太鋼現(xiàn)有2座4000m3級的大型高爐（5號、6號）,，分別于2006年10月13日和2013年11月7日投產(chǎn),。高爐在生產(chǎn)一段時間后，有一個從設(shè)計爐型向操作爐型轉(zhuǎn)變的過程,。設(shè)計爐型趨于合理,，爐內(nèi)煤氣流和料流運(yùn)動順利,、接觸良好，煤氣的化學(xué)能和熱能利用程度高,，爐襯侵蝕均勻,，爐襯溫度分布合理，高爐生產(chǎn)指標(biāo)好且長壽,，即為合理操作爐型,。太鋼從爐內(nèi)煤氣流分布、爐體各段溫度和熱負(fù)荷分布,、冷卻水溫差,，以及爐況穩(wěn)定性表征參數(shù)等，來分析影響其大高爐操作爐型的因素及合理操作爐型的特點(diǎn),，并提出調(diào)整操作爐型的措施,。太鋼大高爐主要設(shè)計參數(shù)見表1。

　　大型高爐爐喉面積大(太鋼大高爐爐喉面積為86.59m2),，在煤氣流控制上對爐頂布料要求高,，在生產(chǎn)過程中一般將槽下排料、裝料制度和送風(fēng)制度結(jié)合起來調(diào)整,，以實(shí)現(xiàn)較為理想的爐喉料面形狀,，達(dá)到煤氣流的合理分布。爐腰面積一般是爐喉截面積的2.3倍～2.4倍（太鋼大高爐爐腰面積為201.06m2）,，大型高爐在爐腰直徑變大和爐料軟熔后,，煤氣流速在該區(qū)域變慢，或是高爐熱制度不穩(wěn)定,，易導(dǎo)致爐腰區(qū)溫度和熱負(fù)荷的趨勢下行,。其低下到一定程度，將影響到高爐煤氣流和操作爐型的穩(wěn)定性,，太鋼2座大高爐均曾出現(xiàn)過這種情況,。

合理操作爐型的表征及參數(shù)

　　通過控制合理的煤氣流分布，在設(shè)計爐型的基礎(chǔ)上,，結(jié)合相應(yīng)的冷卻制度和熱制度等來實(shí)現(xiàn)操作爐型的合理控制,，是高爐生產(chǎn)操作中的一項(xiàng)重要任務(wù)。太鋼一般從以下幾個方面來對操作爐型的合理性進(jìn)行評判：

　　一是爐內(nèi)風(fēng)壓穩(wěn)定,，壓量關(guān)系適應(yīng)性強(qiáng),，風(fēng)壓波動值在15kPa以內(nèi)。

　　二是壓差在10kPa以內(nèi)波動,，透氣性指數(shù)在0.10～0.25范圍內(nèi)波動,。

　　三是煤氣利用率能穩(wěn)定在50.5%以上。

　　四是爐頂十字測溫,，總體21點(diǎn)十字測溫槍溫度分布穩(wěn)定且呈有規(guī)律性的波動,，中心溫度能維持在580℃～700℃,，次中心溫度在220℃～300℃，中心氣流暢通且穩(wěn)定,邊緣4點(diǎn)溫度在80℃～130℃,，且收斂性較好,。

　　五是爐頂溫度，爐頂煤氣上升管4點(diǎn)溫度平均值在200℃以下,，不超過220℃,，且4點(diǎn)溫度偏差小于20℃。

　　六是探尺,，3個爐頂探尺下降均勻,，料尺偏差在0.5m以內(nèi)，料速均勻,，正常生產(chǎn)時爐頂打水2次/班～3次/班,。

　　七是爐缸物理熱充沛，爐溫水平穩(wěn)定,，各鐵口爐溫均衡穩(wěn)定,，同一爐鐵前、后期鐵水測溫偏差≤40℃,，出鐵后期鐵水測溫≮1500℃,。

　　八是爐體各層溫度能合理分層，相互之間不交叉,，溫度不呆滯,，并與爐內(nèi)冶煉五帶相匹配。

　　九是爐體各段熱負(fù)荷分布適宜,，在正常生產(chǎn)時能將各段熱負(fù)荷穩(wěn)定在較低值,，從而降低熱損失和燃料比,。

　　十是高爐能實(shí)現(xiàn)1年以上,、不出現(xiàn)退全焦負(fù)荷的爐況波動。

操作爐型的管理重點(diǎn)

　　爐體各段溫度,。太鋼對爐體溫度進(jìn)行分段式管理,，并追求其圓周方向的均勻性和下限值管理。太鋼控制爐體各段溫度為：爐腹至爐身下部控制在60℃～80℃,；爐身下部至爐身上部控制在50℃～80℃較好,。須要關(guān)注的是，在爐腰區(qū),，溫度低于50℃,、熱負(fù)荷低于6GJ/h、冷卻水溫差低于1.0℃時,，往往會伴隨出現(xiàn)壓差和透氣性指數(shù)K值升高,，偏尺或崩料的現(xiàn)象,，壓量關(guān)系適應(yīng)性變差，爐頂4點(diǎn)煤氣溫度發(fā)散,，煤氣利用率下降,，燃料比升高，爐況順行度變差,。從2011年1月開始,，5號高爐通過休風(fēng)定檢對爐體溫度波動最頻繁的爐身中上部進(jìn)行硬質(zhì)壓入、爐襯再造處理,，有利于穩(wěn)定邊緣煤氣流和爐襯溫度,，規(guī)整爐型。 

　　爐體各段熱負(fù)荷和水溫差的分布,。對爐體熱負(fù)荷進(jìn)行分段式管理,，是大型高爐生產(chǎn)操作中須要重點(diǎn)關(guān)注的地方。太鋼2座大高爐爐腹至爐身上部均為銅冷卻板結(jié)構(gòu),。這在一定程度上容易使形成的操作爐型不平滑,、不規(guī)整。據(jù)太鋼大高爐生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),，要特別控制好爐腰和爐身下部這兩個區(qū)域的熱負(fù)荷,，其有利于穩(wěn)定操作爐型和提高爐況接受能力。太鋼大高爐爐況較好時爐體各段熱負(fù)荷及水溫差分布情況見表2,。

　　由表2可知,，太鋼高爐爐況較好時，爐體總熱負(fù)荷控制在90GJ/h～110GJ/h,、水溫差控制在2.5℃～3.5℃較好,。太鋼高爐經(jīng)過多年的生產(chǎn)實(shí)踐摸索，爐體各層熱負(fù)荷的控制得到加強(qiáng),。太鋼認(rèn)為,，對爐身中上部的熱負(fù)荷控制，主要是通過調(diào)整布料時的邊緣焦炭負(fù)荷來完成,，爐腰區(qū)熱負(fù)荷控制須要配套調(diào)整送風(fēng)制度,、熱制度和造渣制度來進(jìn)行。

調(diào)整操作爐型的太鋼經(jīng)驗(yàn)

　　對爐體溫度的調(diào)整和控制,。送風(fēng)制度對爐缸工作狀態(tài)和高爐順行起主導(dǎo)作用,，裝料制度是高爐操作的核心技術(shù)。在一定原燃料質(zhì)量基礎(chǔ)上,，通過優(yōu)化裝料制度,，并與送風(fēng)制度相結(jié)合，使高爐獲得順行及相對較高的煤氣利用率，從而獲得穩(wěn)定的熱制度,，是實(shí)現(xiàn)操作爐型穩(wěn)定的基礎(chǔ),。

　　太鋼對爐體溫度的調(diào)整措施包括：一是通過調(diào)整焦炭負(fù)荷來改善料柱透氣性，緩和爐內(nèi)壓量關(guān)系,；二是確保穩(wěn)定,、充沛的渣鐵物理熱量，出鐵后期鐵水測溫≮1500℃,，并要重點(diǎn)防止?fàn)t腹,、爐腰溫度持續(xù)低下情況的出現(xiàn)；三是減輕邊緣焦炭負(fù)荷,，增強(qiáng)邊緣煤氣流和適當(dāng)降低爐渣堿度,；四是控制合理的風(fēng)速和鼓風(fēng)動能，通過維持一定的爐腹煤氣量來維持適宜的煤氣流速和透氣性指數(shù)K值等,，都有利于合理操作爐型的建立,。

　　根據(jù)太鋼經(jīng)驗(yàn)，爐腰溫度控制在60℃～80℃比較適宜,。對操作爐型進(jìn)行管理,，主要是在中心煤氣流穩(wěn)定暢通的情況下控制好邊緣煤氣流，一旦爐腰溫度低于50℃且伴隨著透氣性指數(shù)K值和壓差異常升高的現(xiàn)象,，就一定要注意邊緣煤氣流強(qiáng)弱的適當(dāng)性,。 

　　對爐體熱負(fù)荷的分段式管理和調(diào)整。高爐5段爐型結(jié)構(gòu)是與高爐煉鐵工藝原理相適應(yīng)的,，具體爐型尺寸比例是由高爐冶煉規(guī)律決定的,。高爐在正常生產(chǎn)過程中不但要重視爐內(nèi)壓量關(guān)系的適應(yīng)性，而且要長期關(guān)注爐腹至爐身上部各段熱負(fù)荷和水溫差分布情況及趨勢,，尤其是爐腰區(qū)的熱負(fù)荷和水溫差情況,，要將熱負(fù)荷分布及波動情況與爐內(nèi)壓差、下料和熱制度穩(wěn)定性等主要爐況表征參數(shù)結(jié)合起來判斷操作爐型的合理性,。

　　太鋼高爐在爐腹,、爐腰區(qū)的熱負(fù)荷和水溫差持續(xù)走低后（熱負(fù)荷最低降至8.0GJ/h，水溫差在1.0℃以下）,，其壓差和透氣性指數(shù)K值開始明顯升高,，并伴隨偏尺、崩料現(xiàn)象,，爐況穩(wěn)定性變差。經(jīng)分析認(rèn)為,，這是操作爐型發(fā)生了改變引起的,，須要從煤氣流分布、熱制度、造渣制度和冷卻制度等幾個方面來進(jìn)行調(diào)整,。一是煤氣流分布的調(diào)整,，通過調(diào)整布料檔位，包括料線,、角度和邊緣焦炭負(fù)荷來調(diào)整邊緣煤氣流強(qiáng)弱,，改善爐內(nèi)壓量關(guān)系。二是熱制度和造渣制度的調(diào)整,，將鐵水含硅量由0.30%～0.5%提高到0.50%～0.7%,，堅持出鐵前期鐵水測溫不低于1480℃、后期鐵水測溫不低于1510℃的爐熱控制方針,，調(diào)整爐渣堿度二元堿度由1.18～1.24降低到1.12～1.18,，并改善渣鐵流動性，著眼于熱制度和造渣制度的長期均衡,、穩(wěn)定,。三是冷卻制度的調(diào)整，杜絕爐腰部位冷卻水溫差低于1.0℃,，即根據(jù)爐體各段冷卻強(qiáng)度,，適度調(diào)整爐腹至爐身中部各段冷卻水量分配和進(jìn)水溫度。四是加強(qiáng)爐前作業(yè),，減少憋風(fēng)次數(shù),、降低憋風(fēng)程度，加強(qiáng)設(shè)備和生產(chǎn)操作管理,，減少減,、休風(fēng)次數(shù)等，都有利于維護(hù)合理操作爐型的長期穩(wěn)定,。

合理操作爐型的控制及探討

　　操作爐型的穩(wěn)定要以原燃料質(zhì)量的穩(wěn)定為基礎(chǔ),，操作爐型來源于設(shè)計爐型、煤氣流分布和各項(xiàng)操作制度的綜合作用,。高爐操作和管理者只有針對各種冶煉條件的改變適時地調(diào)整煤氣流分布,，才能實(shí)現(xiàn)操作爐型的有效控制。

　　綜合來看,，對合理操作爐型的控制,，可從以下幾個方面來進(jìn)行：一是建立合理操作爐型和爐況順行性評價標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)此將爐體各段溫度,、熱負(fù)荷和冷卻水溫差控制在一定的范圍內(nèi),，使?fàn)t體熱負(fù)荷值與邊緣煤氣流的強(qiáng)弱相宜，并要重點(diǎn)防止?fàn)t腰結(jié)厚,。太鋼大高爐在操作爐型的中長期控制上,，一般將爐腰區(qū)的溫度控制在60℃～100℃,，爐身溫度控制在60℃～90℃，爐腹和爐腰熱負(fù)荷分別控制在15GJ/h～20GJ/h和8GJ/h～10GJ/h,，水溫差控制在2.0℃～3.0℃,。二是實(shí)現(xiàn)爐腰區(qū)工作狀態(tài)的活躍和穩(wěn)定，是大型高爐實(shí)現(xiàn)操作爐型穩(wěn)定的重要內(nèi)容,，須要維持一定的邊緣焦炭負(fù)荷和煤氣流分布,，以及穩(wěn)定的造渣制度及熱制度。三是既保證一定的邊緣煤氣流,，使?fàn)t身中上部熱負(fù)荷穩(wěn)定,，又能提高爐腰區(qū)的溫度，且爐內(nèi)壓量關(guān)系好,，煤氣利用率高,，爐頂溫度低，爐況長期穩(wěn)定順行,，這是大型高爐控制操作爐型的主要內(nèi)容,。四是明確和控制爐內(nèi)軟熔帶的位置和形狀，穩(wěn)定一定的邊緣煤氣流,，實(shí)現(xiàn)爐況的長期穩(wěn)定順行,，并建立高爐的長壽管理體系和制度，這是維系合理操作爐型的基礎(chǔ),。