李定聪

　　随着现代科学技术进步和发展，我国在新建和改建的高炉上相继采用了“六大技术”，即精料技术、高风温技术、高压技术、富氧喷煤技术、长寿技术、自动控制和检测技术，使我国高炉炼铁技术水平和各项技术指标保持了优良水平，然而，国内企业各项综合指标与国外先进企业相比，以及国内企业与企业之间相比，差距都很大。为了进一步提高高炉炼铁的技术水平，有必要梳理我国高炉炼铁“六大技术”和“八大操作制度”（即送风、装料、造渣、热制度，以煤气流制度、高炉冷却制度、炉前操作制度、富氧喷煤和高压操作制度）的应用情况。

　　“六大技术”优化炼铁指标

　　精料技术。原燃料是高炉冶炼的基础，因此，其理化性能优劣对高炉冶炼进程影响极大。随着炼铁技术进步和发展，炼铁工作者对原燃料认识的深入和其作用越来越大，特别是高炉解剖之后，发现了原燃料在高炉冶炼进程的变化规律和特点，总结出现代精料标准，概括为4条：一是渣量＜300kg/t。二是整粒要求筛除筛净＜5mm，保证＜3%，烧结矿上限为30mm~50mm，球团矿上限为12mm~15mm，焦炭上限为60mm。三是好的高温和低温冶炼性能，还原性高，低温还原粉化率低，软熔性好，软化温度高，区间窄。四是合理的炉料结构，包括高碱度烧结矿+球团，或者高碱度烧结矿+球团+合格原矿块。随着国内外市场开放，我国大量引进国外矿粉，烧结矿品位大大提高，保持在57%~59%的品位，渣量＜300kg/t~400kg/t，达到国际水平。但我国原燃料平铺切取、中和工作做得不够，特别是中小企业。因此，原燃料稳定性好、成分波动小是实现高炉炼铁长期稳顺的关键措施，必须坚决贯彻执行。

　　高风温技术。高风温占整个高炉热收入的20%~28%，对渣铁物理温度和风口区理论燃烧温度影响很大。我国宝钢4000m3高炉，风温高达1200℃以上（年平均），当生铁含硅量在0.2%~0.3%时，铁水温度仍维持在1500℃左右。目前，我国高炉采用“六大技术”为接受高风温创造了条件，问题在于热风炉能否长期稳定提供高风温。我国要进一步提高风温，首先应提高热风炉的耐火材料质量，特别是优化蠕变性、致密度、气孔率，耐火砖中K2O+Na2O的含量应降低到＜15%。其次是降低煤气含尘量，特别是使用球式热风炉的高炉，应使煤气含尘量稳定保持在＜10mg/m3，甚至＜5mg/m3，这样才能保持热风炉长期透气不渣化。

　　富氧喷煤技术。21世纪以来，我国新建和改建的高炉均建了喷煤设备，与高炉同步进行。我国当前喷煤技术是成熟的，有完整的设计标准和规范，有严格的操作规程，当前的主要问题在于各厂各炉根据自身的特点，如何提高置换比，以及如何提高煤粉在风口区的燃烧率。要解决这个问题，首先是保持高炉长期稳顺，其次是提高风温、加强富氧，高炉富氧以2%~3%的效果最好。

　　高炉长寿技术。高炉长寿技术是一个系统工程，它体现了科学管理和综合实力水平，即设计和设备制作水平、耐火材料品质水平、操作维护水平、施工质量水平等。目前，我国大型高炉长寿水平在12年~15年，我国中、小型高炉长寿水平较差，有的5年~6年就要大修。高炉长寿，首先是要冷却壁长寿。不论采用普通铸铁、球墨铸铁冷却壁，还是含铬耐热铸铁冷却壁，最重要的是其化学成分，S、P要低，S＜0.03%，P＜0.1%~0.25%，以提高耐急冷急热性。我国的五金手册中含铬耐热铸铁S＜0.12%，只适用于普通用途，对用于高炉冷却壁和热风炉炉箅子和支柱是不适应的，希望引起重视。鞍钢的设计手册就提出了含硫量＜0.03%，而不是小于0.12%。此外，高炉长寿必须做到热风炉和除尘设备同步长寿。

　　高压技术。我国从20世纪50年代后期开始，逐步将1000m3级高炉改为高压操作，但炉顶压力维持在50kPa~80kPa，到了20世纪70年代才逐步提高到100kPa~150kPa，宝钢1号高炉（4063m3）的炉顶压力达到200kPa~250kPa，进入世界先进行列。21世纪以来，国内高炉大量使用了无料钟炉顶技术，炉顶压力为120kPa~200kPa。无料钟炉顶设备主要存在溜槽寿命问题，而延长寿命必须在材质上下功夫，使用耐磨、耐高温的材质，否则，高炉休风率高，不利于无料钟炉顶技术发挥。

　　高炉检测和自动控制技术。随着炼铁技术的不断进步，高炉向大型化、高效化和自动化方向发展，从而对高炉控制技术和检测设备提出了更高要求，即控制参数多、范围广、精度高。我国大型高炉检测技术和设备有很大的进步和发展，但也有不足之处，例如软熔带直接测定、炉底耐火炉衬侵蚀的测定、高炉喷煤支管喷煤量的测定等。高炉某些工艺操作，例如恶性悬料、炉缸烧穿和冻结、开炉、停炉、休风等操作环节要靠经验法则来处理，电脑技术很难完成。

　　“八大操作制度”保障高炉稳顺

　　热制度。热制度是指在工艺操作上控制高炉内热状态的方法的总称。正常生产铁水温度在1400℃~1500℃，我国大型高炉由于风温水平高（大于1150℃），炉容大，炉缸热容量大，热储备量大，加之原燃料准备工作做得好，烧结矿和焦炭化学成分稳定性好，波动小，有利于纯氧顶吹转炉炼钢，炼钢可实现负能作业。我国中小高炉由于风温水平低（小于1100℃）且波动大，原燃料中和水平低，成分波动大。要冶炼好低硅铁，保持高炉长期稳定顺行，必须进一步提高风温，加强原燃料中和工作。

　　造渣制度。造渣制度包括造渣过程和终渣性能的控制，造渣制度选择的原则如下：一是满足原燃料的条件（主要是含硫量）和生铁成分的要求，确保炉渣的流动性好，脱硫能力强，生铁成分合格，炉况顺行。二是在选择炉料结构时，应考虑让初渣生成晚，软熔温度高、区间较窄。三是冶炼不同铁种时，炉渣应根据铁种的需要保证有益元素还原，阻止有害元素进入生铁。四是当炉渣成分或温度发生波动时，能够保持稳定的物理性能。五是在冶炼制钢铁时，炉渣成分控制在渣中MgO为8%~10%，CaO/SiO2为1.15~1.18，Al2O3为13%~15%；铸造铁的MgO为7%~9%，CaO/SiO2为1.05~1.10，Al2O3为14%~15%。

　　送风制度。送风制度是指通过风口向高炉内鼓送具有一定能量的风的各种参数控制的总称。它包括风量、风温、风压、风中含氧、湿分大小、喷吹燃料以及风口直径、风口伸长度和倾斜度等，用两个重要参数表示，即风速和鼓风动能。我国大中型高炉冶炼一吨铁的需风量为900m3/tFe~1000m3/tFe，小型企业由于能耗高，需风量在1100m3/tFe~1200m3/tFe。只有不断降低燃料比，才能降低炼铁风耗。http://www.304kos.com

　　装料制度。送风制度决定了煤气在炉缸内的初始分布，而装料制度决定着炉料在炉喉断面上的初始分布，与高炉炉型和装料设备的特点相结合，最终决定煤气流在高炉内分布。因此，装料制度必须与送风制度相配合，以取得合理的两道煤气流分布。我国当前新建和改建的高炉，均使用了无钟布料装置。其较双钟布料装置布料手段灵活，可按单环、多环、扇形、定点4种方式布料，密封性好，能够适应高炉长期高压操作。

　　煤气流制度。高炉上下部调节、炉况状况、原燃料理化性能、布料等情况决定煤气流在炉内分布状况，煤气流在高炉内有3次分布：起始流煤气分布（风口区）、软熔带煤气分布、散料层煤气分布。我国大型高炉要求煤气流中心发展，软熔带倒“V”形，而中小型高炉以双峰形和“W”形为准。衡量高炉煤气化学能利用的好坏，可用混合煤气中CO2的含量高低判断，我国大型高炉混合煤气中CO2的含量为20%~22%。我国中小型高炉由于各种原因一般均＜20%，这是我国高炉节能挖潜的空间。

　　冷却制度。采用合理的冷却设备和冷却制度，对保持炉衬完好、延长高炉寿命和提高综合经济效益具有决定意义，我国大型高炉普遍采用软水密闭循环冷却，效果很好。对我国高炉冷却水质的研究要进一步加强，因为它对延长冷却设备的寿命起关键作用。

　　出渣出铁制度（即炉前操作制度）。高炉冶炼产物（铁水、渣水、煤气）要从渣口、铁口等定期排出，大型高炉不设出渣口，一般设3个~4个铁口。高炉炉前操作对于实现连续高产和高炉长寿、安全生产是很重要的环节，决不可忽视，在规程和有关制度的制定中，应与其他制度一视同仁，实行强化管理，精细化作业。

　　富氧喷煤和高压操作制度。富氧与喷煤工作配合是为了提高喷吹量和煤粉在风口区的燃烧率。我国喷煤粉的高炉富氧率不高，大部分使用炼钢车间余氧，但鼓风富氧1%可增加喷吹无烟煤30kg/t~40kg/t，同时，提高风口区理论燃烧温度54℃，有条件的高炉应尽量采用富氧喷煤。