中天钢铁公司5#高炉中修开炉达产实践

胡立党，殳哲君

（江苏中天钢铁集团 第三炼铁厂，江苏 常州213101）

1 前 言

江苏中天钢铁集团5#炉有效容积850 m3，共20个风口，两个出铁场，采用了国内先进、成熟的工艺技术。高炉于2019年12月4 日降料面停炉，本次停炉降料面至风口，停炉过程安全、顺利。高炉于2019年12月25日开始装料，26日18:16点火开炉，27日0:50开第一炉铁，27日7:03第五炉铁出铁基本正常。

因停炉期间打水较多，因此开炉初期炉缸热量低，渣铁处理困难，对恢复进程产生一定影响。但随着出铁正常，恢复进程明显加快，高炉炉况稳定顺行，各项指标稳步提高。72 h 内日产达2 666 t，燃料比降低到550 kg/t左右，有效降低了开炉成本，为850 m3级高炉顺利开炉达产积累了宝贵经验。

2 开炉前准备工作

2.1 高炉炉型参数

高炉炉型主要参数。炉喉直径5.5 m，炉腰直径8.7 m，炉缸直径7.2 m，风口高度3.4 m，死铁层高度1.329 m，有效高度22.106 m，炉身角82.34°，炉腹角75.74°，炉喉高度1.8 m，炉身高度11.9 m，炉腰高度1.55 m，炉腹高度2.95 m，炉缸高度3.906 m，铁口2个，风口20个。

2.2 高炉本体烘炉及风口修复

烘炉前内部对风口区域进行喷涂，外部进行压力灌浆，减少生产后炉内煤气外漏，保证生产后因本体灌浆孔罩子掉落造成大量煤气泄漏而休慢风。修复扒炉时拆下中套下方耐材，以保证送风前期煤气不泄漏。

烘炉目的是使高炉耐火材料砌体内水分缓慢蒸发，提高砌体整体强度；使整个炉体设备逐渐加热至生产状态，避免生产后因剧烈膨胀而损坏设备。本次开炉烘炉时间计划5 d，因工期紧张，缩短至3 d，利用8根烘炉导管加热炉缸。12月20日18:56，高炉开始烘炉，先送冷风，至21:00 开始以15 ℃/h的升温速度升至300 ℃，以炉缸预装热电偶为准保温10 h，后以20 ℃/h 升温至500 ℃保温，因5#炉烘炉主要将炉内湿气及结晶水烘干，为给后续工作争取时间，升温至500 ℃开始恒温34 h，截至12月23 日下午23:00 烘炉结束。具体烘炉曲线如图1所示。

2.3 高炉检漏工作

高炉通风试漏的目的是查出漏点，进行堵漏。5#高炉开炉前进行一次试漏，煤气处理系统布袋除尘已经做过打压气密试验，高炉通风试漏送风路径为鼓风机将冷风送入冷风管道，经冷风混风阀入热风管道，从风口送入高炉本体内。检漏在2月24日进行，分别以50 kPa、110 kPa 查出大的漏点十几处。经过打压试漏和补焊，具备了开炉送风的基本条件。

2.4 设备试运行

各系统安装完毕后，先进行单体试车，然后进行联合试车，并把每个设备的验收责任落实到具体的个人，开炉前进行签字确认。做到分片负责，签字确认，万无一失，确保开炉期间设备正常、稳定。

2.5 炉前准备工作

炉前各设备试运转正常，提前1周开始将大沟高温烘烤，提前1 d将铁口炉门板安装完毕，铁口泥套全部修垫好并烘烤干，出铁前铺好河沙，并做好出铁前准备工作；各种开炉用工器具及资材确保齐全、到位。

3 开炉配料、装料及基本制度确认

3.1 开炉料

本次开炉正常料炉料结构为南区烧结矿+乌克兰球。在正常料和空料中配加萤石和锰矿，以改善渣铁的流动性，防止开炉初期因渣系不合理及渣铁流动性差影响开炉进程。

开炉料的理化指标见表1～表4。

表2 熔剂辅料化验成分 %

表3 燃料化验成分 %

表4 原、燃、辅料堆密度 t/m3

3.2 开炉参数设定

正常料计算（根据铁平衡、锰平衡、碱度平衡）。1）正常料焦比0.85 t/t；干焦批5.5 t；铁水［Si］3.0%、［Mn］0.8%；炉渣碱度（R2）0.97、镁铝比0.70、渣比≮420 kg/t、（CaF2）3%。2）计算得出正常料组成为:矿批10 300 kg（烧结矿8 240 kg、球团2 060 kg）、干焦批5 500 kg、锰矿220 kg/批、硅石480 kg/批、蛇纹石160 kg/批、萤石110 kg/批；一批正常料的体积16.364 m3，压缩后体积为14.40 m3。

空焦料计算（炉渣碱度、镁铝比平衡）。1）干焦批5.5 t；炉渣碱度（R2）0.97、镁铝比0.70、（CaF2）3%。2）计算得出空焦料组成为:干焦批5 500 kg、蛇纹石410 kg/批、萤石50 kg/批、石灰石760 kg/批；一批空焦料的体积为10.813 m3，压缩后体积为9.407 m3。

净焦计算。干焦批5 500 kg，压缩后体积8.70 m3。确定填充料。

5#炉内型如图1所示。

图1 5#炉炉体尺寸体积

炉缸至风口中心线处填充木柴（即炉缸上沿下方0.5 m），则该段需填充木柴体积为138.672 m3。风口中心线以上、炉腹填净焦，则该段需填充净焦体积为167.228 m3，一批净焦压缩后体积为8.70 m3，则净焦批数为19.222 批，取19 批。炉腰、炉身1/8填空焦料，则该段需填充空焦体积为152.03 m3，一批空焦压缩后体积为9.40 m3，则空焦批数为16.161批，取16 批。炉身7/8、1.3 m 料线下炉喉体积的正常料、空焦批数确定。该段体积431.10 m3，全炉干焦比2.80 t/t。假设该段正常料为x批，空焦料为y批，经配料计算得x=21.183，y=13.768；实取x=21，y=14。按以上计算数据进行上料矫正，可得全炉装料体积为888.58 m3，全炉干焦比2 827 kg/t，基本符合设计预期。

3.3 装料安排

根据开炉配料计算结果，安排各段装料，如表5所示（全炉料铁量为136.21 t）。

表5 开炉装料参数

在装料过程中同时对上料设备进行调试，包括旋转溜槽的最小布料角度、矿石焦炭最小γ开度、γ开度与料罐下料速度的关系、矿石和焦炭的布料曲线，正常料线打到钢砖角度、槽下计量秤等，掌握了炉顶布料设备的基本特征，对装料中暴露出的问题马上处理。装料过程中各段实际位置和理论计算有一些差距，主要是本次喷涂厚度与原设计图的厚度不一致，炉腰、炉身等位置相比原设计略有增加，空焦布完后，与计算高度差0.35 m，后用净焦找平。

装料制度见表6。

表6 装料料制调整计划

3.4 送风制度选择

3.4.1 风口布局

20 个风口，其中16 个采用L470×Φ110/斜5°和4 个L470×Φ115/斜5°风口小套，总进风面积0.193 6 m2，送风堵6个风口（4#、7#、9#、12#、14#、17#），进风面积0.133 9 m。保持铁口上方风口全开，使用加工好的轻质耐火砖均匀堵风口，堵风口分布示意图见图2。

图2 开炉风口布局

开风口时间及顺序以炉况顺行为主的原则，合理控制开风口及加风进程，根据风量及时扩大矿批，12月28日22:40风口全开，实现了全风作业。

3.4.2 开炉送风参数控制

点火送风风量800 m3/min，风温800 ℃，风压80～100 kPa（以风压为准）。压差控制＜100 kPa。参数控制依据见表7。

表7 开炉送风参数控制

4 开炉操作

4.1 点火送风及送风制度调整

2019年12月26日18:16点火送风，18:30送风风口全部变亮，风量1 136 m3/min，热压100 kPa，热风温度800 ℃。0:50开第一炉铁，渣铁量约20 t，但物理热偏低；第二炉开始渣铁物理热逐步上行，27日7:03 第五炉铁物理热1 463 ℃，视渣铁物理热、流动性较好开始过撇渣器，炉前出铁基本正常。逐加热风压力至200 kPa 风量1 550 m3/min。9:18 开口铁水物理热1 470 ℃，逐步开风口，热风压力加至220 kPa风量1 750 m3/min，降焦比至550 kg/t。因炉缸打水积水较多，烘炉时间紧，未完全烘干，热量提升略慢，净焦下达后物理热升高，但仍然在1 470 ℃以下，净焦过去物理热又有所下降（1 450 ℃），略控恢复速度。至28日早上8:00，风口全开，高炉逐步加风操作，风机静叶加逐步加至48%。27 日22:00高炉开始喷煤，本次开炉5#炉实现了36 h内风口全开，28 h内喷煤操作，基本达到预期计划要求。

4.2 布料控制

布料矩阵采取疏通两股气流的制度，选择合理的装料制度是开炉顺利的关键环节，也是成功开炉和顺利达产达标的重要保证。在恢复炉况的过程中，根据煤气流分布情况调整矿石档位，使发展边缘的装料制度，逐步过渡到稳定边缘，适当发展中心，边缘中心兼顾的两股气流。选择合理的煤气流分布，是开炉过程中炉况稳定的关键，炉况恢复时装料制度调整见表8。

4.3 热制度调整

4.3.1 快速降硅

高炉开炉后，降低生铁硅水平是改善炉前劳动强度，保证渣铁及时出尽的重要措施，同时也是高炉加风提顶压，强化冶炼的必要条件。根据设备和外围情况，有步骤上焦炭负荷。5#炉开炉前期炉温4.0%左右，27日夜班炉温降至0.7%左右，物理热明显提升，渣铁流动性改善，外围生产基本转入正常。

4.3.2 喷吹煤粉

尽早喷煤能活跃炉缸、快速降低焦比，便于顶温控制、减少布袋和炉顶设备压力。丰富调剂手段，减少操作对风温和负荷的依赖。5#炉送风后28 h内开始喷煤，并根据进程逐步增加煤比，40 h左右煤比达到100 kg/t。5#炉开炉48 h 风温使用及降焦比进程时序见图3。

表8 布料参数调整

图3 开炉48 h风温焦比变化

4.4 渣铁制度调整

开炉料中适当加入锰矿能改善炉渣流动性，待炉缸加热至正常水平，应及时停锰矿等熔剂，稳定炉料结构。高炉开炉要求合理把握好出铁时间，出铁时间过早，渣铁量太少。因初期渣铁流动性差，易造成大沟淤渣、撇渣器凝死等事故。出铁时间过晚，影响加风速度，不利于炉况快速恢复。5#炉开炉第一炉开口，由于炉缸热量不足，开口仅出少量渣铁，铁水流动性较差，前三炉走安全沟，第四炉走撇渣器残铁口，第五炉开始过撇渣器，开炉渣铁排放情况见表9。

4.5 高炉运行参数及主要生产指标

合理的开炉参数选择，保证铁水热量充沛，对高炉及时出净渣出铁，减少炉前劳动强度，高炉实现快速达产提供了重要保证。此次开炉铁水物理热前期偏低，随着开炉进程，热量逐步升高，第六炉后基本在1 460 ℃以上，基本保证了渣铁流动性，为快速开风口，加风达产提供了热量保证。后续恢复进度加快，各项参数迅速向正常靠拢。28日白班风量风压基本到位，煤比100 kg/t，富氧4 000 m3/h，接近中修前各项参数水平。本次开炉进度基本在控，开炉后各项生产指标较快恢复，产量提升，消耗大幅下降，进程基本顺利。

表9 开炉出铁情况

5 结 语

1）开炉前期遇到炉缸烘烤不干导致物理热提升困难，对炉况恢复产生一定影响。为此总结经验，适当延长烘炉时间，充分加热炉缸，开炉计算也要考虑此部分热量消耗，开炉料额外补充焦炭。

2）开炉调整控制节奏基本合理，参数调整按计划逐步推进。喷煤、富氧快速跟进，高炉顺行情况较好，未发生大的炉况波动，有利于高炉提产降耗。开炉降硅速度控制合理，生铁含硅降至低于1.0%用时不到30 h，有利于炼钢消化铁水，促进了铁钢系统平衡良性循环。

3）本次开炉各项设备运行稳定，炉前提前准备挖机等设备，在初期渣铁清理中发挥重要作用，将出铁影响降到最低。在开炉期间保证设备运行正常是开炉得以快速达产的重要措施，加强开炉中各部门工种的协调沟通也是快速达产的必备因素。