本 期发表高炉 特 殊炉况处理之 一--高炉特殊炉况的处理原则及其内在规律。包括特殊炉况的定义、高炉发生特殊炉况的原因、特殊炉况 的实型、特殊炉况的处理原则、高炉的几个内在规律,处理特殊炉况时的 管理方法等六个问题。
01特殊炉况的定义
高炉生产过程中发生的许多炉况及冶炼现象,在《高炉冶炼规程》中做了细致地归 纳,业已成为高炉冶炼工作者的操作指南。
这里所论及的是特殊炉况,其定义是“采用日常调剂措施失效,不 能在短期内恢复正常的 炉况”。所谓采取日常调剂措施失效,就是采用特殊方法或增大调剂的幅度,所谓不能在短期内恢复正常的炉 况,其期限至少以日计算,多则一年半载,甚至一 代炉龄( 如鞍钢50年代的五高炉)。
高炉冶炼买践及近年来的研究分析结果表 明,装入高 炉的炉料必须按照冶炼进程在高炉内的指定区域和时间内完成其冶炼过程,否则就破坏了冶炼规律， 恶 化高炉生产指标。
高炉处于特殊炉况状态,冶炼过程的表征是:① 高炉料柱素乱;② 高炉热状态 失常,③ 高炉初始气流分布失去控制;④ 高炉炉型剖面发生“暴变”现象。
由于炉内冶炼过程失去规律性,日常的调剂炉况措施及调剂幅度无效,如不 果断地采取特殊炉况处理手段,必然招致炉况长期失常。特殊炉况的宏观表现是,
长期生产指标低下,炉况稳定性差,俗 有“僵炉”之称.在特殊炉况处理过程中,高炉冶炼 工作者争议最多,很容易造成调剂混乱和失误。由于指令繁多,致使具体操作人 员无所适从,被迫出现按发出指令者的级别“执行指令 ”。更有甚者,有时采取“表决 制”来确定实施方案。
这种非正常时期是具体操作者最烦恼的时期。因此,正确地组织和领导人们进行炉况恢复具有重要意义。
02高炉发生特殊炉况的原因
任何事物的发生和发展都有一个过程,高炉发生特殊炉况也是如此高炉发生特殊炉况也是如此。在总结特殊炉况处理经验时,经常发现某些参数变化早 已有所显示,只是缺乏敏感性而没有予以重视。其次是对炉况的急剧变化缺乏 足够的认识。因 此,对高炉仪表显示的数据、外界条件变化做些系统地整理,定期地予以分析,对避免和消除发生特殊炉况是十分必要的。特殊炉况发生的 原因,大致有以下几点,即:
①对高炉冶炼行程变化缺乏足够的认识,没能及时正 确地采取措施;
② 对外界条件变化长期失去敏感性;
③ 对高炉使用的原 料缺乏正确的认识。
④ 对高炉设备和性能认识不足.
⑤ 没有正确理解高炉的调剂措施。
因 此,在控制高炉过程中,对炉况的急剧变化视而不见,致使高炉陷入特殊炉况 的境地。
3特 殊炉况的类型
归纳起来,高炉特殊炉况大致分为以下几种类型:
① 高炉料柱紊 乱,发生顽固性悬料;
② 高炉热状态失常引起的炉缸“冷凝”或 冻结;
③ 高炉剖面发生“异 变 ”引起的炉衬结厚;
④ 没有充分掌握 高炉 设备,由于误操作使高炉装入单 一 品 种 的 炉 料。
4特殊炉况的处理原则
高炉炉况恶化的最终结果是“进出截止”,即高炉上部装不进料,下部吹不进风,出不来渣铁。高炉的这种状态是逐步形成的,高炉操作者应抓住有利时机,果断地采取必要措施消除“进出截止”炉况。
为此,要采取有效措施,以便使高炉能够:
①多进风,
② 出 净渣 铁,
③ 减少或消除事故扩展;
④ 避免恢复过程中留有后遗症。
为达到上述目的,在操作过 程中应坚持以下原 则,消 除“进出截止”现 象。
4.1稳定料柱结构,疏松边缘,增加煤气通路
处理特殊炉况的实践表明,稳定料结构,减轻高炉中心,尤其是边缘焦炭负荷保 持有两条通气通路,是加速炉况恢复的重要前提。因此,在上部装料方面应坚持以下原则。
（1）减轻焦炭负荷,缩小矿石批重增 加“倒同装比例。焦炭负荷的调整要综 合考虑确定;矿石批重要结合高炉接受风量的程度、料柱运行状态来进行调
整。
为快速恢复炉况,通常将KKPP
(2) 集中加净焦,其目的是疏松料柱,减少炉衬的粘结, 而且也为既定的装料制 度稳妥实施奠定基础。净焦装入数量,视况炉热状态、料柱稳固程度,可装几
批甚至相当炉身容积的1 / 3 或更多些。
(3) 必须消除低料线,必要时,宁肯损失风量,也不能延长低料线的时间。
4.2提高炉缸温度,降低炉渣碱度,改替冶炼产品的流动性能
提高冶炼产品温度,改善其流动性能,是清理炉缸,加 快炉况恢复的重要环节之一。为此,
①高炉应停止喷吹燃料,视高炉接受能力,适当提高热风温度;
②减轻焦炭负荷;
③降低炉渣碱度,
其短期目标是以不出号外铁为准。在A l2O3
4.3降低高炉冷却强度,防止炉衬粘结
按高炉炉况的恢复情况,适当地调 整冷却强度,不仅对炉况恢复而且对消除“后 遗 症 ” 也是有益的。其具体措施是:
① 采用工业水冷却的高炉,主要是降低冷却水的压力;
② 自然循环汽化冷却的高炉,要调整循环流量和循环倍率。
4.4稳定高炉送风制度
炉况恢复就是稳定的加风过程。所谓稳定就是 高炉能够接受的程度。具体实施过程中,应该:
① 严格按高炉风口使用数目,控制风量和风压 ;
② 按料柱运行状况及其装料下降位置,确定加风的幅度;
③ 控制宜的鼓风速度,多数情况应控制在下限或更低些为好;
④ 要以料柱运行状况,炉缸热状态变化程度,以及渣铁放出情况,确定开启风口 的数目和时间,
⑤ 加风要贯彻少加、勤加的方针,绝不能冒然从事。实践证明,多数情况都是贪多失误,造成炉况反复。
5 高炉的几个内在规律
特殊炉况难于控制的主要原因是高炉内在冶炼规律变化比较迅速,而且内在关 系相互交织,激 化了冶炼过程的矛盾。因此,在处理炉况时,应分析各种因素的
影响,避免出现炉况的“反复”。
5.1高炉炉温变化的渐近循环过 程
高炉炉料和煤气运动,是构成冶炼过程的主要矛盾。高炉炉况失常,主要是炉
料与煤气运动失调所致。两者的运动状态,不仅受客观条件的限制,且受高炉内在规律的影响。高炉上部炉料预热、还原程度,其下部热状态、煤气体积及其分布,冶炼产品的性质有很大影响,炉料预热、还原与接触煤气的时间也存在着密切的关系。高炉下部热状态直接影响煤气体积,后者又涉及到炉料下降 阻力和下降速度。这又形成反复,即又影响到炉料的预热和还原。这种相互作 用的过程,实 际上是渐近循环过程,如图1所示 。
这个过程如果不加以控制,最 终结果是:炉热时以热悬料告终,炉凉时以风口灌渣结束。特殊炉况的炉温波动,不仅受高炉炉温变化的渐近循环影响,而且由于采用局部风口送风、原 始料柱紊乱、炉料偏析以及炉衬粘结物质的脱落等 引起进一步的波动。
因 此,在高炉恢复过程 ( 实际是加风的过程 )中,不仅要考虑高炉内在的规律,而 且也要充分分析各种参数的变化,以 免引起炉温的激烈波动。
5.2高炉炉缸变化的相互关系
高炉炉缸是煤气发源和初始分布的区域,也是冶炼产品调质和集结的部位。炉
缸的工作状态、焦炭的渗溢性能,对高炉冶炼过程起着重要作用 。在处理特殊炉况时,必须密切注意炉缸的工作状态。炉缸工作状态的恶化,主要表现是炉缸堆积,按其部位分类大致有四种:
① 炉缸边缘结厚 ( 或堆积 );
⑧ 炉缸中心堆积;
③ 炉缸局部堆积、
④护缸总体性堆积。
按形成 炉缸堆积原因分类,大致可分为物理和化学两类。
这种分类方法主要是便于查找原因,实际上两种作用因素是互相牵连且相互促 进的,只是哪种因素起主导作用而已。高炉炉缸堆积,在正常炉况情况下,主要 是冶炼制度确定不当所致,其对应关系如图2 所示。
在特殊炉况下,除上述因素互相影响外由于局部风口送风,炉衬粘结物脱落与增长 、炉温及渣碱度急剧变化以及出渣、出铁的困难等因素,会使炉缸工作状态急剧恶化。
因此,在处理特殊炉况时,迅速地采用低碱度炉渣操作,是防止炉缸堆积的最 稳妥的措施
5.3高炉料柱的更移效应
长期以来,在处理炉缸冻结 事故时，自觉或不自觉地采用料柱的更移效应。料柱的更移就是在特殊条件下,装入料面层的炉料,优先于其邻近炉料提前下到炉缸风口区域。其特点是:
① 在高炉某一区同才下到炉缸 ;
② 料面层炉料运行与堆比重无关。高炉炉料发生更移效应的条件是:① 高炉采用1个或几个风口送风;② 在上述送风条件下,软熔带透气性越差,越容易发 生稳定性的炉料更移效应。高炉炉料发生这种更移现象,并不是新奇的事物,而是没有明确提出而已。宏观依据是:
① 当处理特殊炉况采用 一个或几个风口送风时,实际是局部冶炼,也就是缩小
高炉容积 ( 冶炼工作的容积 ),变成局部性的小高炉,炉料在工作风口上方必然移动的最多,运行的最快;
② 大面积堆塞 风口工作的高炉( 指集中某个方向 ) 料面发生偏移,就是炉料更移的初始写照;
③ 在处理炉况冻结时,最初大都采用 一个风口送风。从总体分 析,轻料并没下来,实际高炉送风一段时间后,风口工作好转,炉况急剧转热,除炉 缸焦炭发生迁移外，与炉料更移是密切相关的。
利用炉料更移现象处理特殊炉况的关键,是风口开启的速度。本钢在1978 年 1月处理五高炉炉缸冻结时,使 用 一个风口工作了 11h15 min,鞍 钢1986 年3月在处理十高炉17.7m 烧结 矿料柱 时,使用一个风口送风工作15h40min。两座高炉容积。基本相等 ( 分别 为2000 m3及2050 m3),采用控制开启风口 速度,促使炉料更移效应发生,都获得比较理想的效果。本钢五高炉仅用 3天时 间全部开启风口;鞍钢仅用4 天多 一点时间解除了高炉事故状态。利用炉料更移效应恢复炉况,必须正确地控制开启风口的时间,否则是毫无意义的。
5.4高炉炉缸焦炭的迁移现象
炉缸焦炭的迁移现象,就是工作风口燃烧的焦炭,不仅来自风口前的焦炭,而且还来自堵塞的风口前面的焦炭。对处理炉缸冻结之类的事故,炉缸焦炭的迁移 对炉料更移效应有机配合是十分有效的。
所谓有机配合,就是控制开启风口数目,在轻料没更移到风口之前,借助其他风 口 前的焦炭来维持局部性料柱更移所需要的热量。炉缸焦炭发生迁移现象的 条件是:①采用一 个或几个风口送风;② 软熔带透气性恶化或处于冷凝状态,③ 送风口上方具有一定的透气性。
创造条件使炉缸焦炭具有迁移现象,对处理特殊炉况是十分有利的。因此,在
风口使用数目方面应视炉况发展趋势严加控制,以便充分发挥炉缸焦炭迁移的 有利因 素。
5.5高炉冷却强度
高炉装设冷却装置的目的,是保护炉体、维护合理炉型剖面。长期以来,高炉冶炼工作者注意的是前者,而对于维护合理炉型剖面,仅停留在理论上的认识。近年来,由于冶炼条件的变化,及高炉控制技术的进步,高炉阻力最大的软 熔带下移、炉体边缘煤气流的削弱,高炉下部炉型轻微的变化,因此对高炉生 产指标产生极大 的影响。这样,用高炉冷却强度来调整炉型,才逐 渐地引起人们重视,并纳入控制高炉生产的体制。高炉冷却强度的保持方法,一般 采用进 出水温差或热流强度来表示,最近又有人提出以热流指数来度量。由于水温 差是相对参数,只有在进水温度一定的条件下,才有比较的意义。热流强度实 质是个“容量”因素,对于破坏炉衬起主导作用的“热势”—温度却没有直观表示。例如,镶砖冷却壁,冷却水管直径45mm,在水压 0.392MPa( 绝对热流强度 为251046.02 kJ /( m2 ·h ) 的冷却壁各部温度变化情况如表1所示。
因此,观察热流强度时,只有在冷却制度不变的情况下,才能反映出冷却效果。实际热流强度对于判断炉衬剖面状况只具有相对意义。
笔者认为,从传热方程出发,最直观的是用进出水的平均温 度来判断冷却效果和炉型剖面是比较合适的。例 如,某厂在处理结厚炉况时,将炉腰和炉身下部水温差提高到24 ℃。实际上,其进水温度为13 ℃ (冬 季 ),出水平均温度仅为 25 ℃,鞍钢夏季在该区域水温差为8~ 12℃,进水温度为32 ℃平均温度为 30-38 ℃,高 出11 ~ 1 3 ℃。显然,作为处理结厚炉况,冷却强度还是比较大的。在北方,由于水源不足,高炉冷却的进水温度受季节影响很大。冬季,由于冷却强度自然增大,再加上冬季原料品 质恶化,致使高炉冷却强度与季节变化呈现明显的线 性关 系。
因此,在日常管理生产和处理特殊炉况时,必须注意正确地选择冷却强度的衡 量标志,合理地控制冷却强度,以便高炉保持良好的工作剖面。
6处理特殊炉况时的管理方法
在处理特殊炉况过程中,应该有严密的组织和管理。实际上,在每次处理特殊炉况时,似乎也有一定的组织和管理方式,然而由于分工不明确,容易造成忙乱现象,甚至重大的技术决策,无人负责,贻误炉况的恢复。这是责、权、利 不明 确所致。以下介绍的是一 次处理重大事故的卓有成效的劳动组织管理形式。
6.1组 织 , 理 形式
(1 )事故处理总负责人:决策方案,协调各职能部门工作。
(2) 技术负责人:制 定 方 案,拟定事故处理进度表 ,负责全面技术工作。
(3) 各部门负责人,负责部门技术及执行工作。
(4 ) 后勤负责人,负责供应及生活福利工作。
6.2会 议 组 织 方式
(1 )高炉炉况分析会,总负责人主持,技术负责人主讲,各部门负责人参与协商、负 责 人定 案。
(2) 交接班碰头会,各部负责人分头主持,会后向总负责人、技术负责人汇报。
6.3制定炉况恢复工作进度表
(1)工作进度表的内容。
① 高炉炉况发展的趋势,及其预期进展的时间;
② 确定采取措施及其实施时机和时间:a.确定采取措施的方法及调整幅度,b.确 定采取措施的时间和时机,c.确定采取措施的预期效果,d.确定采取措施失败后的技术措施, e.确定采取措施的应时的后继措施,③ 高炉非常情况下的技术措施。a.确定炉况处理期间的各项冶炼制度及其数量关系,b.高炉恢复的总时间表。
(2) 修正高炉恢复的进度表。
(3 )用框图来表示进度。
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