【技术文摘】大型高炉开炉及快速达产经验探讨

易宏  邓森彪

（涟源钢铁股份有限公司炼铁厂）

摘  要  最近十几年我国钢铁工业飞速发展，大型及超大型高炉成批建设（2000～5500㎡），装备水平大幅度提升。而我国的开炉技术水平已进入世界先进行列，相当多的高炉实现开炉顺利、快速达产达标。纵观各单位的开炉及达产过程均不同程度存在一定的不合理性，开炉效果、开炉成本、人力物力投入相差之大，令人瞩目。本文根据涟钢五次开炉的总结、分析，谈谈我们的体会，与同仁们探讨。

关键词  高炉开炉  准备充分  合理达产

1  铁口泥包制作及铁口煤气导出管安装

(1) 一般大型高炉炉缸内衬到炉壳间的距离在2米左右，但铁口深度要求往往超过3米，因此必须捣制或浇铸泥包才能满足要求。

(2) 安装铁口煤气导出管的目的是加热铁口以及引导高温煤气快速加热炉缸。

合理安装铁口煤气导出管有利于提高第一炉铁水的物理热，降低开炉焦比，为降低炉前强度、安全、顺利出好渣铁创造条件。目前铁口煤气导出管的安装形式有三种：

①直管式埋入，由于大型高炉死铁层厚、炉缸直径大，高温煤气很难到达炉底、炉缸下部，炉底、炉缸加热效果差，不能满足要求。

②内锥尖直管式埋入，这种方式效果不太好，一般只在中小高炉使用（死铁层薄、炉缸直径小）。

③炉缸内安装两环或多环钢管、环管朝下一方按一定间距开直径约10mm的小孔、内外环用管道联接、外环与铁口导出管相联。

这种设置可以将高温煤气均衡引至炉底、经环管导向铁口。与前两种方式相比它有两个有利的方面。一是均衡快速加热炉缸，二是阻止高温煤气流快速通过炉缸从铁口排出、同时迫使煤气向上运动预热炉料，还原矿石，更好的利用了初始高温煤气（同等条件较①、②种方式可提高炉缸温度50-100℃，开炉进程提前4-6小时）。另外要提出的一点是关于所谓的铁口埋管鼓风技术并不可取。它的优点仅仅是第一炉铁铁口好开，但相对于其它未采用铁口埋管鼓风技术的铁口出铁时明显长时间的严重喷溅，这是由于该铁口未通过高温煤气烘烤所至，它有可能导至今后该铁口的维护困难。

2  开炉装料

高炉装料一般采取传统的静态装料方式。炉底加入部分垫底焦碳，死铁层、炉缸采用枕木进行填充，炉腹装入净焦，炉腰、炉身下部装入空焦，炉身中部和上部为空焦及正常料。根据资料报道：

⑴有的高炉炉底加水渣或干渣，其目的是増加第一炉铁的液态量。

⑵有的高炉死铁层、炉缸采用枕木（木材）进行填充，炉缸中心采用人工摆放的（枕木或木材）堆包。其理由风口部位的枕木能够保护风口、有利于高炉初期送风，枕木堆包有利于中心气流通过、能够促进合理软熔带形成，枕木易于点燃, 送风后枕木燃烧快,使焦炭尽快下达到炉缸, 有利于开炉炉况顺行。

⑶空焦配料中在加石灰石、白云石的同时加有硅石、萤石。

⑷在正常料中加锰矿、萤石。

⑸有的甚至提出取消空料段用平衡料段代替，其理由是在炉腹、炉腰、炉身中下部要装入一定批数的空料段，空料=净焦+石灰石，主要是考虑高炉下部燃烧大量净焦，而焦炭灰分中主要成分是SiO2，为平衡碱度，在净焦批中加入一定量的石灰石组成空料批。

平衡料段是指把石灰石的用量折算成高碱度烧结矿，不再加石灰石而加高碱度烧结矿。认为这样既平衡了炉内的碱度也增加了开炉的铁水产量，有利于开炉，开炉配料中的平衡料段也可与正常料批合并。对于以上5点我们不敢苟同。我们分析：

⑴熔化水渣或干渣是需要热量的并且是直接消耗炉缸热量，它是造成炉缸物理热不足的原因之一。至于増加第一炉铁的液态量，我们可以通过控制第一炉铁的出铁时间来满足。开炉料渣比远比正常料渣比高得多，如果炉缸温度不足、加之高炉铁口的喷溅反而造成液态渣难于完全排出、对炉况的恢复带来影响。

⑵炉缸的加热、炉料的松动下降和枕木（木材）的使用没有必然的联系，风口小套以及冷却壁的维护也不是难题。反而有其不利的方面：①使用枕木（木材）开炉，填充的是风口以下炉缸、死铁层区域，由于填充间隙大、高温煤气在炉缸、炉底滞流时间短，不利于炉缸、炉底的加热，反之炉缸以上的区域是由焦炭、矿石填充的，较之炉缸、死铁层初始高温煤气难于通过，对炉料的预热、矿石的还原有较大的影响。同时使用枕木（木材）开炉的高炉、开炉焦比比较高、使得炉渣中Al2O3比较高（炉渣中的Al2O3大部分是焦碳带入的）、使得炉渣粘稠，流动性差。为平衡渣中Al2O3加入大量的石灰石、硅石、锰矿、萤石等。②枕木易于燃烧、但不是引导炉料均衡缓慢下降，反而是垮塌性的下降、相当于崩料，对炉况顺行不利。具备热风点火的高炉是不需要木材开炉的。

⑶空焦中配加硅石完全没有必要。空焦中已加有石灰石、白云石，为了平衡碱度，少加即可满足要求。

⑷在正常料中加锰矿、萤石在渣中AL2O3不高的情况下也没有必要，因为开炉的炉渣碱度是比较低的（R2≤1.05），只要炉缸温度足、炉渣的流动性是没有问题的。

⑸如果用平衡料段取代空料段，那么会有含铁原料处在炉腰及炉身下部位置，会影响到含铁原料的预热和还原。但可考虑用净焦代替、同时将正常料的碱度适当提高、正常料的焦比适当降低。

3  开炉重点参数选择

3.1  开炉总焦比。

开炉配料焦比一般根据炉容大小、原燃料条件、风温高低、设备状况及技术水平等因素确定。容积大的高炉开炉焦比较低，因为容积越大、高炉热量越集中，热量损失相对减少。反之容积小的高炉焦比适当高一点。目前开炉总焦比低的2.1吨/tFe、高的达到3.6吨/tFe不等（这与炉缸铁口所装煤气导出管方式及开炉方式有关，采用第三种铁口煤气导出管方式及全焦开炉的焦比一般低于2.8吨/tFe，根据报道开炉总焦比达到2.1吨/tFe的就是以这种方式开炉的）。开炉焦比偏高，炉温做的太高，既浪费燃料，又增加炉前及后道工序的劳动强度，也不利于快速达产。开炉焦比偏低，炉缸温度不足，轻者导致较长时间铁水质量不达标、炉前劳动强度大、达产达效时间长，重者导致炉缸冻结和开炉失败。合理的开炉焦比选择取决于原燃料条件、风温高低、设备状况及技术水平。开炉第一炉铁水硅做到2.5%，物理温度高于1450℃比较合适。但建议新建高炉开炉因有许多不确定性，开炉焦比可适当高点。

3.2  开炉配料的渣碱度。

传统的高炉开炉为保证生铁质量合格，配料计算中CaO／SiO2做得稍高，一般控制在1.0～1.05左右。这在南方的高炉开炉中比较常见，取决于南方的原燃料条件相对于北方的差（南方缺煤少矿、焦炭灰份、硫份及矿石含硫较北方高）的缘故，从而尽量减少开炉过程的出格铁量。北方有部分单位的高炉有条件把CaO／SiO：降到0.9～0.95，同样能满足要求。开炉的第一次渣铁分离很好，红渣走水冲渣，铁水走铁水罐（鱼雷罐），为快速达产创造了良好的条件。            

3.3  开炉料总渣比的确定。

20世纪50—80年代，入炉铁矿石的综合品位低，开炉配料计算中渣比较高。随着精料水平的提高，2000年后，综合入炉品位一般都在57％以上，开炉配料中总铁量增加，相应渣比在降低。一般开炉总渣比为570～650 kg／t，不会影响高炉开炉顺利。总之不要因为为提高高炉开炉渣比，把一些没有实际应用价值的东西放到开炉料中。如炉底加的水渣或干渣，空料和正常料中的硅石等把渣比提到1000kg／t以上，有的高炉为平衡渣中A1203，又加入大量的石灰石、硅石、白云石，有的甚至加了一定量的萤石来稀释高AI2O3，应该说完全没有必要。这部分非铁矿石在炉内分解要耗大量热量，而且开炉装料时不容易一次用净，留在杂矿槽内长期占用矿槽很不经济。如果改为用烧结矿和球团矿或天然块矿开炉，只要保证总的液态产物量，开炉是可以顺利的。

4  关于全焦炭开炉

动、静结合装料，热风点火，全焦炭开炉。近20年来已有数百次以上大小高炉采用全焦开炉，不再用枕木开炉，操作技术已完全成熟。但近几年很多新建大型高炉选用没浸过沥青油的枕木开炉，有的对木材材质还提出更高的要求，这样做是一种浪费和倒退，是对生物资源的一种破坏。能做铁路枕木的木材是硬杂木，一般长成枕木大小的树大约要生长50—80年，一座2000m3的高炉一次开炉要用掉2500—3500根枕木，等于耸立一座高炉，毁坏了一片森林。这不应是高炉工作者的作为，我们应当传承先辈们创立的全焦炭开炉技术。实际上只要具备热风点火条件就具备全焦开炉条件。(1)关于动、静结合装料 全焦开炉：对于新建和大修扩容的大型高炉，由于要对布料参数、料流轨迹及料面形状进行测试，只有在静态装料方式下才能进行，为保护炉底、炉缸及风口小套，风口小套上沿以下采用冷风顶风装料、以上采用静态装料的混合模式。(2) 关于顶风装料 全焦开炉：对于大修或中修高炉的开炉，由于不要进行布料测试，可采用顶风装料 全焦开炉的模式。

5  送风参数的选择

高炉开炉装料完成后，就进入点火开炉程序。 

5.1 送风面积的选择：

大修或新建高炉开炉，送风风口可选择全部风口送风点火，均匀花开风口点火送风，也可改变部分风口进风面积的方式点火送风，送风面积可在60%-100%全风口面积中选择。这要与选择的铁口出铁联系起来。但要强调的是不应集中开风口送风，这样易造成一开炉高炉就出现炉料偏行，集中开风口送风主要用在年修闷炉或炉缸未出残铁检修后的开炉。

5.2  风温的使用：

以往的操作方式是使用最高风温点火、待送风风口完全明亮后将风温撤至800-900℃水平，大多数高炉也是采用这种方式。对此我们有不同看法。①现在热风炉提供的风温能力在1150℃以上，这部分热能几乎不要多花钱，不使用也是一种浪费。②风温的使用在高炉开炉初期到软熔带形成初期不会对炉况的顺行造成影响，多使用风温对炉缸加热、炉料预热有更好的效果，有利于降低开炉焦比、也有利于布袋干法除尘的煤气回收。

5.3  风量掌握及开风口速度：

①初始送风点火风量可根据送风风口面积在全风量的30-50%之间选择，待所有风口全部点燃后适当提高风量。但加风幅度宜小、时间间隔宜长。②软熔带形成前后、料柱透气性会出现较明显变化，此时宜稳、不可随意加减风量，软熔带完全形成后，料柱透气性会逐步好转，可适当提高风量。此时风量可达到全风风量的60%左右。③在铁口喷渣铁前、出现不能上料较长时间，可大幅减风甚至休风。很多高炉出现这种情况时往往舍不得休风，造成深达10米以上的低料线，反而造成高炉不好操作。④加风与开风口配合进行，以保证风速接近正常风速。

5.4  关于加湿：

北方空气湿度小，高炉采用加湿鼓风调剂炉况，这也许是北方高炉区别于南方高炉的操作特点之一。在南方高炉普遍喷煤之前也曾间断的使用加湿鼓风来调剂炉况，但不作为长期的操作手段，近10年来又有部分高炉采用了脱湿鼓风技术。总之南方高炉开炉是不需要加湿鼓风这种手段，据资料报导北方有部分高炉开炉采用了加湿鼓风，既然只是部分、而它又是一种增加消耗的手段，那么是完全没有必要的。

5.5  第一次出铁时间的掌握：

一般是在铁口煤气引出管由喷吹煤气转到自动喷渣铁，将其堵住后3—4h打开铁口出第一次铁。实际上这是不科学的。高炉过去开炉的习惯是急于第一次开铁口，喷渣铁堵口后2—3 h就打开，结果渣铁量少。出来的渣铁都黏在铁沟上，增加炉前的劳动强度。科学的做法是经过计算保证第一炉铁量在200 t以上，以保证主沟的加热和保温，为第二次铁赢得充足的时间。首先要考虑到打开铁口前铁液面达到铁口中心线以上，再根据当时风量、跑料速度及出铁时间来决定第一次铁开铁口时间。使得第一次铁出来渣铁较多。这样第一次铁就走撇渣器，渣铁分离良好，炉渣可走水冲渣。

(6)合理的喷煤和富氧：高炉开炉过程是一个相对缓慢的过程。它必须经历风量的恢复、操作制度的调整及炉温的调整的过程，有相当一部分高炉为了场面上好看，在风量低于全风70%就要求富氧、生铁硅高于2.0%就开始喷煤，这完全是一种浪费、是不科学的。

6  关于达产及达产速度

首先以什么标准来衡量达产，我们认为不能单单以2.0的利用系数作为达产标准。要考虑以下几方面因素：①风机能力，现在大型高炉有的风机能力配置过大，加之富氧量及入炉原燃料条件的不确定性，部分大型高炉生产的正常利用系数可以达到2.7甚至超过2.9tFe/米3.日。②全风口面积送风，风量达到全风的90%以上。③喷煤量达到正常煤量的80%以上。④有富氧能力的高炉富氧率达到2%以上。以往高炉开炉要控制达产速度不能太快，且要冶炼一段时间的铸造铁，炉温高一点，生成部分石墨碳沉积，以保护炉缸。但近些年开炉都要求快速达产，在对标或要产量的利益驱动下，开炉3天就达到2．0的利用系数，新闻上也在大肆报道。我们认为，传统做法过于四平八稳，现在做法又有点急功近利。高炉炉体高温冶炼与冷却保护，达到热平衡是要一定时间的，新建高炉各种应力消除速度都应是缓慢一些为好，开炉速度过快不利于渣皮形成与稳定，对高炉炉衬寿命最终会带来影响的，建议还是缓慢一点好，做到lO—15天达产就好。

7  结语

(1) 高炉开炉是一个系统工程，准备工作一定要充分。特别是首座大型高炉的开炉更要做好系列准备工作。

(2)每次的开炉不可能做到十全十美，但每次都必须作好分析、总结，只有这样我们才能在下一次开炉中有所进步、有所提高。没有最好、只有更好。