4号炉2011年到2012年的路况顺度情况

3.2 气流分布合理稳定

气流易于调整，煤气利用率上升，消耗下降，日常操作中，根据需要对布料矩阵作适当微调，可以轻易达到目标效果。煤气利用率上升，炉缸活跃，消耗指标长期领先宣钢其他高炉。

3.3 炉温充沛稳定

4号高炉低硅冶炼，虽然炉温控制在0.25%～0.35%之间，但铁水物理热充足，下渣电偶测温物理温度≥1480℃，且炉温稳定，含硅的标准偏差低。

3.4 技术经济指标好转

见表1和表3。焦比从387kg/t降到366kg/t，煤比从126kg/t提高到143kg/t，取得了良好的经济效益。