柳钢1#A高炉采用串罐式无料钟炉顶设计，有效容积为1500m³，共设有22个风口，2个铁口，配有4座大型顶燃球式热风炉，采用陶瓷杯炉缸，高炉本体采用三段式铜冷却壁和炉身钢冷却壁的薄壁炉衬技术，全干法除尘等先进技术和设备。由于煤价持续上涨，焦化煤场库存低、来煤极不均衡、来煤及质量不稳定等，2021年9月，柳钢焦化自产焦炭质量恶化（如图1所示），柳钢炼铁厂生产高炉同期出现大面积炉况波动，悬料塌料次数大幅度提升，9月全厂高炉悬料24次，如图2所示，从波动时间来看，2021年9月13日~14日，柳钢在产高炉的炉况波动最为严重，5座高炉均有悬料、塌料情况；从单座高炉来看，1#A高炉整体表现优于其它高炉，出现塌料2炉次，而1#B高炉炉况波动最严重，悬料9炉次、塌料1炉次。其它高炉表现分别为：3#高炉悬料5炉次、塌料1炉次，4#高炉悬料2炉次以及5#高炉悬料4炉次。累计出格铁水18炉次，出格铁量共计2995.18t。

柳钢长期采取低成本战略，因煤价持续上涨，焦化煤场库存低、来煤极不均衡、来煤及质量不稳定等，各品种煤的配用量也较被动，配合煤G、Y值均未达到控制范围；骨架煤1级主焦煤进厂量大幅度降低，库存仅1天左右；2级1/3焦煤、2级主焦煤和2级瘦焦煤库存5天左右。

2021年9月中旬柳钢炼铁厂生产高炉集体出现炉况波动，主要原因是原燃料质量变差，炉内操作调整不及时。首先是焦炭热强度变差（如图1所示）；其次是喷吹煤粉质量变差，限电控氧下，富氧量大幅下降导致煤粉燃烧不好；再次是有害元素持续偏高。

从图1可知，一焦至四焦热强度整体上均呈现下降趋势，尤其是二焦和三焦反应后强度下降严重，9月中旬焦炭热强度、机械强度及工业分析结果如下1~表3所示：

9月中旬焦炭热强度检测达标率为46.25%，二焦CSR最低为49.57（2号炉检修期间，二焦分供其他高炉），三焦CSR最低为51.99。（具体见表2和趋势图1）。焦炭热强度是反映焦炭热态性质的一项焦炭机械强度指标，焦炭高温性能包括反应性CRI和反应后强度CSR，两者有较好的相关关系，它表征焦炭在使用环境温度和气氛下，受到外力作用时，抵抗破破碎和磨损的能力[1]。

一般情况下，正常使用的冷态强度好的冶金焦，特别是M10指标好的焦炭，其热转鼓强度和CO2反应后强度也好[1]。然而，9月中旬全厂焦炭M10达标率两周分别完成89.29%、63.1%，三焦四焦较差（1#A高炉主要吃三焦四焦焦炭）。（底限要求：一、二焦M10≤6.7%，三、四焦M10≤7.0%）。

焦炭工业分析结果如表3所示，从以上数据看，各焦焦炭成分差异小，其中灰分Ad略高，可划为二级焦炭；挥发分Vdaf方面，满足国家标准要求；硫分St.d方面，焦炭含硫相对不高，其中一焦与二焦可以列为一级，三焦与四焦含硫略微上升，属于二级焦炭中较好的品类。整体上看，三焦与四焦性能相对较差。

喷吹煤进口煤配比降低幅度大，国内好煤配比不稳定。近期喷煤结构：10%进口煤+50%潞安煤+40%混合煤（含5%焦粉），发热值下降449.63J/g，9月13日进厂的“建工华盈”混合煤发热值偏低，仅为28923 J/g，可磨性为82。

受限电控产影响，部分制氧机组停机，控氧限产操作（1#A高炉富氧量由10000m³/h减至5000m³/h以下），高炉以焦定产，焦炭供应紧张，控氧下大喷煤操作，煤粉燃烧不充分，未燃煤粉增加，大量固相的未燃煤粉卷入炉渣中，在炉渣中形成非均匀相，从而强烈地影响了炉渣的黏度。高炉软熔带透气透液性变差，渣铁在滴落带及炉缸中流动性变差，也是导致此次炉况波动的一个原因。

（1）烧结检修，烧结矿平衡困难，高炉配用地烧粉末多；

（2）烧结矿平衡困难碱度波动较大；

（3）毛粉品位下降，碱金属上升。

最近高炉使用高硫煤喷吹，入炉硫负荷增加；焦化炼焦煤供需失衡，多批次焦炭检测含硫量St.d＞0.9%，St.d最大达到1.01%；块矿配用2%屯丘矿，也一定程度造成入炉有害元素上升。近期入炉有害元素含量（见表4）。

针对焦炭热强度恶化、炉内压量关系紧张、高炉走料变差，高炉及时采取保证稳定顺行措施，在批重、焦炭负荷、矿焦料流、布料矩阵等布料制度上做出了调整（见表5），缩小矿批重，减小矿石料流，减轻中心及边缘的负荷，要求矿石料罐尾料控制在1.3 m ~1.5m，焦炭料罐尾料控制在1.4 m ~1.6m，保证中心布焦量。制度调整后，从炉顶成像仪显示，中心气流明显变大，边缘气流也得到了保证（见图3），稳顺得以保证，同时，畅通的中心气流，也有利于煤气流排碱。

由于近期入炉S负荷与碱金属负荷同时升高，易造成炉渣排碱与保证铁水质量操作上相矛盾。入炉S负荷的上升，为了保证生铁质量，通常有2种方法，一是保证炉渣碱度，提炉温；二是维持炉温，提炉渣碱度。

实行高碱度、低硅冶炼的操作制度在冶炼条件较好的情况下易取得较好的经济技术指标，但在原燃料条件不好，理化性能变化大，高炉频频变料，碱度过高会引起高炉炉渣黏度增大，一旦热制度遭到破坏，炉渣流动性变差会造成炉况难行。

高炉内约30%碱金属由煤气流排出，70%碱金属由炉渣排出，较高的炉渣碱度，不利于炉渣排碱。高炉本身具有一定的排碱能力，碱金属在控制范围内对高炉影响不大，但入炉碱负荷太高，超过了高炉排碱能力，就会形成碱金属富集，而较高的炉渣碱度，将会降低炉渣排碱能力，在碱负荷偏盖时，碱金属不能有效排出，在炉内循环富集的碱金属催化焦炭气化反应、加剧烧结矿还原粉化、引起球团矿异常膨胀、破坏高炉内衬，劣化炉料，导致料柱透气透液性下降、煤气流分布失调，引起炉况不顺，严重时导致炉墙结厚或炉缸堆积[2]。

针对S负荷与碱负荷同时上升，为保证生铁[S]及有利高炉排碱，车间制定了适当提高炉温、降低炉渣碱度的排碱排硫措施，规定[Si]控制在0.5%左右，高炉炉渣碱度控制在1.18左右。

（1）调好料序，稳中顾边

调整好烧结仓与焦炭的放料顺序，确保好的烧结矿和好的焦炭放在边缘与中心，减少边缘与中心粉末入炉，稳定边缘与中心两道气流，改善料柱透气性。通过混料实践统计，找到合理的原燃料放料顺序，降低焦丁斗放料速度，焦丁放在矿石中使焦丁尽量与矿石混合均匀。

（2）抓好槽下筛分，减少入炉粉末

①装入原燃料粉率规定：烧结矿小于5mm<5%，焦炭小于15mm<2%，根据取样（1次/班）结果判断、调整筛网的给料速度；

②筛网管理：当装入粉率不能满足目标管理值时，进行筛网的更换；大于8mm的烧结矿被筛下时，要及时更换筛网；筛网被粉末堵塞超过30%时必须清理筛网，通过烧结仓振料前空振3s，振料后延迟10s停止振动筛，烧结筛增加自动清筛装置等措施，保持烧结振动筛不积料，以确保烧结矿的筛分效果；

③筛网点检：1次/班，目视点检焦炭及烧结矿筛下粉的产生情况，并拍照上传至车间生产微信群反馈；1次/班，点检焦炭及烧结矿筛网的磨损、破损情况。降低入炉粉末，减少入炉粉末对炉况的影响。

2021年9月11日周六上午9点配管工点检发现西北角3#4#5#中套与大套接触面出气泡，仔细查漏中小套都无漏水，判断是冷却壁漏水，立即汇报组织技术力量进行冷却壁查漏，10点40检出11号冷却壁漏水，11号冷却壁立即改通工业水冷却，减少水进入炉内，并加强工业水排水情况监控(见图4)，为下步分出漏水冷却壁及处理方案提供依据。炉内从配管汇报发现中套与大套接触面有漏水出来开始持续分批附加焦炭11吨，保证了高炉炉温。为保证冷却强度，11点软水进水流量由3500m³/h加至3600m³/h，并加强软水补水量及炉型的监控。1#A高炉于2010年建成投产，至2021年9月，炉龄已达11年，基本达到铜冷却壁的使用寿命，对此，车间制定了针对冷却壁破损的操作方针：

（1）精细操作，保证铁水物理热和炉温，保证炉况长期稳定顺行；

（2）视原燃料质量，适当压边，稳定炉墙挂渣；

（3）稳定边缘，打开中心，适当降低煤比；

（4）以风为纲，全风操作，吹活吹透炉缸，增强中心煤气流，减少边缘煤气流对炉墙冲刷，稳定炉墙挂渣情况；

（5）加强监控软水补水量，加强冷却壁的点检。

（1）适当降低炉顶压力。顶压由190kPa降至180kPa，适当降低炉顶压力，引导出边缘中心煤气流，能一定程度上防止悬塌料。同时，降低顶压也有利于发展中心煤气流，一定程度上加强煤气流排碱。通过总结，改进了处理风压突起的操作方法，通过使用此方法，大大降低了悬料事故的发生。具体做法是：遇到风压突起，压量关系紧张，有悬料的征兆时，在不减风、适当控氧情况下果断卸部分炉顶压力，给煤气创造通道，在压量关系好转，料塌后，及时恢复顶压，这样即保证了炉内冶炼环境的稳定，又避免了悬料，为炉况稳定顺行创造了极好的条件。

（2）降低工艺休风率。主要是减少风口小套的烧损率，确保炉内稳定的气流来保障，尤其注重边缘气流稳定性和强度的控制。重视布料制度的调节，布料制度要找平料面，减少偏料及塌料，减少小套的烧损；重视在气流调节阶段风氧的调控，尤其炉型不好塌料前严格控氧，避免气流波动期间造成小套烧损。此外，要避免长期放开边缘的冶炼。调整好炉况及气流，减少小套烧损，减少休风，也是促进炉况稳定顺行的重要的一环。

（3）限电控氧情况下，为保证煤粉的燃烧，炉内适当减少风量提高风温，风机静叶开度由69.2%减至64%~65%，尽量用尽风温，保证煤粉的燃烧。

（4）抓好炉前出铁，实行无间隔出铁，及时排尽炉内渣铁，减少渣铁对高炉料柱及压量关系的影响，跑好料也能改善高炉料柱的透气性。

（5）创新设备点检，设备长期安全稳定运行。创新制作设备二维码，使用安全云系统扫码按照设备点检任务完成设备点检工作，只需这“一码”，高炉点检插上“云翅膀”，“云”点检的实施带来的效果具体体现在：一是设备标识牌的悬挂，清晰地标注某设备的点检责任单位、责任人、联系方式以及日常点检注意事项，是工作规范化的体现；二是通过在设备标识牌上添加二维码并进行扫码排查的操作，排查后只能拍照上传不可上传留存图片，实现了风险隐患排查闭环管理，全程“留痕”可追溯，大大提高了职工点检设备的准确性，是标准化的体现；三是“智慧安全云”APP系统可以查看各岗位设备点检完成情况和隐患上报与处理情况，动态掌握设备点检与运行情况，车间管理者能够及时知晓员工是否按时按质按量履行好安全排查点检工作职责，进一步强化安全监督，是便捷化的体现；四是点检扫码排查，隐患情况电子表单一目了然，减轻了员工手动记录的工作强度，减少纸质材料使用，是环保化的体现。

针对当前原燃料质量恶化，1#A号高炉通过实施“放开中心为主、适当疏松边缘”的布料制度，提高炉温、降低炉渣碱度的排碱排硫措施、提升槽下管理、治理冷却壁漏水、抓好炉前出铁等措施，1#A号高炉在原燃料质量恶化下实现高炉稳顺优质生产，2021年9月1#A号高炉铁水合格率100%，铁水优质率94.7%，获得了相对较好的指标（见表6）。

（1）高炉稳定顺行和原燃料质量及稳定性息息相关，经济炉料冶炼需以能保证高炉炉况顺行为前提。

（2）原燃料的管控，触角还需前移，原燃料数据的及时性、准确性对高炉炉况的调整有很重要的指导意义。

（3）高炉炉况的监控，工长的及时有效调节、实时汇报，合理对炉况预判预调也是避免炉况波动的一道屏障。

（4）中心加焦保证中心气流畅通是原燃料质量恶化下实现高炉稳定顺行的一个重要手段。

（5）后期炉役冷却壁的高效维护也是炉况顺行中很重要的一环。