彭登学 肖扬武 何万洪 康作云
（首钢水钢技术中心）
摘 要：本文对首钢水钢1350m3高炉配合外围处理故障进行长期休风后的炉况恢复过程中，由于慢风时间长、烧结矿质量下降、应对措施不力造成炉况波动的原因及处理进行总结。通过添加锰矿、萤石、加组焦洗炉，堵风口等措施，炉况逐步恢复正常。
关键词：外围变化；应对不力；炉况失常 ；处理实践
1 前言
水钢三号高炉（1350m³）设有20个风口和2个铁口，采用铜冷却壁薄衬结构，无料钟并罐炉顶，串联软水密闭循环冷却系统，三座内燃式热风炉和一座顶燃式热风炉，干法除尘煤气处理系统等一系列新技术，2017年4月高炉大修后进入第二代炉龄。
在市场经济对钢铁企业的冲击下，为谋求生存，根据公司战略调整，于2022年9月开始开展钒钛矿冶炼攻关，钒钛球配比由10%增加至40%，中钛渣冶炼获得成功，炉况顺行和各项经济技术指标均得到提升。
2 炉况的演变过程
2023年4月10日受动力5#鼓风机故障影响，配合4#高炉降料面休风，4月11日18：52高炉送风恢复，高炉恢复前期四高炉处于降料面末期，高炉慢风待四高炉降料面结束，造成高炉慢风时间长、热量不足，炉况恢复困难，待重新组织加焦提高炉缸热量后，高炉于4月15日恢复正常，4月16日开始使用钒钛矿。
4月18日开始烧结质量下行，主要体现在：平均粒径下降，＜5mm比例上升，诱发高炉二次炉况波动，高炉在应对过程中顺行不保，悬料频繁，风量持续下行，期间以调整上部制度为主，效果不明显，于4月29日休风堵风口恢复。
4月29日高炉休风堵风口后，采取洗炉措施，炉况处理15天，上部措施主要是以打开中心气流为主要思路，取得了较好效果，本次炉况波动历时36天，给公司的生产经营带来巨大的损失，值得我们深刻的反思，具体历程详见图1。
图1 三高炉炉况失常期间风量/（m³/min）、产量/（t/d）变化情况图
3 炉况处理及调整
3.1 第一阶段：2023年4月11日-4月15日,送风后的炉况恢复
此阶段因三高炉长期休风送风后四高炉降料面未结束，高炉不具备上风条件，慢风时间长，炉缸未得到及时补充热量，最终造成炉缸亏热，风量持续偏低，具备加风时已上风困难，操作上主要采取的措施是退批重、退负荷、加组焦、外移矿石角度开中心的思路，其中矿批由35.000t/批↘30.000t/批，焦炭负荷由3.898t/t↘3.544t/t。附加焦每隔10批加10吨。4月12日11：00开始加组焦30吨、20吨、10吨，间隔10批循环加至4月13日，共计3组；同时调整布料制度，焦炭平台不动，矿石平台整体外移1°，以开中心为目的，做炉温两天后高炉逐步恢复正常，4月13日开2个风口，4月14日开5个风口，4月16日高炉恢复正常。
3.2 第二阶段：2023年4月22日-4月28日，储备炉缸热量以上风
通过第一阶段调整，高炉恢复至正常水平，但经过短期稳定后，又因烧结矿质量下降，高炉应对不力，造成炉况二次波动，崩滑料、悬料频繁，顺行难保，4月22日开始风量守不住，首先采取退矿批、退负荷措施，未达效果，从4月23日开始来回于放边、压边、放边间调整上部制度，目的是想通过布料调整引导煤气分布，尽快恢复风量，但调整过程显得偏乱，未达预期目标，具体情况详见表1。
表1 三高炉炉况失常第二阶段处理及调整情况
3.3 第三阶段：2023年4月29日-5月18日，洗炉缸
通过第二阶段的调整，未达到恢复风量的目的，炉缸进一步恶化，炉缸侧壁温度持续下行，低于正常控制标准下限（330℃），炉缸出现堆积，第三阶段主要采取以洗炉缸的措施，于4月29日13:10休风158min堵5#、6#、7#、15#、16#风口恢复（5个）,同时采取加锰矿、萤石、组焦洗炉，上部收角度放边，停一台软水泵等措施，直至5月6日炉缸侧壁温度开始上升，洗炉取得效果，高炉顺行好转，逐步具备加风条件，直至5月18日高炉恢复正常，炉缸侧壁温度最高点温度变化详见图2.
图2 炉况失常期间炉缸侧壁温度最高点（TE026）温度/（℃）变化图
4 炉况波动原因分析
4.1 基础热量不足，长期休风恢复慢风时间长，炉缸亏热严重
2023年4月10日长期休风前高炉处于中钛渣冶炼，操作物理热长期低于控制标准的下限（标准1420-1460℃）。4月10日8:37-10:20因四高炉风机停风由三高炉向四高炉拨风103分钟，18:36开始休风24小时16分钟配合四高炉降料面停炉，于次日18:52送风恢复炉况，由于四高炉降料面未结束，两高炉共用4#鼓风机，三高炉风量持续维持在1400m³/min左右，直至4月12日7:00四高炉降料面结束，三高炉才具备加风条件，持续慢风达12小时以上，此时物理热已下降至1250℃，炉缸亏热严重，渣铁流动性极差，高炉错过上风的机会，高炉处于缓慢做炉温恢复中，具体情况详见图3。
图3 炉况失常第一阶段炉温/（%）、物理热/(℃)控制图
2023年4月16日，高炉恢复至正常风量，但炉缸亏热未得到彻底解决，炉缸处于亚健康状态，高炉抵抗力低，具体炉温控制详见图4。
图4 炉况失常第二阶段炉温/（%）、物理热/(℃)控制图
通过对现场炉渣取样电镜扫描，物理热低于1420℃时，会造成炉渣析出大量的高熔点钙钛矿物质，使炉渣流动性变差，这也证实了炉缸亏热后高炉持续加不上风，炉前劳动强度加大，延长了炉况恢复的时间，现场炉渣电镜扫描如图5。
图5 炉况失常第二阶段现场炉渣电镜扫描图
注：左图为现场渣（TiO2:6.61%，物理热：1330℃），白点代表钙钛矿，右图为现场渣（TiO2:2.47%，物理热：1436℃）。
4.2 烧结机生产不稳定，烧结矿平均粒径下降，入炉含粉量增加
烧结矿粒度组成对炉况最直接的影响就是块状带煤气流分布的影响，小粒度烧结矿入炉后，在高炉炉身特别是炉身中上部块状带，由于小粒度烧结矿不均匀的填充在空隙中，使得煤气流的正常上升通道受阻，极易使高炉产生局部气流，控制不当还有可能造成管道行程。从4月18日开始烧结矿平均粒径由17.20mm下降至15.2mm，＜5mm部分由2.2%上升至5.1%,最高达到了8.66%，粒级组成偏离了正常水平，加上4月21-23日6#烧结机因电流高开停机35次，产生开机料21500吨，只落地4360吨，大量的开机料进入高炉，具体情况详见图6、图7。
图6 炉况失常第二阶段烧结矿平均粒径/（mm）、＜5mm比例/（%）变化图
图7 6#烧结机故障停机历史曲线及开机料组织情况图
4.3 异常炉况处理不力
1) 长期休风前停钛球不果断
2023年4月10日四高炉停风后，三高炉休风是可以预见的，高炉未及时下调钒钛球比例；对于长期中钛渣冶炼的高炉，在高炉长期休风前，应果断降低或停止钒钛球冶炼，这有利于高炉炉况的恢复。
2) 筛分管理制度不完善，处置措施滞后
事业部筛分管理制度中未明确筛分数据异常后的处置措施，如调整筛速、减少用量等，4月18日开始烧结矿质量明显下降，各班工长都在记录烧结矿发黄，但未引起重视，直至4月24日高炉才将烧结矿含粉高的2A称量减至40%，4月25日将2A、3A、5A、7A的筛速由2.2t/min下调至1.3t/min，处置措施滞后。
3) 未及时采取堵风口措施，造成鼓风动能维持低于正常水平
2023年4月23日开始，高炉崩滑料、悬料增加，动能低于正常水平，未及时采取堵风口提动能措施，导致炉缸工作状态持续恶化，错失炉况处理黄金时间，具体情况详见图8。
图8 炉况失常鼓风动能/（J/S）控制及悬料、崩滑料/(次/d)统计图
4) 上部制度调整频繁，思路不清晰
从4月23日开始来回于放边、压边、放边间调整上部制度，动机不清晰，调整过程显得偏乱，均未取得效果，错过了炉况恢复最佳时间，进一步恶化了炉况，造成炉缸堆积，4月29日被迫休风堵风口，开始加锰矿、萤石、组焦等措施洗炉。
5) 恢复炉况过程中压差控制偏高
在炉况恢复第二阶段频繁出现顶压差操作，4月23日开始由于压差控制高，造成悬料，该现象一直未得到重视，导致高炉频繁出现崩滑料、悬料现象，4月23日-4月29日期间出现悬料10次，进一步加剧了炉况的恶化，只有4月26日未出现悬料（未顶压差操作），悬料、崩滑料详见图9。
图9 炉况失常第二阶段压差/(kpa)控制情况图
综合以上分析，长期休风后慢风时间长、长期低炉温操作、烧结矿质量下降均是高炉波动的诱因，而在异常炉况恢复过程中，由于采取的措施不力加剧了炉况的恶化，造成高炉波动达36天，给公司的生产经营带来巨大的损失，值得我们深刻的反思。
5 结论
(1)合理而稳定的炉缸热制度是高炉顺行的基础，通过水钢渣系研究发现，水钢三高炉现有冶炼条件下，物理热低于1420℃时，炉渣将大量析出钙钛矿，导致炉渣粘度增大流动性变差，不利于炉况的稳定，水钢三高炉铁水物理热宜控制在1420℃-1460℃之间，低钛渣时物理热应＞1430℃。
（2）以高炉为中心，坚持宁愿休风不慢风的指导思想，有计划的慢风应提前10小时改普矿冶炼。
（3）无论何时，高炉顺行都应放在第一位的，只有在顺行的前提下才具有高炉稳定的可能，本次三高炉炉况波动出现多次悬料，恢复进程走了很多弯路，有炉况本身的原因，也有操作的原因，对特殊炉况的处理应做到思想统一，方向一致。
（4）任何情况下高炉压差的控制，都是必须重视的事情，虽然不同的高炉，或者同一高炉的不同状态下适宜的压差数据有区别，但是压差的高低与高炉状态的对应性，还是存在的，高炉操作者（管理者）对压差的把握仍然是高炉调整的重要参数，盲目上压差，是心里没数的表现。
（5）上部调剂应以尽快恢复风量为目标，下部调剂以保障风口面积与标准风速的适应性，确保风口前具备足够的鼓风动能，避免炉况上、下部调剂不匹配的现象。
（6） 临时堵风口是提高鼓风动能最直接的方式，特殊炉况的恢复，加风困难时，更应果断采取堵部分风口，有利于快速恢复风量。
参考文献：
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[2] 路鹏等.宣钢1#高炉长期休风炉况恢复实践[C].2022年全国炼铁低碳技术研讨会会议论文集.
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