【技术文摘】沙钢3号高炉大矿批冶炼实践

来源：市场资讯

（来源：中国炼铁网）

丛世宇、唐满发、葛建伟、朱明华、王伟

（沙钢集团有限公司）

摘 要：在当前降本为先的生产形势下，高炉转变以往强化中心的工艺思路，经过多次讨论调整，最终决定改用大矿批操作模式，矿批由40吨扩到56吨，炉顶温度提升到130℃以上，煤气流圆周分布更加均匀稳定，高炉可操作性得到提高，煤气利用率明显优化提升，燃料消耗下降，为本厂高炉降本增效开辟了新的技术路线。

关键词：大矿批 煤气利用率 稳定顺行 降本增效

1 基本概况

沙钢3号1080m3高炉于2012年点火投产，于2021年10月停炉中修，重点是对炉缸采用整体浇筑技术，2021年11月底重新点火投产。高炉本体采用全冷却壁薄壁炉衬结构，重点部位第5-8层采用全铜冷却壁，冷却系统为软水密闭循环系统；上料系统采用料车上料方式，料车有效容积8m³，采用串罐无料钟炉顶，料罐有效容积24m³；煤气处理采用高效节能的干法除尘系统，配套TRT余压发电系统。

2 尝试大矿批的背景

沙钢3号高炉自2012年投产以来，一直选用OOO↓CC↓五车料制模式，高炉风量2750~2800Nm³/min，高炉稳定性一般，日均产量在3700t/d左右。随着市场变化，高炉降本压力大，在降本提产上，高炉受上料能力限制，高炉冶强、顶温、燃料消耗等指标进入了生产瓶颈。2023年2月，在公司降本压力条件下，组织技术力量对3号1080m3高炉进行大矿批操作技术攻关。经过强有力的技术攻关，高炉炉况稳定性明显向好，高炉产能、顶温等技术指标明显提高，燃料消耗明显下降，高炉使用大矿批操作模式取得了较好的经济效益。

3 大矿批冶炼的基本条件

扩大矿批能够使炉料更加均匀地分布在高炉炉喉料面上，焦、矿层都有所加厚，料柱界面效应会有所减小，料柱的焦窗更稳定，有助于上部煤气流稳定，使煤气流在炉喉圆周径向分布上更趋于均匀化，煤气利用率从而得到优化提高，降低燃料消耗。同时，高炉在使用大矿批操作上也是受到诸多因素限制和影响，在技术攻关过程中也同步需要提前做好相应准备工作。

3.1 建立焦炭质量跟踪机制，优化梳理炉况提升风量

高炉炉况的稳定顺行是尝试推行高炉大矿批操作的基础。高炉建立了焦炭质量跟踪系统，可以跟踪焦炭水分、筛分、装料、布料入炉等一体化数据库（如图1所示），焦炭质量如出现明显波动，及时发出预警，调整操作制度，防止炉况出现波动。在推行高炉大矿批操作前坚持“以风为纲”的思路，调整前一周风量按每天加20~30m³/min的节奏小幅度加风适应，以达到相对应大风量的目标，避免在使用大矿批操作的过程中，引起中心吹不透、憋压及减风等情况。

3.2 把好入炉原料质量关

入炉原料质量的好坏直接影响着矿批的大小。因此，围绕把好入炉原料质量关提出了高炉生产要稳定、重点指标必须主动向前一道工序管理的理念。对值班工长明确要求当班必须熟知入炉烧结矿质量（如图2所示），严格执行入炉原料筛分制度，加强筛分管理，保证入炉原料的筛分质量,量化控制入炉原料筛分速率的标准，确定了烧结仓筛分速率≤35kg/s，球团仓筛分速率≤15kg/s，块矿仓筛分速率≤25kg/s，焦炭仓筛分速率≤20kg/s。同时根据原料成分波动及时调整，保持高炉造渣制度的稳定和炉渣良好的流动性。

3.3 规范炉前操作，改善炉缸状态

高炉渣铁及时稳定地排放，是高炉强化冶炼的根本和保障。3号高炉在实施大矿批操作前将提前一周降低炉渣R2，适当提高铁水硫含量到0.020~0.030%（如图3所示），以提高铁水流动性，改善铁口区工作状态。规范炉前出铁组织，要求两铁口开口间隔时间≤15min。严格执行一杆到底的开口方式，明确要求铁水流速≥3.2t/min，确保炉前能够及时、稳定、有效地排放渣铁，避免炉内憋渣憋铁现象而影响炉况进程。

4 大矿批操作

4.1大矿批推进讨论

理顺上料逻辑关系，确保自动化程序有效执行，是高炉大矿批操作的关键。3号炉从投产开始一直沿用传统的五车制上料模式（OOO↓CC↓），结合3号高炉的实际情况，经技术攻关组几次推演讨论，最终确定试用六车制模式（OO↓OO↓CC↓），该料制由A：OO↓+B:OO↓CC↓组成一个完整的料序周期。在试用阶段根据3号炉上料系统配料单程序自动化执行情况，逐步优化拉料顺序，优化装料和布料时间，最终实现了全自动化配料、拉料、装料、布料的最佳执行效果，为大矿批后续正常投用提供了保障。

4.2　大矿批推进过程

2月16日，率先在3#高炉推行大矿批，料制为六车制OO↓OO↓CC↓模式，矿批第一步矿批由40t扩到48t，焦比357kg/t，燃料比520kg/t。高炉在使用大矿批后，炉况比较接受，气流稳定，高炉主动加风50m³/min，料速由原来6.75批/h减少到5.2批/h，炉顶温度平均提升5℃。在推行大矿批上料初期，先后对炉顶料罐信号时间和料车延迟起步等环节的衔接时间进行排查，逐一跟踪、调整、优化，最终一批料节省68s，提高了拉料能力

2月17日，随着加风氧提冶强，高炉矿批扩到52t，焦比352kg/t，燃料比518kg/t，高炉平均[Si]下降到0.38%，且三班均无崩滑料现象，炉况稳定性和可操作性改善，低硅崩滑料频次大幅压降，提高了全风作业率，高炉产能平均提升50t/天。

2月20日，3#高炉矿批扩至56t，焦比降到347kg/t，燃料比512kg/t， 3#高炉炉况运行平稳，煤气分布均匀合理稳定，各项高炉指标均有不同幅度提升，高炉平均[Si]降至0.38%，一级品率提升至85%以上，煤气利用率提升到平均46.5%以上，炉顶温度普遍达到130℃以上，高炉煤气回收量平均每天增加了10万m³，TRT发电量平均每天增加了3000KW.h，煤气除尘系统及附属设备运行稳定。

4.3　大矿批推进技术调整

3#高炉在推行大矿批初期的布料制度维持不动，初期高炉大矿批、厚料层对中心和边缘气流抑制效果不太明显，工长稳定操作实时跟踪，工艺主任全程把控动态调整，保证了高炉稳步推进，逐步实现了高炉提产降耗的预期目标（如图4所示）。

2月18日，高炉矿批52t，对中心气流抑制逐渐凸显，表现在高炉十字测温中心温度下降，热风炉换炉后容易憋风。经讨论，决定把矿石外面3环角度同扩，布矿平台拉开到6.5°，焦炭平台角度不动，中心焦比例由15.4%提高到21.4%，经过3h后，中心气流开始回头，变强劲有力。

2月20日，高炉矿批56t，随着矿批扩大，炉料在料面的滚动变强，经讨论，决定把矿石外面3环角度同扩，布矿平台拉开到7°，焦炭平台角度不动，中心焦比例保持21.4%，炉料滚动有改善，中心气流强劲有力。（如图4所示）。

4.4 高炉经济指标改善

高炉在使用大矿批后，热风压力、压差稳定性较好，更容易接受大风量，量压关系适宜，炉顶温度改善提高，高炉炉况稳定性和可操作性明显改善，高炉经济指标也有明显提升。

（1）随着高炉大矿批的应用，料面更加平坦，焦、矿层加厚，料柱界面效应减小，高炉上部气流分布更合理，煤气流在炉喉圆周分布上更均匀化，逐步消除了前期气流不均匀的问题。高炉风量水平增加，风量由攻关前2800 m³/min提升到3000 m³/min以上，高炉鼓风动能由攻关前10000kj/s提高到了12500kj/s。如（图5）所示。

（2）高炉优化料制后，高炉炉况接受能力较好，高炉平均风量提升了200 m³/min以上，矿批扩到56吨后，炉况整体顺行程度较好，平均料速5批/h，平均炉顶温度提升到130℃以上，高炉氧气稳步提升到了8000m³/h以上，高炉平均日产量增加了100吨以上。

（3）随着大风量、大矿批的使用，相比攻关前，炉内的煤气回收量平均每天增加10万m³， TRT发电量平均每天增加3000kw.h，煤气系统平均每天增效为1.71元/t。

（4）高炉使用大矿批改善明显，三班工长对炉温的调剂更受控，铁水硅含量由平均0.48%下降到平均0.38%，解决了高炉崩料的顽疾，杜绝了难行、悬料等异常炉况。

（5）高炉在选用五车制模式下，每天按160批料计算，主卷扬每天需要拉800车，在同等理论铁量情况下，改用六车制大矿批后，主卷扬每天只需要拉703车，主卷扬每天可少跑97车次，不仅提高了设备的工作效率，而且降低了上料系统设备能耗。经估算，优化后高炉平均每年可节约83.714万元，达到了降本增效的目标。

（6）3#高炉以往以小平台大漏斗加中心焦模式，高炉煤气利用率长期低于45%，高炉使用大矿批后料柱的焦窗更稳定，高炉稳定，更容易接受大风量，气流在圆周方向分布更均匀稳定，煤气利用率提升到平均47%，高炉平均燃料消耗降低了5kg/t以上，降本效果显著。

5 大矿批应用效果

（1）高炉炉况稳定性提高，量压关系改善，逐步消除了前期气流不均匀的问题，高炉风量增加明显，高炉长时间保持着高鼓风动能，炉缸工作更均匀、活跃。

（2）随着高炉大风量、大矿批、慢料速等手段综合作用，炉顶温度改善明显，煤气系统运行稳定，高炉增加富氧水平，高炉产能有明显提升。

（3）高炉使用大矿批后降硅明显，三班工长对炉温的调剂更受控，杜绝了难行、悬料等异常炉况，高炉铁水平均硅含量达到近几年最低水平。

（4）高炉在选用六车制模式下，不仅提高了卷扬系统设备的工作效率，而且降低了上料系统设备能耗，达到了降本增效的目标。

（5）3#高炉以往以小平台大漏斗加中心焦模式，高炉煤气利用不稳定且长期偏低，高炉使用大矿批后，料柱的焦窗更稳定，高炉稳定，更容易接受大风量，气流在圆周方向分布更均匀稳定，炉煤气利用稳定且提升明显，燃料消耗降低，降本效果显著。

6 结语

3#高炉通过优化料制、扩大矿批、加强原燃料管理和炉前出铁管理等措施，提高了炉况稳定性和可操作性，矿批稳定在56t，铁水平均硅含量0.38%，且杜绝了降硅就崩滑料现象。在中心焦比例21%的情况下，煤气利用率已提升到47%以上，煤气流分布稳定，炉体各段冷却壁热负荷稳定，炉身各段的温度相对稳定，顶温130℃，煤气净化和发电设备运行正常。通过高炉大矿批操作技术攻关，技术经济指标得到了大幅度提升，取得了较好的经济效益。

参考文献

[1] 周传典.高炉炼铁生产技术手册[M].北京：冶金工业出版社，2008.

[2] 刘云彩. 高炉布料规律（第3 版）. 2005.

[3] 王旭.大矿批和多环布料技术的应用.南方冶金，2001.