刘国胜，袁 勇
（甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司 炼铁厂，甘肃 嘉峪关 735100）
摘 要：分析了焦炭质量调整后的指标变化、高炉炉况稳定性和生产技术经济指标，通过制定调整方案、积极调整应对措施，实现了炉况基本稳定顺行，总结焦炭质量调整后的炉况应对措施及要点，为后续干熄焦检修期间炉况调整提供保障。
关键词：高炉；焦炭；碱负荷；鼓风动能
0 引言
2022年酒钢宏兴股份公司为应对钢材市场的严峻形势制定进一步压降成本的策略，当年7月下旬开始，7＃高炉所用焦炭热强度逐步降低；9月下旬原计划40d的焦化干熄焦年修受影响，延期至60d，同时部分焦煤未按期到货，焦煤配比多次调整，焦炭质量稳定性较差。 在焦炭质量变化期间，高炉积极采取应对措施，摸索出与焦炭质量降低后匹配的基本操作制度，根据炉况运行水平确定合理的操作参数，炉况保持了基本稳定顺行。12月初焦炭质量逐步恢复正常后，高炉快速、稳步强化，产量和指标恢复至正常水平。
1 焦炭质量调整过程
1.1 2022 年7月高炉炉况运行情况
由于酒钢周边原燃料条件有限，7＃高炉入炉品位 53.5％，入炉碱负荷7 ～8kg ／t，长期压差在190 ～195kPa，为提高鼓风动能、开放中心气流，高炉大修时设计风口数量26 个，风口间距1341mm，与国内同级别高炉相比，风口间距偏大，高炉风口带活跃难度增加。 为进一步发挥产线产能优势、最大限度争取风量，7＃高炉采取中心加焦的装料制度，减小中心区域的矿焦比，增加中心气流强度，形成倒V形软熔带，提高料柱的透气性；由于中心气流中CO含量高，焦炭的溶损少，颗粒进入炉缸时保持较大的粒度，提高死焦堆的透气透液性［1］ 。
7＃高炉在借鉴同级别高炉的基础上，为解决风口带活跃难度大、长期存在风口破损的难题，下部送风制度采取“大面积、加长度”的调剂原则，至2022年7月进风面积基本稳定在 0.3452～0.3462m2 ，风口平均长度在552 ～555 mm，炉况稳定性较上半年有所改善。 2022年 7月份高炉运行情况见表1。
由表1可知，7月高炉风量4550～4610m3 ／min （主要受限产影响），铁水物理热在1500 ℃ 以上，鼓 风动能 110kJ／s以上，炉缸热制度基本稳定可控，高炉上部、下部调剂匹配，全月未发生难行、悬料等生产事故。
1.2 焦炭质量调整前各指标控制
焦炭强度对高炉的影响主要体现在下述几个方面［2］ ：
⑴随炉料下降、焦炭承受的炉料重量越来越大，强度差的焦炭易被炉料挤压破碎，小粒度焦炭占比增加，软熔带焦层势必变薄、煤气通透能力变差、压差升高；
⑵堵塞大颗粒物料的空隙，阻止高热量还原煤气流的通过，造成部分物料在上部块状带很难加热还原。 当这部分物料达到软熔带开始融化时，剩余的氧化物需直接还原去除，导致焦炭直接还原消耗量增加，固体焦层的厚度下降，软熔带气窗煤气流的通透能力下降；
⑶随着强度的下降，进入炉缸的焦炭粒度也会下降，导致炉缸死焦堆的孔隙度变差，透液性和炉缸活跃程度下降，渣铁液无法穿过死焦堆的焦炭缝隙流向铁口，只能沿炉缸圆周流向铁口，造成环流侵蚀加重，对炉缸炭砖的象脚侵蚀加重；
⑷炉缸焦炭死料堆的清洁度指数变差，导致炉缸焦堆透液性差，此种条件下铁水 Si含量升高，铁水黏度大、炉渣中MgO／Al2O3偏低，炉渣流动性下降，造成炉底中心温度下降、炉缸边缘温度升高、回旋区逐步萎缩、铁口深度变浅等异常状况。
为保证炉况稳定顺行，酒钢7＃高炉对焦炭质量有较为严格的要求，见表2。
由表2中可知，酒钢 7＃高炉焦炭质量控制要求基本正常，但受制于外部焦煤供料影响，所用焦炭各项指标波动幅度较大。
2022 年1—7月焦炭质量基本保持稳定，但焦炭热强度包括反应性（CRI）和反应后强度（CSR）呈逐步劣化趋势，见表3。
从表3中可以看出，焦炭 CRI由年初的 22％左右升高至 24.5％左右，CSR 由年初的 69％左右降低至 65％左右，焦炭成本也呈大幅度下降趋势。 为了积极应对焦炭质量逐步变化对高炉的影响，7＃高炉从炉内调剂和外围延伸管理上入手，经营生产未出现较大波动。
1.3 焦炭质量调整后各指标控制
从 2022 年 7月酒钢 7＃高炉焦炭进行质量调整，主要分为三个阶段：
第一阶段：7月下旬在焦炭灰分、硫分、冷强度基本保持不变的情况下，小幅度提高 CRI和降低1％ ～2％CSR。
第二阶段：9月下旬焦炉干熄焦进行年修，原计划40d 受影响延期至60d，在此期间焦炭水分大幅度上升，焦炭冷强度特别是M10上升明显，最高在8.0％左右，焦炭粒度＜25 mm由之前的＜5％上升至9％ ～10％，焦炭质量劣化明显。
第三阶段：从10月下旬原燃料汽车运输受阻，部分主焦煤库存紧张，焦炉根据现有煤种调整各焦煤配比，焦炭质量频繁变化，稳定性一般。
至 11 月底干熄焦年修结束，焦炭质量呈逐步好转趋势，原燃料到货情况也有所缓解，焦炉及时进行调整，12月中旬开始焦炭质量逐步恢复至7月水平，见表 4。
2 炉况调剂应对过程
2.1 焦炭质量调整后炉况调剂原则
⑴料制、焦炭负荷调整：宜采取稳定边缘气流的措施，后通过增加风量达到开放中心气流，同时配合调整焦矿平台稳定两股气流分布，短期内采取较小批重、较轻负荷的措施稳定压量关系、维持炉况顺行。 煤气利用率等参数控制与入炉原燃料质量匹配，以稳定、避免大幅度波动为原则，必要时可以通过定风量措施稳定参数。
⑵下部送风制度调整：根据炉况运行状况和参数变化趋势，进风面积应适当缩小，风口平均长度根据边缘气流稳定性调整，宜小幅度减少。 下部送风制度调整是炉况调剂的关键，确保煤气流初始分布合理，避免高温区频繁移动，稳定炉缸热制度。
⑶热制度、造渣制度：提高炉温 0.05％ ～ 0.10％，提高铁水温度至1500 ℃ 以上，炉渣二元碱度按照中限进行控制，根据入炉硫负荷变化小幅度提高铁水硫磺。 提前、小幅度调剂煤量、烧结矿配比等参数，最大限度稳定热制度和造渣制度，合理安排出铁频次，确保渣铁排净。
⑷工艺参数控制：在保证鼓风动能满足120 kJ／ s的基础上，根据压差和热风压力水平控制风量，不过分追求大风量。 按照煤比≯140kg ／t控制煤量，并根据煤量确定匹配的富氧量。 风温在炉况接受的前 提下保证 1200 ℃ 以上，其它操作参数根据炉况变化每日进行调整，对炉况操作日志进行更新。
⑸总结分析炉况日变化情况，制定有效的调整措施，加强日常操作监管，稳定控制参数，稳定炉况。
⑹加强原燃料质量管理，跟踪来料焦炭粒度和入炉粉末变化，跟踪炉料配比和冶金性能变化，及时调整应对原燃料质量变化，稳定炉况。
2.2 焦炭质量调整后炉况变化趋势
焦炭发挥的发热剂、还原剂的作用可以部分地被煤粉等喷吹物替代，但支撑料柱的作用却无法替代，高炉仍然需要相当数量的焦炭才能维持正常生产，焦炭质量须保障，当焦炭质量降低，特别是热强度、粒度等指标降低后，对炉况的影响是多方面的。
一方面中心焦柱的稳定性变差，易造成中心焦柱肥大、焦炭粒度降低，进而导致炉缸活跃性变差，环流加剧，对高炉长寿、低耗等方面都造成较大影响，也直接体现在炉芯温度的变化。 另一方面焦炭骨架作用减弱后，造成软熔带根部不稳，高温区频繁波动，表现为壁体温度频繁波动，一定程度上增加了风口破损的风险。 为压降成本焦炭质量调整时原料质量同样变差，从8月份开始入炉碱负荷持续上升，最高时达到 8kg／ t，大幅度上升的碱负荷对入炉焦炭造成额外的溶损，对炉况的影响也更大、时间更长，所以虽然焦炭调整时间短但炉况恢复到正常水平耗时较长，炉芯温度变化见图1。
从图1中可知，焦炭质量调整初期炉况无明显变化，炉芯温度波动不大，随着干熄焦年修湿熄焦入炉炉况稳定性变差，炉内频繁出现滑料和崩料等异常炉况，炉芯温度相应开始出现下降（最低 431.6 ℃），后期随着高炉调剂手段发挥作用，炉芯温度逐步止跌并缓慢恢复至正常水平。
选取 6进 6出的铸铁冷却壁 7段（炉腹）、8段（炉腰）、9 段（炉身下部） 三段壁体温度作为样本，从图2 中可以看出，焦炭质量调整后高温区频繁波动，特别是炉腹、炉身下部区域，频繁的滑料、塌料造成炉内气流稳定性变差，进而导致风口区域频繁出现生降，削弱了高炉调剂的效果。
2.3 焦炭质量调整后炉况应对注意事项
⑴要摒弃“大风治百病”的错误理念，不能罔顾焦炭质量调整的不利局面而过分争取风量，风量须根据压量关系来定，在确保鼓风动能达标，低热风压力、低压差状态下适当控制风量。 焦炭质量调整前风量控制 4700～ 4750m3／ min，在炉况应对过程逐 步调整4500→4550→4600m3 ／ min，在炉况接受的前提下逐步争取风量。
⑵煤气利用率是矿石与煤气流交换的结果，其数值高低既表明两股气流的分布情况，也表明原燃料质量的整体水平。 焦炭质量调整前煤气利用率基本维持在 42％ ～43％，8—11 月根据炉况和原燃料条件暂时将煤气利用率修正为 40％ ～41％。
⑶稳定炉缸热制度和造渣制度，尤其是在焦炭质量调整后上限炉温增多，下限炉温也增多。 在焦炭质量调整期间须对热制度限高、提低、稳中，从稳定性上入手，硅偏差控制≯0.120，热制度稳定后逐步去稳定造渣制度，进而稳定炉缸透气、透液性。
⑷摸索匹配的下部送风制度和上部装料制度，焦炭质量调整后料柱透气性变差，易出现局部煤气流过分发展的情况，料尺工作变差，压量关系也波动频繁，上部装料制度通过缩小焦矿平台较差、小批重、轻负荷等措施应对，相应的下部送风制度也要进行调整：适当缩小面积、减短风口长度。 7＃高炉进风面积、风口平均长度由焦炭质量调整前的 0.3452m2、 552 mm 逐步过渡至 0.3412m2 、550mm，后续随着焦炭质量恢复又回归正常。
3 结语
⑴焦炭质量调整后炉内应避免多次、小幅度调剂，避免影响扩大，当炉缸出现欠热的征兆时措施一 次到位。
⑵焦炭质量调整后应对原料质量重点关注，特 别是入炉碱负荷等劣化焦炭质量的因素。
⑶总结焦炭质量调整期间炉内各参数变化趋势和各阶段炉况调整的措施，并固化为实操性标准。
⑷焦炭质量调整须以高炉炉况稳定顺行为重点，过分降低焦炭质量，忽视高炉炉况波动对生铁成本的影响是不可取。
参考文献：
［1］ 滕召杰，程树森，赵国磊．高炉中心加焦对气流分布及煤气利用的影响［Ｊ］．钢铁研究学报，2014，26（12）：9⁃14．
［2］ 周传典．高炉炼铁生产技术手册［Ｍ］北京：冶金工业出版社，2002．