摘要:承钢炼铁厂新 4#（2500m3）高炉达产后，在冶炼钒钛矿过程中，由于原燃料质量恶化、外围条件影响、造成高 炉炉腹及炉腰部位发生结厚现象，各项技术经济指标迅速恶化。通过改变铁种、改善原燃料质量、调整操作制度等 措施，炉况得以迅速恢复，并在恢复正常后得到进一步强化。
关键词:高炉；钒钛矿；炉墙结厚；铁种
1 引言
河北钢铁集团承钢公司炼铁二厂新 4#高炉有效容积 2500m3， 于 2008 年 9 月 16 日送风投产， 主要进行钒钛矿冶炼。 投产初期冶炼普通矿， 9 月 22 日产量达到 5964.63 吨， 利用系数达到
2.39 t·m-3·d-1，实现“6 天达产”，比计划提前 1 天实现达产任务。达产后炉况良好，下料均匀、 出铁顺畅、炉温充沛稳定，在 9 月 29 日由冶炼普通铁置换为冶炼钒钛铁后，炉况平稳过渡，利用系 数仍然保持在 2.15 t·m-3·d-1 以上。但由于外围条件、原燃料及操作等方面的原因，高炉一直未能 达到最佳状态，至 11 月下旬，高炉出现炉墙结厚及炉缸堆积征兆，炉况波动，频繁出现悬料、崩料 现象，炉前出渣出铁困难，风量减少，加风困难，产量大幅下降，焦比明显升高，各项技术经济指 标迅速恶化。虽采取了调整风口，按比例配加普通机烧矿、热洗炉等措施，但效果不明显，为尽快 恢复炉况，减少经济损失，决定进行普通铁冶炼，恢复正常的高炉操作炉型，消除炉缸中心堆积， 恢复正常生产，为进一步强化奠定基础。
2 炉墙结厚现象
2.1 在操作制度没有大的调整的情况下，高炉频繁发生悬料、崩料、定向气流等炉况恶化现象。
2.2 风量较低，高炉透气性由原来的 32 降低到 21，加风困难，加风后易悬料。
2.3 炉温波动较大，不容易控制。
2.4 炉前出渣出铁困难，渣铁出不净，铁口易来风。
2.5 炉腹、炉腰冷却壁温度降低，热负荷在水量不变的情况下降低，说明边缘过重，造成边缘炉腹 部位出现结厚现象。
2.6 煤气利用率明显降低，炉喉煤气 CO2 曲线紊乱，没有正常生产时的边缘、中心气流。
2.7 炉顶十字测温显示炉顶四点温度偏差增大。
2.8 铁水出现高 Si+Ti 高 S 现象。
3 炉墙结厚的原因
3.1 原燃料方面
3.1.1 机烧矿的转鼓指数变低，粒度>10mm 的比例减少，<10mm 的比例超过了 30％，比波动前变化 较大，影响了炉料的透气性。
3.1.2 炉况波动前，天福球配加黑山钒粉，渣中 TiO2 从之前的 8%~9%上升到 12%~14%，Al2O3 最高 达到 16%左右，二者合计达到 28%-30%，严重影响了炉渣的黏度和热稳定性。
3.1.3 球团矿的抗压强度明显降低，球面增多，影响了炉料的透气性。
3.1.4 受焦炭市场资源紧缺的影响，焦炭的抗碎强度和耐磨强度都比炉况波动前的焦炭质量差，造成 焦炭的料柱骨架作用减弱，影响了炉料的透气性，影响了炉况的顺行，进而造成高炉炉腹结厚。
3.2 操作制度方面
3.2.1 新 4#高炉于 10 月 9 日开始由于鱼雷罐粘罐较严重，产量受到限制，一直没有达到理想状态。
3.2.2 慢风时间较长，不能保证全风作业，风量偏低造成高炉煤气流不稳定。
3.2.3 冷却水进水温度低，炉墙热负荷控制偏低。
3.2.4 操作制度没有与原燃料条件相适应，过分追求高煤气利用率，导致边缘负荷偏重。
3.2.5 长期慢风，造成炉缸工作状态较差，炉缸不活跃，炉温波动较大，且恢复炉况过程中煤气流分 布不稳定，导致风口小套被频繁烧漏，加剧了炉墙结厚。
3.2.6 在炉身下部形成结厚层初期，未能采取积极有效的措施，使该部位炉料的透气性变差，气流 在此积聚，形成流化空间，透气性越差，空间就会越大，空间随时消失而形成崩料，连续出现，就 会形成连续崩料，崩料的直接后果是加剧了炉墙下部的结厚。
4. 炉墙结厚的处理
本次处理炉墙结厚时间较长，造成的损失较大，根据处理过程可将其分为两个阶段，第一阶段 炉况发生波动时没有意识到炉况的严重性，只采取了常规的恢复炉况的方法，再加上外围条件的影 响，操作制度调整频繁，导致炉况长时间波动，第二阶段对原燃料结构和操作制度进行了大幅度的 调整，炉墙结厚现象彻底消除，炉况得以迅速稳定。两个阶段采取的具体措施如下:
4.1 第一阶段
4.1.1 原燃料方面 将开炉时生产的落地普通机烧矿经过筛分后，高炉按比例配吃，降低天福球入炉比例，入炉球团矿比例天福球和信通球各 50％，以降低渣铁黏度（表 1）。
4.1.2 操作制度方面
（1）送风制度方面，休风堵五个风口，将风口面积由 0.3481m2 调整为 0.282m2，根据加风进度逐 渐捅开被堵风口，以提高鼓风动能，活跃炉缸工作状态（表 1）。
（2）将进水温度上调 2℃，提高炉腹、炉腰部位的热负荷以降低其冷却强度（图 1），使结厚部 位的渣皮与炉墙的结合部软化。
（3）在上部装料制度上，采取了大幅度疏松边缘的装料制度，焦炭布料角度由 36(2) 33.5(2) 31(2) 28(2) 25(2)调整为 37(3) 34.5(2) 32(2) 29(2) 26(2) 18(1)，矿石角度由 34(3) 32(4) 29(3) 调 整为 33(3) 31(4) 29(3) ，后又调整为 32(3) 30(4) 27(3)，发展边缘煤气流，降低边缘负荷，以 利于煤气流对结厚部位的冲刷，同时降低焦炭负荷，提高炉料的透气性，维持炉况基本顺行，保证 一定的风量，稳定煤气流，消除炉腹、炉腰部位的结厚。
此阶段从发生炉墙下部结厚到采取措施恢复，共耗费 20 天时间，采取以上措施后，炉况有所好
4.2 第二阶段
为彻底恢复高炉炉况，强化各项技术经济指标，减少损失，决定进行 100％普通矿冶炼，彻底消除炉腹结厚和炉缸中心堆积，恢复高炉正常的操作炉型，活跃炉缸工作状态，为进一步强化高炉 奠定基础。具体操作如下:
4.2.1 原燃料方面
12 月 16 日开始组织烧结机生产普通烧结矿入仓，并加大普通烧结矿入炉比例，至 22 日高炉完 全置换为普通机烧矿冶炼；同时外购普通球团矿入炉，实现了 100％普通矿冶炼（表 2），利用普通 渣铁黏度低、流动性好的特点，对炉墙下部进行冲刷，同时可提高软融带的透气性和透液性，稳定 炉况，活跃炉缸工作状态，为上风量和调整煤气流分布起到积极的作用。
4.2.2 操作制度方面
（1）在送风制度方面，休风调整风口，将风口面积由 0.3265m2 减少到 0.2631m2，提高风速，以 活跃炉缸工作状态，并随加风进度逐渐捅开被堵风口，保持合理的鼓风动能，避免炉缸中心形成堆 积，延缓恢复过程。
（2）装料制度方面，制定统一的操作思路，采取了稳定焦角、调整矿角、以上风量为基准的操作思路，增加了矿石的布料环数，将矿石布料角度由 32(3) 30(4) 27(3)逐步调整为 35.5(2) 33.5(3) 31.5(3) 29.5(2)，尽量使矿石在炉内平铺，适当降低煤气利用率，提高高炉透气性（图 8），稳定边 缘煤气流，以消炉内频繁出现的崩料、悬料及定向气流，保证下料均匀顺畅，同时在炉况基本顺行 的基础上加大鼓风量（图 7），利用边缘强盛的煤气流对炉腹、炉腰部位进行冲刷，以消除其结厚层。
（3）冷却制度方面，降低炉腹、炉腰部位冷却壁的水量，进一步提高冷却水进水温度，将进水温 度由 41℃左右提高到 43℃左右（表 2），以降低冷却强度，提高热负荷（图 6），减小结厚部位渣皮 与炉墙的结合力。
（4）热制度方面， 采用分批集中加净焦的方式， 提高炉缸热量， 适当提高铁水 Si+Ti 均值至0.6％，铁水物理热温度控制在 1440～1460℃之间，稳定炉温控制，杜绝炉温偏低现象，既保证铁水 充足的温度，又避免炉温过高造成的钒钛渣铁黏度增加。同时增加萤石的入炉量，使渣中 CaF 达到5%以上，进一步降低炉渣黏度，提高软融带炉料的透气性和透液性，为上风量创造条件，配合普通 铁水彻底消除高炉炉身下部、炉腰部位的结厚（表 2）。
4.2.3 外围组织方面 有计划的安排一次检修，彻底消除外围、设备故障隐患，避免了炉况恢复期间因设备事故引起的休慢风；同时加强炉前组织，增加铁次，保每日 15 次以上，以便及时出净渣铁，为大风量奠定基 础。
5.1 通过这次处理炉墙结厚过程，认识到原燃料质量对大高炉炉况的影响较大，要保持大高炉炉况
稳定，必须重视原燃料的基础作用，超前管理，全面了解原燃料的整体情况，及时根据原燃料变化 情况调整操作制度。
5.2 大高炉炉况波动，恢复时间较长，造成的损失非常大，在日常操作中必须加强高炉精细化管理， 当条件恶化、高炉炉况变差时，要果断休风调整送风制度，适当降低冶强操作，以主动损失代替被 动损失，避免炉况出现大幅度波动。
5.3 合理的操作炉型是高炉稳定顺行的基础，冶炼钒钛矿的大高炉由于各种原因容易发生炉墙结厚 和炉缸堆积，要加强高炉操作炉型的管理，重视高炉热负荷，有计划定期进行普通矿冶炼，恢复合 理的操作炉型，确保炉况长周期稳定。
通过以上措施，利用 10 天时间，彻底消除了炉身下部结厚，炉况迅速好转并逐渐稳定，产量持 续提高，达到 5000 吨以上（图 9），有效容积利用系数达到 2.0 t·m3·d-1 以上，入炉焦比降低至400kg/t 左右，各项消耗指标均大幅降低（图 10），并在 2009 年 1 月初成功置换为钒钛矿冶炼后， 通过调整操作制度，适当抑制边缘气流，形成边缘和中心两股稳定的煤气流，既保证顺行与气流稳 定，又提高煤气利用率，使高炉得到了进一步的强化。
转，能维持基本的顺行，入炉焦比由 600kg/t 以上降低到 500kg/t 左右，有效容积利用系数由炉况最 差时的 0.9t·m3·d-1 提高到 1.6 t·m3·d-1 左右，但由于普通烧结矿配加比例较小，储存时间过长 导致其强度降低；在恢复过程中，由于外围条件、设备故障及风口小套漏套频繁，造成高炉休慢风 率较高，影响了炉况的稳定；上部装料制度调整过于频繁，导致煤气流分布紊乱，炉料透气性差， 平均风量在 4000m3/min 以下，由于风量较低且不稳定，造成煤气流不稳定，炉温波动较大，影响了 恢复效果，没有从根本上消除炉腹、炉腰部位的结厚，风量不稳定（图 2）、透气性指数变化较大（图3），各项技术经济指标波动较大，高炉难以强化（图 4、图 5）。
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