中心加焦的裝料制度在唐鋼2號高爐的應用

馮忠良

（唐山鋼鐵股份有限公司煉鐵廠）

摘要 唐鋼2號2000m³高爐通過對料面形狀的判斷，用裝料制度進行調節，從而穩定達到長壽、低耗

關鍵字 高爐料面形狀低耗長壽

1 簡介

唐鋼2號2000 m³高爐于2002年12月31日開爐，是原1260 m³高爐大修擴容而成。大修后，采用了一定的新技術，爐容和爐型以及高徑比變化很大, 新一代高爐特點為矮胖型，高徑比L/D=2.4，較上一代爐齡小了很多。而且采用了薄爐襯、鑄鐵冷卻壁和銅冷卻壁相結合的冷卻方式。爐腹及爐腰和爐身下部采用銅冷卻壁冷卻，加強該部位的冷卻以求延長高爐壽命。設計采用并罐無鐘爐頂，碳磚-陶瓷杯復合爐底，霍戈文高風溫長壽熱風爐（三座熱風爐兩燒一送），水沖渣處理工藝，軟水密閉循環冷卻系統，兩個鐵口，26個風口。

高爐調劑的目的是穩定、順行、高產、低耗、長壽。高爐調劑的主要手段是上、下部制度，單獨上部制度優化和單獨的下部制度優化都不能取得好的技術經濟指標。下部制度調節的頻率較小，在這里重點闡述裝料制度。

高爐要想取得好的指標要有合理的料面形狀，形成料層不互相混合的料層結構。合理的料面形狀可以減少混料的發生，保持活躍的爐缸，降低爐缸側壁溫度，對提高指標起著關鍵作用。

2 料面形狀的判斷

2.1 十字測溫

十字測溫的數據有瞬時數據和平均數據，瞬時數據能看出溫度在爐喉截面的溫度分布，不能完全代表氣流，而觀察波幅的大小可以輔助判斷氣流的強弱，一般來說波幅小氣流發展，波幅大氣流抑制。對于平均數據的觀察，需要考慮料面與十字測溫測點的距離，此因素對十字測溫影響比較大。以中心為例，經驗表明當平均溫度中心600℃，第七點400℃，第六點200℃以上，中心溫度波峰與波谷之差在300℃以上，料面距離十字測溫的中心測點較近，料面偏向于中心高。

以2012年10月份為例，上旬壓量關系緊，綜合焦比呈快速上漲趨勢，冷卻壁溫度、靜壓波動大，有竄氣現象，第六點、第七點、中心溫度偏離正常值，處于偏高的水平，而中心波幅在400℃以上，可以判斷中心料面高。對于竄氣現象，本身2號高爐偏矮胖，而中心料面高，邊緣下料速度快，混料多，邊緣料面相對于中心較低，氣流走的急，氣流在邊緣尋找薄弱環節呈集中釋放狀態，發生竄氣。

表1   2012年10月份十字測溫平均溫度

2.2 頂溫

頂溫對料面形狀判斷起一個輔助作用，料面平整時，頂溫低，料面形狀不規則時，頂溫高。料面形狀不規則時，高溫氣流有捷徑，氣流與爐料的熱交換差，造成熱量浪費，頂溫高，頂溫差大。料面形狀規整時，氣流與爐料接觸良好，頂溫低，頂溫差小。

2.3 壓量關系

壓量關系是高爐各道操作工序的集中反應，壓量關系的影響因素非常多，但是諸如出鐵、酸堿涼熱對壓量關系的影響，調整后可以很快恢復，是短期效應，利用排除法可以判斷。料面形狀對壓量關系的影響是一個長期因素，具體表現為，風壓拐動，風量萎縮。

2.4 爐前情況

出鐵時間、鐵口狀態、打泥量等爐前情況主要反映爐缸工作狀態，料面形狀影響爐缸的焦炭分布，進而影響到爐缸的狀態，再從鐵口上反映出來。雖然對應關系不是直接的，也是一個考慮的方面。

3 料面形狀的調節

料面形狀的調節主要是調節爐料在高爐內下降速度與布料量同步，只有這樣才能減少混料，保持料層的層狀結構，實現優良的指標。

3.1 布料量的調節

布料量即調整下料圈數。

3.2 爐料（除去中心無礦區）在高爐內下降速度的調節

爐料在高爐內下降速度影響因素太多（爐型、原燃料條件、風口回旋區狀況、出渣鐵情況等），只能理想化去分析。

下降速度主要是以下幾個方面考慮；（1）從礦石和焦炭在高爐內的變化過程特點考慮，焦炭在高爐內是一個緩慢變小的過程。礦石在軟熔帶以上體積增大，軟熔帶以下由固體變為液體，體積急劇縮小。（2）從氣流方面考慮，焦炭多礦石少的地方氣流盛，對下降速度是一個促進作用，增加下降速度；焦炭少礦石多的地方氣流弱，下降速度會減慢。（3）從高爐形狀考慮，高爐爐身部位是上小下大的形狀，邊緣相對來說從上到下逐漸擴散，風口燃燒帶位于邊緣，所以邊緣下料速度相對快。根據高爐中實際測量的結果爐墻附近的爐料下降速度大約高于中心下降速度的1.5倍（《高爐內型曲線和爐料下降性能》）。（1）、（2）為相反的方向，（1）是主要矛盾，（2）是次要矛盾。籠統來講，焦炭抑制下料速度，礦石促進下料速度。

當爐況出現波動時，首先應首先考慮料面的形狀，采取相應的布料制度調節料面，從而達到低耗、順行。

3.3 中心焦量的調節

中心區域由于沒有礦石，在高爐下部有死料柱支撐，它的下降機制不同于其他地方，它是高爐的“脊柱”，它存在CO2+C=2CO-165686Kj（強吸熱過程）反應。因此有必要單獨研究。

3.3.1中心焦量與綜合焦比關系密切

圖 1  綜合焦比與中心焦比例的關系

從圖中可以看出當中心焦比例在20%以下時對應的綜合焦比是最低的，所以應該盡量創造條件來減少中心焦比例。對于中心焦比例的控制：中心焦比例在20%以上，爐缸反而發死，沒有起到“煙囪”的效果，中心氣流弱。中心越弱中心料面下降速度就越慢，試圖采用增加中心焦量的方法打開中心，中心焦量過大，高爐中心死料堆增大，邊緣礦焦比相應增大，爐料下降快，混料多，氣流走的急，不穩定，容易出現壁體波動。中心焦量過大時不會增強中心氣流，反而會通過爐缸活躍程度變差減弱中心氣流。所以在高爐出現狀況時不能只依靠增加中心焦量來開中心。

3.3.2 中心焦量對長壽（爐缸側壁溫度）有影響

唐鋼幾座高爐均是由于爐缸側壁溫度異常增長導致大修，2號高爐亦然。爐缸側壁溫度成為了高爐一代壽命的短板，所以重點研究爐缸側壁溫度。

2012年12月29日至2013年1月2日爐缸側壁7.45米出現異常升高，從176℃升高到256℃。

2012年共出現四次下降過程，分別是2012年6月14日；9月24日；10月6日；10月26日。分析這幾次過程后：當7.45米溫度升高時，通常是多種手段共同采用，增加工業水冷卻強度，提高鈦負荷，提高爐溫，控制冶煉強度，減少爐缸鐵水環流等。這些手段是公認的，不再贅述。我認為中心焦量對爐缸側壁溫度有一定影響。

表 2  7.45米D點與中心焦量的關系

中心焦量減少爐缸側壁溫度增速放緩甚至下降。中心焦量對爐缸的這種影響是通過兩個方面來實現：

3.3.2.1改變焦炭在高爐內的分布狀態，影響爐缸狀態

   包括爐缸內的焦炭分布狀態，影響爐缸的活躍程度，從而爐缸內液態渣鐵的運動軌跡發生變化，鐵水對側壁的剪切作用減小。

3.3.2.2中心焦量對透氣性指數產生影響，影響爐缸狀態

   透氣性指數變化與7.45米D點溫度發生變化做對比：

圖2  7.45米D點(℃)與透氣性指數的關系

從圖中可以看出三條曲線有明顯的對應關系，這17天都有三個波峰和三個波谷，而且對應關系明確，這有兩種可能：第一種：當風量水平較高，透氣性較好時，爐缸活躍，7.45米D點受渣鐵流沖刷所粘的渣皮有一定程度脫落或減少。第二種：當透氣性指數下降，爐缸發死，爐缸中心死焦堆增大，受初始氣流弱影響，中心氣流受到抑制，而其他條件變化不大，邊緣渣鐵環流加劇，導致7.45米溫度上升。用三天前的透指*10和7.45米D點溫度對比做成圖表：

圖3  7.45米D點(℃)與透氣性指數的關系

佐以爐底4.1米、5.046米K點、6.25米及7.45米其他方向溫度判斷為第二種可能。

結論：當透氣性指數上升7.45米D點溫度是下降，當透指下降，7.45米D點溫度上升。

4 結語

（1）裝料制度要適應爐料下降速度，保持平整的料面形狀，從而爐料的層狀結構在下降的過程中不被破壞。（每個高爐由于爐襯侵蝕情況，爐型尺寸，操作爐型，下部制度等不相同，所以適合的裝料制度也不同，同一座高爐不同時期也不相同）。

（2）中心焦量不能太大，不能依靠加中心焦打開中心。而應該通過改善爐缸狀況（爐缸內的焦炭分布）來使中心氣流旺盛。

（3）提高透氣性指數能使爐缸側壁溫度下降。