老有人問：「死焦堆潔凈指數」講的是什麼？我找來原版文章

來自專欄鋼鐵精英

死料堆潔凈指數(DCI)與爐缸工作狀況的相關性研究

（字數：3270字，估計閱讀時間：7min）

摘要: 結合馬鋼兩座4000m3高爐的生產實踐，通過死料堆潔凈指數(DCI)的深入研究，分析影響死料堆潔凈指數(DCI)的因素，旨在找出DCI指數與爐缸工作狀況的相關性，探討用死料堆潔凈指數(DCI)來表徵爐缸工作狀況的可行性。

關鍵詞: 大型高爐;死料堆潔凈指數(DCI);死料堆爐缸工作狀況

爐缸工作的均勻活躍，是高爐順行的基礎。爐缸活性是指液態渣鐵流入爐缸，並能自爐缸內自由排出的順暢程度。隨著高爐生產的大型化，高爐生產面對原燃料質量要求高、布料控制難、爐體熱負荷波動大、死料堆不活躍爐缸中心易堆積等技術上的難題，因此，提高爐缸活性、維持良好的透氣性和透液性是當前大型高爐生產的主攻難題。爐缸工作狀況不僅對高爐生產的長期穩定順行，技術經濟指標的提高，生鐵質量和爐前作業的改善等有著重要的影響，而且事關高爐的生產安全和長壽。現著重通過爐缸焦炭死料堆的研究，分析死料堆潔凈指數(DCI)與爐缸工作的關聯性。

1 死料堆潔凈指數(DCI)理論

毋庸置疑，焦炭質量與爐缸工作有著直接的關係，焦炭在高爐冶煉中充當著料柱骨架(爐缸內的中心死料柱的存在)，還原劑以及發熱劑的重要作用。其質量的好壞對於高爐的冶煉影響顯而易見。正如專家所說，其「透氣與透液通道的數量」決定高爐爐缸的活性。對於大型高爐更是如此，由於其冶煉強度大，中心焦炭置換時間長，一定程度上加劇了對其的依賴性。針對此問題，解決辦法主要是提高焦炭入爐粒級，改善焦炭的轉鼓性能，適當增加布到中心焦炭的粒級，同時生產操作上要嚴控篩分，減少粉末入爐。

焦炭死料堆的一般位於軟熔帶和焦炭活躍帶之下，為錐形焦炭層，此處焦炭主要來自高爐中心加入的焦炭，由於此處僅有有限的CO2進行碳熔損反應，因而焦炭的強度性能沒有下降。該焦炭或多或少保持其裝入時的粒度，僅在通過爐料下降過程中受到摩擦的影響。因此，在死料堆的焦炭塊粒度大於靠近爐牆焦炭層的焦炭。對死料堆的主要要求是，要有足夠的孔隙度來保證:1、從風口水平線向上:對來自迴旋區的煤氣無限制通過;2、從風口水平線向下:對液體進入爐缸提供良好滲透性。在爐缸內，死料堆坐在爐底，它對鐵水和爐渣流向鐵口的滲透性決定了渣鐵的流動方式。高爐渣鐵在爐缸的流動一般呈現兩種情況。第一種是死料堆透液性良好的流動:該種情況為渣鐵良好的穿過死料堆從各個方向流向鐵口排出爐內，第二種為渣鐵不能良好的穿過死料堆主要沿著爐缸壁環流排出爐內。如下圖1所示，顯然第一種情況，爐缸活躍更好，更有利於渣鐵液面的穩定以及出鐵時間均勻，同時可以減少渣鐵對爐缸壁的沖刷，對高爐的壽命有積極意義。因此，死料柱的透液性能是高爐爐缸活躍的重要因素。死料堆的透液性能一般可以用死料堆潔凈指數(DCI)來定量表示，DCI指數是基於觀察到鐵液與焦炭接觸不好情況下，鐵水的含C量偏離計算的平衡值，該值越大表明死料堆的疏泄能力越強，具體經驗公式如下所示:

式中PT為鐵水溫度，Ｒ為爐渣鹼度，［C］、［Si］、［P］、［S］、［Mn］為鐵中組成百分比。從公式可以看出，DCI指數是爐缸熱制度和造渣制度的綜合體現，鐵水物理熱高，DCI指數就高，爐渣鹼度偏高，DCI指數就偏低。因此必須要保證爐缸熱量的充足和控制適宜的爐渣鹼度，這也是保證爐缸工作狀態良好的基礎，從這點來看，DCI指數反映了爐缸熱制度和造渣制度的變化，從而反映了爐缸工作狀況的好壞程度，因此，從理論來說，DCI指數是可以用來判斷爐缸工作狀況的。下面就實際生產中DCI指數與爐缸工作狀況進行分析研究。

2 從焦炭入爐粒度分析DCI指數與爐缸工作狀況的對應性關係

由圖2可見，馬鋼高爐的入爐焦炭平均粒級與死料堆潔凈指數(DCI)有著很強的相關度，焦炭入爐粒度下降，DCI指數同步下降，2015年9月，由於高爐釋放產能，焦炭總量出現缺口，高爐使用了外購冶金一類焦炭補充自產焦的不足，焦炭入爐粒度大幅下降，而且外購焦的熱態性能波動大，導致爐缸工作狀況變差，高爐利用係數下降(圖3)，為了改善焦炭的入爐粒度，焦化廠優化生產工藝，改進過程式控制制，高爐槽下嚴控T/H值，加強焦炭篩分效果，焦炭入爐粒度明顯上升，並且將大粒度焦炭布在中心，有效地改善了爐缸死料堆的透氣透液性，DCI指數大幅上升，高爐利用係數同步上升，隨著爐況的改善，負荷逐步攀升，焦炭缺口得到緩解，2016年8月全部改為自產焦炭，焦炭質量得到進一步改善，助力了高爐利用係數再次攀升。

由此可見，良好的焦炭質量是保證爐缸活性的關鍵，死料堆的透液性和爐缸活性主要取決於爐芯焦的粒度，維持較好的焦炭入爐粒級對穩定爐缸工作，活躍爐缸相當重要。馬鋼通過改善焦炭入爐粒級，有效的助力高爐負荷上升，焦炭消耗下降，從而去除了外購焦的使用，形成了良性循環。

3 從焦炭熱態性能分析DCI指數與爐缸工作狀況的對應性關係

從圖4和圖5對比可以看出，焦炭熱態性能下降的期間正巧是DCI值低的時候。在此期間，B高爐側壁溫度與爐缸工作狀況有明顯的對應關係，爐缸工作狀況是制約B高爐產量及指標提升的主要因素，B高爐側壁溫度受2016年2月23號漏水小套增大且持續時間較長影響，2月末B高爐爐缸工作狀況急劇下行，休風前平均側壁溫度最低到198℃，爐缸工作狀況下降到近期低點，後期鐵水含Si尚可，但出現鐵水物理熱明顯偏低現象。2016年3月1日提前休風更換漏水小套後，側壁溫度逐步上升至207℃水平，爐缸工作狀況有所好轉，但由於產量恢復過快，下部出鐵壓力增大，出鐵制度未跟上，爐缸工作狀況沒有繼續好轉，到月末側壁溫度維持201－202℃偏低水平，直到4月上旬爐缸工作狀況逐步好轉，同期DCI指數明顯上升，2016年7月初受暴雨影響，外圍保供困難，焦炭配煤比頻繁變更，導致焦炭熱態性能下降且波動大，同期DCI指數大幅下降，兩座高爐爐況穩定性下降，出鐵作業變差，爐缸圓周工作不均勻，東西場鐵量差增大，DCI指數的下降與爐缸工作狀況變差對應性明顯。

4 從焦炭冷態性能分析DCI指數與爐缸工作狀況的對應性關係

從圖6和圖7對比可以看出，2017年3月底以來，新區干焦冷態性能大幅下降且波動較大大，兩高爐DCI指數4月初開始同步下降，從300以上水平下降到250－300區間，期間爐缸工作狀況變差，4月中旬開始A高爐鐵口出現明顯卡焦，且鐵口深度變化大，渣鐵比下降，前期B高爐在焦炭質量變差期間爐前卡焦及出鐵變差也較明顯，兩爐鐵口深度出現明顯變化，且與打泥量不對應，甚至出現截然相反的情況，打泥量多的鐵口淺(反之鐵口深)，此次B爐爐前出鐵變差出現時間有延遲，也一定程度上反映了前期持續好轉的爐缸工作狀況及鐵口狀況對焦炭質量變差有一定的抵禦能力，但從4月下旬開始出鐵作業同樣變差，出鐵時間下降明顯，由原來120min左右下降至100min，1號鐵口頻繁出現卡焦現象。5月11日開始焦炭冷態強度回升，5月18日DCI指數也開始回升，時間差大概在一周左右，這是由於焦炭對爐缸的影響存在一定滯後性。從生產實際結果來看，DCI指數下降到300以下，爐缸工作狀況下降，高爐負荷僅能維持，當DCI指數下降到250以下，爐缸工作狀況已經很差，必須要退守負荷，降低冶煉強度來維持爐況順行。

5 結論

(1)焦炭質量與爐缸工作有著直接的關係，爐缸死料堆的「透氣與透液通道的數量」決定高爐爐缸的活性，焦炭質量與死料堆潔凈指數(DCI)有很好的對應關係，大型高爐應加強對焦炭質量的管控，努力提高入爐焦炭粒度，改善焦炭理化性能。

(2)從馬鋼4000m3高爐長期生產實際來看，DCI指數是焦炭質量、爐缸熱制度、造渣制度的集中體現，與爐缸工作狀況有很好的對應性，用DCI指數能來監測爐缸工作狀況是可行的。

(3)結合馬鋼4000m3高爐長期與短期的對應性研究，在目前缺乏定量判斷爐缸工作狀況的情況下，可以將DCI值作為判斷爐缸工作狀況的指標，DCI值在300以上，表徵爐缸工作狀況良好，可以考慮上攻負荷;DCI值在250-300區間，表徵爐缸工作狀況一般，負荷不宜上攻;DCI值低於250，表徵爐缸工作狀況較差，需要退負荷，降低冶煉強度。

參考文獻

［1］沙永志，譯．現代高爐煉鐵［M］．北京:冶金工業出版社，2016

［2］聞一帆，朱化朋，等．萊鋼2#高爐改善渣鐵流動性操作實踐［J］．冶金叢刊，2012，3

［3］李紅衛，王紅斌，等．對大型高爐爐缸活性的探討［C］．第十四屆全國大高爐煉鐵學術年會論文集，2013

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