凌钢炼铁技术进步

    摘要  通过大规模的重建和改建，凌钢高炉的装备水平有了较大提高。与此同时，原燃料质量和高炉技术操作水平也有了明显的提高，生产能力大大增强，炼铁主要技术经济指标明显改善。

关键词  高炉  改造  高压  布料  操作

1 概况

凌钢现有4座高炉，其中1、2号高炉（炉容分别为380m³、420m³）是无料钟炉顶；3、4号高炉（炉容分别为300m³和380m³）是钟式炉顶。总有效炉容1480m³，具有年产200万t生铁的能力。

近几年来，随着装备水平、精料水平高炉操作技术水平的不断提高，高炉的各项技术经济指标也有了明显改善（见表1），尤其是高炉利用系数连续3年平均以10%以上的幅度递增。2004年，在原燃料供应紧张且质量下滑等不利因素的影响下，高炉生产仍然保持了良好的增长势头，全厂高炉利用系数平均达到3.432，创凌钢炼铁历史最高水平，跻身全国中、小高炉先进行列。

表1 凌钢高炉部分技术经济指标

时间	利用系数 t/(m3·d)	焦比 kg/t	煤比 kg/t	风温 ℃	富氧率 %	入炉品位 %
2001年	2.466	528	97	944	0	58.28
2002年	3.037	452	99	1049	0.30	59.35
2003年	3.246	483	94	1080	1.12	59.63
2004年	3.432	470	104	1101	1.13	58.11

2 装备水平不断提高

凌钢原有的4座高炉全部是钟式高炉，有效容积分别为100、100、300、380m³。从2000年开始，凌钢对高炉进行了大规模的重建和大修改造。

2001年1月，1号高炉重建为380m³的并罐式无料钟高炉，3、4号高炉也相继在2001年和2002年进行了大修改造，除高炉本体采用了陶瓷杯复合炉衬和水冷模块等新技术、新材料外，3号热风炉还改造为顶燃式热风炉，使3号高炉热风温达到了1100℃以上的水平，结束了凌钢高炉热风温度长期低于1000℃的历史。

2003年8月底2号高炉重建为420m³的PW串罐式无料钟高炉。炉底、炉缸采用了陶瓷杯加微孔炭砖砌筑，炉腹为炭捣冷却壁，炉腰及炉身中下部采用了板、壁结合的冷却方式，炉喉下部使用了水冷钢砖。水渣处理引进了较为先进的轮法粒化设备。2号高炉配备了国内较为少见的旋流顶燃球式热风炉，每立方米高炉有效容积的加热面积能够达到130m²，热风温度可以达到1150℃以上。2号高炉的建成投产，使凌钢炼铁装备水平有了质的飞跃，标志着凌钢高炉进入了无料钟高炉的发展时代。

现有的4座高炉全部为干式布袋除尘，与湿法除尘相比，具有既省钱节水、又能提高煤气发热值的优点。高炉监测仪表全部取消，技术操作参数全部由计算机采集，上料及有关系统的操作也由计算机控制完成，关键部位的画面都有工业电视负责监控，各高炉都安装了炉顶十字测温和炉顶料面红外摄像装置。先进的监控设备为高炉的操作调整提供了及时、可靠的数据，对高炉的稳定、顺行和技术经济指标的提高起到了至关重要的作用。

2003年前，凌钢挚友一号高炉使用无水炮泥和液压开口机，其他3座高炉仍在使用有水炮泥社电动吊挂式开口机。2003年2、3、4号高炉改用无水炮泥和有振打功能的液压或气动开口机，大大改善了铁口的工作状况，缩短了开铁口时间，提高了铁口深度的合格率。

3 原燃料质量不断改善

3.1加强原燃料工作的管理

凌钢自产的铁精矿和焦炭都不能满足炼铁生产的需要，大部分铁精矿和焦炭都需要外购。外购的铁精矿都来自地方小矿，厂家多，品位杂，质量难以保证。近年来，在精料方针的指导下，对地方小矿进行优选，品位低于64%的不许入厂，并实行优质优价，从而加强了对地方矿粉的控制。2000年开始购进少量澳大利亚和巴西块矿、矿粉，提高了入炉矿品位。2003年以前，凌钢高炉的入炉矿品位一直呈现上升的态势，2003年以后，因为铁矿资源的紧缺，入炉矿品位有所下滑（见表1）。

对外购的焦炭，尽管公司进行严格的合同管理但由于焦炭十分紧缺，质量仍然难以控制。一年多来，质量一直在下滑，不合格的冶金焦和气焦也被迫入炉。铁厂组成专门的原料管理小组，监控外购焦的质量变化，迅速反馈焦炭的质量变化情况，使高炉能及时采取应对措施。原料管理小组还对焦炭的混匀和破碎负责。不同地方、不同质量的焦炭按一定比例混匀后入炉，尽量减少因为焦炭质量的波动造成对炉况的波动。凌钢外购的焦炭基本上是山西的改良焦，冷强度高、热强度差，并且大于80mm的大块焦炭非常多，破碎量很大。原料管理小组精心组织破碎工作，大大减少了大块焦炭入炉的几率。

3.2努力改善原燃料质量

凌钢高炉近几年来基本是100%熟料比冶炼，高炉不加熔剂，需要调碱度时，通过改变烧结矿和球团矿配比达到调整目的。在烧结矿、球团矿用量紧张时，配加5%左右的澳矿进行调剂。在铁厂扩容改造的同时，烧结、球团、焦化也进行了同步改造。新建1台75m²烧结机，两座竖炉由15.31m²扩容为16m²，新建43孔焦炉替代25孔小焦炉。

近几年，对烧结机还进行了一系列的技术改造，如小球烧结改造、机头机尾密封改造、燃料二次分加及布料器的改造等。在外购精矿质量难以保证的情况下，充分发挥机械化中和料场的混匀作用，对原料按一定比例中和、混匀，平铺直取。虽然2003年以后烧结矿铁分有所下降，但铁分、碱度等指标的稳定率逐年提高，并且稳定在较高水平（见表2）。

表2 凌钢烧结矿主要技术指标，%

时间	TFe/稳定率	FeO/稳定率	MgO	R/稳定率
2001年	55.71/96.7	10.00/99.23	2.66	2.13/86.88
2002年	57.00/99.05	9.85/99.43	1.98	2.06/93.55
2003年	56.78/99.10	9.52/99.88	2.31	2.03/96.01
2004年	55.78/99.05	9.61/99.80	2.49	1.99/96.10

凌钢的竖炉球团矿铁分高、强度好、成球率高。虽然近年来由于铁精矿铁分下降导致2004年球团矿的铁分略有降低，但是仍然保持了较高的水平（见表3）。这是竖炉采取改善加热制度、合理调整煤气配比、优选铁精矿粉品位等有力措施的结果。

表3 凌钢球团矿主要技术指标变化，%

时间	TFe	转鼓指数（+5mm）	筛分（-5mm）
2001年	63.20	88.5	1.80
2002年	63.52	90.1	1.56
2003年	65.01	90.5	1.50
2004年	63.71	90.0	1.48

焦化厂在配煤难以满足需要的困难情况下，通过小焦炉试验，对各种配煤进行科学合理的搭配，保证了场内自产焦炭质量的相对稳定（见表4）。

表4 凌钢自产焦炭主要技术指标变化，%

时间	水分	灰分	硫	M40	M10
2001年	2.46	11.99	0.64	82.96	7.19
2002年	2.32	12.37	0.62	82.42	7.05
2003年	2.61	12.83	0.69	82.16	7.43
2004年	3.98	12.95	0.68	81.78	7.23

4 高炉操作技术水平不断提高

4.1“五定”操作，稳定炉况

要保证高炉长期稳定顺行，高炉各班必须统一操作，这已是炼铁工作者的共识。料批、炉温、碱度、顶压、压差统一各班操作（即“五定”），是一个十分有力的管理措施，同时也是一个十分有利的技术措施。凌钢近年来大力推进“五定”操作，尤其在贯彻炉温和料批的稳定性上，下了很大的力气，取得了明显成效。按“五定”要求规范工长的操作，并对工长的操作进行考核，未达到“五定”要求的，当班工长必须在专业例会上说明原因，并提出今后的应对措施。应该说，2004年在原燃料条件相对较差的情况下，高炉维持了长期的稳定顺行，没有出现大的炉况失常，“五定”操作功不可没。在原燃料变差时，采取退强度、减产量的措施；在原燃料变好时，采取提高强度、增加产量的措施。这种应对措施难度是比较大的，但近年来凌钢多次采取这种应对措施，都非常成功。这既说明了管理水平的提高，也说明了高炉操作水平的提高。

4.2顶压水平逐年提高

顶压水平是高炉装备和操作水平高低的重要标志。国内小高炉，高压操作起步较晚，但随着装备水平和操作水平的不断提高以及无料钟炉顶的推广使用，小型高炉的顶压也在逐步提高，已有一批小高炉顶压达到100kPa左右，个别先进的小高炉顶压已达到120kPa以上。

提高炉顶压力，在冶炼强度不变的情况下，总压头损失降低，尤其炉腰以上降低幅度较大，有利于高炉稳定顺行，同时，煤气流速降低，煤气在炉内的停留时间延长，有利于间接还原反映，有利于降低焦比。同样的原因，瓦斯灰的吹出量也会相对减少，这对凌钢原燃料条件不稳定，粉末多的情况有着特别的意义。

凌钢充分认识到提高顶压的必要性和重要性，近年来有意识地提高了各高炉的顶压，取得了很好的冶炼效果和经济效益。2001、2002、2003和2004年炉顶压力分别为30、44、58、74kPa。实际上1号高炉顶压已经稳定在85kPa，2号高炉因受鼓风机能力的限制顶压只能维持在90kPa左右，3、4号高炉顶压也稳定在60kPa以上的水平。

顶压的提高，一方面与管理人员和操作人员认识是密不可分的，另一方面与设备管理和设备维护水平的提高也是密不可分的。国内一些小高炉由于设备和技术上的原因，顶压自动调整一直未能真正实现，影响了顶压的进一步提高。2003年上半年，经过努力，凌钢首先在3号高炉上实现了顶压的自动调整，以后4号、1号、新2号高炉相继实现了顶压的自动调整。顶压自动调整的真正实现，标志着凌钢设备水平有了提高，同时对高炉的稳定起到了积极作用。自动调整以前，开关一次大钟或开关一次下密封阀，顶压波动在15kPa以上，实现自动调整以后顶压波动在7kPa左右，也就是说压力、压差的波动在布料时降低了50%左右，这对稳定炉况、强化冶炼的作用是不可低估的。

4.3钟式高炉实现大矿批分装

长期以来，凌钢的钟式高炉都是同装布料。由于原燃料条件的限制，难以实现全正装布料，一般采用2个或3个正装加3个或2个倒装的装料制度，矿石批重在11t左右。由于批重偏小，布料不均匀，往往出现炉况不稳、炉温波动大，并且入炉焦比偏高的问题。在这种情况下多次扩大批重，想达到稳定炉况、降低焦比的目的，都没有成功。经过认真分析认识到：同装由于焦、矿界面多，扩大批重以后，容易造成透气性下降，炉矿顺行难以维持的结果；而在分装扩大批重，矿石分布均匀，相对加重中心而疏松边缘，而且软熔带气窗增大，料柱界面效应见效，有利于改善透气性。但过分扩大批重，不但增大中心煤气流阻力，也增大边缘煤气流阻力，容易造成炉况不顺。问题分析清楚以后，2004年1月决定在4号高炉进行分装大批重试验，4号高炉装料制度改为OO↓CC↓，矿石批重由12t逐步增加到15t，稳定一段时间，对送风制度略做调整后，批重很快加至16-17t。实践表明，扩大矿石批重以后，透气性不但没有下降反而略有上升，顺行区间变宽，炉况稳定性有所改善，利用系数略有提高，入炉焦比下降了15kg/t之多。现在4号高炉的矿石批重，根据原燃料条件，在16-17t进行调整，冶炼效果令人满意。

4.4无料钟高炉实现焦、矿分角单环布料

无料钟高炉的优势在于布料灵活、顶压高、炉顶设备更换方便。小高炉采用无料钟装置是近几年的事，对无料钟布料的研究与开发相对滞后，许多无料钟中小高炉还在按钟式高炉操作，即：不论同装和分装，焦炭、矿石都按同一个角度布料。随着近年来炼铁生产的迅猛发展，无料钟小高炉纷纷突破了钟式高炉操作的模式，开始了单环甚至多环布料的生产实践，取得了满意的冶炼效果。

凌钢1号高炉2000年改造为无料钟高炉以后，由于技术和设备上的限制，焦、矿一直不能分角，模仿钟式高炉同角布料，无料钟布料的优势难以发挥。新2号高炉采用了串罐式无料钟炉顶，设备本身具备了各种布料方式的功能。2003年10月新2号高炉进行了焦、矿分角、单角和矿角以及相应的角度差。对不同炉况如何使用角度差的变化进行调整，也取得了初步经验。新2号高炉单环布料的成功，使我们深切地体会到无料钟高炉溜槽布料的灵活性和多变性，使新2号高炉的技术经济指标有了明显改善。

4.5用常规处理等办法逐步取代萤石洗炉

采用热洗或加萤石热洗是处理炉墙粘结和炉缸堆积的一种较为普遍的方法。由于萤石熔点低、流动性好，常被选作洗炉剂使用，它清洗炉墙下部粘结物效果较好，但对消除炉缸石墨碳形成的堆积，效果不太理想。由于含氟炉渣流动性好，大量FeO流入炉缸进行直接还原，所以[Si]要比普通矿冶炼高些。如[Si]太低，由于热量不足造成炉缸堆积，过高对排碱不利，且石墨碳析出多，也会造成炉缸堆积。实际上，加萤石热洗的副作用还远不止此。萤石对炉衬的侵蚀非常严重，经常使用，会影响高炉寿命。另外，含氟炉渣易损坏风口，还有易熔易凝难再熔的特点。萤石熔点不到1000℃，熔化后也极易凝结，凝结后一般形成枪晶石（3CaO·2SiO₂·CaF₂），枪晶石的熔点在1200℃以上，如果在炉身上部是很难熔化的。也就是说，加萤石热洗，如果炉温波动幅度大、次数多，炉身上部就容易粘结，甚至形成炉瘤。

长期以来，凌钢高炉一直沿用萤石洗炉的方法处理炉墙粘结和炉缸堆积。应该说萤石热洗对处理炉墙中下部的粘结比较有效，但对处理炉缸堆积的作用十分有限，在某种意义上说是弊大于利。从凌钢近几年高炉操作的实践可以清楚地看到，普通矿冶炼，炉墙粘结的几率很低。只要原燃料不经常出现问题，高炉操作不出现大的失误，炉墙一般不会粘结。出问题多的往往是炉缸，由于原燃料经常波动，上、下部调剂往往滞后，加上凌钢高炉高炉温、高碱度的时候比较多（还有长时间休风），炉钢工作不好或炉缸堆积的情况就时有发生了。基于以上认识，近年来在发现炉缸有工作不好的征兆时，采取适当降低压差、提高炉温、降低碱度、提高生铁含硫等常规处理手段，一般都能奏效。如果造成炉缸堆积，一般也不使用萤石热洗，而是用堵风口的方法来处理，实践证明，堵风口处理炉缸中心堆积是最有效的办法。集中定量加萤石热洗处理炉缸堆积的方法应该尽量避免或谨慎使用。

2004年凌钢高炉引进了韶钢酸性球团矿洗炉技术，集中定量加入酸性球团矿，能产生一定的游离SiO₂，这些游离的SiO₂与炉缸中结构复杂的CaO—SiO₂化合物反应，生产结构简单、熔点较低的渣排出炉外，从而达到消除渣性炉缸堆积的目的。由于酸性球团矿集中加入，可以生成不饱和渗碳铁水，这部分不饱和渗碳铁水到达炉缸以后，继续进行渗碳反应，消除炉缸的石墨炭堆积。对堆积不严重的炉缸，采用酸性球团矿洗炉有一定效果且无任何副作用。

4.6风口破损大幅度下降

随着冷却强度的不断提高以及风口形式、材质、加工工艺的不断改进，应该说国内高炉风口破损多的问题已经得到解决。但凌钢高炉风口破损明显偏多，2002年4座高炉风口破损377个，为此成立攻关小组，在进行风口破损调查的基础上，研究分析了风口破损的原因，得出了凌钢钢炉风口破损的主要原因是炉缸工作不好、冷却强度小和风口质量差。针对风口破损原因，采取了：缩小进风面积、提高标准风速、推广使用斜长风口、减少原燃料入炉粉末、活跃炉缸工作、提高冷却强度等措施，大大减少了风口破损。经过攻关，2003年风口破损187个，与上年相比风口破损率下降了50%以上。

5 努力方向

（1）提高外购焦质量、改善烧结矿粒度组成。

（2）进一步减少风口破损。虽然在提高风口的冷却强度问题上做了大量的工作，但凌钢高炉冷却强度偏低的问题并没有得到彻底解决。1号高炉高压泵不能投入使用、3号高炉供水管道过细、4号高炉供水不足等问题都有待于进一步解决。凌钢高炉风口，长期使用铸铜风口，与第三代前端旋压焊接贯流式风口相比，铜含量低、杂质多、导热系数低、使用寿命相对较短，应尽早采用第三代贯流式风口。

（3）提高煤比、优化操作制度、降低入炉焦比。由于制粉能力不足，凌钢高炉喷煤比一直徘徊在95kg/t左右的较低水平。喷煤II系列已于2004年9月上旬投入生产，10月份以后铁厂煤比已达到130kg/t左右，经过努力2005年煤比有望突破150kg/t。新2号高炉在实现单环布料的基础上，应进一步进行多单环以至于多环布料的试验，取得经验后，用多环布料取代现在的单环布料。另外，生铁[Si]含量一直居高不下，近几年全厂生铁[Si]含量年平均都在0.7%以上。高炉温必然造成高焦比，并且容易出现高碱度，导致炉况不顺，逐步实现低硅冶炼，改善炉缸工作正在实践当中。

提高煤比，优化各项操作制度，从而达到高炉稳定、顺行、降低入炉焦比，是凌钢高炉努力的方向。