长钢9 号高炉炉前均衡出铁管理探析

闫 波， 霍育军

（首钢长治钢铁有限公司炼铁厂， 山西 长治 046031）

9 号高炉于2019 年4 月实施大修改造工程后，对炉前出铁场进行了平坦化改造，引入了摆动溜槽拨罐出铁技术和嘉恒法渣处理工艺。随着高炉强化冶炼的进行，铁水产量逐步提升，对炉前管控也越来越严格。为了适应高炉强化冶炼的需要，在炉前管控及组织方面做了大量工作，取得了一些经验，为提高高炉冶炼强度奠定了坚实的基础。

1 现存问题

1.1 出铁场布置

9 号高炉设2 个铁口，夹角为80°，共用一矩形出铁场。每个铁口拥有独立的泥炮、开口机、摆动溜槽等设备，泥炮和开口机布置于同侧。出铁场下布置4条铁路线，其中2 条铁路线由2 个摆动流嘴共用，作为出铁主辅线路，另2 条铁路线为运输线。出铁制度为双铁口轮流出铁，无法做到重叠出铁，随着冶强不断提高，若不能及时打开铁口，炉内易发生憋风现象，影响炉况顺行。

1.2 出铁间隔较长

堵口后困铁时间、走罐拉运下炉对位时间、开铁口时间的总和为出铁间隔时长。据统计分析，2020 年出铁间隔在28～40 min，其中走罐至下炉铁次对位时间约占20 min，占比最大。主要原因在于：

1）出铁线仅能单方向（由南向北）进出罐，无法做到双向进出罐，同时引入了铁水罐开揭盖工艺，进罐时间又进一步延长。

2）为更好服务于炼钢工序，公司推行铁水“一罐到底”工艺，其核心技术是高炉精准出铁、铁水运输、向转炉兑铁水的整个过程均使用同一个铁水罐，中途不倒罐。高炉铁水罐直接进转炉，节省了炼钢的铁水包，减少了铁水二次倒罐环节，避免了铁水温降、铁水飞溅损失和环境污染，同时节约了混铁炉等相关设备的运行费用[1]。为满足“一罐到底”需求，目前公司配备一种容量铁水罐，最大净装铁水量75 t，罐装铁量按预约装铁，装铁量约55～65 t。因铁水罐容量小，为保证高炉来风，铁罐数需备足“5+1”个罐以上，休风时，为出尽渣铁，按“7+1”备罐或南北铁场同时出铁（南场备罐“1+1”、北场备罐“4+1”)组织。铁次所需铁罐数量多造成编组、对位时间较长，对罐易晚点。

3）铁口维护不到位，铁口深度深浅不一。铁口过深、难开，会使出铁间隔延长。铁口浅，虽易于维护，好开铁口，但不利于高炉的长寿，出铁后炉缸的渣铁液面仍处于较高水平，不利于促进炉况稳定顺行。

1.3 炉型及炉况影响较大

2021 年采用以烧结矿为主的炉料结构，具体为烧结矿配比80%～84%，球团矿配比3%～6%，生矿配比12%～15%。此种炉料结构相对于低烧结配比的炉料结构，其软熔带低而厚，随着高炉产量提高和焦比降低，焦炭负荷逐步加重，焦窗减小，炉内压差升高，易造成憋风现象，导致炉温被迫波动。在炉温波动较大情况下，当炉温高时，渣铁流动性恶化，渣铁未出净，铁口易来风；炉温低时，铁口不易来风，铁口出铁均匀性打破，最大出铁量相差300 t。

2 改进措施

随着产量任务不断加重，重视炉前管理、炉内外统一管理及双铁口均衡出铁则显得尤为重要。通过不断摸索与总结经验，实现了生铁产量3 860 t/d，利用系数3.56 t/（m3·d）的目标。

2.1 缩短出铁间隔

保证合理的出铁间隔能够达到南北铁口出铁均匀的目的，降低出铁不均对高炉的影响，为强化冶炼创造有利条件。受高炉自身条件限制，走罐至下炉对罐时间较长，约30 min，在不加大设备投入改造的基础上，采取对外强化沟通联系、对内推行“列车头式”作业管理模式，对铁路线路进行改造，对出铁线与运行线增加岔道，缩短重罐等待时长，降低出铁间隔，从而为强化冶炼、缩短出铁时长及均衡出铁创造条件。

2.2 制定炉前操作标准化作业

2.2.1 日炉次标准

日炉次标准≥13 炉，比例达到90%以上。确定合理的出铁次数，按照日产量和安全容铁量计算出高炉

式中：Vn为铁口中心线到风口中心线之间的炉缸容积（以无渣口高炉以风口中心线与铁口中心线的距离减0.5 m 计算），m3；ρ铁为铁水密度，取7.0 t/m3；0.6 为安全系数。

按日产量3 850 t/d 计算，日出铁炉次应为9 炉次。按高炉实际运行情况，在南、北两个出铁场交替出铁的情况下，两次出铁间隔时间约为30～35 min，出铁时长维持在70 min，则日出铁次数为13 炉次。随着产量增加，铁次适当增加，确定了炉前日出铁炉次为13～14炉次的攻关目标。

2.2.2 铁量差、流速、开孔方式标准

为做到及时排净渣铁，满足均衡出铁要求，确定炉次铁量250～350 t，铁量差在10%以内，铁水流速3.5～4.5 t/min。保持适宜的渣铁流速，对按时出尽渣铁、炉况稳定顺行和冲渣安全有重要影响。渣铁流速与铁口直径、铁口深度、炮泥强度（耐腐蚀与溶蚀能力）、出铁口的内径粗糙程度、炉缸铁水和熔渣层水平面厚度、炉内的煤气压力等因素相关。其中渣铁流速对铁口直径的影响最大，与渣铁侵蚀掉的炮泥量成正比[2]。

在对铁孔孔径的维护上：一方面选择质量稳定的炮泥供应商，并能根据实际需求对炮泥性能进行改进；另一方面规范开口方式，选用Φ55 mm、Φ50 mm的标准钻头进行开孔作业，Φ55 mm 的钻头预钻1.8 m，可缩短出铁间隔，对位后钻至2.0 m，Φ50 mm 钻头钻至2.3 m，钢钎捅开铁口，严禁潮湿铁口出铁，从而形成铁口直径合适、铁口孔壁直且光滑、液态渣铁以稳定的股流从铁口流出而不会四处喷溅的理想铁口孔道。

2.2.3 铁口深度标准

铁口深度通常为铁口区域炉墙厚度的1.2～1.5倍，高炉炉墙厚度1.9 m，则铁口深度应在2.3～2.9 m，结合实际情况，确定了铁口深度在2.4～2.6 m。

2.2.4 打泥量标准

稳定的泥量是保证铁口深度的必要条件。出铁量、出铁间隔、冶炼强度等对打泥量皆有影响。打泥量标准应当是“铁口深度正常，开口时铁口堵泥润而不湿、实而不硬”[3]。据统计，炮泥使用量在（2±0.5）格左右时，能保证铁口深度。出铁量大时取上限，反之取下限；铁口较深、潮泥量较大时取上限，反之取下限；渣铁未出净时取上限，反之取下限等。

2.3 做好特殊炉况下的出铁组织

由于高炉仅有两个铁口，在铁沟浇筑、更换摆动溜槽、渣壕修补时只能采用单铁口出铁。为保证单铁口出铁期间高炉生产稳顺、安全，制定了《单铁口出铁管理办法》，明确了浇筑前对渣处理系统的确认、炉前重点设备过剩维护及应急预案的制定。对单铁口出铁期间的管理进行升级，并采取以下措施：改用快干、快速烧结炮泥，以保证在单铁口连出期间铁口工作稳定，渣铁排放干净顺畅；避免烧铁口、焖炮、潮铁口出铁等不利于铁口通道稳定的操作；保证炉温稳定，w（Si）=0.30%～0.60%，铁水炉温在1 460～1 500 ℃；铁水罐实行拉重配空，过渡罐要求使用铁次≤3 次，缩短进罐时间。

2.4 加强炉前设备管理

提升炉前设备管控水平，杜绝因设备故障导致的慢风和休风。在定风量操作下，无计划慢风、休风，将严重破坏高炉冶炼进程，破坏生产稳定持续性。重视炉前的设备管理是炉前出铁的必要条件，要按铁次对炉前四大设备（泥炮、开口机、粒化塔、摆动溜槽）进行点检，杜绝隐患出铁。为保证出铁安全，对铁水罐实行轨道衡称重，铁水罐皮重达到120 t 时，开启声光报警，特殊情况下通过铁水罐窥视孔观察罐内液面情况，进行放铁操作。

2.5 加强炉内外统一管理

炉内外管理统一是适应高炉快节奏生产需求的管理模式，要求值班工长落实《炉前出铁制度》，对炉前操作行为进行规范，并根据炉内情况指导炉前出铁。《炉前出铁制度》主要包括出铁前的检查确认，开铁口方式的指导与要求，出铁中的出铁速度、摆罐确认及堵口情况的及时掌握。此外，工长还需掌握炉内外情况，做到炉内炉外统一管理，以达到均衡出铁的要求。

3 结语

自2019 年开炉以来，9 号高炉持续稳定顺行、高产高效，目前生铁产量稳定在3 850 t/d 左右，2020—2021 年日均炉次为13.7，铁口合格率90%，全风堵口率99%，正点出铁率100%。炉前作业水平的高低直接影响炉内顺行，高炉炉前安全、稳定、均衡出铁，是高炉稳定顺行的保障。炉前作业标准、作业原则和制度的制定，以及由此形成切实有效的运行模式，是强化冶炼下均衡出铁的保障。在单铁场双铁口轮流出铁的出铁制度下，提升炉前组织管理水平，最终实现了渣铁均衡出净及“炉内炉外良性互动”。