超大型高爐開爐分析及生產組織方案研究

羅 勝

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司制造部， 山西 太原 030003）

對于鋼鐵企業來說，大高爐（4350 m3高爐以上的大型高爐）的穩定不僅關系到煉鋼系統的穩定，而且波及到煤氣系統、原料系統、軋材系統、動力系統的穩定，高爐系統是鋼鐵企業的核心，而大高爐能否順利開爐，更是鋼鐵企業的重中之重。

高爐建設工程完工，各系統（煤氣系統、上料系統、沖渣系統等）均冷試車（調試）完成后，高爐開始裝料、點火送風，高爐第一爐鐵水出鐵，到高爐順利噴煤，爐況穩定，鐵水硅含量（質量分數）達到1.0%以下的全過程，正常時間約為7～10 d。

1 開爐前的外圍保供條件

高爐一旦開爐，不論是原料質量產生波動還是原料供應不及時會造成空料線，因爐前設備故障和鐵水罐（魚雷罐）組織不及時等原因會使高爐憋風，因其他設備故障會造成高爐減風或休風，這些因素都將導致高爐熱制度波動，鐵水[Si]不達標。開爐高Si鐵水持續時間長，會使鐵水罐難以正常周轉，給高爐造成致命影響。因此，應高爐造渣制度、熱制度、出鐵制度的要求，外圍保供條件如下：

1）焦爐較高爐提前15 d以上投產，且焦炭質量能滿足高爐要求。一般新焦爐投產需連續生產15 d以上，焦炭產、質量才能滿足高爐生產需求。

2）燒結機提前1個月熱負荷試車，燒結礦質量、產量滿足高爐要求（燒結機和高爐配套建設）。

4）4350 m3高爐本體設備狀況及其它各項準備、試車工作全面完成，運行可靠、穩定，無較大隱患。

5）風、水、電、氣（包括煤氣）等介質穩定運行。

2 開爐期間出鐵特性分析

對開爐期間的出鐵量、鐵水硅含量及鐵水流速進行跟蹤統計，繪制曲線圖見圖1。

圖1 開爐期間出鐵情況趨勢圖

2.1 鐵水量

第一爐鐵水量最低，第三爐達到最高，第四爐出鐵量減少（主要因素是上兩爐出鐵比較干凈），后面呈升高趨勢。

2.2 鐵水Si含量

鐵水硅含量隨著開爐的進展，整體呈下降趨勢，第一爐鐵水Si含量最高，第三爐下降幅度明顯增加，隨后緩慢下降，20爐以后Si含量（質量分數）由特高區（2.0%～4.0%）降到了普通區（1.0%左右），到30爐以后已降到了1.0%以下。

2.3 鐵水流速

第一次最慢，第三次出鐵量大增，流速也達到最高，第四爐以后鐵水流速基本呈平緩上升趨勢。

3 開爐不同階段的難點分析及應對措施

3.1 不同階段鐵水分配組織

高爐物理熱充沛，化學熱（Si含量）按預定目標降低（10 d內鐵水Si含量（質量分數）控制在1%以下），是整個開爐期間生產組織的基礎，以鐵水Si含量為依據，將高爐開爐劃分為四個階段。不同階段鐵水分配組織見下頁表1。

第一，光纖通訊。具有容量大、可靠性高、速率快以及傳輸距離遠等優點，為通訊通道設計首選。第二，GPRS以及3G網。用戶可以結合實際需求租用的中國移動網絡，可以節省通訊通道建設費用。一般情況下用戶應根據所需的帶寬租用通訊通道，通用費用以流量計費，其中GPRS與3G相比，3G傳播速度更快，可以完成數據與圖像的傳播。第三，無線擴頻。如果水電站地理位置比較開闊，客戶可以選擇自行購買無線擴頻裝置，架設無線電通訊通道。此種方式可以完成數據與圖像的傳輸，具有可靠性高。抗電磁干擾強以及誤碼率低等優點。

表1 開爐不同階段鐵水分配組織表

3.2 不同階段具體生產組織方案

針對不同階段的特點，采取相應的措施，具體組織方案如下：

3.2.1 第一階段

落實外圍（機車、敞口罐、鑄鐵機及混鐵爐等）準備工作，做好開爐點火后出第一爐鐵的準備。

3.2.2 第二階段

特點：鐵水溫度低、鐵水硅含量超高（預計4%以上）、鐵水流動性差。

組織措施：開爐第一爐，全部安排鑄塊，如鐵水溫度低于1370℃時流動性差，難以鑄鐵，安排凍罐后冷卻，進罐庫翻罐處理。第二爐，全部安排鑄塊，如果鐵水溫度低于1430℃，且鐵水流速≤2 t/s，安排單罐運輸送鑄鐵機。第三爐，鐵水量預計在800 t以上，鑄鐵節奏跟不上。措施：全部用敞口罐運輸，共出鐵12罐，4罐安排鑄鐵，8罐送煉鋼舊區（如鐵水Si含量高于4%時，舊區安排簡單吹煉后鑄廢鋼錠）。

3.2.3 第三階段

特點：鐵水硅含量呈下降趨勢，屬于高硅、高產階段。

組織措施：第四爐首次使用魚雷罐運輸送新區，在新區倒罐站用鐵水包分別接新高爐鐵水和舊高爐鐵水，按1:1.25的比例進行混合后供轉爐煉鋼，預計混合后的鐵水硅含量在1.3%以下。開爐第三天（第四～十四爐）是鐵水硅含量降低的轉折期，是生產組織關注的重點，第三階段的生產組織基本同第三天。

3.2.4 第四階段

特點：鐵水硅含量（質量分數）在1.0%以下。

組織措施：原則是盡可能供新區使用，新區使用有困難時，安排舊區使用。當新高爐鐵水發生積壓時，安排舊系統高爐休風。

整個過程，需要對煉鋼新、舊區鐵水的供應進行及時、合理調配，避免鐵水消化不及時，對高爐造成影響。

3.2 存在問題及應對措施

存在的主要問題是高硅鐵水的消化使用，尤其是前三個階段。而某公司當時的鑄鐵能力嚴重不足，煉鋼時最大的困難是，因鐵水Si含量高，煉鋼過程極易造成噴濺。

針對以上問題，應對的措施是：煉鋼采用雙渣法進行操作，外圍組織的措施是高硅鐵水和普通鐵水進行兌鐵，稀釋降低Si含量，詳細措施如下。

1）煉鋼使用高硅鐵水的方案見表2。

表2 煉鋼使用高硅鐵水的方案表

2）因鑄鐵機能力不足，新高爐開爐鐵水和舊系統的鐵水混合供煉鋼使用方案

混合鐵水使用方案：每日（持續10天）都要對新高爐鐵水量、Si含量預測，結合舊有系統的鐵水量、Si含量情況等，制定鐵水混合、分配方案，舊煉鋼的鐵水混合利用煉鋼的混鐵爐混合鐵水，新煉鋼的鐵水混合由新煉鋼倒罐站通過鐵水包混合完成。

以高爐開爐第三天為例，其方案如下：

開爐第三天預計全天出鐵6000 t，出鐵11次。平均鐵水硅含量w（Si）在2.3%以下。

新高爐鐵水分配：首先盡可能安排鑄鐵，不能影響鑄鐵機能力，預計日鑄鐵2500 t；日安排供煉鋼新區2000 t；其余全部安排供煉鋼舊區使用，預計數量1500 t；鐵水混合方案見表3、表4。

表3 供煉鋼舊區鐵水混合方案表

表4 供煉鋼新區鐵水混合方案表

4 結語

本文重點對大高爐開爐的外圍生產組織進行了方案論述，尤其是鑄鐵能力不足的情況下，如何使用消化高硅鐵水的方法和生產組織進行了研究分析，為大高爐開爐及其生產組織提供依據。