高炉冶炼精准开炉工艺技术研究及其应用

付 强

（山钢股份莱芜分公司炼铁厂，山东 济南 271104）

随着社会工业化进程的不断推进，高炉生产质量要求明显提升。高炉冶炼精准开炉工艺技术的应用，对规范冶炼技术流程、实现精准开炉目标意义重大。相关人员应基于高炉冶炼精准开炉工艺，全面分析高炉容积、燃料配比、装料参数等生产信息，制定更为高效、精确的高炉冶炼开炉方案，突出精准开炉工艺的实践价值。

1 高炉冶炼精准开炉工艺相关概述

高炉冶炼精准开炉工艺是冶铁、冶金中的关键性技术，该工艺的技术核心是根据高炉冶炼的理论支撑，分析生产项目中高炉炉体设备、配料基本条件，随后在大数据、计算机等技术的作用下，将高炉冶炼指标、数据信息进行量化。同时在数据处理中准确调控冶炼参与，优化开炉流程、操作技术，增强高炉综合冶炼效果的工艺技术。该工艺在具体应用中，具有协调高炉开炉期各操作指标、精确选择开炉时间的作用[1]。相关人员在详细核算高炉冶炼数据后，可系统的控制高炉冶炼进程，使高炉能够在冶炼即将结束过程中精准开炉，保障高炉开炉质量，控制开炉成本，提升高炉冶炼水平。

2 高炉冶炼精准开炉工艺技术实践流程

高炉冶炼工作通常处于复杂环境中，精准开炉工艺技术在具体实践中，其基本流程主要体现在以下内容中：首先，依据高炉冶炼理论、高炉运行参数，给出各生产阶段中冶炼操作方案。随后结合精准开炉所需的原燃料、高炉装备、高炉内部容积等条件，确定高炉开炉过程中的装料、布料、配料方法及数据。比如在确定高炉开炉的装料时，可按照高炉容积、生产时的温度、热量，分析高炉内Mgo、Al2o3、炉渣等成分，协调各冶炼参数，使高炉配料入炉后具有协调高炉填充容积、空料的作用，能够实现高炉精准开炉目标。

其次，分析高炉冶炼期间的首次开炉时间、头次出铁质量，调整高炉开炉的基础矩阵、炉料结构，并在高炉添加风料后，精确控制高炉冶炼指标、参数，使开炉进程得以缩短，生铁材料制备成本减少。最后，进入高炉布料环节，使高炉冶炼中内部炉料与炉喉截面区域匹配，在开炉物料量、装料所需量、开炉配料数量确定后，计算高炉冶炼中的全炉焦比，保证高炉内终渣、布料、生铁、初成渣成分的科学性[2]。例如正式装料前，相关人员应对高炉转速、布料功能、溜槽尺寸进行测定，验证高炉基础矩阵中的配料顺序、填充物料类型。

3 高炉冶炼精准开炉工艺技术的具体应用

3.1 确定高炉基础布料矩阵

为实现高炉精准开炉目标，应提前确定高炉基础布料矩阵，即在标准高炉冶炼条件下，维持高炉填充容积、炉内热量、填充物料的平衡，分析精确开炉所需的炉渣成分、炉内热容量、监督，为冶炼进程的不断推进做好准备。在此期间，相关人员可通过填充容积、炉内正料批数的协调与统一，获取具体的高炉装料数据，控制开炉冶炼参数。一方面，高炉冶炼精准开炉工艺中，若高炉容积超过1000 立方米，其了内部装料测定数据应大于6m，装料超过8m 后，则应通过炉内加风的方式，确保炉内装料消耗、冶炼的合理性。另一方面，高炉冶炼过程中，其基础矩阵还应包括风量比、风温、热风压等冶炼参数，具体数据如表1 所示。

表1 某高炉冶炼项目中的冶炼参数

3.2 控制高炉冶炼流程

控制高炉冶炼进程的主要参数包括高炉风口面积、顶部压力、风量等，以及炉温升高后，高炉内炉料结构、高炉负荷值、燃料比、装料可利用系数等，具体控制方案如下：首先，应用高炉鼓风动能，确定风压、风温、风量等核心参数，比如高炉内顶部压力应小于实际压差，若炉内顶温低于300℃，则应使风温低于100℃，冶炼中硅元素用量小于2.5%时，可将风温控制在每周期1%～2%左右。

其次，如果高炉内喷煤数量在该时期尚未满足精准开炉要求，则需通过高炉负荷控制炉内燃料比。即高炉内燃烧温度变化幅度应控制在3%，前期、中期、后期加风值需与高炉容积的比值不得超过2.7。随后相关人员可利用高炉内产量值的变化，调整炉料结构，其中炉渣碱度可控制在0.98%～2%以内[3]。

最后，炉内球团增加后，表示高炉冶炼中容积倍数增加，需在基础矩阵参数中，根据炉温、矿料批次的变化，使高炉焦矿角度小于1%。待高炉焦矿与精确开炉技术指标接近后，对各参数进行周期性调剂，使得高炉内部冷却水压、可循环水温差异值调整为75%～88%，从而使标准产量误差值小于5%，同时可确保精准开炉中高炉冶炼指标、参数调整后，整体冶炼效果的稳定性。

3.3 测定开炉装料内容

3.3.1 测定开炉装料

高炉冶炼过程中，相关人员应提前对开炉装料进行测定，即按照开炉各阶段冶炼参数、原燃料、工艺系数，评估各参数内在联系，随后根据数据区间、参数变化幅度的调整，使高炉冶炼中开炉装料数据、各材料调剂幅度得到标准化控制，提升高炉冶炼的开炉质量。某公司在1080 立方米的高炉冶炼中，为达成精准开炉的目标，详细测定开炉装料，最终实现该生产目标，在该项目实施中，相关人员根据布料规律、精准开炉工艺所需的装料参数，获取高炉各倾角落点值。随后应用激光扫描设备、仿真软件模拟装料运行轨迹，分析高炉各区域装料填充量、基本填充顺序，测定开炉装料。测定过程中，技术人员根据相关冶炼理论，确定布料矩阵及其对开炉质量造成的影响，最终将高炉内装料控制为6.5m，与计划装料量误差为3%，具体数据，如表2 所示。

表2 开炉装料测定参数

3.3.2 确定首次出铁时间

高炉冶炼精准开炉工艺技术实践中，首次出铁时间通常会在4 小时内，在以上冶炼参数确定后，冶炼工艺中理论装料批次为7 次，预计冶炼铁量为51.6t。而在高炉内风量不变前体下，首次出铁时间应在冶炼后2 小时内，出铁量一般为125t。

3.3.3 控制冶炼进程

在冶炼进程优化后，相关人员以精准开炉为目标，重新制定高炉冶炼方案，使首次出铁量为135t，出铁时间节约20 分钟。连续送风17 小时后，高炉内铁水温度明显低于1600℃，出铁量增加至139t，且高炉冶炼过程中自动装料流程顺畅，各渣铁成分符合标准化生产要求。但是为确保高炉冶炼水平，在头次出铁后，相关人员应在首次出铁完毕后启动喷煤，实际喷煤量为31kg/t，连续喷煤20 小时后，将高炉冶炼模式调整为“全风口”罪业，使高炉内硅平均值稳定在0.5%以内。另外，高炉冶炼期间，上述参数在实施中，技术人员还需按照准确开炉要求，计算与开炉结果相关的工艺参数，分析各环节对精准开炉目标的影响程度。同时通过喷煤方案、炉料结构、炉温进程的调整，使高炉内负荷、装料批次维持在标准范围内，从而在精准开炉基础上，获取既定渣铁成分。

3.3.4 精准开炉工艺应用效果分析

在按照高炉冶炼中各工艺参数理论值、精准开炉工艺参数值，重新设定冶炼进程内各技术数据后。相关人员可按照开炉6天后原燃料条件下的铁渣成分、利用系数、炉料结构，分析强化冶炼参数，评估精准开炉工艺实践效果。实验表明，高炉冶炼中各参数利用系数较高，各指标平均利用系数均大于3，而燃料比、铁水、脱硫系数的控制，能够使高炉冶炼处于稳定状态，为准确开炉、强化冶炼目标的实现奠定基础。比如在各利用系数中，若高炉超过1080 立方米，其燃料比应小于560kg/t，脱硫系数则应大于20，铁水内硅含量应小于0.5%。

因此，为进一步规范高炉冶炼流程，加强冶炼进程控制力度，在应用精准开炉工艺技术时，相关人员还应在量化头次出铁、装料配料等工艺参数后，统一管理开炉作业中的工艺流程。同时运用各类系统化核算模型，精准测定各环节中复杂参数、技术数据，使各工艺参数调控实践、变化幅度、数据精确性符合精准开炉要求。但是由于高炉冶炼工艺本身的复杂性，技术人员在计算开炉作业中的复杂数据时，应全面分析外部环境对开炉质量造成的影响，剔出不利于开炉周期控制的相关因素。严格按照精准开炉工艺技术，给予高炉冶炼作业针对性的指导，提升高炉冶炼整体水平。

4 结语

总而言之，高炉冶炼精准开炉工艺技术的应用，直接影响着工业生产材料的冶炼质量。为实现精准开炉的基本冶炼目标，相关人员应严格按照高炉冶炼精准开炉工艺，从炉内装配料、燃料比控制、铁炉成分分析等环节中，科学控制高炉冶炼开炉区间，减少开炉成本。借此优化高炉冶炼中的生产指标，为高效低耗、优质生产目标的实现提供助力，促进我国工业文明的进步与发展。