濟源鋼鐵1080m³高爐開爐達產技術創新總結

摘要：

濟源鋼鐵有限公司1080m³高爐2012年3月5日22：18點火開爐，成功的采用了“二級冶金焦全焦開爐、帶風裝料、半料線點火”三項開爐新技術和“初始風量大、加風速度快、穩定上負荷、合理控制鑄造鐵冶煉時間、快速噴煤富氧”等諸多開爐強化冶煉措施，并且在全國首次采用“送冷風同步裝凈焦和空焦，直到裝完爐身下部第一段輕負荷料不馬上送熱風點火，而是繼續送冷風4~6小時再送熱風點火”，極大地豐富和完善了開爐冷風裝料技術，這一創造性地發明不僅可以緩慢的加熱爐料，促使爐料中的吸附水和部分結晶水盡快蒸發，防止一步送熱風點火造成爐料中溫膨脹，改善料柱和軟融帶透氣性；而且對于開爐烘干焦炭水分效果顯著，可降低開爐總焦比100~200kg/t”。

開爐第一爐鐵水順利通過撇渣器進入鐵水罐、正常料線操作后很快實現多環布料，開爐達產期間爐況穩定順行、下料均勻順暢、煤氣流分布均勻合理，順利實現達產目標。

在堵4個風口的前提下，點火開爐第3個工作日利用系數達到2.2t/m³.d、第4個工作日利用系數達到2.35t/m³.d、第6個工作日高爐噴吹煤粉，外圍具備條件后，利用系數很快達到3.25 t/m³.d、噴煤比165kg/t、燃料比515kg/t、富氧率2.0%，開爐當月平均利用系數2.98 t/m³.d、燃料比528kg/t。

關鍵詞：全焦開爐、冷風裝料、半料線點火、多環布料、開爐達產、噴煤富氧。

1、  前言：

濟源鋼鐵有限公司2號1080m³高爐2012年3月5日早8：18開始冷風裝料，冷風溫度初期130℃左右、中期150℃左右，至當日13：30左右爐身下部第一段輕負荷料裝完，具備點火條件，但是考慮到本次開爐使用的二級冶金焦含水量高達12.60%，為確保將焦炭水分烘干并防止過早點火送風會因為低溫濕爐料急劇升溫導致爐料熱爆裂影響料柱透氣性，因此決定將冷風烘料時間延長到當日22：18，期間進行了一次高爐高壓試漏（爐頂壓力提高到200kpa）和一次停風約1.5小時的補漏工作、后期冷風溫度約210℃左右。

冷風裝料期間大部分風口大中小套之間有明顯水分溢出、爐頂放散閥揮發出大量的水蒸氣，冷風烘料期間隨著時間的延長和風溫的逐步升高風口大中小套之間的水分明顯減少、爐頂放散閥揮發出的水蒸氣也逐步減少，到點火之前兩個小時風口大中小套之間已經看不到水分溢出，說明延長送冷風時間烘干焦炭水分的決定取得了顯著的效果，這為點火后大初始風量和快節奏加風操作創造了必要的條件。

2、開爐料：

表1、開爐料單以及裝入方式：

 

位置	裝料         制度	壓縮后體積	負荷	爐料構成kg					球比	批數	a角	裝料形式
				焦批	礦批	錳礦	白云石	螢石
死鐵層	C↓	38.72		9725						3	16	冷風裝料
爐缸	C↓	154.86		9725						12	16	冷風裝料
爐腹	C↓	167.77		9725						13	18	冷風裝料
爐腰	C↓	70.07		8800						6	18	冷風裝料
	Cn↓	39.33	0.29	8800			2200	1100		3	20	冷風裝料
爐身	Cn↓	26.22	0.29	8800			2200	1100		2	20	冷風裝料
	C↓Om↓	139.47	1.35	8800	8000	1200	1800	300	45	8	22/22	熱風點火
	C↓Om↓	168.75	1.47	9500	10000	1200	1500	300	40	9	24/24	熱風裝料
	C↓Om↓	180.02	1.68	9500	12000	1200	1200	300	35	9	26/26	熱風裝料
合計		985.2	0.62	610500	262000	31200	49700	13300	39	65

表2、生鐵、爐渣理論化學成分：

 

爐渣            成份	SiO2	CaO	Al2O3	MgO	TiO2	MnO	∑	R2	R3	R4	鎂鋁比
	32.64	25.23	14.65	11.40	0.20	2.94	87.05	0.77	1.12	0.77	0.78
生鐵           成份	Fe	Si	Mn	Ti	S	指標	出鐵量	渣量	渣鐵比	焦比
	89.50	3.00	2.68	0.01	0.09		174.1	136.7	785.08	3.06

表3、開爐料原燃料及熔劑化學成分：

 

	Tfe	FeO	CaO	MgO	SiO2	Al2O3	TiO2	S	Mn	W	R2	密度
燒結礦	55.01	9.98	9.34	1.76	5.23	1.97	0.16	0.015			1.79	1771
球團礦	61.97	0.68	0.26	0.84	9.50	0.4	0.08	0.005			0.03	2314
塊礦	62.18		0.03	0.06	2.44	1.42	0.06	0.011			0.01	2260
焦炭	0.57		0.76	0.08	6.38	3.87		0.76		12.60		633
白云石			30.08	20.96	0.57	0.39		0.02				1637
錳礦	9.84		4.19	3.71	26.07	1.76		0.100	24.91			2019
螢石	CaF2 67.08			0.017	25.56			0.025				1717

表4、焦炭化學成分及灰分全分析：

 

焦炭	W	A	V	C	S
%	12.6	13.17	1.6	85.44	0.76
灰分全分析
A	CaO	MgO	SiO2	Al2O3	Fe203
%	5.77	0.64	48.47	29.42	6.17

3、三項開爐新技術的成功應用：

3.1.二級冶金焦全焦開爐：

3.1.1全焦開爐的意義：

爐缸填充枕木開爐，既浪費了大量的人力、物力、財力又浪費了寶貴的時間，據了解最近5年采用爐缸填充枕木開爐的新建大型高爐（如安鋼2200m³高爐、首鋼集團長治鋼鐵1080m³高爐）與采用全焦開爐的新建大型高爐相比較并沒有明顯的優勢，而且很多采用爐缸填充枕木的高爐，由于沒有采用開爐新技術，開爐初期順行較差、煤氣流分布不均勻不穩定，多次發生管道行程、崩塌料和懸料等開爐不順現象；因此本次開爐決定采用全焦開爐。

3.1.2.大膽采用二級冶金焦開爐：

絕大多數新建大型高爐開爐，為了確保開爐順利，均采用一級冶金焦開爐，直到高爐達產為止；但這樣一來由于消耗了大量的一級冶金焦，將會使煉鐵制造成本大幅度升高，以一、二級冶金焦差價210元/t、1080m3高爐開爐10天達產、平均利用系數2.2t/m³.d、開爐達產期間平均焦比580kg/t為基準計算，達產期間將消耗一級冶金焦2.2×1080×10×0.58+610=14390噸，燃料成本升高14390×210/10000=302萬元。

   本次開爐由于領導重視、準備充分、組織得力以及聘請一流煉鐵專家現場主持和全過程指導，因此決定采用二級冶金焦全焦開爐，僅此一項與采用“爐缸填充枕木、一級冶金焦開爐達產”的傳統保守開爐方法相比較，至少可節約費用300萬元。

3.2.冷風裝料以及長時間送冷風烘干焦炭水分：

裝料初期使用小于200℃風溫，送風風量采用全風量的50%~60%，裝料后期逐步風量逐步加到全風量的60%~70%、將風溫逐步提高到接近300℃，其目的是為了緩慢的加熱爐料，促使爐料中的吸附水和部分結晶水盡快蒸發，另外防止一步送熱風點火造成爐料中溫膨脹，改善料柱和軟融帶透氣性。

本次開爐長時間冷風裝料的實踐不僅成分證明了冷風裝料的上述優點，而且證明“送冷風同步裝凈焦和空焦直到裝完爐身下部第一段輕負荷料不馬上送熱風點火，而是繼續送冷風4~6小時再送熱風點火，對于烘干焦炭水分效果顯著，可降低開爐總焦比100~200kg/t”。

3.3.半料線點火：

當開爐料填充到爐身下部第一段輕負荷料時，繼續送冷風并逐步將冷風溫度提高到≤300℃維持4~6小時（這期間只送冷風不裝料），然后將風溫逐步提高到700℃（為防止升溫速度過快導致爐料熱爆裂，理想狀況應該是每小時風溫升高100℃直到風口焦炭燃燒后再逐步將風溫穩定在750℃左右）進行點火正常送熱風，其優點一是料層薄透氣性好，有利于采用較大的初始風量，也有利于快速加風，其二是有利于盡快出第一爐鐵。

3.4.花堵6個風口，70%風口送風：

一般高爐開爐大都采取堵部分風口開爐，其目的和優點是可以在開爐初期各種故障導致長時間不能全風量作業的情況下，防止由于風速和鼓風動能過低導致爐缸中心堆積，但是其最大的危害一是不利于快速達產，二是如果長期堵風口不能全風量作業，勢必會造成堵風口區域爐缸至爐身下部爐墻結厚，不利于合理操作爐型的快速形成。

本次1080m3開爐由于是濟源鋼鐵第一座1000立方以上的大高爐，在各崗位操作大高爐經驗不足、崗位技能偏低，為了確保安全開爐，只能退而求其次，決定花堵6個風口（堵3#、6#、9#、12#、15#、18#6個風口）、開爐用其余14個風口送風。

4、開爐達產具體操作：

4.1. 表5、濟源鋼鐵有限公司1080m³高爐點火初期主要操作參數控制計劃表

 

點火時間 h	風量 m3/min	風溫 ℃	熱壓 kpa		頂壓 kpa	△P kpa	礦石批重 t	焦炭負荷 t/t
點火前1小時	1500	200	0		0	0	8.0	1.23
點火	1550	800	75		0	75	8.50	1.23
2	1600	800	80		0	80	10.0	1.56
3	1650	800	85		0	85	10.0	1.56
4	1700	800	90		1	89	12.0	1.86
5	1750	800	95		3	92	12.0	1.86
6（爐頂煤氣檢測合格引煤氣）	1800	800	100		5	95	15.0	2.25
7	1900	850	130		35	95	19.0	2.25
8	1950	850	145		45	100	20.0	2.25
9	2000	850	160		50	110	21.0	2.50
10	2050	850	175		65	110	22.0	2.50
11（第1爐鐵）	2100	850	190		75	115	23.0	2.80
12（第2爐鐵）	2150	850	205		85	120	24.0	2.80
13（第3爐鐵）	2250	900	245		130	115	25.0	2.80
14（第4爐鐵）	2250	900	260		135	125	28.0	2.80
15（第5爐鐵）	2300	950	270		145	130	28.0	2.80
16（第6爐鐵）	2300	950	275		145	130	28.0	2.80
17（東鐵口第1爐鐵）	2300	950	275		145	130	28.0	2.80
18（東鐵口第2爐鐵）	2300	950	275		145	130	28.0	2.80
點火時間 h	白云石kg/批	錳礦 kg/批	螢石 kg/批	料線 m	風口 數目	上料 批數	布料矩陣
點火前1小時	1500	1200	200	13	14	4	22°同角
點火	1500	1200	200	12	14	4	22°同角
2	1250	1200	200	10.5	14	4	24°同角
3	1250	1200	200	9.0	14	5	24°同角
4	1000	1200	300	7.5	14	4	26°同角
5	1000	1200	300	6.0	14	5	26°同角
6（爐頂煤氣檢測合格引煤氣）	800	800	400	4.5	14	5	27°同角
7	600	600	300	4.0	14	5	27°同角
8	——	600	300	4.0	14	5	27°同角
9	——	600	300	3.50	14	5	28°同角
10	——	600	300	3.50	14	5	28°同角
11（第1爐鐵）	——	600	300	3.00	14	5	28°同角
12（第2爐鐵）	——	600	300	3.00	14	5	29°同角
13（第3爐鐵）	——	600	300	2.5	16	6	29°同角
14（第4爐鐵）	——	600	300	2.5	16	6	30°同角
15（第5爐鐵）	——	600	300	2.00	16	6	30°同角
16（第6爐鐵）	——	600	300	2.00	16	6	Α 36 34 32 30 28 25 20 C  2  2  2  2  2  1  1 O        2  3  3  2
17（東鐵口第1爐鐵）	——	600	300	1.60	16	6	α36 34 32 30 28 26 24 C 2  2   2  2  2  1  1 O        2  3  3  2
18（東鐵口第2爐鐵）	——	600	300	1.40	16	6	α 37  34  31  28  25  22 C  3   3   2   2   1   1 O      2   3   3   2

4.2.引煤氣以及出第一次鐵：

    開爐點火后約5.5小時，西鐵口、東鐵口先后見渣大噴后用有水炮泥堵口。

點火后6小時經爐頂煤氣取樣檢測合格后，安全順利引煤氣。

點火后約12.5小時，順利鉆開鐵口，鐵水過撇渣器進鐵水罐出第一爐鐵，出鐵量約80噸，渣鐵物理熱和流動性良好，生鐵含[Si]3.90%、含[S]0.015%爐渣堿度R₂1.10倍。

第一爐鐵之所以含硅量明顯高于理論計算，主要原因有三個，一是延長送冷風時間，使焦炭吸附水大幅度蒸發，二是堵6個風口送風、風量小、下料速度慢等原因導致硅的直接還原度增加，三是為了確保安全開爐，理論全焦比設定偏高；如果全開風口送風并將理論全焦比設定到2.90左右，第一爐鐵水含硅量應該可以達到理論計算值。

4.3.開爐達產期間爐況和操作要點：

4.3.1本次開爐，爐況穩定順行，量壓關系穩定、透氣性指數適宜、下料均勻順暢、兩道煤氣流分布合理穩定、爐頂溫度始終在合理的可控制范圍之內；未發生一次大的崩塌料、難行懸料和管道行程。

4.3.2本次開爐由于采用半料線點火，首先采用小角度單環同角布料、隨著料線的逐步升高和接近正常，逐步加大布料角度、及時擴大礦石批重并逐步提高焦炭負荷，當料線趨于正常時及時改多環布料，既保證了爐料和煤氣流的合理分布又兼顧了煤氣熱能利用。

4.3.本次開爐采用了較大的初始風量和較快的加風節奏，同時根據爐溫、物理熱、理論燃燒溫度以及風速和鼓風動能的數值范圍合理使用風溫并控制風量，始終保證了理論燃燒溫度以及風速和鼓風動能在合理范圍之內，從而確保了初始煤氣流分布相對合理，為軟熔帶、滴落帶的合理形成和穩定打下了良好的物質基礎。

5、本次開爐有待改進和完善之處：

5.1.開爐總焦比設定偏高，在產前各項準備工作準備充分、高爐烘爐達到開爐要求的前提下，開爐總焦比可以按照2.70~2.90設定，開爐第一次鐵生鐵含[Si]按照2.50~2.80%設定，完全可以滿足開爐初期爐缸充足的物理熱儲備以及必要的鑄造鐵冶煉之需要。

5.2. 本次開爐采用花堵6個風口，其余14個風口送風；如果采用全風口開爐，不僅開爐達產進程將大大縮短，而且有利于兩道煤氣流的合理分布以及合理操作爐型的快速形成，在條件具備的情況下，建議采用全風口開爐。

5.3.本次開爐出第二次鐵時，出現了鐵口燒不開、鐵水物理熱和流動性差以及只出鐵不出渣的被動局面，第三次鐵時候爐渣大量排出并且物理熱流動性大幅度升高；其主要原因是半料線點火以后應該加快上料速度，在4~6小時之內趕到正常料線；由于上料系統操作和維護不熟練連續出現小問題、上料速度慢，低料線時間長達12小時，這部分亂料到達爐缸后，消耗了爐缸大量寶貴的熱量，導致第二次鐵物理熱嚴重不足。

5.4.東鐵口出第一次鐵時風壓已經加到200kpa，由于鐵口見渣時使用的有水泡泥堵口，炮泥抗拉強度不夠加之泥包不完整，盡管出鐵之前提前減風50kpa，出鐵期間還是出現跑大流的險肇事故，被迫大量減風堵口。

今后對于新開爐雙鐵口高爐，暫時不出鐵的鐵口點火見下渣大噴后必須用無水炮泥正常打泥堵口，可以防止鐵口淺炮大流事故的發生。

5.5.爐前工作經驗不足，堵口時連續鐵口跑泥、鐵口淺，造成高爐不敢開風口，被迫長期堵3~4個風口，既影響了達產進程，又導致爐缸工作不活躍、初始煤氣流分布不均勻，而且影響了合理操作爐型的快速形成。

5.6.本次開爐為防止渣鐵流動性不好粘住主溝和撇渣器，在澆注主溝上滿打了約400mm免烘烤搗打料并將撇渣器臨時填住上面做臨時撇渣器，從實際使用效果看由于主溝淺而窄再加上鐵口跑泥造成鐵口淺，反而導致渣鐵分離和流動不順暢，后來被迫用挖機全部挖掉恢復正常主溝和撇渣器，爐前工作才逐步恢復正常。

正常情況下，新開高爐儲鐵式澆注主溝，為防止開爐頭幾次鐵流動性差粘住主溝，一般在澆注料上面用免烘烤搗打料打50~100mm厚，然后在主溝搗打料上面撒上50~100mm厚焦粉打實，撇渣器不需要處理，直接使用即可。

5.7.本次開爐初期受到西鐵口渣量大、經常造成托渣放炮導致沖渣溝崩裂的影響，嚴重制約了達產進程，因此產前對沖渣系統進行反復考察論證，確保水沖渣系統滿足生產需要非常必要。

5.8.本次開爐料罐煤氣一次均壓系統在一次均壓時震動很大，被迫停用加固，全部使用氮氣二次均壓，不僅造成氮氣消耗量大幅度增加，而且均壓速度慢，影響上料速度。

6、  結語：

6.1.本次開爐，成功的采用了“二級冶金焦全焦開爐、帶風裝料、半料線點火”三項開爐新技術和“初始風量大、加風速度快、穩定上負荷、合理控制鑄造鐵冶煉時間、快速噴煤富氧”等諸多開爐強化冶煉措施，并且在全國首次采用“送冷風同步裝凈焦和空焦，直到裝完爐身下部第一段輕負荷料不馬上送熱風點火，而是繼續送冷風4~6小時再送熱風點火”，極大地豐富和完善了開爐冷風裝料技術，這一創造性地發明不僅可以緩慢的加熱爐料，促使爐料中的吸附水和部分結晶水盡快蒸發，防止一步送熱風點火造成爐料中溫膨脹，改善料柱和軟融帶透氣性；而且對于開爐烘干焦炭水分效果顯著，可降低開爐總焦比100~200kg/t”。

6.2.本次開爐采用二級冶金焦全焦開爐，節省了大量寶貴的一級冶金焦，高爐穩定順行、順利達產，大大降低了開爐成本，為大型高爐開爐提供了有益的參考和借鑒。

6.3.本次開爐如果采用全焦開爐，開爐達產進程將大大縮短，在條件具備的情況下，建議采用全風口開爐。

1、車奎生—建龍鋼鐵控股集團高級煉鐵專家、承德建龍特殊鋼有限公司煉鐵總工程師。

2、韓江文—濟源鋼鐵有限公司煉鐵廠廠長助理兼1080m³高爐車間主任，李長軍—濟源鋼鐵有限公司煉鐵廠1080m³高爐爐長。

3、趙軍富—濟源鋼鐵有限公司煉鐵廠生產副廠長，吳德杰—濟源鋼鐵有限公司煉鐵廠技術科長。