武钢1#高炉第三代生产操作概要

武钢1#高炉第三代生产操作概要

邹明东张庆喜叶勇董尊敏（武钢炼铁厂）

1.1号高炉第三代设计和生产概况

1号高炉第三代按照：“优质、低耗、高效、长寿、环保”等炼铁方针，在大修改造设计中采用了一系列新技术、新设备、新工艺。根据实际生产条件确定改造后的1号高炉第三代改造后的的设计指标为：高炉容积2200m3，利用系数2.0-2.5t/m3.d，风温1200-1250℃，富氧率1-3%，炉顶压力0.25Mpa,熟料率90%。高炉一代炉役15年（其间无中修）。高炉所采用的新技术有：无料钟炉顶技术，矮胖型，大炉缸、深死铁层的高炉内型，砖壁合一的薄炉衬结构，铜冷却壁，联合软水密闭循环冷却系统。炉前渣铁处理系统采用环保型INBA、摆动流嘴和鱼雷罐，热风炉系统采用掺烧转炉煤气和霍戈文高温陶瓷燃烧器。炉缸直径10.7m，有26个风口和2个铁口。

在以上新设备新工艺中，大炉缸、深死铁层的高炉内型，砖壁合一的薄炉衬结构，铜冷却壁，联合软水密闭循环冷却系统，这些改进直接影响高炉的长寿。其它新设备新工艺能改善高炉的顺行，利于高炉形成更合理的煤气流分布，从而有利于高炉的长寿。

由于客观条件的限制，1号高炉在上也有不足之处，主要表现在：受场地限制，1号高炉上料系统采用料车上料，与皮带上料相比，其缺点在于：矿石在槽下过筛后经大矿槽皮带→供矿皮带→矿斗→料车→上罐，中间环节多，矿石多次转运易破碎，造成入炉粉末增多，另外由于料车容积相对较小，只有15 m3，高炉的批重最大只能达到40吨左右，严重限制了高炉的上料能力。炉前系统也存在不很理想的地方：受场地限制，1号高炉INBA系统有2个成渣室，却只有1个转鼓，且最大制渣量为5t/min。另外，东出铁场配备有7个渣罐位和6个铁罐位，西出铁场只配备有4个渣罐位。这样，东出铁场的制铁能力、西出铁场的制渣能力受到限制，容易造成憋炉。1号高炉克服以上不利因素的影响，实现了强化冶炼。

该炉于2001年5月19日点火开炉，开炉初期，由于国内尚无同类型高炉可供参考的成熟的操作经验，高炉操作处于探索期。通过加强上下部调剂，完善高炉操作，克服原燃料条件的不利影响，高炉逐渐走出了探索期，冶炼水平不断强化，技术经济指标不断优化（1号高炉开炉以来部分技术经济指标见表2）。其中，2007年平均利用系数达到了2.549t/(m3·d)以上、焦比325.9kg/t、煤比173kg/t的较高水平。

2.铜冷却壁薄炉衬结构高炉的操作规律

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武钢1号高炉是我国首座采用铜冷却壁薄炉衬结构的大型高炉。从炉腹第5段起至炉喉全部为薄炉衬，其中第7、8两段共使用了88块铜冷却壁。由于铜的导热系数比铸铁高，铜冷却壁表面可以很快地形成渣皮，若操作不当，极易造成炉身粘结。另外，1号高炉的炉身角和炉腹角偏大（分别为83°27'23"和81°38'28"），对边缘煤气流的上升运动和渣皮的稳定也有不利影响。当时在国内，1号高炉炉型独特，需要探索其操作特点。

1号高炉投产的前几年，由于没有找到比较合理的操作制度，渣皮经常粘结和脱落，高炉波动频繁，经常出现管道、悬料等。经过几年的探索和实践，找到了适合铜冷却壁的操作规律，实现了高炉的高产、低耗同时也保证了高炉的长寿。

(1) 改善入炉原燃料条件

1号高炉原燃料条件不是特别好。矿石的配料结构为：烧结+球团+块矿。烧结矿先后使用过一烧料、四烧料、新二烧料、老二烧料，其主原料为澳大利亚精矿粉，由于其Al2O3的含量偏高，经常引起炉渣的Al2O3含量偏高，有时高达18-19%，对炉渣的流动性极为不利。球团矿主要为自产球团。块矿为海南矿+进口块矿。1号高炉主要使用2号和4号焦炉焦炭，其Μ40为78-80%，Μ10为7-8%。另外，由于焦炉焦炭缺口大，1号高炉必须使用一部分外购焦。外购焦含水量高，粉末多，强度低，冶金性能极差，进入高炉后料柱透气性变差，不利于炉况的稳定和顺行。

精料是高炉炼铁的基础，精料的内容是：品位高；成分稳定，粒度均匀；冶金性能良好；炉料结构合理。搞好精料工作是保证炉况长期稳定顺行实现强化冶炼同时实现长寿的重要手段。1号高炉开炉10年以来一直坚持精料方针，不断优化炉料结构。具体做法为：①改进烧结矿质量。随着烧结厂的逐步改造，1号高炉使用烧结矿由开炉初期的一烧料改为质量较好的四烧料、新二烧料和老二烧料，铁分由55.5%左右提高至57%左右。转鼓提高至77.5%左右。<5mm粉末降低至6%以下。②增加球团矿的使用量，提高熟料率。1号高炉配料结构变化见表3。

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从表2和表3可以看出,通过改善配料结构，1号高炉入炉炉料熟料率由82-86%提高至89-92%，入炉矿石品位由58%左右提高至59%左右，渣量大幅降低，渣比下降至300kg/t左右，下降了10-20kg/t。入炉矿石品位提高，渣量降低后有效地改善了料柱的透气性和透液性；熟料率的提高，有效地改善了炉料的冶金性能。这些都有利于炉况的稳定和顺行。利于高炉强化和长寿。

搞好过筛管理。过筛效果差，会使粉末入炉，粉末入炉会使料柱透气性变差，导致风量萎缩，影响炉况的稳定和顺行。为了减少入炉粉末，1号高炉主要采取了以下措施：①更换筛网。1号高炉沟下过筛原来使用的是片状的梳齿筛，这种筛子的缺点是筛网易堵，过筛效果差，特别是在大量翻潮焦时，其过筛效果更差，粉末入炉较多。针对这种状况，1号高炉于2003年逐步对沟下筛子作了改造，将西焦筛、东西焦丁筛及6个大矿槽（主供矿槽）筛中的4个，改为自清理棒条筛，这种筛子的优点在于自清理能力强，筛网不易堵，过筛效果好。改造后，有效地改善了烧结矿及焦炭的过筛效果，大大减少了入炉粉末。②控制合理的筛速。将大矿槽筛速控制在2.5-3.0t/min，焦槽筛速控制在1.8-2.3t/min，既保证了料速的需要，避免了低料线，又保证了筛分效果，减少了入炉粉末。③合理安排矿槽品种。将球团矿装入原来备烧结矿的小矿槽，使得球团矿过筛后入炉，减少了球团矿入炉粉末。④加强对原料系统的日常检查和维护。要求岗位人员每班检查原料系统的设备，清理槽下筛网，保证过筛效果。加强对原燃料的质量检查，当原燃料质量发生大的变化时，高炉要及时采取应对措施。特别在翻潮焦时，要求及时清理筛网，同时补焦量要准。

(2) 装料制度的探索

对于无料钟炉顶，其布料方式灵活丰富，布料矩阵的选择是无料钟技术的精髓，是加强高炉操作调剂的重要手段。1号高炉开炉投产几年来，对铜冷却壁薄炉衬高炉的装料制度进行了大量的探索实践。

在开炉投产初期，1号高炉布料矩阵的最大布料角位为7号，布矿共4个角位，矿焦同角位布料。生产实践中，煤气利用率不高，CO2含量为17%左右，高炉冶炼强化不够，能耗高。另外，高炉抗外围影响的能力弱，特别是在原燃料条件恶化时，炉况易波动，经常出现渣皮粘结和脱落，不仅影响了高炉稳定顺行和指标，而且影响了高炉的长寿。通过摸索，分析其原因在于：1号高炉炉身角和炉腹角偏大，煤气流上升阻力小，边缘煤气流易发展，管道行程多，渣皮不稳定。炉身温度高，软融带位置高。在外购焦用量大时，料柱透气性差，风量会大量萎缩，炉身温度又会急剧下降。因此，高炉在上部调剂上决定抑制边缘煤气流。一方面，将布料角位不断外移，先后移到8号和9号角位；另一方面，大幅增加边缘布矿量，具体调剂过程见表4。

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