陈生利   张怡伟

（宝武集团广东韶关钢铁有限公司）

摘  要  通过1050m3高炉富氧率由1.8%提高至3.5%的攻关实践，总结出高炉提高富氧率后炉况及高炉指标的变化特点以及高护操作制度的变化规律。高炉强化治炼后对原料质量指标有更高要求。攻关实践为1050m3级高炉实施大富氧技术提供了技术支撑。

关键词  高炉  富氧  强化冶炼

宝武集团广东韶关钢铁有限公司6号高炉，有效容积1050m3，炉底采用陶瓷杯加莫来石垫底层，炉缸铺设4层微孔碳砖的砌筑工艺，设置20个风口，炉体采用铸钢加铸铁冷却壁结构，单出铁场双铁口出铁模式，采用料车上料，三座顶燃式热风炉，设计风温可达1200℃。高炉于2015年4月投产，投产后生产指标不断优化，直至2016年，高炉未实施大富氧率操作，全年平均富氧率1.5%，高炉入炉风量2300m3/mn，高炉顺行状态良好，各项生产指标在同类型高炉达到中等水平。

为了探索大富氧强化冶炼技术，在入炉生矿比例高达23%的冶炼条件下，于2017年1月开始在高炉实施提高富氧率攻关实践，富氧率从1.8%逐步提高至3.5%随着富氧率的提高，高炉内气流分布及各项指标发生了变化，高炉操作制度亦做了相应的改变。

1  富氧率提高对高炉冶炼的影响

1.1  高炉利用系数

随着高炉富氧率的提高，变化最大的是高炉有效容积利用系数。从理论上分析，在1m3入炉风量的条件下，富氧率提高1%，可多燃烧碳素4.76%，相当于高炉产量提高4.76%，这只是理论值，实际产量提高幅度各有不同，如图1所示。对于1050m3高炉，在人炉综合品位保持不变的情况下，扣除风量波动的影响，富氧率提高1%，增加产量1.3%~1.8%。对于相同容积的高炉，当产能增加到一定程度后，富氧率进一步提高，极易导致高炉炉况不顺，增产效果从而逐渐降低。

1.2  风口理论燃烧温度

高炉富氧率增加后，高炉鼓风中氧气含量增加，氮气浓度降低，单位生铁产生的煤气量减少，单位时间内高炉燃烧焦炭量增加。在高炉喷吹煤比不变的情况下，富氧率提高，炉缸理论燃烧温度升高，炉身与炉顶温度降低[1]。本高炉生产实践证明，风口理论燃烧温度控制在2150~2250℃较适宜，超过2300℃时，高温区上移，产生的SiO挥发，致炉身上部重新凝结，严重影响高炉料柱透气性，破坏高炉顺行。风口理论燃烧温度过低，炉缸热量不足，长期发展，极易导致炉缸活跃性变差。

随着富氧率的提高，为维持合理的理论燃烧温度，操作上逐步提高喷煤量，煤比由140kg/t逐步提高至150kg/t。因喷煤系统设计能力限制，最大喷煤比只能达到150kg/t。考虑到这一影响因素，于2017年6月开始增加一套加湿鼓风系统，确保在大气湿度过低季节，控制好理论燃烧温度。

图1  富氧率与高炉利用系数关系

1.3  入炉焦比 

提高富氧率，对高炉焦比的影响不能一概而论，一方面，提高富氧率后，煤气中CO浓度增加，还原能力增强，有助于间接还原的发展。另一方面，富氧率提高后，吨铁风耗降低，导致鼓风带热量减少，对降低焦比不利。根据国内相关经验，对于矿石还原性差，风温较低，富氧量偏少时，有利于热能改善，从而降低焦比；对于矿石还原性好，入炉风温高，富氧

率偏高时，热风带入的热量降低，有可能导致焦比升高[2]。本次提高富氧攻关实践中，焦比未出现明显降低，甚至在富氧率为3.0%阶段时，因气流变化，煤气利用率降低近1.0%，焦比出现升高。

1.4  风口回旋区及煤气分布

高炉冶炼通常是通过控制风速和鼓风动能来维持合理的煤气流分布。在风量保持不变的情况下，富氧量提高，炉腹煤气量增加。富氧量提高后，炉缸煤气量减少。这两方面原因导致风口回旋区缩短，使煤气流初始分布向边缘发展[2]。在富氧率逐步提高过程中，边缘煤气流指数有明显的升高表现，中心气流逐步减弱。

针对前述提到的风口回旋区缩短煤气流边缘发展现象，于2017年4月利用休风机会调整风口布局，将风口面积由0.2147m2缩小至0.2141m2，7月份再次缩小至0.208m2。通过风口进风面积的调整，高炉鼓风动能基本控制在75kJ/s左右，风速维持在245m/s左右，边缘气流指数与中心气流指数逐步恢复攻关前水平。

2  高炉工艺操作调整情况

2.1  上部装料度 

富氧率提高后，高炉下料速度加快，起初阶段，随着富氧率的提高，加上炉内气流分布变化，高炉煤气利用率逐步降低，由初期的47.5%逐步降低至40%。为进一步优化高炉煤气利用率，炉矿批逐步由33.66t增加至34.99t。同时，布料制度也做了相应的调整，采取压制边缘气流的布料制度，见表1。

表1  高炉料制调整记录

2.2  炉外出渣铁制度调整

提高富氧率，高炉产能得到了大幅度提升。对于1050m3级高炉来说，单铁口间隔性出铁已经无法满足高炉日产3450t以上的工艺要求。在炉次出铁间隔达50min的情况下，打开铁口前炉内憋渣铁现象严重，出铁后期与出铁前，风压由正常的5kPa升高到20kPa。在长时间无法及时出干净渣铁的情况下，炉缸活跃性变差，出铁过程中铁水温度波动达到40℃，铁水含硅波动达0.2%，鉴于此现象，6月份开始实施双铁口轮流出铁，炉次出铁间隔时间逐步缩短至40min。通过优化炉外出渣铁制度，炉缸渣铁生成得到了及时排放，炉内气流稳定性进一步增强。

2.3入炉原料质量控制

富氧率在1.8%左右时，高炉日产3100t水平，此阶段，焦炭热强度指标CSR维持在63%-65%，完全满足工艺要求。在高炉提富氧率过程中，由于焦炭质量特别是焦炭热强度未引起重视，冶强增加后，燃烧焦炭速度加快，炉内滑料现象频繁，通常每班均有滑料现象。在富氧率提高至3.0%水平时，炉内滑料现象频繁出现。经技术人员讨论决定，将焦炭热强度指标提高至68%使用后效果明显，炉内滑料现象大幅度减少。

在高炉强化冶炼的过程中，对烧矿质量也做了适当的提高，特别是在韶钢入炉原料Al2O3含量偏高达16%的条件下，适当提高MgO/ Al2O3的比值至关重要。实践证明，烧结矿碱度控制在1.85~1.95，FeO含量不低于8.0%，MgO/Al2O3控制在0.45~0.5较适宜。

为了进一步强化冶炼，实现高炉高产，在高Al2O3原料入炉冶炼条件下，需要特别关注炉渣粘度的变化。可以通过定期做炉渣粘度实验，判断炉渣变化情况。如发现炉渣粘度值升高，可采取现场配加中云石等方法，降低炉渣粘度，改善炉渣流动性，确保高炉稳定顺行。

2.4  高炉长寿管理

随着高炉强化冶炼的进行，单位时间内高炉炉缸生成与排放的渣铁量增加，炉缸受到的冲刷加剧。随着产能的提高，炉缸区域碳砖温度不同程度地出现升高现象，特别是铁口区域，部分碳砖温度超过控制标准。针对炉缸碳砖温度的升高，增加一台中压泵，适当增加炉缸区域冷却水流量，从而实现强化冶炼的目的，炉缸碳砖温度得到了有效控制。

随产能的提升，炉外铁口单炉次出渣铁量增加，对铁口的冲刷加剧，铁口易出现变浅、漏铁、漏渣等现象。当炉外铁口连续漏铁或者偏浅时，铁口区域碳砖温度升高特别明显。为了确保高炉安全长寿，当铁口连续两炉次深度不满足要求时，使用含钛炮泥堵口，待铁口深度达标，铁口区域碳砖温度下降时，再用无水炮泥堵口。

3  结语

1)高炉富氧率提高后，高炉冶炼条件发生了变化，高炉煤气发生量减少，操作上应根据气流变化适当缩小风口进风面积，维持合理的鼓风动能。富氧率提高后，边缘气流发展，应采取压制边缘的装料制度，同时在上料能力满足的情况下，适当增加批重，以利于改善煤气利用率。

2)高炉强化冶炼后，特别是炉内出现滑料现象时，要及时减氧控风，防止滑料引起炉凉等工艺事故。高炉因强化冶炼引起的频繁滑料现象，需要引起高度重视，要及时提高炉原料质量，特别是焦炭热强度及烧矿强度。

3)富氧率提高后，单位时间产铁量增加，需要及时组织排放渣铁，避免憋渣铁引起风压高、炉况波动，调整炉外出渣铁制度，及时出干净渣铁，维持炉缸活跃性。

4)通过强化冶炼，高炉各项指标得到明显改善，高炉冶炼成本降低。但随着高炉强化冶炼，高炉缸冲刷加剧，须加强炉缸安全监控，满足高炉安全粘度长寿要求。

4  参考文献

[1]  傅燕乐.高炉操作[M].北京:冶金工业出版社，2006.

[2]  宋建成.高炉炼铁理论与操作[M].北京:治金工业出版社，2005.