兴澄3200m3高炉炉况失常分析及处理

王卫强，杨和祺

（江阴兴澄特种钢铁有限公司，江苏 无锡 214400）

0 引言

江阴兴澄特种钢铁有限公司（以下简称兴澄特钢）3200m3高炉于2009年9月25日开炉投产，点火送风较为顺利，并且在短期内迅速达产。经过七年的生产实践摸索，兴澄特钢3200m3高炉在操作上取得较大的进步，高炉整体运行状况良好，冶炼强度保持在较高水平，各项技术经济指标都达到或超过了设计指标。但由于入炉焦炭质量不断变差、自产烧结矿成分出现波动，以及高炉本体设备问题等原因，2016年9月13日兴澄特钢3200m3高炉出现了炉况失常，主要表现为煤气利用率突然急剧下降，并且长时间维持在38%左右的较低水平。期间炉内崩料、滑料现象频繁，后出现较大的管道行程，部分风口生降不断。此次3200m3高炉炉况失常对兴澄特钢正常生产造成了严重影响。

为快速控制3200m3高炉炉况失常对生产造成的不利影响，本文通过对此次高炉炉况失常经过的追溯，结合现场实际操作和炉体设备情况，对炉况失常的原因进行了分析，并提出了应对炉况失常的处理措施。

1 高炉炉况失常经过

此次3200m3高炉炉况失常前炉况顺行良好，全风（5950m3/min）、全氧（18000m3/h）操作，炉内气流较为稳定，下料均匀顺畅，煤气利用率基本维持在49.6%左右，炉温平稳适中，铁水中Si 元素含量在0.45%左右，物理热在1490℃～1513℃范围内，较为充沛。表1为炉况失常前高炉各主要参数。

表1 炉况失常前高炉各主要参数

2009年9月12日夜班接班后，炉况延续白班顺行状况,基础较好，但整体料速略偏快，下料速度达到6.1批/h。此时高炉工长对该炉况重视不够，未及时校核燃料比，导致燃料比亏欠，高炉炉缸持续亏热。9月13日凌晨4：00开始高炉煤气利用率逐渐下降到47%，透气性指数（热风风量与炉内热风全压差之比）亦逐渐从正常值35 升高至42，此时炉内已形成管道气流。至夜班交班时铁水中Si元素含量降至0.12%，物理热降至1433℃，当班理论亏铁量87t。

9月13日白班接班后，炉况继续恶化，热风压力进一步下降，8：25起开始出现崩、滑料现象，以料面南侧崩、滑料为主，南北两机械探尺偏差最大时达3.29m。大部分风口暗红、不活跃，东南及东北方位部分风口持续出现大量生降，铁水中S 元素含量迅速升高至0.103%，铁水物理热最低时仅为1378℃。炉前放渣时出现粘沟、流淌不畅等现象，需不断借助挖掘机清理渣沟。

2 高炉炉况失常原因分析

2.1 操作原因分析

高炉工长操作经验不足，对小时下料速度管控不力。当下料速度明显变快时，未综合分析其原因并采取相应的措施，燃料比长时间偏离基准值而未及时作纠偏调整。在煤气利用率明显出现降低后，未对焦比进行及时校正，采取增热的措施不够、力度不足，导致炉缸亏热，炉温下行过快，对炉内气流分布造成不利影响。

2.2 原料原因分析

2.2.1 焦炭

9月9日起入炉焦炭热态性能有所下降，焦炭对CO2反应性CRI值升高，反应后强度CSR值下降。9月12日夜班入炉的铜陵一级干熄焦中含有部分落地焦，现场察看发现落地焦中泡焦、炉头焦比例较高，焦炭粒度异常大。经检测这批干熄焦CRI 值为24.7%，较正常水平CRI 值（＜23%）高出1.7%，CSR 值为68.7%，较正常水平CSR 值（＞70%）下降1.3%。根据GB/T 4000-2008 要求：焦炭热性能检测试验要弃去泡焦与炉头焦[1]。正常生产条件下泡焦与炉头焦是不可避免地存在，但一般要求比例＜5%。大量试验表明:弃去泡焦、炉头焦比保留泡焦、炉头焦的试样CRI 值低、CSR 值高[2]。兴澄特钢3200m3高炉9月12日入炉的该批焦炭泡焦与炉头焦占比较大，约为25%，故其实际热态强度较化验值应有更大幅度的降低。

热态性能差的焦炭进入炉内，在下降过程中粒度很快变小，并且在焦炭下降过程中产生的粉末量会有明显增加，对渣皮波动及局部透气性产生极大的负面影响，是产生管道气流的重要原因。9月12日入炉焦炭形貌如图1所示。

图1 9月12日入炉焦炭形貌

2.2.2 烧结矿

9月11日起入炉烧结矿中Al2O3含量由1.81%上升至2.0%，炉渣中Al2O3也相应有所升高，最高时达到16.26%。渣中Al2O3含量升高，将导致软熔带厚度增加，煤气上升阻力变大，料柱透气性变差，使炉况顺行变差；高含量的Al2O3亦将导致炉渣黏度上升，流动性变差，渣铁排放不易，尤其是在高炉热量不足，炉温偏低的情况下，高的Al2O3含量使炉渣更加难以顺畅排放。

2.3 设备原因分析

3200m3高炉自9月3日休风更换完漏水风口小套后，至9月12日先后又有4 只风口小套漏水，导致生产时因漏水产生的冷却水进出流量差达到1.5t/h 左右。正常生产时通过减少加湿蒸汽用量，该漏水量基本不会对炉况产生明显影响，但在9月12日夜班炉温向凉，炉内压力持续下降时，风口小套漏水量的增加，极大地加剧了炉缸向凉的趋势。

另外炉身冷却壁共有6 根冷却水管漏水。在正常生产时冷却水压与炉内压力保持在一定范围内，冷却水管漏水量较小。当炉内压力持续降低时，冷却水管向炉内漏水量会加大，将促使炉料粉化，恶化炉内局部气流分布。

3 炉况恢复处理措施

3.1 控制冶炼强度

停止高炉富氧并控制风量在3900m3/min，缩减矿石批重8%至85t/批，减轻焦炭负荷10%，并集中加一定空焦，处理期间先后共加空焦340.4t（不含轻负荷料）。同时规定崩料深度大于3m 时即加空焦，先将料线赶上。视料面偏料程度采用一批定点布料，将10t 焦炭定点布于272°位置，以填平料面，料面填平后第三罐料又再次出现崩料，两机械探尺偏尺较大。事后分析定点加焦填平料面的做法治标不治本，气流未稳定的情况下即使暂时将料面填平，很快也将因为再次出现崩料而导致料面偏斜。

3.2 调整装料制度

调整矿石装料制度，将矿石布料矩阵由113103938272调整至112103938272，根据炉况再调整至103938272，主要目的是在保证中心气流的前提下尽量将边缘气流打开。由于本次炉况失常过程，虽从风口可见不断有生降，但大块渣皮极少看到，且炉身两段静压差逐渐变小，分布较为规则，故判断边缘存在一定程度的黏结。放出边缘气流，不仅对炉墙黏结物有一定的冲刷作用，并有利于后续炉内煤气流的合理分布和风量的恢复。

3.3 控制炉温上限水平

在处理失常炉况期间，将铁水Si元素含量目标值控制在0.7%～1.0%，以保证充足的渣铁物理热。同时将炉渣碱度由1.23 调低至1.14，以改善炉渣的流动性。

3.4 强化渣铁排放

在失常炉况处理期间，增加出铁次数，由正常的零间隔出铁改为负间隔出铁，使炉缸中化出的渣铁能及时排放出来。

4 炉况恢复状况

3200m3高炉经过近30 个小时的处理及调整，失常炉况逐渐恢复至正常。至2016年9月14日白班10：12 左右，3200m3高炉各项技术经济指标基本接近正常值。兴澄特钢对此次3200m3高炉炉况失常的处理较为及时，找出了炉况失常的主要影响因素，措施采取到位，避免了炉况进一步恶化，在较短的时间内将炉况调整恢复至正常，是比较成功的一次失常炉况恢复调整。3200m3高炉失常炉况恢复后各主要参数及指标如表2所示。

表2 3200m3高炉失常炉况恢复后各主要参数及指标

5 结语

通过对3200m3高炉炉况失常原因的分析，以及一系列工艺调整措施的实施，在较短的时间内将高炉炉况调整恢复至正常，炉况恢复调整措施是成功的，这为今后处理类似炉况失常情况提供了有益的借鉴。

（1）高炉日常操作中，应避免出现炉况失常，最基本的应保证炉缸有充足的物理热。高炉工长应掌握炉温趋势管理的方法，尽量保持炉温稳定适中，要杜绝炉温持续大幅度下行。

（2）高炉操作应坚持“精料”方针，对入炉原、燃料要严格管理。对成分或性能不合要求的原、燃料原则上应拒绝入炉，当有个别批次原、燃料受其他因素影响必须入炉使用时，应安排专仓专供，在使用时降低其入炉比例，以最大程度减小其对炉况的影响。

（3）当炉内有管道气流形成、风压降低，煤气利用逐步变差时，应果断减风至将管道消除的水平，避免炉内气流进一步恶化，同时应视波动程度补足焦炭。

（4）在炉况出现异常征兆时，若所采取的控制措施（如减风、减氧，加焦及轻负荷等）效果未达到预期，则应果断加大调整量的幅度，避免炉况进一步恶化。

（5）高炉生产应尽量稳定各工艺参数，稳定炉内气流，避免风口烧坏。要加强风口的管理力度，勤检查风口煤枪的煤流位置，减少甚至消除小套磨损率，避免因小套漏水造成的生产隐患。

（6）当高炉冷却设施存在较多漏水的情况下，应主动减轻焦炭负荷，降低煤比，尤其在边缘气流突然长时间稳定时，高炉工长更应重视，减轻焦炭负荷的幅度相对要大些，以减小炉墙渣皮波动对炉内气流及热量的影响程度。