張國華
（臨沂鋼鐵投資集團(tuán)特鋼有限公司）
摘 要：復(fù)合料制即循環(huán)加礦和等截面積布料相結(jié)合的料制，國內(nèi)以首鋼京唐5576m3高爐為代表，亞新鋼鐵集團(tuán)、山西通才工貿(mào)、唐山東海特鋼、濱州西王特鋼等，多家鋼鐵企業(yè)高爐均采用“循環(huán)加礦”復(fù)合料制加“等截面積”平坦化布料操作，期間都取得了不錯(cuò)的成績(jī)。行業(yè)內(nèi)眾多技術(shù)人員對(duì)于復(fù)合料制的使用存在較大的爭(zhēng)議，筆者T通過近幾年的使用及復(fù)合料制對(duì)高爐冶煉的機(jī)理的總結(jié)，談下對(duì)復(fù)合料制的觀點(diǎn)及看法。
關(guān)鍵詞：循環(huán)加礦、等截面積布料、料層平坦化、焦窗厚度、煤氣流的通透能力、煤氣利用率、爐況指標(biāo)
全球第一座無鐘高爐于1972年在蒂森公司漢博恩廠投產(chǎn)，是盧森堡阿貝爾公司的重大發(fā)明。首鋼國際從1979年開始自主研發(fā)無料鐘爐頂設(shè)備，1990年鞍鋼11號(hào)高爐是國內(nèi)第一座列裝PW串罐式無料鐘的高爐，至今已有32年的歷史，經(jīng)過三十多年的發(fā)展經(jīng)歷探索了多種裝料制度。對(duì)各種裝料制度的特點(diǎn)及實(shí)驗(yàn)，首鋼集團(tuán)總工程師劉云彩前輩曾在高爐無料鐘布料一書中有詳細(xì)的講解。
本文講解的是始創(chuàng)于2003年安陽鋼鐵3#高爐的“循環(huán)加礦”料制。該料制使用的背景是安陽鋼鐵3#高爐因連續(xù)滑料采取措施不當(dāng)，發(fā)生了爐子大涼的事故，造成了高爐軟熔帶凍結(jié)的惡性事故。在事故的處理過程中，由于大量地使用炸藥進(jìn)行爆破，造成高爐的爐襯遭到損壞，給高爐日后的生產(chǎn)留下了嚴(yán)重的隱患，高爐難以操作，主要表現(xiàn)在高爐頻繁滑料、煤氣曲線混亂及爐頂溫度難以控制。在隨后的幾年中，高爐多次發(fā)生了爐墻結(jié)厚事故，特別是高爐長(zhǎng)期頻繁滑料現(xiàn)象不能得到有效的控制，多次造成高爐爐涼，嚴(yán)重威脅著高爐的正常生產(chǎn)。
通過使用“循環(huán)加礦”的料制后，徹底解決了長(zhǎng)期困擾3號(hào)高爐的上述難題，煤氣曲線逐漸變得規(guī)則了，爐頂溫度也得到了很有效的控制，尤其是高爐的長(zhǎng)期頻繁滑料這個(gè)對(duì)高爐危害最大的隱患得到了徹底消除，為高爐的穩(wěn)定順行打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
對(duì)“循環(huán)加礦”復(fù)合料制加“等截面積”平坦化布料而言，筆者在2017年春于包頭亞新鋼鐵1296m3高爐首次接觸，徐州中新特鋼1280m3高爐在現(xiàn)任山西通才工貿(mào)煉鐵廠廠長(zhǎng)魏紅玉前輩的指導(dǎo)下開始長(zhǎng)期使用。起初筆者對(duì)復(fù)合料制加“等截面積”平坦化布料的理解有限，只是從包頭亞新1296m3高爐和中新特鋼1280m3高爐使用前后的各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)比來看，復(fù)合料制加“等截面積”平坦化布料和普通倒分裝料制相比，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)均有明顯的變化，受焦炭質(zhì)量的影響燃料比略有波動(dòng)（見表1）。
經(jīng)過五年的思索、領(lǐng)悟，筆者專門就復(fù)合料制加“等截面積”平坦化布料的優(yōu)缺點(diǎn)及所悟分別和通才工貿(mào)魏總、鋼鐵研究總院中央研究院煉鐵研究室主任沙永志教授、首鋼京唐公司煉鐵技術(shù)科負(fù)責(zé)人進(jìn)行了交流。在交流過程中三位前輩對(duì)復(fù)合料制的觀點(diǎn)基本一致，對(duì)所悟總結(jié)分別給予了肯定，首鋼京唐公司的前輩也介紹了首鋼5576m3高爐使用復(fù)合料制后的所取得的生產(chǎn)實(shí)績(jī)，其使用前后經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)（見表2）。
首鋼京唐5576m3高爐，從普通分裝礦批126噸，擴(kuò)至138噸，采用3+1復(fù)合料制后，綜合礦批從168噸擴(kuò)至綜合礦批184噸。利用系數(shù)平均2.33，燃料比平均464.5kg/t，煤比平均151.97kg/t，焦比277.9kg/t，鐵水溫度平均1508.5℃。采用復(fù)合料制之前礦批126噸，利用系數(shù)平均2.25，燃料比平均484.25kg/t，煤比平均153.6kg/t，焦比297.12kg/t，鐵水溫度平均1509.25℃。
從上述兩個(gè)企業(yè)的案例不難看出，在同等原燃料質(zhì)量的條件下，復(fù)合料制+等截面積布料的料制對(duì)各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的改善和提高均有很大的幫助。對(duì)復(fù)合料制的使用，行業(yè)內(nèi)技術(shù)精英的爭(zhēng)論大致如下：
1、“循環(huán)加礦”復(fù)合料制的使用是中小型采用料車上料方式高爐的專屬，受料車有效容積和卷揚(yáng)機(jī)上料速度的限制，采用“循環(huán)加礦”復(fù)合料制，可以降低料車上料的頻率，對(duì)擴(kuò)礦批比較有利。采用皮帶上料方式的中大型高爐，沒有必要采用這種料制，也完全不受這種料制的限制，只要料罐容積足夠大，礦批可以擴(kuò)至料罐的上限。
2、即便是采用料車上料方式的中小型高爐，很多行業(yè)內(nèi)的精英們通常采用2焦+3礦的料制模式，同樣達(dá)到增加礦批的目的，究其原因還是對(duì)“循環(huán)加礦”復(fù)合料制在高爐的應(yīng)用理念及個(gè)人理解方式的局限性所致，以致于對(duì)新型料制保持不認(rèn)同的觀點(diǎn)。
3、“循環(huán)加礦”復(fù)合料制在工長(zhǎng)操作電腦的趨勢(shì)畫面上所體現(xiàn)出來的料尺曲線，雖然有其自身的規(guī)律，但是不如普通分裝料制曲線和2焦+3礦的曲線均勻，從而給人一種料速不穩(wěn)、爐缸工作狀態(tài)不佳的一種“假象”。
經(jīng)過五年多的學(xué)習(xí)和交流，對(duì)“循環(huán)加礦”復(fù)合料制的個(gè)人感悟和總結(jié)如下：
1、焦層與礦層厚度之間的比例取決于爐頂裝入的噸鐵焦炭量。從透氣性的角度來講，焦層越厚，焦炭越透氣（焦炭粒度大），高爐透氣性越好。從鐵礦石還原和加熱的角度來講，礦層越薄，煤氣與鐵料的接觸越好。礦層越厚加熱越緩慢，煤氣還原越差，因?yàn)楫?dāng)?shù)V層開始軟化時(shí)，會(huì)形成很厚的軟熔帶，而軟熔帶是從表面向內(nèi)部逐步開始軟化的，所以厚礦層也更難熔化。故為了提高爐腹軟熔帶焦窗煤氣流的通透能力，需要厚焦層，但是為了還原和熔化薄礦層更受歡迎。對(duì)于影響最佳礦層厚度的因素，首先要考慮“混合層”的形成，（因焦炭平均粒度比球團(tuán)和燒結(jié)礦大很多，爐料平鋪在焦層上會(huì)有部分爐料進(jìn)入焦炭的縫隙形成混合層）混合層的透氣性和礦層相當(dāng)，焦批越大、礦層越厚，爐內(nèi)混合層越少，料柱的阻力及壓差越小。
2、對(duì)于高爐操作來講想要透氣性好的焦層（即厚焦層）和熔化性好的礦層（即薄礦層）。作為高爐生產(chǎn)的常態(tài)，最好的操作指標(biāo)只能是這兩個(gè)因素之間相互妥協(xié)而取得。為兼顧大焦批厚礦層、多數(shù)小礦批、減少爐內(nèi)“混合層”的數(shù)量，首鋼京唐公司及部分民營企業(yè)使用的“循環(huán)加礦”復(fù)合料制模式在很大程度上，均衡妥協(xié)了焦批和礦批的因素，在使用的結(jié)果來看，這種料制模式所取得經(jīng)濟(jì)效益是可觀的。
3、對(duì)采用皮帶上料的中大型高爐來講，筆者對(duì)所謂“循環(huán)加礦”復(fù)合料制，不是“循環(huán)加礦”增加了礦批，而是三批分裝料均分了循環(huán)料的焦批，即正常焦比的厚度增加了三分之一。這種料制一是很大程度上在厚焦層和薄礦層之間取得了妥協(xié)，二是提高了軟熔帶焦窗煤氣流的通透能力和高爐接受風(fēng)量的能力，三是提高了小礦層的熔化速率和加熱能力，四是減少了“混合層”的數(shù)量，降低了整體料柱壓差。
4、兩礦疊加后出現(xiàn)的礦層接觸，在很大程度上重新分布了煤氣流，使煤氣流的分布更加均勻合理。連續(xù)3批小礦批的時(shí)候由于焦批較大，焦窗較厚的緣故利于煤氣流的徑向分布對(duì)薄礦層的預(yù)熱還原較為有利，遇到定期的大礦批，又抑制了煤氣流的流速，延長(zhǎng)了煤氣在循環(huán)區(qū)內(nèi)的停留時(shí)間最大限度的與礦石氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也使得上升的高溫煤氣和下降爐料之間的熱量傳遞、動(dòng)量傳遞和質(zhì)量傳遞的過程得到加強(qiáng)，從而提高了煤氣利用率。同時(shí)雙礦區(qū)的厚度較厚熔化低落速度所耗時(shí)間延長(zhǎng)，這也是雙礦層時(shí)電腦探尺曲線拉寬料速變慢的機(jī)理。
結(jié)論：
1、對(duì)于新型復(fù)合料制的使用，不能只看其片面性和局限性，應(yīng)從其所具有的本質(zhì)特性和優(yōu)點(diǎn)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行平衡，當(dāng)整體經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)明顯優(yōu)于該料制的缺點(diǎn)時(shí)，應(yīng)該敢于對(duì)原有料制的革新。
2、高爐在使用本料制以后，根據(jù)冶煉周期要及時(shí)調(diào)整綜合負(fù)荷，防止煤氣利用率上升和下部熱量傳遞的增加，導(dǎo)致爐況“返熱”難行。當(dāng)高爐計(jì)劃休風(fēng)檢修取消復(fù)合料制時(shí)，為防止煤氣利用率下降和下部熱量傳遞的減少，導(dǎo)致爐況“向涼”。
3、當(dāng)遇原燃料質(zhì)量下降，高爐壓量關(guān)系“趨緊”時(shí)，采用料車上料的高爐，復(fù)合料制可以從“3+1”調(diào)整為“4+1”或“5+1”，采取“退守”的操作方針，以確保料車的利用率，皮帶機(jī)上料的高爐直接縮減礦批即可。當(dāng)原燃料質(zhì)量恢復(fù)正常，高爐壓量關(guān)系逐步“寬松”時(shí)，采用料車上料方式的高爐，復(fù)合料制可以從“4+1”或“5+1”調(diào)整為“3+1”，采取“進(jìn)攻”的操作方針，皮帶機(jī)上料的可直接增加礦批。
4、在日常工作過程中對(duì)于新生事物，一經(jīng)試驗(yàn)取得成功，一定要勇于使用，在使用過程中不斷總結(jié)和完善各項(xiàng)不足之處，當(dāng)對(duì)新生事物產(chǎn)生排斥或者持續(xù)抱有懷疑的狀態(tài)時(shí)，說明當(dāng)事人的思想已經(jīng)逐步落伍。在現(xiàn)實(shí)生活中的案例很多，支付寶、微信支付、淘寶、美團(tuán)、網(wǎng)絡(luò)購物當(dāng)年在國內(nèi)剛開始之時(shí)，眾多國人的心理不也是如此嗎。但是作為技術(shù)精英或管理精英而言，不愿接受新生事物，或?qū)π律挛锍掷m(xù)抱有懷疑狀態(tài)時(shí)，最終受損的必定是企業(yè)。
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