梅钢大型高炉铁口管理的进步与展望

梅钢 5 号高炉有效容积为 4070m3，设计年产铁水 327 万吨，一代炉龄寿命设计 18 年，力争 20 年，高炉于 2012 年 6 月 2 日开炉。5 号高炉集成了当前国内外高炉的各项先进技术，炉前采用并列式大型鱼雷罐， 平坦式出铁场，炉前物流通畅，布局合理。

5 高炉设置 4 个铁口，目前采用不间断出铁的方式进行渣铁的排放工作，保持渣铁液面处于较低位置。开炉初期的出铁模式是按规程规定了铁次、出铁时间和铁间间隔时间，由炉前三班来进行掌控。随着产量的不断提升，铁口的渣铁排放压力越来越大，所用的自产炮泥性能已不能满足铁口的稳定工作，高炉经常出现不能及时排净渣铁、憋风等现象。为此，5 号高炉在优化炮泥管理、采用优质炮泥、稳定渣铁流速的同时，对渣铁排放管理模式进行了优化尝试，即：以控制渣铁流量进出平衡，保持渣铁液面相对低位，实现不间断排放渣鉄为综合目标实施炉前操控。这种优质炮泥的使用、渣铁排放管理模式的优化在 5 号高炉的实践中已经取得了显著成效。

1 梅钢高炉出铁管理的演变

1.1 开炉初期出铁管理

5 号高炉开炉初期，高炉冶强并不太高，渣铁排放管理的模式基本为：控制出铁量和见渣时间、见喷堵铁口、在两炉铁之间有少许的时间间隔，即前一炉铁堵口后停留短暂时间再开下一炉铁，日出铁次 12～13 炉。这种渣铁排放管理模式基本满足了开炉初期冶强不太高时的生产需求。但是，随着冶强的提高，5 号高炉经常出现浅铁口、漏铁口、断铁口、潮铁口、散喷铁口、铁流不均、不能出净渣铁、憋风等异常情况。有时出现铁口难开，则会造成高炉严重受憋，威胁炉缸安全。也就是说，原有的规则不能适应大型高炉的渣铁处理需求，不能在高炉的渣铁生成、排出速度之间建立良好的平衡关系，炉内渣铁液面的升降波动较大。

为此，从保障高炉稳定顺行的角度，对炉前排渣排铁量做出了一些临时规定，主要包括：炉前出铁时间实行零间隔，待下个铁口打开后，堵上一个铁口；当出现 40min 内不见渣时，打开下一个铁口重叠出铁， 见喷堵口；若两个铁口同时见喷堵口，则放铁少的铁口堵口后 5min 退炮，尽快出铁，以缩短铁间间隔时间。

1.2 正常生产期的出铁管理

综合分析高炉投产初期、冶强逐步提升情况下出现的铁口问题，5 号高炉认识到其主要原因在于出铁管理理念、炮泥性能两个方面。随着高炉生产效率的提高，原有的出铁管理理念已经越来越不适应大型高炉的需求，炉内对炉前的技术管理要求也越来越高；同时，要求堵口炮泥应当具有良好的作业性能和工作性能。

为此，首先从管理上，梅钢管理层成立炉前作业区，由炉内有经验的值班工长担任作业长，改变过去炉前经验管理、盲目服从的状况，炉前炉内配合更加融洽，提升了整个炉前的科学管理水平。其次，为了适应大高炉、大铁流稳定均衡出铁需求，引进优质炮泥，提升铁口操作的堵口性能、开口性能，以及出铁出渣过程中维持较低的扩孔速度，延长出铁时间等，铁口受控程度大大增强。第三，建立均衡出铁监控模型。在作业区电脑系统上，通过监控理论生产渣鉄量与实际排出渣铁量来监控排放情况，并对渣铁排放情况进行管理。实际操作中，当“实际渣铁量-理论渣铁量”为负值时，说明炉缸内有生成的渣铁没有及时排出， 当负值达到一定值时，需要打开下一个铁口重叠出铁，以降低炉内的渣铁液面。反之，说明生成的渣铁已经排出。通过这一模型，能够很好的反映出渣铁处理情况，及时排出渣铁，为高炉的顺行打下基础。

过去，梅钢高炉一直使用自产炮泥，由于其性能不能适应高产的 5 号高炉，在使用中时常出现铁口浅、铁口漏、断铁口及跑大流等现象，严重威胁了出铁安全。因此，5 号高炉采购了部分北京瑞尔公司的优质炮泥作应急之用。在对比使用中，瑞尔炮泥体现出了优异的性能和稳定性。从炮泥的理化性能分析对比，二者有以下差异：

1) 塑性差异。瑞尔炮泥在打泥过程中，塑性较好；而自产炮泥则塑性较差，且不稳定。

2) 开口性能有差异。瑞尔炮泥比较致密，在开口时，钻杆不容易进入，需要炉前设备性能好，钻杆、钻头耐磨，一般情况需要 1～2 根钻杆；而自产炮泥较松，在开口时铁口孔道很容易钻通，但在开口过程中容易出现漏断现象。

3) 耐高温渣铁的冲刷和侵蚀性差异。瑞尔炮泥的耐高温渣铁的冲刷和侵蚀性远远好于自产炮泥，出铁过程渣铁流均衡持续稳定，很少出现后期渣铁流突然增大现象。而自产炮泥则经常出现铁口异常崩溅、断流的情况。

鉴于优质炮泥对大高炉生产的现实意义，公司管理层果断取消自产炮泥，三座高炉全部采用外购优质炮泥。事实上，现在国内大多数高炉都已取消自产，改用外购。自产炮泥质量差、不稳定，这是大家公认的事实。这不光有专业技术问题，更有管理问题，正所谓：皇帝的女儿不愁嫁，好坏你都得兜着。而由供应商提供炮泥，高炉操作者有较大的自主选择权，可以为高炉选择优质、适配、性价比高的炮泥。从另一个角度，供应商可以集中技术优势专攻炮泥配方和制作工艺，开发满足高炉形形色色需求的炮泥品种。

表 1 2018 年 5#高炉炉前主要经济技术指标

（说明：由于高炉实行出铁零间隔，日平均出铁重叠时间大约 8.9min/炉，表中数据未修正。）

理念的转变、优质炮泥的采用带来了梅钢炉前铁口管理的一系列进步，表 1 是 2018 年 5 号高炉炉前部分技术经济指标。

从表 1 反映的 2018 年炉前指标来看，平均铁次 9.33 次/天，单炉出铁量 940t/炉，炮泥单耗 0.46kg/t。其中 1～4 月份，平均铁次 8.47 次/天，单炉出铁量 1109t/炉，炮泥单耗 0.395kg/t，达到国内同类高炉的先进水平。

2 铁口管理其它相关内容的讨论

1.1 铁口深度管理

保持合理的铁口深度，是按时出净渣铁及维护铁口的关键。每次出完铁堵口打泥，除了要填满铁口孔道，还要在铁口区被侵蚀处形成新的泥包，以维持被侵蚀的砖衬炉墙。一定的泥包深度保证了一定的铁口深度，合理的铁口深度一般是铁口区炉缸原内衬至炉壳厚度的 1.2～1.5 倍。

铁口的深度与炉容有着密切的对应关系，炉容增大，炉墙增厚，铁口深度也应对应增加。行业内就铁口深度曾有个归纳，如表 2：

表 2 高炉炉容与铁口深度的对应关系

梅钢 5 号高炉铁口原始砖衬厚度在 2386mm，按 1.2～1.5 倍率估算，合理的铁口深度应该在 2863mm～ 3579mm，与表 2 的对应关系基本相符。投产初期，5 高炉铁口深度按 4.0～4.2m 控制，但随着炉缸的不断侵蚀，泥包位置也在后退，相应的铁口深度也在下降（如表 1 铁口深度平均在 3950mm 上下），4000mm 以上深度实难维系。

事实上，铁口深度与打泥量之间并不是十分紧密的线性关系，它们更多与炉缸内衬的结构尺寸相关。一定的炉墙厚度决定了一定的泥包厚度，高炉只有形成稳定的泥包，才能对铁口区耐火材料起到有效的保护作用[1]。因此，炉缸侵蚀后，单纯依靠多打泥来增加铁口深度实难如愿，弊多利少。一般维护正常铁口的打泥量是初期铁口通道体积的 3～5 倍，有时为了“涨铁口”可以多次补泥，但总打泥量最高要控制在 8 倍以内，打泥过多或者“涨铁口”心切，往往效果适得其反。

表 3 梅钢 5#高炉 2019 年 1～6 月份部分炉前指标

表 3 是 5 号高炉 2019 年上半年铁口操作的部分指标。从表中数据可以看出，1～6 月份每炉的绝对打泥量在逐月增加，目的是为了“涨铁口”，而实际情况是，铁口深度基本稳定，并没有随打泥量的增加而增长。

2.2 主沟休止操作管理

主沟休止操作是大型高炉多铁口作业的一项重要工作。由于备用铁口多，休止主沟可以有充足的时间 完成浇注。休止铁口在休止期中，泥包受到长期的冲刷、侵蚀，重新投入时，必然存在铁口深度较正常时 浅的情况。如某投产已 10 年的 3200m3 高炉，主沟休止期 25 天，铁口深度从 3500mm 下降到 2200mm，下降幅度非常大。此时，一方面应加强炉前主沟的修理管理，缩短主沟休止时间，同时可考虑采用抗冲刷、 耐侵蚀性好的优质炮泥，减小铁口深度的下降幅度。同时，铁口重新投入后，也应该采用逐渐增加打泥量、逐渐“涨铁口”的方式。如果，急剧增加打泥量、希望立即将铁口深度回复到正常水平，反而会带来铁口深度不稳定、甚至漏铁、断铁口等问题。梅钢 5#高炉也投产 7 年有余，为了防止休止期过长而导致泥包过量侵蚀，采取压缩休止期的方法，将做沟的 6 道工序制作周期压缩到 13 天，缓解了泥包侵蚀矛盾。在休止期的13 天中，休止铁口首炉的深度能维持在 3500～3600mm 左右，仅比正常深度下降 400mm 左右。

主沟休止操作对铁口深度的影响是一个普遍存在的现象，如何达到最佳效果，有待各家根据自己的主沟轮转周期、出铁制度、炮泥品质等探索和研究。

2.3 其它操作

1) 泥套管理。一是泥套定期制作，严格标准化作业，确保泥套质量好、寿命长；二是日常出铁过程中对泥套的保护，确保堵口不冒泥。只有维护好泥套，确保堵口正常，才能保证铁口深度，保持正常的出铁秩序。

2) 二次打泥。一次打泥停顿后再进行二次打泥补压，目的是增加铁口孔径内炮泥的密实度，有利铁口操作。

3) 定期铁口浇注。通过定期对铁口及周边区域煤气气隙的压浆、浇注，有效阻止铁口通道串气现象， 从而大大缓解铁口喷溅现象。

3 梅钢高炉铁口管理的展望

梅钢地处南京郊区，作为城市钢厂，颇感社会责任重大。要想实现企业与城市的良性融合，必须从环境、经济、社会三个维度，落实建设“城市钢厂”的具体方案，而高炉炉前则是钢铁厂环保压力最大的门户之一，一直受到重点关注。尽管我们在改进铁口管理上不断努力，取得一些进步，形成了比较完善的维护体系，但与国内外先进高炉相比还有明显的差距。我们曾经到韩国的一座大型高炉进行对标考察，他们不光是环境整洁，炉台上：无灰尘、无明火（出铁）、无噪音（风口区），而且全炉定员只有 40 人。要达到这样一种管理境界，一定是有先进的理念、完善的体系能力做保障。炉前管理是一个系统工程，而铁口管理则是最重要的一环，要有先进的理念做支撑。

德国蒂森-克虏伯公司的高炉炉前专家曾经表述：以当今的视角，对于大型高炉来说，理想的出铁方式应该是：

1) 以交替打开的方式进行相向双铁口出铁；

2) 总出铁时间为 24 小时，无并行出铁；

3) 每天出铁次数为 5 次；

4) 同轴线铁口相隔 30 天轮换操作；

5) 见渣指数 100％;

6) 铁水和渣的可计算排出速度符合条件：排出能力＝生成能力

尽管上述是一个美好的愿景，但应该看到这样的操作思路将引领炉前管理实现质的飞跃：更低的排放、更高的劳动效率、更低的炉前消耗、以及对高炉生产更好的保障。

放眼当下，能够完全实现上述目标的大型高炉少之又少。以国内有代表性高炉为例:沙钢 5800m3 高炉， 日出铁固定 12 次，三铁口轮转出铁，铁间有 20～40 分钟的重叠出铁；京唐 5500m3 高炉，每天 14 次铁左右；宝钢高炉，日出铁 9～10 次。

表 4 的案例 1 是韩国现代 5250m3 大型高炉在 2019 年 8 月的操作参数，其炉前出铁指标相对比较先进，但铁次仍有 9 次/日，而且也有较大比例的重叠出铁率。

表 4 的案例 2 为炉容 2500m3 的马钢 2#高炉，在 2006 年 1～10 月北京瑞尔的 RLTH501 炮泥扩大工业性试验时的结果。在 10 个月的实验期中，高炉平均利用系数 2.45(t/d.m3)，平均铁次由原来的 11 次/日，下降到 7.43 次/日，只是炮泥消耗由于种种原因相对较高。而在 10 个月中，6 月份铁次只有 6.67 次/日，突破“7” 次大关。该高炉当时的铁口管理要点在于：采用优质炮泥、铁水生成速度≈铁水排出速度、适当直径的钻头、延长单次出铁时间而降低日出铁次数等。马钢高炉的实践证明，应用先进的管理理念做动力，采用优质的 炮泥做支撑，炉前的作业实绩一定会取得显著的进步。

表 4 韩国现代、马钢 2 号高炉部分出铁指标情况

4 结语

(1) 梅钢 5 号高炉投产以来，结合高冶强超大型高炉的特点，通过不断探索、优化，建立了适应高炉特点的铁口管理理念、在优质炮泥的支撑下，完善了铁口操作，逐步掌握了炉前各项操作参数的合理范围， 为高炉的稳定顺行提供了保障。

(2) 面对城市钢厂的建设压力，对标先进高炉的操作指标，展望未来炉前铁口管理的改进方向，梅钢还需在铁前工序的系统管理等方面做出更多努力，以获得更好的炉前操作实绩。

(3) 未来铁口管理水平的进一步提升，首先要有先进的管理理念做动力，其次要有优质的炮泥做支撑， 以降低出铁次数为目标，实现高炉炉前管理的飞跃。