摘  要：本文从炉内定量化管理、炉外定量化管理及失常炉况定量化管理三个方面，介绍了首钢高炉炉况定量化管理的主要内容，明确了高炉炉况定量化管理的工作内容、工作方法。

关键词：高炉  炉况  定量化管理

前言

        高炉冶炼过程是一个集气、液、固三相混合的复杂反应过程，是一个多入、多出的复杂控制系统，受各种因素的影响，炉况易发生波动，高炉技术人员必须善于掌握各种波动因素，进行综合判断和分析，随时掌握炉况发展趋势，抓住炉况失常的萌芽，及时、果断的运用各种行之有效的调控手段，才能保持炉况的顺行稳定。

        针对影响炉况的因素，高炉技术人员要对炉内的煤气分布、煤气稳定、操作炉型、炉缸状态及炉外的原燃料质量、炉料结构、冷却制度、渣铁排放进行定量化管理，明确炉况调控的临界条件，避免人为因素导致的炉况波动。炉况失常后，恢复过程需要系统考虑、抓住关键因素，逐一解决各阶段的主要矛盾，达到炉况的成功恢复。

1 定量化管理的原则

1.1 炉况顺稳为基础

        炉况定量化管理服务于炉况顺稳，炉内煤气流与炉料实现稳定的逆流运动，是高炉正常冶炼的基础，炉况失常后必须尽快恢复炉况顺行，尤其在悬料、管道行程、连续塌料等失常炉况下，主动控制风量，至炉内料尺运动良好、炉况顺行，为炉况恢复奠定基础。

1.2 目标控制为核心

        高炉炉况定量化管理的调控措施必须有其原因、目标、手段，根据原因制定目标，为高炉的调控确定方向，再通过基于原因的技术手段，对炉况进行调控，明确各项核心控制指标，明确允许的波动范围、超出波动范围后的调控措施，管理的数据需要来源于长期的高炉冶炼实践，而不是简单的指定数据。

2 炉内定量化管理的内容

2.1 煤气分布管理

        高炉下部煤气分布与上部煤气分布相互影响，下部煤气分布对煤气分布起决定性作用。下部煤气分布，需要考虑如何维持炉缸的活跃工作状态及炉缸的长寿，下部煤气尽量向中心渗透对这两者都是有利的，煤气向中心渗透的程度则受送风制度及装料制度的影响。上部煤气分布，主要是依靠装料制度，实现对下部煤气分布下的煤气流进行再分配，避免出现煤气流速过快导致管道行程的情况。无论是下部煤气分布还是上部煤气分布发生变化，最终都将导致煤气分布的变化，煤气分布管理主要通过对炉喉煤气分布进行监测，及时发现煤气分布变化的趋势。

        由于高炉的焦炭负荷变化等因素，十字测温各点温度会在整体上出现同方向的变化，为更准确的描绘不同高炉、不同焦炭负荷下的炉喉径向煤气分布特征，采用十字测温各点温度与顶温的比值作为炉喉径向煤气分布指数，对高炉煤气分布进行管理。

2.2 煤气稳定管理

        十字测温各点温度的波动幅度反应了炉喉径向各点煤气流速的变化情况，温度波动幅度越大说明该点煤气流速的波动越大，之所以出现煤气流速的大幅度波动，是因为固体散料层的不规则运动，造成固体散料层在炉内径向各点的矿焦比出现变化，出现径向各点固体散料对煤气的阻力发生变化，引起径向各点煤气流速的波动。若由于局部煤气流速过高造成散料流化，出现管道行程后，势必造成塌料，从十字测温温度看，温度波动幅度大，对压量关系、料尺工作影响明显，影响炉况顺行，威胁高炉稳定生产。

        煤气分布在很大程度上决定着高炉的煤气利用，煤气稳定则在很大程度上决定着炉况的顺行，在注重对煤气分布控制的基础上，煤气稳定在生产中得到逐步重视，为更准确的描绘不同高炉、不同焦炭负荷下的炉喉径向煤气稳定程度，采用十字测温各点温度的波动幅度与顶温的比值作为炉喉径向煤气波动指数，对高炉煤气稳定进行管理。

2.3 操作炉型管理

        操作炉型管理应作为最重要的高炉生产日常管理制度，及时、准确了解高炉炉型的变化，量化分析得到的炉型变化信息，以判断、解决引起炉型变化的因素，维持正常的高炉炉型。高炉各区域炉型管理的重点不尽相同，操作炉型管理可以分为：炉身中、上部，炉身下部、炉腰与炉腹，风口区，炉缸与炉底，铁口区，高炉炉型管理实行分区管理。

        操作炉型管理利用各区域的测温电偶及时得到炉型的变化信息，同时冷却器的水温差也是跟踪炉型变化的重要手段，进行长期的温度信息比对，针对性的探寻操作炉型变化的原因，制定对策，维持高炉操作炉型的稳定。

2.4 炉缸状态管理

        高炉炉缸状态涉及渣铁的渗透、炉缸的维护等多方面的内容，是高炉能否维持长期顺稳的基础，炉缸工作状态活跃性下降后，死焦堆中积存的渣铁量增加，造成炉缸实际容渣容铁量的减少，同时由于死焦堆中的渣铁渗透性下降，易造成出铁前风压升高，风量减少，料速减慢，出铁过程中料速明显加快。

不同高炉的炉缸结构及监测热电偶位置不同，为了更准确的反应炉缸内温度场分布，定量指出高炉操作参数是否处在合理的范围，采用炉缸炉底温度与炉缸侧壁温度的比值作为炉缸工作活跃指数，对高炉炉缸状态进行管理。

3 炉外定量化管理的内容

3.1 原燃料质量管理

        原燃料质量管理从常规管理、冶金性能管理及有害元素管理三个方面，细化管控指标、管控标准，在现有原燃料条件下稳定原燃料质量。原燃料常规管理细化了粒度组成的管理、成分稳定性的管理及储运筛分的管理；冶金性能管理细化了焦炭高温反应性能的管理、烧结矿低温还原粉化性能的管理、原料还原性能的管理、球团矿还原膨胀性能的管理；有害元素管理细化了锌元素的管理及碱金属的管理。

        各个高炉的原燃料质量管控体系不是一成不变的，应根据高炉既有原燃料的特点，分析其可能对高炉冶炼产生的影响，建立适合高炉自身特点的原燃料质量管控体系。

3.2 炉料结构管理

        烧结矿、球团矿、块矿在冶金性能方面各有优缺点，三者按一定比例搭配，可以达到炉料结构冶金性能方面最为优良的目的，从而获得熔滴区间窄、透气性能好的软熔带，这将带来高炉经济技术指标的台阶性跨越。

        炉料结构管理需要根据原料状况，建立炉料结构标准及其相应可调整范围，杜绝超出范围的炉料结构调整，这样一方面选择了熔融滴落性能较好的炉料结构，另一方面可以避免各高炉因自身冶炼条件的不同而使炉料结构偏离正常控制范围，造成造渣制度不适应高炉冶炼。

3.3 冷却制度管理

        高炉热流强度的变化反应了炉内边缘煤气的变化，一定冷却水水压下的冷却水水温差变化能够间接反应高炉热流强度的变化，首钢高炉采用冷却水水温差在线监测系统，实现了对水温差变化的实时掌控，并采用高炉冷却壁壁后温度、人工测量的水温差与之对照，及时发现高炉热流强度的变化。

        高炉在日常监测冷却水水温差变化的基础上，应进一步掌握高炉热流强度的真实变化，尤其对于频繁调整冷却制度的高炉，高炉冷却水水温差的监测难于有效掌握高炉炉况的变化，高炉按炉型管理的分区确定热流强度允许值，及其波动范围，若超出波动范围，应适当调整煤气分布，解决热流强度偏离的问题。

3.4 渣铁排放管理

        出铁管理、铁口管理及操作管理是渣铁排放管理的基本内容，渣铁排放的定量化管理主要体现在对出铁管理方面的出铁间隔时间与出铁时间、渣前时间、渣铁流量进行管理，对铁口管理方面的铁口中心线、铁口深度和铁口角度、铁口直径进行管理。

        高炉重负荷生产，若渣前时间较长，炉缸积存的炉渣将影响渣铁的渗透，阻碍煤气的运动，严重威胁炉况的顺稳，若高炉需要确保渣前时间在规定范围，则高炉必须确保渣前单位时间排放的铁水量达到炉前作业规定的要求，防止铁口漏、铁流不圆等情况的发生。渣铁流量是炉前出铁管理的核心，高炉需要选用合适的铁口直径，控制单位时间排放的渣铁量与单位时间生成的渣铁量匹配，并且抓好炮泥质量的稳定与改进，使渣前单位时间排放的铁水量达到规定要求，渣后单位时间排放的渣铁量不过分变大。

4 失常炉况定量化管理

4.1 划分管理阶段

        失常炉况定量化管理必须理清思路，依据不同时间重点任务的不同，将复杂的炉况治理过程划分为阶段，由此明确各个阶段的重点任务，一般来说，根据炉况恢复的重点任务不同，可划分为顺行恢复阶段、风量恢复阶段、矿批恢复阶段、负荷恢复阶段。各个阶段保持重点任务的排它性，只是建立唯一的目标，以利于失常炉况的尽快恢复。

4.2 确定管理原则

（1）、风量与炉温

        失常炉况恢复是在炉况顺行的基础上恢复高炉规定的风量、炉温等操作指标，高炉达到正常生产的实际风速范围，有利于实现炉缸径向的活度、热度均匀，缓解渣铁渗透困难对炉况的影响，炉况恢复过程实际风速达到规定范围才能继续开风口，避免长期慢风作业。炉内风量恢复必须以充足的炉温、炉况的顺行为前提，不顾实际炉况表现的强行加风易加剧炉况失常的程度。炉温不仅仅是指铁水[Si]%，更重要的是渣铁物理热。

（2）、矿批与焦炭负荷

        装料制度的“撮堆式”布料经常导致炉内煤气分布的不稳定，在加料间隙炉内易产生气流，从而使透气性指数波动、料尺运动变差，为了削弱加料间隙炉内气流的发展程度，采用相对较快的料速是一种调节手段，尤其体现在装料制度调整的趋势性不明显时。炉况恢复过程不要刻意追求矿批的大小，在炉内装料制度不具备条件的情况下，维持适当的小矿批、保持适当的快料速是合适的。

焦炭负荷是适应炉况失常程度、实现炉况顺行与风量恢复的变量，炉况恢复过程不要急于加重焦炭负荷，不要急于进入强化冶炼阶段。

（3）、装料制度

        “撮堆式”装料制度与“平铺式”装料制度相比，矿石“撮堆”使装料制度对炉内煤气分布控制的准确性、有效性方面较差。炉内实现“平铺式”装料制度的手段是多环布料，多环布料可以利用溜槽角度的改变，将炉料直接分布在炉喉径向的任何位置上，任何单环布料所要达到的目的，多环布料都能达到，而且效果要比单环布料好，高炉“一退到底”的装料制度往往造成炉况恢复过程中难于按既有炉况恢复思路对炉内煤气分布进行有效调整，延长炉况恢复的时间。

4.3 细化操作参数

        失常炉况恢复过程划分管理阶段、确定管理原则后，需要细化操作参数，根据各个管理阶段的重点任务，确定具体的操作量、操作目标、操作规则，形成失常炉况的炉况恢复方案，可有效避免人为因素延缓炉况恢复进程。

5 结语

        高炉冶炼过程复杂，高炉技术人员往往认为高炉炉况定量化管理无法实现，从而减少在炉况定量化管理方面的工作。高炉炉况定量化管理的基础是高炉操作规范化管理，利用规范化管理，形成高炉炉况管理的规范化，并在高炉冶炼实践中逐步完善，操作人员的规范化带动高炉冶炼的定量化，最终形成确实、可靠的高炉炉况定量化管理体系，为高炉炉况的长期顺稳奠定基础。

来源：钢铁技术网、《张贺顺  马洪斌  任健（首钢总公司）》

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