胡德顺，王光伟，刘喜亮
（鞍钢集团朝阳钢铁有限公司，辽宁朝阳122000）
摘要： 针对鞍钢集团朝阳钢铁有限公司炼铁厂单高炉生产的工艺情况， 为了保证高炉长周期稳定顺行，实现高炉低成本经济化冶炼，从高炉管理、成本管理和设备零故障管理三个方面，开展了铁前系统科学化生产管理实践，有效推动了高炉的高效化生产，实现了铁前配矿成本与市场趋势的一致性，烧结作业率和高炉、烧结利用系数均稳步提高。
关键词： 铁前系统；科学管理；高效生产；长周期稳定顺行
高炉长周期稳定顺行，才能有效发挥其产能，降低生产成本。由于高炉炉况能否长期稳定，不仅取决于高炉操作管理， 也与整个铁前的系统化管理密切相关， 因此， 鞍钢集团朝阳钢铁有限公司（以下简称朝阳钢铁）结合自身单高炉生产的工艺特点， 不断总结铁前系统科学化生产的管理和操作经验，开展“以控制重大事故为前提，以高炉长周期稳定顺行为中心” 的降成本工作， 同时实施“以严控原燃料质量为突破口，以模板化管理为手段， 以量化指标为依据， 以趋势化管理为判断标准”的各项管理工作，强化各级管理人员的管控水平。通过建立高炉诊断模型、铁前配矿结构模型，实施成本日清日结管理、设备零故障管理，有效地推动高炉高效化生产，实现高炉低成本冶炼。
1 铁前系统概况
朝阳钢铁铁前系统包括1 座年吞吐物料量1 200 万t 的机械化综合原料场， 1 台年生产能力为260 万t 的265 m2 烧结机；2 座6 m 50 孔焦炉及与其配套的1 套125 万t 干熄焦设施；1 座年生产能力为200 万t 的2600 m3 高炉。朝阳钢铁属单系统生产， 高炉的稳定顺行对整个公司的生产经营至关重要。
2 高炉管理
朝阳钢铁炼铁厂实行从原燃料采购到铁水产出的铁前系统全过程、系统化管理，建立了以高炉稳顺行为中心的高炉诊断管理模型， 突出对重点过程的控制，实现高炉的高效、稳定生产。高炉诊断模型主要包括5 方面内容。
2.1 建立高炉原燃料控制底线
高炉原燃料质量稳定是高炉炉况长期稳定的前提条件。原燃料质量波动过大，必然会导致高炉稳定性下降，因此，朝阳钢铁建立了高炉原燃料质量控制底线，并提出了品种结构调整要求。高炉原燃料控制底线见表1。在品种结构调整方面，要求① 高炉使用焦炭全部为厂内生产，配煤结构每月至多调整一次；② 烧结配矿结构每月至多变动一次；③ 高炉配矿保持烧结矿比例相对稳定，酸性料替换采用逐步过渡的方式。
2.2 建立高炉温度场管理模型
高炉炉体温度场管理主要包括炉缸管理和炉身管理。炉缸管理主要针对铁水物理热指数和炉芯温度水平， 相应的控制标准为炉芯温度（430±30） ℃、铁水物理热指数3.0±0.5，通过燃料结构的调整来确保炉缸的工作状态。炉身管理主要针对炉腹、炉腰、炉身和炉喉等温度场的温度及热流强度，相应控制标准见表2，通过装料制度和水量水温的调整，有目的地控制渣皮的脱落和形成，保持合理的操作炉型，确保合理的煤气流分布。
2.3 建立高炉操作模型
为避免外界条件变化对高炉稳定性的影响，提出了高炉“五定操作”，即定风压、定料批、定炉温、定碱度、定顶压，具体规范见表3；并在高炉生产操作中严格执行“五定操作”，为高炉稳定顺行奠定操作基础。
2.4 形成趋势化管理模型
趋势化管理主要以高炉为中心， 每月对高炉的运行数据进行统计和分析， 形成“高炉运行评价”、“高炉长寿管理”总结。2017 年1 月～2018 年2 月高炉炉芯温度变化趋势如图1 所示。
由图1 可以看出，2017 年7 月~2018 年2 月，高炉炉芯温度持续下滑，炉缸工作状态变差。结合生产实际情况， 对炉芯温度下降趋势进行分析：2017 年9 月焦炭实物质量及粒级波动大， 灰分呈上升趋势， 是炉芯温度低于400 ℃的主要原因；2017 年10 月11 日干熄焦检修， 将入炉焦比提高至390 kg/tFe， 炉芯温度被控制在合理范围内；2017 年11 月高炉年休且出现4 次非计划休风，使炉芯温度快速下滑， 低于350 ℃；2017 年12 月至2018 年2 月，炉缸治理需要焦炭支撑，但焦炭实物质量和粒级仍没有得到改善， 炉芯温度下降趋势没有得到控制。
综合分析可知：① 外部原因导致高炉频繁休风，是炉芯温度持续下滑的诱因；② 焦炭实物质量差，是炉缸工作状态持续得不到改善的主因。针对此种情况，采取提高入炉焦比、提高铁水物理温度、降低铁水中钛含量、提高鼓风动能以及改善焦炭质量等应对措施。经过约2 个月的治理，炉芯温度回升，高炉顺行得到保障。
2.5 形成有害元素管理模型
自2013 年起建立了高炉有害元素分析模型，每个季度对高炉炉料及与生产相关的原料进行一次取样化验，所取样品包括炉渣、除尘灰、高炉原燃料和烧结原燃料等20 种物料，掌握其锌、钾、钠等有害元素的基础数据， 监控高炉有害元素负荷水平， 并根据资源水平制定烧结原料有害元素控制标准，见表4。
高炉有害元素主要控制措施：① 在烧结混匀料中停配干法灰、转炉尘泥等，避免有害元素循环富集；同时，密切监控各种物料中碱金属和锌的含量，及时减配或停配有害元素含量高的物料，使高炉锌负荷和碱金属负荷在一定范围内保持动态平衡。碱金属负荷控制在4 kg/t 以内，锌负荷控制在0.4 kg/t 以内，最大限度降低有害元素对高炉的危害。② 通过高炉操作适当控制炉渣碱度、镁铝比等，提高炉渣排碱量，适当控制中心气流，促进有害元素排出；通过控制焦炭粒级，降低有害元素对焦炭的气化作用，使高炉保持长周期稳定顺行。
3 成本管理
朝阳钢铁炼铁厂采用二级成本控制体系，将成本控制分为厂级和工区级。每月将公司下达到厂的成本指标通过成本分解表分解到各科室、工区管理人员；然后按照“干什么管什么”的原则，通过岗位的成本分解卡片将产量、能源、原燃料消耗和辅材等成本项目， 以消耗定额的形式分解到各操作岗位。
3.1 实施周成本测算制度
专门设立成本组，建立38 项工艺成本控制点和25 项能源成本控制点， 做到成本日清日结，并结合周成本预测进行总结分析， 及时调整导致成本升高的因素，逐步形成成本预测（先算后干）、过程控制（边算边干）、成本改进（干完核算）的管理机制。
3.2 实施铁前配矿一体化
铁前配矿成本约占生铁成本的60%， 使配矿结构科学经济是降低生铁成本最有效的措施。朝阳钢铁通过近几年的生产实践， 实现了烧结配矿与高炉的联动， 并建立了适用于自身生产的高炉配矿结构模型和配矿菜单。朝阳钢铁铁前配矿过程模型如图2 所示。通过配矿菜单确定配矿品种；通过计算配矿结构成分，确定是否满足生产要求；最后通过成本测算，确定是否满足降成本需要。
3.3 实施燃料成本经济化
燃料成本经济化主要通过三方面实现：① 采取技术措施降低喷吹煤成本。2014 年高炉喷煤工区通过采取全氮喷吹、降低系统氧含量等技术手段，将烟煤配比由50%提高至65%，成为鞍钢集团内部喷吹煤成本最低的工区。② 调整喷吹煤品种结构，降低成本。2015 年在烟煤比例提高后，采用西山贫煤替代阳泉煤，克服了贫煤粘性大、易堵枪的不利因素，将贫煤比例提高至60%，进一步降低了喷煤成本。③ 根据成本测算和炉缸工作状态，调整煤焦结构，实现燃料成本最低。
4 设备零故障管理
朝阳钢铁是单高炉生产， 设备保障是高炉长周期稳定运行的关键。炼铁厂采用“设备零故障”管理模式，通过三个方面对设备进行管理：
① 按照设备的关键程度将设备分为A、B、C 三类，同时，对炼铁厂区域内的所有设备进行归类，并制定《A 类设备管理检修策略》，提高检修质量。
② 制定设备互检和巡检制度。设备互检由设备室人员及各工区设备主管人员参加， 对全厂设备的隐患、记录、点检、润滑等情况进行检查；设备巡检由设备室人员负责，主要对设备进行不定期抽查，以弥补定期互检存在的不足， 实现设备稳定运行。
③ 以“零事故、零故障、零隐患”为目标，提高设备点检质量，减少设备事故对生产的影响，杜绝非计划休风。
5 实践效果
朝阳钢铁通过实施高炉诊断管理模型，为高炉标准化操作提供了依据；通过成本管理为铁前系统降本增效提供了方向； 通过设备零故障管理，为铁前长周期稳定顺行提供了保障。铁前系统的科学化管理强化了单高炉生产系统的稳定性，为实现铁前系统“均衡、稳定、高效”生产奠定了基础。
5.1 实现铁前配矿成本紧跟市场节奏
炼铁厂积极参与采购决策，与部门联动，即保证质量要求，又充分考虑经济性，2017 年做到了铁前配矿成本与市场趋势的一致。2017 年铁前配矿成本与普氏指数趋势如图3 所示。
5.2 实现铁前系统稳步强化
对于单高炉生产系统， 高炉长周期稳定顺行是关键，也是经济冶炼的重点。朝阳钢铁的铁前科学管理以高炉为中心， 结合铁前系统单高炉生产的短板，不断对人、设备、原料、技术进行强化，从而使各项经济指标科学、有序地提升，实现烧结一个半月检修一次， 高炉三个月检修一次的常态化管理，烧结作业率整体呈上升趋势（2014 年由于炼钢事故，烧结被迫停产7 天，作业率有所降低），高炉、烧结利用系数稳步增加。2011～2017 年烧结作业率见图4，2011～2017 年高炉、烧结利用系数见图5。
6 结语
（1） 高炉长周期稳定顺行是单高炉生产的关键，也是经济冶炼的重点。朝阳钢铁基于单高炉生产的工艺特点，以高炉为中心，对铁前系统进行模板化、趋势化管理。通过进行高炉管理、成本管理和设备零故障管理，铁前配矿成本紧跟市场节奏，铁前系统各项经济指标均有所提升， 且实现了烧结一个半月检修一次， 高炉三个月检修一次的常态化管理。
（2） 高炉诊断模型的实施为高炉标准化操作提供了依据； 强化成本管理为铁前系统降本增效提供了方向； 设备零故障管理为高炉长周期稳定顺行提供了保障。
（3） 朝阳钢铁铁前系统科学化管理， 有利于强化单高炉生产系统的稳定性，降低生产成本，是实现铁前系统“均衡、稳定、高效”生产的基础，实践效果良好，具有借鉴意义。