0 引言

湘钢共有4座高炉，其中2^#高炉容积为2 580 m³，在大修之前采用非中心加焦装入制度，与其他企业中心加焦高炉存在相同的缺点^[1-2]，即长期煤气利用率低，消耗高，加之原料不稳定，生铁产能较低。基于此，2019年11月，公司启动2^#高炉大修工程，大修结束后，采用非中心加焦的开炉模式，实现了短期内提高产能、降低成本的目的。

后期不断尝试高炉强化冶炼途径，通过提高原燃料质量、调整上下部制度、精细化高炉操作、优化渣铁排放制度等措施，逐步完善了2^#高炉生产操作制度，确保炉况保持长时间稳定顺行。同时，结合新技术的研发应用，使2^#高炉各项经济技术指标跃上新的台阶，最终取得了明显的强化冶炼效果。本文总结了2^#高炉大修后采取的强化冶炼措施，旨在为未来的湘钢高炉生产提供理论基础和实践指导。

1 原燃料质量稳定和管控措施 1.1 入炉含铁炉料质量控制

湘钢2^#高炉取得良好的指标与原燃料质量稳定及合理的管控措施密不可分。湘钢2^#高炉使用的3种含铁炉料组成如表 1所列，其中，烧结矿∶球团矿∶块矿=76∶13∶11（m/m），保证综合入炉的品位大于58%。烧结机停机检修时，使用落地烧保证烧结矿比例不低于70%。

湘钢2^#高炉矿石的粒级控制情况如表 2所列。由表 2可以看出，湘钢2^#高炉严格控制烧结矿的粒度，特别是小粒级比例，并通过低水厚料层烧结技术提高烧结矿的转鼓指数^[3-5]。通过加强槽下筛分，严格控制澳块和球团矿带入的粉末量。

通过对炉料成分和炉料结构的控制，完善了高炉渣的造渣制度。湘钢2^#高炉的炉渣成分如表 3所列，炉渣二元碱度（R₂）稳定控制在1.17~1.22之间，w（MgO）/w（Al₂O₃）控制在0.41~0.46之间，即在保证炉料还原、软熔性质的同时，还保证了高炉初渣和终渣的熔化性和流动性，减少滴落带和死料柱区域的熔渣滞留量，改善下部的透气性^[6-9]。同时，2^#高炉合理的造渣制度保证了在炉况急剧波动时，特别是高炉热制度波动时熔渣能够顺利从高炉内排出，避免发生严重的生产事故。

1.2 焦炭质量控制

焦炭在高炉内起到骨架作用，焦炭的性质对高炉的顺行至关重要。2^#高炉所用焦炭的成分和性能如表 4所列。由表 4可以看出，2^#高炉所使用的焦炭无论是冷强度还是热强度，都处于较优水平。但湘钢焦炭硫含量较高，因此，需要较高的入炉碱度来保证铁水质量，由此可以看出，若优化配煤比、降低焦炭硫含量，2^#高炉仍有继续扩大产能的空间。

湘钢2^#高炉所用焦炭粒度如表 5所列，通过表 5可以看出，2^#高炉焦炭入炉粒度均匀，粒度在25~60 mm之间占比为76.90%，平均粒度达到46.44 mm。综合表 4和表 5分析，2^#高炉所用焦炭粒度均匀，有较高的强度，这为2^#高炉实现高产量和低消耗目标奠定了基础。

2 稳定高炉操作 2.1 稳定高炉炉内操作措施

合理的操业方针是保持高炉长周期稳定顺行的重要举措，特别是对中夜班的操作有着重要的指导意义。2^#高炉大修之前，每日的操业方针内容少、标准不详细，操作参数控制范围与异常应对措施不明确，指导性不强。因此，容易出现中夜班风量、炉温等指标波动较大的情况，不利于生产的稳定性。2020年，为确保炉况长期的稳定顺行，结合炉况的变化趋势，每日将主要操作指标进行细化分解，制定好操作标准，在车间全力推进精细化操业技术。精细化操业技术主要包含以下内容：

1）送风制度控制。基准风量（BV）为4 700 m³/min，对应设定顶压235 kPa（对应顶压偏差不得超过5 kPa，加风时先加顶压再加风量，减风时先减风量再减顶压，调整量每次不大于2 kPa，布完矿后再考虑加风，顶压上限为245 kPa）；O₂: 22 500 m³/h，风量低于4 600 m³/min可减氧量为2 000~3 000 m³/h，风量低于4 400 m³/min停氧，待风量恢复至4 700 m³/min以上后逐步恢复正常氧量。压差△P≤187 kPa，逐步恢复基准风量；△P >190 kPa必须无条件减风。减风后及时降顶压与风量匹配（4 600 m³/h-230 kPa、4 700 m³/h-235 kPa、4 800 m³/h-240 kPa、4 900 m³/h-245 kPa）。目标BV为4 950 m³/min。

2）热制度控制。铁水温度控制在1 510~1 530 ℃；w（Si）控制在0.25%~0.45%之间；w（S）≤0.050%。中夜班原则上要维持日班要求的理论燃料比（特殊情况除外，但必须向下一班说明理由）；风温稳定在1 175 ℃，正常炉况不允许降风温，若风量 < 4 650 m³/min且w（S）＞0.45%时，可临时降风温30 ℃，恢复风温不允许超过20 ℃/h。日班基准燃料比为494 kg/t，班与班燃料比偏差要低于3 kg，基准煤为48.0~50.0 t/h（可根据料速调整燃料比，超过该范围，交接班记录本上须交接清楚），根据炉温情况每次调整量为2.5 kg，每3~4 h核对一次。煤量调整每次0.5~1.0 t，不得超过1 t/h。冷却系统水温差为1.9 ℃；煤气利用率为46%~48%，每变化1%调剂4.5 kg/t；水温差变化1 ℃调整7 kg/t；H2含量为3.0%，每变化1%，对应燃料比调整20 kg/t。

通过精细化操业技术在高炉上的推进，炉内的整体操作技术水平和个人操作技能得到快速提升，高炉主要指标的连续性大大加强，生产过程更具稳定性，为2^#高炉2020年全年的稳定生产与持续强化冶炼提供了有力的技术支撑。

2.2 稳定炉前出铁措施

渣铁排放是高炉炉内腾出空间的主要途径之一，也是保障高炉冶炼能稳定持续的必要条件。2020年2^#高炉大修开炉后，在不断学习和总结经验的基础上，通过加强炉前作业标准化管理和提高铁口维护技术，炉前操作技术取得了明显进步，高炉经济技术指标不断优化。

在高炉生产过程中，维护正常且稳定的铁口深度，可以促进炉缸中心的渣铁流动，抑制渣铁对炉底周围的环流侵蚀，对炉底进行有效的保护。合理的铁口深度是渣铁流出干净、促进炉况稳定顺行的有效保障，更是确保延长高炉寿命的重要手段。稳定铁口深度不仅与调整打泥量有关，还与操作过程中的多种因素相关联，依据出铁时间长短、出铁时间间隔大小、泥包的大小、炉温高低等因素确定打泥量，同时要保证稳定的打泥量，做大、做实泥包，保证铁口深度合理，减少铁水环流对炉墙的冲刷侵蚀。

2^#高炉大修之前铁口深度控制在2.9~3.2 m，2020年高炉大修之后，随着产能的提升，出铁节奏发生明显变化。结合高炉实际情况，不断摸索合适的铁口深度，最终确定了3.4~3.8 m的标准。每次依据开口机送进机构上的位置标识来检测开铁口红点位置与实际深度，准确反映铁口深度变化情况，从而为堵口操作提供参考。打泥时，为保障打泥效果，在操作现场安装了打泥压力显示装置，便于操作人员在堵口操作过程中能实时监测打泥压力，保证泥包和铁口孔道的密实度。通过多方面加强操作管理，2^#高炉铁口深度长期稳定在3.4 m以上，确保了渣、铁流出干净，铁口区域侧壁温度持续稳定，延长了高炉的使用寿命且有力保障了生产的稳定性。

2^#高炉炉前3个铁口采取“2用1备”原则，大修之前，炉前基本采用的是2^#和3^#铁口轮流出铁，即前一铁口见喷，再开下一铁口的作业方式，1^#铁口仅在其他2个铁口主沟浇注期间短暂投入使用。由于1^#铁口的投入时间明显低于其他2个铁口，主沟通铁量差距巨大，这种出铁模式不利于渣铁均匀排放，对炉缸工作状态与活跃程度造成较大影响。因此，2020年2^#高炉大修开炉后，改变以往的出铁模式，大幅度增加1^#铁口的投入运行时间，形成3个铁口轮流出铁的模式，从而实现渣铁在炉内的合理分流，提高炉缸的活跃度。

铁口泥套是铁口与泥炮的直接接触面，其质量影响到能否安全堵铁口以及确保足够打泥量。因此，泥套维护是铁口维护中非常重要的一个环节。湘钢自主研发出2^#高炉泥套修模装置，使铁口泥套始终保持足够的强度和完整性，大大延长了炉前泥套的平均使用寿命，同时，显著降低了堵口冒泥次数，极大地改善了炉前的作业环境和作业条件，保证高炉生产安全，使2^#高炉自投产以来，从未发生过炉前作业因泥套不良而造成作业减风、休风等问题。

3 合理的上下部调剂手段 3.1 合理的装入制度调整

有计划地调整上部装料制度，主要采用“非中心加焦”模式，维持“宽平台，窄漏斗”的料面形状，目的是“发展中心气流，稳定边缘气流，两头疏导”，各项调整均取得预期效果，2020年高炉上部装料制度调整见表 6。

虽然中心加焦在原料条件较差时能够保证炉况稳定，从湘钢的原料条件看，具备了取消中心加焦降低消耗的条件^[10-11]。2020年初开炉时取消中心加焦，上部调整的主要目的是调节煤气分布，增加风量，从而增加产量。上部调整采取两头疏导，边缘使用矿前焦，矿后增加矿后焦，矿石平台收窄的模式。调整后风量水平稳步提高至4 800~4 950 m³/min。上部矿石平台稳步往中心拓宽，矿后焦在风量水平有保证的前提下稳步减少。调整后煤气利用率有所提升，并将富氧逐步加至22 500 m³/h，富氧率大于6%，高炉产量逐步增加。

通过计划检修发现，料面形状不合理，边缘倒斜坡、中间漏斗偏浅，整个料面呈“馒头”状。下半年上部调整平台主要措施为：矿焦逐步外移，做深漏斗，边缘构建平台，调整后料面如图 1所示。调整后改善煤气与矿石接触的条件，减少直接还原，增加间接还原，从而促进铁矿石还原。

3.2 合理的下部送风制度调整

上半年为提高风量，维持比较大的风口面积，并且由于操作炉型不规则，多次对风口布局进行调整，边缘气流偏强的地方改用直径110 mm的小风口。下半年随风量上升及改变料面形状的需要，逐步缩小风口，提高风速和动能。通过合理的上下部调整，2^#高炉大修前后煤气流分别如图 2和图 3所示。图 2为大修前煤气流分布，为典型的中心加焦方式。中心模数高达2.5，而边缘只有0.7，边缘被明显压制，无法增加风量，限制了高炉产能的提高。同时，煤气利用率低，高炉燃料消耗高。

图 3为2020年大修后煤气流分布，中心模数约为2.0，次中心为1.8，边缘模数达到了1.3，达到了保证中心气流发展边缘气流的目的，风量大幅度增加，使高炉产量大幅度提升。

4 主要经济效益

2020年，湘钢通过不断探索，使得2^#高炉风量水平稳步提升，富氧率逐步增加至22 500 m³/h，确保了高炉产量不断攀升，全年10个月产量刷新历史纪录，2020年完成产量268.94万吨，与2019年相比，日产提高了近1 600 t，年产量增幅达87万吨。2020年，2^#高炉在保持高产的同时，通过非中心加焦、精细化操作及原燃料管理等技术的开展，实现了高炉全年炉况稳定，煤气利用稳定在48%以上的高水平，2020年焦比由2019年的431.78 kg/TFe降低至380.43 kg/TFe，燃料比由573.13 kg/TFe降低至511.88 kg/TFe，燃料消耗降低了约61 kg，实现了燃料消耗的大幅度下降，极大地降低了冶炼成本。

5 结 论

2020年湘钢2^#高炉在大修之后通过采取一系列的技术措施，提高了产量，降低消耗，创造了较好的经济效益。主要得到结论如下：

1）良好的原燃料条件是高炉提高产能降低燃料消耗的基础，加强诸如品位、强度、粒度等重要原燃料参数的管理对高炉生产至关重要。

2）合理稳定的造渣制度、炉内操作和渣铁排放制度能够保证高炉炉况平稳顺行，为进一步提产降耗提供基础。

3）合理的上下部调剂手段，是优化高炉煤气分布、提高煤气利用率、提高产能降低燃料消耗的主要措施。