CN101671751B

CN101671751B - 一种高炉定量化开炉方法

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Publication number: CN101671751B
Application number: CN2009100936472A
Authority: CN
Inventors: 张贺顺; 刘国友; 王胜; 陈军; 马洪斌; 任健
Original assignee: Shougang Corp
Current assignee: Shougang Group Co Ltd
Priority date: 2009-10-14
Filing date: 2009-10-14
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2029-10-14
Also published as: CN101671751A

Abstract

一种高炉定量化开炉方法，属于高炉炼铁技术领域。开炉过程分为三个阶段：软熔带成型的阶段、出渣出铁适应的阶段及矿批、负荷加重的阶段，对高炉开炉过程的阶段及各项参数控制标准定量化。由此，可以明确开炉过程中各阶段的重点工作及定量化原则。以加风曲线为核心，结合高炉开炉的具体条件，定量化开炉技术细化了开炉过程的各项参数，该技术在高炉的实践也表明实际开炉过程中的主要参数与计划吻合，开炉过程顺利、高效，这也为开炉后经济技术指标的快速提升奠定了基础。

Description

一种高炉定量化开炉方法

技术领域

本发明属于高炉炼铁技术领域，尤其涉及一种高炉定量化开炉方法。

背景技术

首钢1号、3号高炉分别于1994年8月、1993年6月开炉，截止2009年7月，高炉炉龄分别已满15年、16年，远超设计使用年限，高炉单位容积产铁量分别达12126吨、12826吨，接近国际先进水平。随着两座高炉炉龄的增长，炉体冷却壁均出现不同程度的损坏，尤其是3号高炉炉腰、炉身下部冷却壁损坏严重。为减缓炉体冷却壁的损坏，两座高炉定期进行喷涂造衬，但是在降料面停炉后的开炉工作中存在开炉操作随意性强、人为性强的特点，导致各次开炉操作的参数变化大、开炉时间长短不一、开炉后的经济技术指标提升缓慢等问题。

随着高炉长寿技术的发展，国内外高炉龄的高炉越来越多，这部分高炉普遍面临着同样的问题，开炉过程的随意性导致对资源的浪费、对高炉长寿的损害，各高炉的开炉经验、技术难于系统化、难于共享。因此本发明的定量化开炉方法，将开炉过程量化，使高炉开炉过程顺利、高效，开炉后经济技术指标快速提升。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高炉定量化开炉方法，对高炉开炉过程的阶段及各项参数控制标准定量化，将开炉过程量化，使高炉开炉过程顺利、高效，开炉后经济技术指标快速提升。

1、高炉定量化开炉的操作要点

本发明包括开炉过程三个阶段：软熔带的成型阶段、出渣出铁的适应阶段及矿批、负荷的加重阶段。

(1)软熔带的成型阶段

定义正常料下降进入炉腰的时间为软熔带开始成型的时间，炉顶温度明显爬升至60℃的时间为软熔带成型终了的时间，两者之间的阶段为软熔带的成型阶段。

①高炉堵风口送风，堵风口数占总风口数的35％～45％，避免开炉之后再次停风，初始送风风量按风压0.55Kg/cm²～0.65Kg/cm²控制，焦炭点燃、回旋区形成后，捅风口加风，软熔带开始成型前风量达到全风水平的45％～50％。

②在软熔带开始成型至成型终了的时间段内，风量在全风水平的45％～50％。

(2)出渣出铁的适应阶段

软熔带成型终了后，炉内再下降5批料，进行第一次出铁，但第一次出铁时铁口都难开，适应第一次出铁的阶段为出渣出铁的适应阶段。

①开炉料中空焦内由上至下分别间隔2个、3个、5个空焦夹入3个正常料，使铁水能够及早生成、及早下降到铁口区。

②开炉料配加锰矿、萤石，铁水[Mn]％达到0.8％～1.0％，在正常料内配加硅石、灰石，提高渣铁比、降低炉渣Al₂O₃％至14.5％～15.0％，控制炉渣碱度在1.05，确保炉渣的良好流动能力。

③第一次出铁时，风量在全风水平的50％～55％，第一次出铁后，风量加到全风水平的60％～65％。

(3)矿批、负荷的加重阶段

矿批、负荷加重至正常水平(矿批55吨～60吨、负荷4.5～5.0)的阶段为矿批、负荷的加重阶段。

①开炉进程为48～56小时，不可盲目追求高炉的快速恢复而给高炉长寿埋下隐患。

②加风间隔按5～7小时为一个风量稳定阶段进行，平均加风幅度为全风水平的5％～7％，以实现在风量水平上升过程中对炉内热制度的稳定控制。

③前期保持稳定的焦炭层厚度，负荷的加重主要通过加重矿批的方式，矿批达到正常水平(55吨～60吨)后，减轻焦批、继续加重焦炭负荷，平均焦炭负荷加重幅度在0.3～0.4，平均间隔在5～7小时，与加风相互间隔。

④第一次出铁后，在风量水平未达到全风量70％的情况下，铁次间隔按炉内下料批数(5批)组织，风量达到全风量70％以后，按正常间隔(25min～30min)组织炉前出铁。第一次出铁铁水物理热低，渣铁走残铁沟，待渣铁温度上升，渣铁能够进行分离后，渣铁走小坑进行分离。

⑤第一次出铁铁水[Si]％控制在1.5～2.0％；焦炭负荷3.0的炉料产生的铁水[Si]％控制在1.0％～1.5％，焦炭负荷3.5的炉料产生的铁水[Si]％控制在0.8～1.0％，焦炭负荷4.0的炉料产生的铁水[Si]％控制在0.6％～0.8％，随着焦炭负荷的加重，将铁水[Si]％降至0.4％～0.6％。

2、高炉定量化开炉的理论分析

高炉开炉过程中，随着风口前焦炭的燃烧，回旋区逐步成型，炉料由下而上逐步加热、下降。随自身热度的上升，炉料发生物理化学的变化，软熔带逐步成型、上移，炉内上部块状带发生炉料的预热、间接还原，炉料软熔、滴落后，铁水开始形成，铁水透过死焦堆下降至炉缸底部。在开炉过程中软熔带的稳定成型是最关键的阶段，第一次出铁是否顺利直接关系开炉的快慢，由此，将开炉过程划分为三个阶段：软熔带成型阶段、出渣出铁适应阶段及矿批、负荷加重阶段，由此明确开炉过程中各阶段的重点工作及定量化原则。

加风曲线是开炉技术的核心，因为其涉及炉缸初始煤气形态、热制度、开炉过程的快慢等，加风曲线确定后，实际风速可以通过掌握捅开风口的时机来控制，确保实际风速不过分偏离正常生产期间的范围，以形成稳定的风口回旋区、防止回旋区形状畸变。软熔带形成前，炉内压差水平低，实际风速较正常水平偏高，软熔带开始形成后随着压差的提高，实际风速回落至正常水平以下，若软熔带成型后实际风速仍过分偏离正常范围，则必须对其进行控制，防止损坏风口等冷却设备。高炉送风前期，炉内适当快速加风，软熔带成型期间，风量以稳定为主，第一次出铁后，较送风前期，加风幅度适当降低、加风间隔适当拉长，以实现在风量水平平稳上升过程中对炉内热制度的稳定控制。

开炉热制度的制定关系到能否对炉内进行充分的加热及是否因炉温过高造成炉前出铁工作困难，热制度涉及开炉料与加风曲线等因素，是多种因素综合作用的结果。炉内送风后，焦炭燃烧产生的热量及风温带入炉内的热量对炉墙、死焦堆及料柱进行加热，加热至正常生产时的热度水平，随着炉内软熔带的最终成型，炉内上部块状料带的逐步升温加热，及上部块状带间接还原的正常进行，炉内热制度最终进入一个热度平稳阶段，这一阶段的标志就是顶温水平上升至一定水平后，上下波动但总体水平稳定，这一阶段大致在送风后加入的正常料经过预热、间接还原到达软熔带位置时出现，此后热制度进入稳定期，最终铁水温度由开炉料、风量水平及装料制度等因素决定。

为减少开炉过程中的影响因素，装料制度在开炉过程中尽量不予调整，这需要装料制度适度超前，既确保开炉过程中炉内上部两边开的煤气分布，也照顾风量水平接近正常时对煤气分布的控制，确保不出现气流、管道。装料制度与正常生产的装料制度模式保持一致，避免开炉后对装料制度的大幅度调整影响高炉经济技术指标的快速提升，焦炭布料与正常生产完全一致，对矿石布料适当往中间环带集中，开炉后可以根据炉内煤气分布的实际表现，将矿石摊开，稳定煤气分布、提高煤气利用率。

根据停炉时间的长短等因素，装炉料中的正常料焦炭负荷可以适当偏低，以补充高炉送风后炉内温度场重建需要的热量，两座高炉装炉料中正常料焦炭负荷2.3、全炉焦比3.5t/t，但送风后加入的后续正常料，经历了在炉内上部的预热、间接还原，适当提高后续正常料的焦炭负荷是必要的，后续正常料的焦炭负荷基本决定了开炉过程中处于稳定期的热度水平。

开炉过程中捅开风口后要间隔一定的时间再加风，使该风口前的焦炭燃烧释放热量，形成稳定的回旋区，使堆积在风口前的渣铁渗透下去，加风的幅度不要太大，此时该风口上部的软熔带位置处于上移的过程，加风幅度太大易造成对软熔带的破坏，加风后要维持此风量一定的时间，使增大的炉腹煤气寻找合适的通路，使料柱的运动适应增大的炉腹煤气量。开炉过程中的透气性指数与上部装料制度、下部热制度、渣铁在软熔带以下的滞留量、渗透能力等存在较强的相关性，随历次开炉条件的变化，开炉过程中的透气性指数可能存在差别，评价透气性指数是否合适的标准应该是炉内下料是否顺畅，压量关系是否平稳，不宜过分苛求透气性指数的大小。

(1)软熔带的成型阶段

高炉送风后，风口前堆积的焦炭被点燃，随着焦炭的燃烧，炉内从风口前开始，进行着热量的向外传递，逐步完成炉内温度场的重建，伴随着软熔带的形成、块状带的预热、炉缸死焦堆的初步加热等过程，其中软熔带成型是开炉的最关键阶段，能否在炉料与煤气的逆流运动中建立稳定的软熔带关系到开炉是否顺利。利用经验定义软熔带开始成型的时间，软熔带在炉内的平均高度大致在炉腰与炉身交界处，正常料由炉身进入炉腰后，软熔带开始成型，以正常料下降进入炉腰的时间做为软熔带开始成型的时间，该时间通过耗风量可以计算得出。同样，利用经验定义软熔带成型终了的时间，软熔带成型终了的标志就是炉顶温度开始明显爬升，此时炉内温度场重建基本完成，软熔带成型终了后，随着炉缸热度的增加继续上移，但变型幅度已经相对较小。

高炉开炉采用堵风口(送风风口数占总风口数的55％～65％)的方式，避免了开炉之后的再次停风，但对于开炉过程中软熔带的均匀成型是不利的。高炉初始送风风量按风压0.55Kg/cm²～0.65Kg/cm²控制，防止送风初期压差过高将料柱顶住而无法下降，焦炭点燃、回旋区形成后，可以抓紧时机捅风口加风，在软熔带成型前尽量加大风量，一则可以加速软熔带的成型，二则伴随着风量的加大，必然需要及早捅开更多的风口，由此可以尽量减少软熔带的不均匀程度，高炉软熔带开始成型前风量达到全风水平的45％～50％。在软熔带开始成型至成型终了阶段，风量以稳定为主、可适度小幅加风，防止风量的大幅度增加破坏软熔带的重建，软熔带重建完成至第一次出铁前可以适量加风。

(2)出渣出铁的适应阶段

铁水、炉渣能否顺利流出取决于：一是铁水的物理热、[Si]％及炉渣的物理热、碱度、Al₂O₃％，这由开炉料所决定；二是铁水、炉渣下降过程中流经的死焦堆的热度，铁水、炉渣下降时是否会因为热量不足造成铁水、炉渣凝结，这由开炉料及死焦堆的受热方式所决定；三是铁口孔道大小、渣铁沟准备情况等炉前因素。因此，按时出渣、出铁的关键还在于炉内的开炉料，炉前处于辅助地位。开炉料中空焦内夹入正常料，使铁水能够及早生成、及早下降到铁口区，铁水凝固点低，可有效对炉缸死焦堆、铁口区加热，促使渣铁顺利下降到铁口区。开炉料配加锰矿、萤石，保证铁水[Mn]％达到0.8％～1.0％，在正常料内配加硅石、灰石，提高渣铁比、降低炉渣Al₂O₃％至14.5％～15.0％，控制炉渣碱度在1.05，确保炉渣的良好流动能力。降料面停炉时控制打水量，开炉前对炉缸死焦堆覆盖的压火料、喷涂反弹料、渣皮等进行清理，降低炉缸的亏热状态。铁口埋设吹氧枪，使铁口前焦炭燃烧，加热铁口区，有利于消除在铁口区渣铁的凝结。这些措施都为开炉后第一次出铁的顺利奠定了基础。

高炉开炉过程中第一次出铁时间的确定至关重要，第一次出铁过早，没有一定的铁水下达到炉缸，并且开炉第一次出铁希望渣铁量尽量大些，使炉内料柱在铁后能更加松动，关键是渣铁量大有利于炉前出铁的组织。炉内从软熔带成型开始，陆续有铁水的生成，但由于开炉前期风量水平较小，正常料移动进入软熔带区间的动作缓慢，第一次出铁的时间确定在软熔带成型后的5批料之后，这样炉缸积存了一定的铁水量，即使一定量的铁水滞留在死焦堆中，仍然有大量的铁水可以到达炉缸下部，经铁口排出。

(3)矿批、负荷的加重阶段

随着对高炉大修、中修开炉过程的不断深入研究与实践，高炉开炉过程呈现越来越快的趋势，但高炉开炉不只是炉内恢复至全风、重负荷的过程，更是磨合高炉系统设备，使高炉各部位消除热应力的过程，过短的开炉过程易使炭砖、冷却壁、炉壳等无法及时消除热应力，给高炉长寿埋下隐患，从历次高炉开炉经验看，48～56小时的开炉进程对于中修开炉是适宜的，对于时间更长的停炉，开炉进程要相应延长，切不可盲目追求高炉的快速恢复，而给高炉长寿埋下隐患。第一次出铁后，相比软熔带成型前的加风曲线，加风幅度适当降低、加风间隔适当拉长，加风间隔可按5～7小时为一个风量稳定阶段的原则进行，以实现在风量水平上升过程中对炉内热制度的稳定控制。

在开炉过程中的矿批、负荷加重阶段，尽量保持稳定的焦炭层厚度，负荷的加重主要通过加重矿批的方式，矿批接近正常水平后，可减轻焦批、继续加重焦炭负荷，平均焦炭负荷加重幅度在0.3～0.4，平均间隔在5～7小时，焦炭负荷加重幅度随着炉内负荷水平的加重而逐步减小，与加风相互间隔，防止因加风与加负荷同步造成的炉温波动幅度加大。

第一次出铁后，在炉内风量水平未达到全风量70％的情况下，铁次间隔按炉内下料批数组织，主要是考虑炉前工作的难度，尽量保持一定的铁水流量，风量达到全风量70％以后，可按正常间隔(25min～30min)组织炉前出铁。第一次出铁铁水物理热低，渣铁走残铁沟，待渣铁温度上升，渣铁能够进行分离后，渣铁走小坑进行分离，之后每次铁后捅小坑，防止小坑及大沟铸死，直至风量达到全风量的70％，出铁过程中防止渣铁沟结盖，铁后及时清理渣铁沟，确保按时出铁，不影响开炉进度。

开炉过程中铁水温度的控制是难点，随着装料制度中矿石布料的摊开，开炉第一次出铁的铁水物理热在1300℃以上；送风后装入的正常料在经过一个冶炼周期后产生的铁水物理热达到1400℃以上；在现有的开炉装料制度下，风量达到全风的80％、料速达到6批/小时后，铁水物理热达到1500℃以上。但铁水[Si]％受加风曲线的影响较多，铁水[Si]％基本情况：第一次出铁铁水[Si]％在1.5％～2.0％；焦炭负荷2.9的炉料产生的铁水[Si]％在1.4％；焦炭负荷3.2的炉料产生的铁水[Si]％在1.2％，焦炭负荷3.5的炉料产生的铁水[Si]％在0.9％，焦炭负荷4.0的炉料产生的铁水[Si]％在0.7％，随着焦炭负荷的加重，将铁水[Si]％逐步下放至正常水平，并根据渣铁流动能力，适时停加锰矿、萤石。

3、有益效果

结合高炉开炉的具体条件，以定量化开炉技术为基础，计算、规划了开炉的加风曲线及各阶段的节点、控制原则，细化了开炉过程的各项参数，开炉过程按计划顺利进行，开炉后经济技术指标能够快速提升。

例如：具体实施例中所述的1号高炉的开炉过程，送风48小时炉况基本恢复，堵一个风口全风、焦炭负荷4.82，送风72小时风口全开，焦炭负荷5.00，顺行状况良好，开炉实际风量、热度等主要参数与计划吻合。顺利、高效的开炉为经济技术指标的快速提升奠定了基础，送风第4天，高炉利用系数达到2.5t/m³.d以上，焦比、煤比、焦块比分别达到330Kg/t、125Kg/t、30Kg/t的高水平。

表1高炉开炉后经济技术指标的快速提升

附图说明

图1为高炉定量化开炉过程中的计划加风曲线及其与实际风量的对比。

具体实施方式

首钢1号高炉有效容积2536m³，30个风口、3个铁口，1994年8月9日开炉，近年来高炉不断强化冶炼，主要经济技术指标接近国内先进水平。2009年3月21日，1号高炉采用空料线降料面停炉，进行为期5天的检修，更换炉顶气密箱，对高炉内部风口带以上至炉喉钢瓦下沿进行喷涂造衬。开炉前，以开炉技术的定量化原则为基础，结合高炉开炉的具体条件，计算、规划了开炉过程中各阶段的节点、控制原则，细化了开过程的各项参数。

表2高炉开炉定量化控制参数

3月26日6:58送风，前期风温水平较低，7:10-8:35，风眼陆续点亮，8:09料尺开始活动，11:00送气，炉况顺行状态良好，所开风眼工作均匀，无明显下大块现象，风量、矿批、负荷的控制基本符合高炉恢复方案，至28日8:00，余8#风眼未捅，负荷4.82。29日白班，风口全开，焦炭负荷5.18，全风、顺行，高炉生产处于正常水平。

Claims

1.一种高炉定量化开炉方法，包括软熔带的成型阶段、出渣出铁的适应阶段及矿批、焦炭负荷的加重阶段；其特征在于控制以下技术参数：

(1)软熔带的成型阶段

定义正常料下降进入炉腰的时间为软熔带开始成型的时间，炉顶温度明显爬升至60℃的时间为软熔带成型终了的时间，两者之间的阶段为软熔带的成型阶段；

高炉堵风口送风，堵风口数占总风口数的35％～45％，初始送风风量按风压0.55Kg/cm²～0.65Kg/cm²控制，焦炭点燃、回旋区形成后，捅风口加风，软熔带开始成型前风量达到全风水平的45％～50％；

在软熔带开始成型至成型终了的时间段内，风量稳定在全风水平的45％～50％；

(2)出渣出铁的适应阶段

软熔带成型终了后，炉内再下降5批料，进行第一次出铁，但第一次出铁时铁口都难开，适应第一次出铁的阶段为出渣出铁的适应阶段；

开炉料中空焦内由上至下分别间隔2个、3个、5个空焦夹入3个正常料，使铁水能够及早生成、及早下降到铁口区；

开炉料配加锰矿、萤石，铁水[Mn]％达到0.8％～1.0％，在正常料内配加硅石、灰石，提高渣铁比、降低炉渣Al₂O₃％至14.5％～15.0％，控制炉渣碱度在1.05，确保炉渣的良好流动能力；

第一次出铁时，风量在全风水平的50％～55％，第一次出铁后，风量加到全风水平的60％～65％；

(3)矿批、焦炭负荷的加重阶段：矿批、焦炭负荷加重至正常水平即矿批加重至55吨～60吨、焦炭负荷加重至4.5～5.0的阶段；

开炉进程为48～56小时；

加风间隔按5～7小时为一个风量稳定阶段进行，平均加风幅度为全风水平的5％～7％，以实现在风量水平上升过程中对炉内热制度的稳定控制；

前期保持稳定的焦炭层厚度，焦炭负荷的加重主要通过加重矿批的方式，矿批达到正常水平55吨～60吨后，减轻焦批、继续加重焦炭负荷，平均焦炭负荷加重幅度在0.3～0.4，平均间隔在5～7小时，与加风相互间隔；

第一次出铁后，在风量水平未达到全风量70％的情况下，铁次间隔按炉内下料批数5批组织，风量达到全风量70％以后，按正常间隔25min～30min组织炉前出铁；第一次出铁铁水物理热低，渣铁走残铁沟，待渣铁温度上升，渣铁能够进行分离后，渣铁走小坑进行分离；

第一次出铁铁水[Si]％控制在1.5～2.0％；焦炭负荷3.0的炉料产生的铁水[Si]％控制在1.0％～1.5％，焦炭负荷3.5的炉料产生的铁水[Si]％控制在0.8％～1.0％，焦炭负荷4.0的炉料产生的铁水[Si]％控制在0.6％～0.8％，随着焦炭负荷的加重，将铁水[Si]％降至0.4％～0.6％。