王志刚，宫学锋
（山钢股份莱芜分公司，山东 济南 271104）
山钢股份莱芜分公司（简称莱钢）4#1 080 m3高炉采用美固美特浇筑炉缸，自2018年3月31日投产以来，高炉逐步强化，产量、质量稳步提升。分析2020年以来的生产条件，高炉高效生产的有利因素主要包括：480 m2烧结矿面临投产，烧结矿质量好转；
高炉稳定顺行模型已经建立，高炉能保持长周期稳定顺行；
炉前渣铁排放和主控室能够协调配合等。不利因素：喷煤量受限，炉温平衡难度大；
铁水罐紧张形势依旧严峻；
自产焦不足，外购焦质量不稳定；
环保限产，原燃料质量阶段性波动等。通过上述分析，可基本确认高炉外部生产条件趋于好转，具备进一步提升产能的潜力。
2.1 优化风口布局
炉况稳定顺行，是优化高炉操作参数的基础。中心气流与边缘气流的合理分布，是高炉顺行、指标优化的基础；
下部调剂是高炉维持长周期稳定的关键，是上部调剂的基础。4#高炉炉缸尺寸参照2012年图纸，炉缸缩减25 m3，致使开炉后压量关系紧张，铁前频繁出现风压高、顶温不可控问题。鉴于炉缸缩减，首先更换4个Φ465×110风口；
后期生产中渣中铝较高及渣比较高，逐步将Φ115的风口全部替换成Φ110的风口，风口长度未调整，风口面积长期保持在0.170 9 m2。2019年7月原燃料条件发生变化，渣比下降，高炉加减风频繁，压量关系偏紧，高炉稳定性较差。7月6日休风时增加3个Φ 465×110的风口，Φ465×110的风口总数7个，风口面积0.170 9 m2未变，高炉稳定性提高，加减风次数减少。2019年11月提升煤比至180～185 kg/t，热风风压提升至310 kPa，压量关系紧张，加减风比较频繁，燃耗上升，操作燃料比上升10 kg/t左右，故将风压逐步降至295～300 kPa。分析认为，风口面积偏小，故12月18日将4个Φ465×110风口更换为Φ465×115，风口面积扩大到0.174 5 m2，至此，风压在310 kPa左右可以长期保持，压量关系宽松。由于风口调整，冷却壁波动幅度较大，水温差3.0～3.5℃，边缘气流较盛，基于规整炉墙的考虑，前期未大幅度调整，待冷却壁波动幅度趋于一致后，逐步扩角度，降料线，水温差下降至2.5℃左右，高炉煤比到达185～190 kg/t，产量（2 750～2 800）t/d的情况下，炉况保持稳定，燃料比（505～510）kg/t。2020年3月10日定修时，将铁口方向的1#、17#风口由Φ480×110更换为Φ465×110。风口调整后，Φ465和Φ480风口均匀分布。此次调整后，根据炉况表现，a角扩大至38.5°，料线由1.40 m调整至1.45 m。
2.2 实施三保方针
高炉正常生产时，炉内应继续执行“保中心，保热量，保透指”的三保方针，加强炉况的稳定性调剂。保热量，即保持渣铁热量达到1 480℃，渣铁流动性良好，加速炉缸的消化进程；
保透指，即保持宽松的压量管理，透指大于14，严格控制上限风压；
保中心，保持中心气流畅通，实现“两条腿”走路，保持正常生产。下部调剂是基础，通过下部送风制度的调整使风口回旋区的形状适合高炉生产实际，进而使炉缸煤气流分布合理，为炉况的稳定顺行打下基础。
2.3 降低焦比
改造喷吹管道，提升喷吹量，为煤比提升创造条件。2020年4月份以来，由于烧结矿紧张，烧结比例62%左右，理论渣比310～320 kg/t，较2019年380～400 kg/t相比，渣比下降明显，炉内憋渣铁情况缓解。2020年以来受喷吹量限制，2月份开始进行喷吹管道改造，将喷煤主管道高炉侧由Φ80 mm改为Φ108 mm，喷吹量由22～23 t/h提升到25～26 t/h，为焦比降至315 kg/t创造条件。
原燃料条件好转，特别是配加480烧结矿后，压量关系宽松，为加负荷奠定了基础。480烧结矿外观质量及粒度优于105烧结矿，高比例配加后，压量关系显得比较宽松，热风压力下降5～10 kPa，透指基本保持在15以上。分析透指下降的根本原因在于480烧结矿冶金性能好，软熔区间较窄，使得料柱透气性更好，压差下降。
边缘煤气流保持稳定，水温差2～2.5℃，利于渣铁热量的保持，从而实现降耗的目的。通过扩大布料角度，使用大矿批、高顶压等一系列措施，水温差逐步降低至2.5～3.0℃调剂，高炉燃耗、指标保持较好。
保持渣系的稳定，概括为降R2，稳R4，稳定MgO/Al2O3比。通过配加蛇纹石将R4保持在1.0左右，控制MgO/Al2O3比值0.55左右，炉渣的流动性和稳定性趋好。
2.4 加强炉缸和炉型日常维护
良好的炉缸状态、规整的炉型，是保持高炉长期稳定顺行的基础。高炉日常操作以保持宽松的压量关系、合拢可控的顶温、均匀的探尺工作状态为目标，在此基础上进行参数的微调，做到有问题早发现、早分析、早处理。高炉日常管控应重点关注以下参数。
冷却壁温度变化。各层冷却壁温度相对均匀，波动要小而一致。若出现大幅度剧烈波动，应及时对原燃料、渣铁排放和炉温情况予以判断，使压量关系尽可能宽松，从而使气流稳定，冷却壁趋于稳定。
在线水温差检测要均匀，且范围合理。水温差若周向偏差较大，炉墙可能不规整，有局部挂结迹象，要分析原因。水温差波动范围要合理。冷却壁水温差直接反映出高炉边缘气流的热交换量，若水温差过高，边缘气流盛，燃耗上升；
若水温差过低，边缘容易结厚，压量关系紧张，炉况也会出现波动，因此需要摸索合理范围。4#高炉水温差操作范围在2.0～2.5℃，炉况稳，燃耗低，质量好。一字测温边缘要可控，中心保持畅通，中心点温度是边缘点温度的5～7倍，中心点是次中心点的1.5～1.7倍，两边的温度分布相对一致，Z值2.0左右，W值0.45左右。探尺工作要相对均匀，不能忽快忽慢，存有崩料风险。炉顶温度合理可控，随布料均匀性波动。
2.5 稳定热制度
为保持热制度稳定，4#高炉热量调剂的目标是铁水Si含量0.35%～0.40%，物理热1 480～1 500℃。
2.5.1 造渣制度的调整
炼铁先炼渣。造渣制度上，炉内要求增加一类铁，减少二类铁，杜绝三类及号外，并适当控制特类铁；
炉外要求渣铁流动性好，主沟前端3 m内及渣沟不结壳，不上涨。为减少炉缸炉渣吸热，适当提高二元碱度，兼顾四元碱度，提高炉渣热焓，日常操作中控制二元碱度1.2左右，四元碱度1.0左右，关注渣中MgO/Al2O3和Al2O3的含量，尽量保证镁铝比达到0.5，可通过配加蛇纹石或者白云石来进行调剂，配加量可根据实际化验数据和炉外渣铁的流动性情况进行微调。
2.5.2 硅硫及物理热的平衡
充足稳定的炉温和较好的渣系是保证高炉稳定顺行的前提，4#高炉在2020年1月尝试将铁水Si含量由0.35%提高至0.40%～0.45%，物理热由1 470℃提高到1 490～1 500℃。炉渣流动性良好，但是铁水Si含量较高，经常达到0.7%左右，偏差较大。通过微上调碱度，目标铁水Si含量0.40%，将热量降至1 470～1 480℃，炉温稳定性好转。在渣铁流动性较好的情况下，压量关系比较平稳，炉缸状态较好。分析确认在热制度保持上应以铁水Si含量0.35%～0.40%为基础，热量1 480℃为目标，保证良好的渣铁热量和流动性，参考生铁质量情况，对碱度和渣系进行微调，从而更好的保证铁水化学成分和热量。
2.5.3 提升理论燃烧温度
2019年11月初，煤比170～175 kg/t，氧气较低，T理2 150℃左右，铁水Si含量合适，物理热偏低。后提氧至4 500～5 000 m3/h，T理达到2 200℃以上，渣铁热量得到了提升。当煤比达到190 kg/t以上时，特别是喷吹兰炭后：一是要求热风炉换炉后风温需达到1 220℃以上；
二是富氧严格控制使用下限，保证T理2 200℃左右。
2.5.4 稳定燃料比
燃料比是保证炉温及热制度稳定的基础。在炉况顺行的基础上，要求调剂煤量均衡，特别是当前配加120料场外购焦，外购焦和自产焦频繁转换，要对焦炭料流的波动及时补偿，确保负荷稳定；
对渣铁样及时判断，对上个班的燃料比变化、炉温趋势、渣铁排放情况要综合分析，确保炉温的稳定。
2.6 渣铁排放
随着负荷加重和煤比提升，为保持煤粉燃烧率，T理≥2 200℃，富氧量由3 500～4 000 m3/h提升到5 500～6 000 m3/h，改进后产量提升较多。为此，要加强炉前生产组织管理，细化渣铁排放管理：出铁时间按70±10 min控制；
配罐后10 min内打开铁口；
铁后流铁时间≤10 min；
加强工长、炉前和调度室之间的信息沟通，合理控制炉内风、氧水平；
加强紧急状态下的预案管控，树立止损意识，防止事故扩大化；
制定开口机定位装置，降低高产状态下的减风堵口风险。延长主沟的使用寿命，改变以往“一大浇+小套浇”的生产模式，每次检修彻底将主沟耐材清理干净，最大限度进行浇筑，保证耐材的使用强度，从而将主沟寿命维持在55～60 d的水平，通铁量15万t左右，在确保主沟安全运行的情况下减少休风率。
系列优化改进措施实施后，4#高炉产量指标提升显著，且在稳产高产基础上其他生产技术指标也稳步提升（见表1）。
表1 2020年高炉生产技术指标
稳定入炉原燃料质量，是高炉强化提升产能的基础。通过优化高炉操作制度，抑制边缘煤气流，上下部相匹配，摸索合理的操作炉型，保持炉况长期稳定顺行，降焦比提煤比，在炉况顺行的基础上实现指标的提升，均可有效提升产量。管理水平的进步，开展低硅优质生产、提高入炉风温、降低工艺休慢风率等工作的开展，均有利于推进产量提升。
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