鞍钢提高高炉利用系数生产管理实践

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）

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1 490℃，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。

表1 各高炉布料起始角度调整前后对比 （°）

（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。

图1 3200 m3高炉热负荷与矿石平台宽度的关系

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。

图2 2015.01～2018.05高炉平均利用系数

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。