超大型高炉开炉分析及生产组织方案研究

罗 胜

（山西太钢不锈钢股份有限公司制造部， 山西 太原 030003）

对于钢铁企业来说，大高炉（4350 m3高炉以上的大型高炉）的稳定不仅关系到炼钢系统的稳定，而且波及到煤气系统、原料系统、轧材系统、动力系统的稳定，高炉系统是钢铁企业的核心，而大高炉能否顺利开炉，更是钢铁企业的重中之重。

高炉建设工程完工，各系统（煤气系统、上料系统、冲渣系统等）均冷试车（调试）完成后，高炉开始装料、点火送风，高炉第一炉铁水出铁，到高炉顺利喷煤，炉况稳定，铁水硅含量（质量分数）达到1.0%以下的全过程，正常时间约为7～10 d。

1 开炉前的外围保供条件

高炉一旦开炉，不论是原料质量产生波动还是原料供应不及时会造成空料线，因炉前设备故障和铁水罐（鱼雷罐）组织不及时等原因会使高炉憋风，因其他设备故障会造成高炉减风或休风，这些因素都将导致高炉热制度波动，铁水[Si]不达标。开炉高Si铁水持续时间长，会使铁水罐难以正常周转，给高炉造成致命影响。因此，应高炉造渣制度、热制度、出铁制度的要求，外围保供条件如下：

1）焦炉较高炉提前15 d以上投产，且焦炭质量能满足高炉要求。一般新焦炉投产需连续生产15 d以上，焦炭产、质量才能满足高炉生产需求。

2）烧结机提前1个月热负荷试车，烧结矿质量、产量满足高炉要求（烧结机和高炉配套建设）。

4）4350 m3高炉本体设备状况及其它各项准备、试车工作全面完成，运行可靠、稳定，无较大隐患。

5）风、水、电、气（包括煤气）等介质稳定运行。

2 开炉期间出铁特性分析

对开炉期间的出铁量、铁水硅含量及铁水流速进行跟踪统计，绘制曲线图见图1。

图1 开炉期间出铁情况趋势图

2.1 铁水量

第一炉铁水量最低，第三炉达到最高，第四炉出铁量减少（主要因素是上两炉出铁比较干净），后面呈升高趋势。

2.2 铁水Si含量

铁水硅含量随着开炉的进展，整体呈下降趋势，第一炉铁水Si含量最高，第三炉下降幅度明显增加，随后缓慢下降，20炉以后Si含量（质量分数）由特高区（2.0%～4.0%）降到了普通区（1.0%左右），到30炉以后已降到了1.0%以下。

2.3 铁水流速

第一次最慢，第三次出铁量大增，流速也达到最高，第四炉以后铁水流速基本呈平缓上升趋势。

3 开炉不同阶段的难点分析及应对措施

3.1 不同阶段铁水分配组织

高炉物理热充沛，化学热（Si含量）按预定目标降低（10 d内铁水Si含量（质量分数）控制在1%以下），是整个开炉期间生产组织的基础，以铁水Si含量为依据，将高炉开炉划分为四个阶段。不同阶段铁水分配组织见下页表1。

第一，光纤通讯。具有容量大、可靠性高、速率快以及传输距离远等优点，为通讯通道设计首选。第二，GPRS以及3G网。用户可以结合实际需求租用的中国移动网络，可以节省通讯通道建设费用。一般情况下用户应根据所需的带宽租用通讯通道，通用费用以流量计费，其中GPRS与3G相比，3G传播速度更快，可以完成数据与图像的传播。第三，无线扩频。如果水电站地理位置比较开阔，客户可以选择自行购买无线扩频装置，架设无线电通讯通道。此种方式可以完成数据与图像的传输，具有可靠性高。抗电磁干扰强以及误码率低等优点。

表1 开炉不同阶段铁水分配组织表

3.2 不同阶段具体生产组织方案

针对不同阶段的特点，采取相应的措施，具体组织方案如下：

3.2.1 第一阶段

落实外围（机车、敞口罐、铸铁机及混铁炉等）准备工作，做好开炉点火后出第一炉铁的准备。

3.2.2 第二阶段

特点：铁水温度低、铁水硅含量超高（预计4%以上）、铁水流动性差。

组织措施：开炉第一炉，全部安排铸块，如铁水温度低于1370℃时流动性差，难以铸铁，安排冻罐后冷却，进罐库翻罐处理。第二炉，全部安排铸块，如果铁水温度低于1430℃，且铁水流速≤2 t/s，安排单罐运输送铸铁机。第三炉，铁水量预计在800 t以上，铸铁节奏跟不上。措施：全部用敞口罐运输，共出铁12罐，4罐安排铸铁，8罐送炼钢旧区（如铁水Si含量高于4%时，旧区安排简单吹炼后铸废钢锭）。

3.2.3 第三阶段

特点：铁水硅含量呈下降趋势，属于高硅、高产阶段。

组织措施：第四炉首次使用鱼雷罐运输送新区，在新区倒罐站用铁水包分别接新高炉铁水和旧高炉铁水，按1:1.25的比例进行混合后供转炉炼钢，预计混合后的铁水硅含量在1.3%以下。开炉第三天（第四～十四炉）是铁水硅含量降低的转折期，是生产组织关注的重点，第三阶段的生产组织基本同第三天。

3.2.4 第四阶段

特点：铁水硅含量（质量分数）在1.0%以下。

组织措施：原则是尽可能供新区使用，新区使用有困难时，安排旧区使用。当新高炉铁水发生积压时，安排旧系统高炉休风。

整个过程，需要对炼钢新、旧区铁水的供应进行及时、合理调配，避免铁水消化不及时，对高炉造成影响。

3.2 存在问题及应对措施

存在的主要问题是高硅铁水的消化使用，尤其是前三个阶段。而某公司当时的铸铁能力严重不足，炼钢时最大的困难是，因铁水Si含量高，炼钢过程极易造成喷溅。

针对以上问题，应对的措施是：炼钢采用双渣法进行操作，外围组织的措施是高硅铁水和普通铁水进行兑铁，稀释降低Si含量，详细措施如下。

1）炼钢使用高硅铁水的方案见表2。

表2 炼钢使用高硅铁水的方案表

2）因铸铁机能力不足，新高炉开炉铁水和旧系统的铁水混合供炼钢使用方案

混合铁水使用方案：每日（持续10天）都要对新高炉铁水量、Si含量预测，结合旧有系统的铁水量、Si含量情况等，制定铁水混合、分配方案，旧炼钢的铁水混合利用炼钢的混铁炉混合铁水，新炼钢的铁水混合由新炼钢倒罐站通过铁水包混合完成。

以高炉开炉第三天为例，其方案如下：

开炉第三天预计全天出铁6000 t，出铁11次。平均铁水硅含量w（Si）在2.3%以下。

新高炉铁水分配：首先尽可能安排铸铁，不能影响铸铁机能力，预计日铸铁2500 t；日安排供炼钢新区2000 t；其余全部安排供炼钢旧区使用，预计数量1500 t；铁水混合方案见表3、表4。

表3 供炼钢旧区铁水混合方案表

表4 供炼钢新区铁水混合方案表

4 结语

本文重点对大高炉开炉的外围生产组织进行了方案论述，尤其是铸铁能力不足的情况下，如何使用消化高硅铁水的方法和生产组织进行了研究分析，为大高炉开炉及其生产组织提供依据。