刘 鹏，王志堂，高广静，陈 军，罗顺安，刘 响

(马钢股份公司炼铁总厂 安徽马鞍山 243000)

摘 要: 马钢 4 号炉在进行提产攻关的过程中，出现了局部炉墙结厚的现象，对此次结厚的原因进行分析，并通过采取疏导边缘气流、适当降低冶强、热洗炉等措施，快速的消除了此次炉墙局部结厚。

关键词: 高炉; 炉墙结厚; 快速处理

马钢 4 号高炉( 3200 m³ ) 自 2016 年 9 月开炉投产以来，一直处于炉况顺行的状态，且指标处于相对较好水平。2021 年 5 月，4 号炉在进行提产攻关的过程中，随着冶强的逐步提升，高炉中上部壁体温度下行，冷却壁水温差降低，出现了局部炉墙结厚的现象。炉墙发生局部结厚，影响结厚侧的炉料下降，进而破坏了正常炉型下的煤气流分布，对高炉的产量和指标都产生了不利影响。攻关小组根据现状，认真分析，采取多项措施，顺利在高冶强下解决了炉墙局部渣皮结厚的问题。

1 炉墙局部结厚形成

2021 年 5 月下旬 26 日开始，边缘墙体中上部8－11 段( 23．395 m－29．38 m) 冷却壁温度下行较多，10 层壁体温度由平均 110 ℃ 下降至 80 ℃ 左右，局部温度低于 60 ℃。且各温度点波动逐步减缓，逐渐呈现“呆滞”状态，同时该段水温差和热负荷也在走低，水温差由 7．0 ℃ 降至 4．4 ℃。壁体中上部 8－11 段出现局部结厚现象( 如下图 1 所示) 。

2 炉墙局部结厚原因分析

本次边缘墙体局部结厚经过分析认为主要是边缘气流走弱导致，边缘气流走弱的原因主要有以下几点:

2．1 原燃料质量波动

( 1) 焦炭质量下滑。

原燃料的质量是影响高炉顺行的重要因素之一。精料六要素中的“稳”，不仅是指入炉原燃料的化学成分稳定，更要求入料原料的冶金性能、炉料结构、入炉比例、炉顶分布等保持相对稳定。焦炭作为高炉料柱骨架，更是精料中的重点。在一定程度上提高和稳定焦炭质量、保持焦炭结构、焦炭成分、反应性和反应后强度等指标的长期稳定，可以避免炉况出现较大的波动。^［1］ 由于马钢内部自产焦产量不能满足生产，4 号高炉一直配用一定比例的外购焦。外购焦质量相对自产焦来说质量不稳定，进入 5 月份以来，外购焦质量持续下降，灰分和硫分上升，冷态性能则呈下降趋势。5 月 14 日之后 4 号炉外购焦比例上调至 100%水平( 如图 2—图 4 所示) ，进一步加大了外购焦质量下降对炉内料柱透气性的影响。

( 2) 焦丁比大幅下行

合理使用焦丁具有增产节焦，改善透气性的效果。焦丁与矿石混装入炉，在块状带，焦丁可以直接增加矿石层内部矿料的间隙，在软熔带，随着矿石的融化，矿石层的空隙被填满，透气性迅速下降，此时增加焦丁就会起到“焦窗”的作用，所以矿石中混装焦丁，可以使矿石层的透气性得到有效改善。相关文献表明，一定条件下，炉内压差会随着焦丁比的增加而下降^［2］。在日常操作中，我们也发现，在其余参数相同的条件下，焦丁比与压差的对应关系是比较密切的。如图 5 所示，是 2020 年 8 月1 日至 9 月 5 日，焦丁比与压差的对应趋势图。

焦丁比要引起足够重视，槽下返焦量的多少，在一定程度上也反应了入炉焦炭的质量的变化。当槽下焦丁量减少时，通常也意味着焦炭的性能发生了改变。4 号炉入炉的焦丁通过料条的调整，会分布在靠近边缘的位置，起到了疏松边缘的效果。 5 月整体焦丁比下降较多，5 日－26 日平均焦丁比34 kg /t，较前期 4 月份平均焦丁比 40 kg /t 下降 6kg /t，其中 20 日－23 日，焦丁比持续下行至 31 kg /t ( 如图 6 所示) ，焦丁比的大幅下降，导致边缘气流在前期就有一定程度弱化。21 日开始边缘 10 层温度就开始有明显下降趋势。

3) 高炉熟料率波动大

4 号高炉所用的熟料为自产烧结机矿和自产球团矿，生料为进口澳洲块矿和海南块矿。块矿作为生料，其高温冶金性能要比烧结矿、球团等熟料的冶金性能更差。由表 1 可知，澳矿的软化温度、熔化温度以及软熔区间均比烧结矿低很多，澳矿入炉比例增加，则势必会导致高炉软熔带的位置上移且整体厚度增加，而软熔带是整个炉内压差的最大贡献部位，后果就是炉内压差升高，高炉透气性变差^［3］。

马钢的澳洲块矿从港原到送经高炉使用会经过一道烘干程序，但遇到雨季或者高炉澳矿需求量大，烘干不及时，会导致大量粉末粘结在块矿上，且在槽下造成筛板糊死，无法筛分，粉末直接带入高炉。另一方面，块矿作为生料，入炉后会因碳酸盐及结晶水的分解而在高炉上部爆裂^［3］，导致粒度减小，粉末增多，直接影响高炉上部的透气性。根据以往操作经验，在其余参数相同的条件下，压差与熟料率呈现反比的线性关系( 如图 7 所示) 。当熟料率低于 85%时，炉况稳定性有所下降; 当熟料率低于 82%时，炉况波动会增大，压差升高明显，持续时间长甚至导致风量萎缩。

5 月高炉熟料率波动大，整体呈下降趋势。19日后熟料率直线下降，最低 26 日下降至 81．39%。熟料率下降，入炉生矿的比例上升，进一步压制了边缘气流。( 如图 8 所示)

2．2 边缘负荷过重

4 号炉一直采取“中心加焦”的布料模式，以中心气流为主，边缘气流为辅。布料角度相对偏大，中心漏斗大，边缘矿石层较厚。5 月份 4 号炉持续维持高冶强、高负荷的状态。5 月 1 日－25 日平均负荷为 4．77，平均日产量 8866 t /d，日均利用系数2．77 t /m³ ·d。在高冶强和高负荷的生产条件下，边缘负荷甚至超过了 7．0 t /m³ ·d。结合图 1 可以看出，由于边缘负荷过重，致使边缘墙体温度已经处于相对较低水平，加之原燃料劣化的影响，促使高炉炉墙结厚。

2．3 设备等外围因素影响

5 月中下旬外围影响因素较多多次慢风、亏料。5 月 19 日炉前拉风堵口一次，5 月 22 日 18: 10 亏料，料线最深 2．3 /2．24 m; 5 月 25 日 19: 27 上密打不开，无法上料，控风至 5700 m³ /min，控氧至19000 m³ /h，亏料线最深至 3．2 m。低料线破坏了炉料在炉内的正常分布，导致煤气流分布与炉料下降的失常，恶化了炉料透气性，促进了边缘结厚的形成。

3 炉墙局部结厚处理措施

结合前期对炉墙温度及水温差的判断，结厚部位应当在炉体中上部的位置; 针对炉墙结厚的不同情况，通常有降料面直接爆破、布料制度调整、退冶强甚至全焦冶炼、堵风口控制风速和动能、热酸洗等多种措施^［4］。炉内结合现状采取降低冶强、适当发展边缘的方式，依靠热洗、热煤气流的强烈冲刷来处理结厚部位。

3．1 适当降低冶强

退守负荷、降低冶强、阶段性加轻料改善料柱透气性，缓解压差，保证冷风量的使用。27 日退负荷至 4．7，28 日后全焦负荷维持 4．6 水平。

3．2 上部制度的调整

进行料制调整疏导边缘气流。炉顶布料决定着炉料的分布和中上部煤气流走向。27 日 9 档焦炭增加一圈，29 日 7 档矿石减少一圈，结厚部位墙体热负荷下行趋势得到了抑制。30 日继续开放边缘，调料制 8 档矿石继续减少 1 圈，同时停用小粒烧。视十字测温温度情况和墙体温度变化情况，阶段性设定料线1．3 m/1．4 m( 正常状态1．4 m/1．5 m) ，短时间缓解边缘气流。调整后 8—11 段“呆滞”的墙体有部分粘结物脱落，局部温度迅速回升。

3．3 热洗

炉温上限控制，提高炉温进行热洗炉，控制铁水硅不小于 0．4%，减少炉温波动并适当调低碱度，改善炉渣的流动性。一方面可适当控制料速，另外可保证充足的炉缸热量，及时补偿结厚区域掉落吸收的热量。

3．4 加强炉前铁口维护及日常操作管理

炉前铁口维护变差，经过分析，主要与厂家炮泥调整导致，通过积极与厂家沟通，炉前改变操作手法，调整炮泥适应炉缸，出铁稳定性很快得到改善。日常操作也要加强管理，避免人为操作导致的低料线事件的发生。因设备或其它故障出现低料线，在赶料时应适当加足轻料并配合料制临时调整，以疏导边缘气流。

4 效果

炉内通过增加边缘焦炭圈数、边缘减矿、停小粒烧等措施疏导边缘气流，降低冶强退负荷等措施改善料柱透气性。配合热洗至 6 月 6 日墙体温度开始上升，炉型逐步回归正常，压量关系缓解，炉内视炉况恢复逐步增加负荷至 4．8 水平( 如图 9 所示) 。

5 经验总结

处理炉墙结厚应以预防为主。大型高炉多以中心气流为主，边缘气流为辅，这也是炉墙结厚时有发生的原因之一。一旦发生炉墙结厚，应迅速判断出结厚部位，果断采取相对应的操作制度调节。预防高炉炉墙结厚，精料是关键。稳定原燃料结构，加强对入炉原燃料成分、冶金性能的监控。出现波动，及时退守，根据原燃料的实际情况，退守至合适的冶炼强度，不能片面的追求高产和指标。处理炉墙结厚时，应注意所采取措施的程度，炉况顺行是第一位，加强日常操作，减少不必要的减风。一定要做到墙体结厚全部消除时，才能恢复炉况，严防反复。

参 考 文 献

［1］ 张华卫． 莱钢二铁高炉熟料冶金性能分析［C］． 全国炼铁精料学术会议，1996

［2］ 孙伟铭，余乐安． 高炉焦丁混装入炉的效果与探索 ［J］． 浙江冶金，2008，000( 002) : 19－21

［3］ 王竹民，吕庆，王磊，等． 原燃料冶金性能对邯钢高炉喷煤的影响［J］． 钢铁，2010( 05) : 7－10

［4］ 李仁生，赵仕清，黎均红，等． 重钢 2500 m³ 高炉炉墙结厚的处理及预防［J］． 炼铁，2014，033( 005) : 17 －22