鞍钢2580 m3高炉大修开炉达产实践

姜庆喜，范振夫，刘和，田景长，孟凡双

（鞍钢股份有限公司炼铁总厂，辽宁鞍山114021）

鞍钢股份有限公司炼铁总厂4号高炉（2580 m3）第1代炉役始于2006年12月2日，2015年6月15日停产大修，一代炉役8年6个月，生产生铁1 628.74万t，单位炉容产铁量6 312.9 t/m3。高炉生产后期炉缸温度 （热电偶显示）频繁升高、冷却壁热流强度高，存在安全隐患，长期堵风口，不能全风作业，需要长期护炉生产。经过68天的大修，第2代炉役开始。通过开炉前的精心准备，制定科学的开炉方案，于2015年8月22日00：58点火送风，8月22日21：00顶压提至 121 kPa，至此炉况达到基本正常，8月23日21：55时开始喷煤，24日12：20开始富氧，开炉顺利结束。由于准确选择了开炉参数，配料及装入顺序合理，高炉快速达产达效。

1 开炉前准备

开炉方案是高炉开炉过程的实施依据。开炉前，鞍钢炼铁厂编写了 《炼铁厂4号高炉开炉方案》，方案包括高炉烘炉、系统试漏、试压查漏、开炉配料计算、装炉准备、开炉操作及安全规定等内容。科学、合理的开炉方案，为4号高炉的顺利开炉、快速达产奠定了基础。

1.1 高炉烘炉

高炉烘炉工作直接影响高炉的一代寿命及后续生产。为了保证高炉各部位耐火材料砌体内水分的缓慢蒸发，提高砌体的整体强度，使整个炉体设备逐渐加热升温至生产状态，4号高炉使用热风对高炉进行烘烤升温。以风温升温为依据，以风量调剂为手段，以炉顶温度为制约，严格按烘炉曲线对高炉进行烘烤升温。8月15目17：17开始烘炉，8月20日5：00结束。严格控制烘炉进程，换炉风温波动不大于20℃。开始烘炉风温为130℃，以20℃/h的速度升至300℃，恒温16 h；再以25℃/h的速度升至400℃，恒温70 h；接着以25℃/h的速度降至150℃以下，烘炉结束，烘炉共计108 h。烘炉曲线如图1所示。整个烘炉过程，在保证炉顶温度不超标的前提下，尽量使用较大风量；如果炉顶温度超标，则适当降低风温30～50℃。高炉休风后打开风口大盖进行自然冷却，炉顶放散阀全开。

图1 高炉烘炉曲线

1.2 试压查漏

主体工程完成后的试压、查漏工作非常重要。用鼓风机对高炉、布袋除尘系统进行整体试压，炉顶最高压力达到249 kPa，对发现的漏点进行标记补焊。通过试压、查漏工作，确保了高炉开炉以后，炉体周围的工作环境是安全的。8月20日10：00对高炉进行试压，计划顶压达到250 kPa，10：47顶压130 kPa，持续130 min后，13：10顶压升至200 kPa，保压 41 min，13：51 顶压升至 225 kPa，在升压过程中连续进行了检漏，14：00顶压升至249 kPa，14：02 开始减风降压，14：25 顶压降至100 kPa， 小盖全开，14：31 放散全开，14：35 休风试压完毕。

2 开炉配料计算

2.1 高炉枕木填充方案

高炉开炉需进行炉缸枕木填充作业，填充料形成的空隙有利于高温煤气、渣铁通过，加快炉缸加热升温进程。炉缸中心枕木所堆砌的堆包有利于高炉中心气流通过，促进合理软融带的形成。风口部位的枕木能够保护风口，防止风口砸坏，有利于高炉初期送风。为强制加热高炉炉缸，在高炉开炉时需装设炉缸吹风管和铁口煤气导出管。因此，需装填炉缸垫底焦以覆盖保护炉缸吹风管。本次开炉炉缸采用净焦和枕木进行填充。炉缸底部净焦填100 t、枕木填充至风口下沿0.3 m处。

在枕木填充前需测算炉缸容积，推算枕木量。目前枕木填充有两种方法：一是井字排列法，枕木由人员入炉按顺序逐根排列，该法炉缸填充率低（35%～40%），炉缸透气性好；另一方法是散装法，枕木通过辊道装入，该法填充率高（48%～52%）。为减轻作业强度，缩短作业时间，本次炉缸枕木填充采用散装法[3]。

填充枕木容积及数量的确定步骤：

死铁层装枕木容积：7.6 m3

铁口中心线（标高9 800 mm）至风口中心线（标高13 300 mm）下沿0.3 m处枕木填充容积：325.9 m3

需填充枕木的总容积：325.9+7.6=333.6 m3使用标准枕木，每根体积：2.5(长)×0.21(宽)×0.155(高)=0.081 4 m3

填充枕木数量：333.6/0.081 4×0.5=2049 根，取2050根。

2.2 开炉填充料

开炉填充矿石采用东烧+自产球+锰矿+石灰石+硅石+菱镁石，焦炭选择质量较好的化工自产干熄焦，原料化学成分见表1。各种原燃料堆比重确定为焦炭 0.45 t/m3、烧结矿 1.85 t/m3、球团2.05 t/m3、锰矿2.2 t/m3。烧结矿转鼓≥77%、焦炭灰分≤12.5%M40≥84.5%,M10≤7.0%。要求开炉填充料符合质量标准[3]，确保开炉顺利完成。

表1 各种原燃料化学成分（质量分数） %

2.3 开炉配料计算

本次大修开炉变料按照焦比3.8 t/t、渣比1.1 t/t、终渣碱度0.95计算[1]，设定生铁成份如表2所示。从结果看，第一次铁流动性良好，物理热充足，铁水温度达1422℃，实现炉前第一次铁顺利走砂口，达到渣铁分离的目地，完全符合预期目标。

表2 开炉设定的铁水成分（质量分数） %

3 开炉操作

3.1 开炉送风

高炉于8月22日0：58点火送风，4号高炉共30个风口，送风前不堵风口，开炉风口采用Φ120㎜×15+Φ110㎜×15，全风口送风面积0.312 m2。开炉送风恢复基于“大风量、快出铁”的原则，以循序渐进的方式提高风量风压。送风5 h后出现第一次风压风量不对称的情况，减少风量稳定后好转；至16:00出现第二次风压风量不对称的情况，料尺偏行，放风后消除，逐步回风恢复；至21:00顶压升至121 kPa，风压263 kPa，初期复风工作基本完成。送风初期各项参数如表3所示。

表3 4号高炉送风恢复操作参数

3.2 出铁出渣情况

炉前工作的好坏，决定高炉能否及时排净渣铁，是高炉成功开炉的关键。针对开炉的特殊性，加大炉前管理，保证炉前渣铁沟具备出铁条件，待各种工具准备齐全，相关材料准备充足后，炉前开始堵铁口。根据风温、风量等实际情况合理控制铁口打泥量，保证铁口工作状态良好；炉前岗位人员按要求及时打开铁口、排净渣铁，促进成功开炉。此外，人员配置上安排两组人员，一组负责出铁，一组负责清理渣铁，反复作业，直至炉况恢复。8月22日 13:25开4#铁口，13:55开 1#铁口见煤气，14:35开3#铁口见渣铁，16：50打开3#铁口，铁量约300 t左右，渣量130 t，至此4号高炉顺利开炉。

3.3 开炉初期制度调整

3.3.1 热制度

开炉初期，快速降硅是实现高炉快速达产的重要措施，有利于炉况发展，但在降硅的同时要保证渣铁流动性。开炉降硅趋势如图2所示。

图2 开炉降硅趋势图

3.3.2 送风制度

开炉后在增加风量的同时，风口保持风速在220 m／s左右，维持足够的鼓风动能，并适时提高顶压，控制压差，以稳定顺行[2]。

3.3.3 装料制度

3.3.4 造渣制度

开炉初期二元碱度按0.9～1.0配料并配加锰矿，保证渣铁分离和炉渣流动性，有利于炉况顺行。随着炉况进一步发展，再逐步调整配比，保持渣碱度在1.0～1.1范围。

3.4 强化冶炼

4号高炉整个开炉过程顺行良好，各种技术操作参数的选定符合实际，炉前、炉内操作稳妥有序，炉况恢复进度合理、高效。开炉第二天（8月23日）开始喷煤，第3天（8月24日）各项指标达产达效。8月24日生铁产量达到5 700 t，利用系数2.209 t／(m3·d)，生产保持相对平稳。 9 月通过进一步改善原燃料质量，优化高炉上下部操作制度、实施低硅冶炼等强化冶炼措施，经济指标显著改善。

4 结语

（1）4号高炉开炉顺利，达产速度快，主要得益于科学合理的开炉方案和开炉前严谨的准备工作。特别是高炉烘炉、试压查漏、原燃料质量等方面，都为顺利开炉提供了保证。

（2）开炉参数的准确选择，合理的配料及装入顺序，是开炉后迅速达产的重要保障。全开风口送风，送风面积达到0.312 m2，配合快速上风，有利于形成合理的操作炉型，且不用休风捅风口，减少炉外工作量及波动因素，加快开炉进程。

（3）开炉变料采用高焦比、高渣比、低碱度的原则，开炉料中配加菱镁石、锰矿、石灰石等杂矿，实现增加渣量、改善渣铁流动性的目的，为第一次铁顺利走砂口提供了保障。此次变料方法可以固化为鞍钢2580 m3高炉的开炉变料方法。

（4）开炉成功后，优化高炉操作，及时调整参数，合理控制炉渣碱度、物理温度、铁水硅含量，有利于改善渣铁渗透性，炉缸活跃，为高炉快速达产创造了有利条件。