高爐開爐關鍵技術案例匯總

來自專欄鋼鐵精英

全國範圍內有多少高爐？據鋼協統計，目前國內高爐在1000座左右，其中3000m3以上的大型高爐有45座。高爐開爐時高爐冶煉的開始，正如一個人的出生一樣。高爐開爐有哪些關鍵技術？高爐、熱風爐如何進行烘爐？高爐開爐裝料如何進行？高爐開爐風口如何布局？高爐開爐送風風量如何控制？小編列舉了國內典型大中小型高爐的開爐關鍵技術案例。如您需要原版論文，請關注「鋼鐵精英」回復「開爐」，如您有其他問題或者加入「鋼鐵精英群」，請加小編微信：xie215727208。

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1 概述

高爐開爐是否順利直接關係到高爐爐況的穩定，冶煉成本的控制、全流程的進程安排等，是鋼鐵企業整體調控的關鍵。高爐開爐主要工序流程包括熱風爐烘爐、高爐烘爐、高爐配料、高爐裝料、高爐裝料測試、高爐風口配置、高爐加風進程、高爐出鐵、高爐冶煉強化進程等環節。以下針對各個鋼鐵企業的不同環節進行詳細分析，為各高爐開爐提供真實的數據和分析。

2 熱風爐烘爐

熱風爐烘爐適用於新開高爐或者經過長期停風后的高爐開爐。熱風爐烘爐的主要目的在於脫去耐火材料及硅體的水分，使耐火材料均勻、緩慢而又充分膨脹，避免砌體因熱應力集中或晶格轉變造成破壞，減少耐火材料的使用壽命。熱風爐烘爐通過調節煤氣量、助燃空氣量和控制煙道閥開度的方法，以拱頂溫度為準，以煙道溫度為參考，按照計劃天數和步驟對熱風爐進行烘爐。

2.1 柳鋼4號1250m3高爐熱風爐烘爐

烘爐時間計劃 72 h。熱風爐烘爐升溫和時間見下圖。

熱風爐烘爐曲線

2.2 鞍鋼朝陽2600m3高爐熱風爐烘爐

熱風爐烘爐曲線

2.3 鞍鋼3200m3高爐熱風爐烘爐

熱風爐烘爐曲線

2.4 寶鋼4號高爐熱風爐烘爐

4#高爐配置4座新日鐵外燃式熱風爐。採用定風量交錯並聯的送風制度,設計最高風溫1 310℃ ,最高拱頂溫度1 450℃。4#高爐熱風爐於2005年1月20日至3月13日進行烘爐,歷時52天,烘爐效果良好。

烘爐效果圖

2.5 寶鋼湛江5050m3高爐熱風爐烘爐

湛江鋼鐵１號高爐配置４座卡魯金頂燃式熱風爐，外加２座前置爐，每座熱風爐配有１個混風室，熱風爐高溫區使用硅磚，採用交錯並聯的送風制度，設計風溫1300℃，最高拱頂溫度1450℃，這是卡魯金頂燃式熱風爐首次在寶鋼應用。

熱風爐烘爐曲線

由於烘爐初期熱風爐拱頂升溫比較緩慢，所需煤氣量很少，空燃比很高，因此，不能使用熱風爐的主燃燒器燃燒來進行加熱。寶鋼股份總部的外燃式熱風爐一般採用前爐的臨時烘爐裝置來烘爐，而此次湛江鋼鐵頂燃式熱風爐採用燒嘴烘爐：2級升溫大燒嘴（給熱風爐用）＋1級升溫小燒嘴（給混風室用），介質為焦爐煤氣。

通過調節焦爐煤氣和助燃空氣的流量及比例，達到最佳燃燒狀態，嚴格按照預先制定的烘爐曲線進行升溫。烘爐以拱頂溫度為控制依據，同時兼顧廢氣溫度不得超過350℃。

3 高爐烘爐

高爐烘爐主要是適用於新開高爐或者長期停風、噴塗後的高爐開爐。將高爐內部耐火材料砌體的水分緩慢地蒸發並得到充分加熱，以提高高爐內襯的固結強度。

3.1 柳鋼4號1250m3高爐烘爐

柳鋼高爐烘爐

高爐烘爐曲線

3.2 鞍鋼朝陽2600m3高爐烘爐

高爐烘爐曲線

3.3 安鋼2號2800m3高爐烘爐

安鋼高爐烘爐曲線

3.4 安鋼3號4747m3高爐烘爐

溫度控制以熱風溫度為基準，風口前端溫度為參考，以風量為調劑手段，以爐頂溫度和氣密箱溫度相制約，按烘爐曲線進行烘爐。高爐烘爐溫度降到 150℃ 左右時，停止吹入熱風，改吹入自然風逐漸使高爐冷卻下來。烘爐風量與溫度控制參數如圖。

高爐烘爐

開爐後4 個鐵口部位都有不同程度的水泡滲出，說明烘爐時沒有完全把爐內的水分充分乾燥出來。

3.5 鞍鋼7號2580m3高爐烘爐

烘爐最高溫度為400℃ ,最低風量不低於2 000 m3 /min,在低溫段盡量使用較大風量的方針,並安排對爐頂氣體每天進行取樣分析,判斷烘爐情況,對爐體膨脹情況每天進行測量。

高爐烘爐曲線

3.6 鞍鋼3200m3高爐熱烘爐

高爐烘爐曲線

3.7 巴西GA公司2號1750m3高爐烘爐

烘爐期間開啟爐缸、爐身各處的灌漿孔，有少量的水汽排出。在上升管設置了爐氣取樣口，取樣分析爐氣的濕度，與環境的濕度對比，當爐氣濕度達到環境的濕度時則烘爐結束。烘爐過程中的濕度分析發現，爐氣中的濕度波動較大，初期濕度大，中期濕度小，後期濕度又升高，最後達到與環境濕度相當的要求。

烘爐曲線

巴西GA公司2號高爐烘爐期間的爐氣濕度曲線

巴西GA公司2號高爐的成功投產和全面達產，實現了中國由20多年前的高爐技術引進向如今的技術輸出的成功轉變，標誌著中國的高爐技術已經躋身世界先進水平的行列。巴西GA公司2號高爐的成功投產和全面達產，實現了中國由20多年前的高爐技術引進向如今的技術輸出的成功轉變，標誌著中國的高爐技術已經躋身世界先進水平的行列。

3.8 馬鋼3200m3高爐烘爐

4#高爐烘爐於 2006 年 6 月 28 日進行，用時 288h(含氣密性耐壓試驗)，其中包括初始升溫、低溫保溫、再升溫、高溫保溫、降溫涼爐等五個階段，降溫涼爐期間進行高爐氣密性耐壓試驗。

高爐烘爐曲線

4 高爐開爐裝料

4.1 鞍鋼朝陽2600m3高爐配料

開爐採用枕木+全焦開爐，總焦比為700kg/t，礦批重30t，終渣鹼度為0.92，堵10個風口，用20個風口工作，風口面積0.2454m2（採用花式堵風口方式）。初始風量選擇為爐容的80%，即2000m3/min,熱風壓力大約為40～50kPa，初始風溫800℃，風口焦炭點著後，風溫退到750～700℃左右。礦批重 13 t，68%自產燒結礦＋23%弓長嶺球團+9%錳礦和熔劑。從點火開始的發展邊緣煤氣流逐步向發展心過渡，裝料制度最終以中心氣流為主，與送風制度相匹配，焦批、礦批隨強度提高逐漸增加。裝料制度由 C109876512222225O1098765222222變為C109876511222222.5O1098765332221。

4.2 柳鋼4號1250m3高爐裝料

（1）兩個鐵口內部堆放柴火，一直裝至風口下緣。

（2）爐缸、爐腹全裝凈焦，爐腰 1/2 裝凈焦、另外 1/2 裝過渡料，爐身中、下部裝焦比為 1.80，爐身上部裝焦比為 0.88，焦炭使用干熄焦，每批料加入適量錳礦、螢石。

（3）帶風裝料，即在開爐料裝到爐身下部時開始送風，採用 70%的風口送風，送風風壓0.08～0.10 MPa。

4.3 承鋼1260m3 高爐裝料

高爐爐型如下：

表高爐爐型結構參數

表 高爐裝料制度

高爐各段裝料圖

4.4 安鋼2號2800m3高爐裝料

(1)開爐原料料種為:燒結礦、豫河球團礦、南非塊礦及熔劑。

(2)開爐料共分5組，每組料的焦炭負荷(O/C):第一、二組為0，第三組為1.25，第四組為1.56，第五組為2.20。

(3)裝爐料:凈焦+空焦體積為1399m3。(爐缸+爐腹+爐腰)的體積為766m3，刨除枕木體積，裝入(凈焦+空焦)的體積達到爐腰以上高度約5m。其中凈焦(第一組、不帶熔劑)體積621m3，達到爐腹上沿。

(4)全爐焦炭總負荷為0.49t/t，全爐計算鐵量為363.1t，總計算渣量為288.6t，總渣比794.8kg/t，開爐料總裝入體積為2381m3，全爐終渣成份Al2O3含量為15.05%，二元鹼度為0.991，鎂鋁比為0.64。

4.5 安鋼3號4747m3高爐裝料

按照「鋪底焦加枕木加凈焦加空焦加負荷料」模式，最後填充至1.3m料線。

表 裝料成分及堆比重

需要說明的是，開爐剛出鐵過程中，未考慮油化的枕木對環保的影響，爐前除塵布袋曾經被油質物堵死。

4.6 鞍鋼7號2580m3高爐裝料

裝爐料主要參數:總焦比2.5t/t,其中從下至上各段焦比依次為2.1t/t、1.8t/t、0.9t/t,各分段鹼度為0.92,批重36t,料線1.0m。

在配料計算中仍按鞍鋼近幾年的經驗取消了空料,而以一段平衡料(凈焦+高鹼度燒結礦)代替部分空料,鹼度平衡中不考慮爐腹凈焦中的SiO2。這種做法的根據是:①高爐開爐最初產生的渣鐵溫度很低,部分粘結在爐缸內壁上,由於從鐵口出來的頭幾次渣鐵量少且分離不好,只能放入干渣罐中進行處理,故不用擔心鹼度偏低對生鐵質量的影響;②隨著渣鐵量的不斷增加,爐缸也在實現逐步加熱過程,在此期間渣鐵溫度升高很快,一般2～3次鐵後[Si]就能升至2.0%以上,此時適當降低鹼度不僅能大大減輕爐前勞動強度,同時也能保證較好的鐵水質量;③平衡料的位置不能太低(一般爐腰或以上),否則會影響爐缸加熱速度和爐前操作。通過採用這種方法,有效地簡化了裝料程序,從送風后高爐順行狀態和鐵水質量來看,採用一段平衡料代替部分空料是完全可行的。

4.7 鞍鋼3200m3高爐裝料

表 高爐各段負荷

高爐各段裝料情況

4.8 鞍鋼鮁魚圈4038m3高爐停爐後開爐裝料

本次開爐裝料細分為14段，每段選擇不同爐料壓縮率、焦比、鹼度，保證爐溫、鹼度等平穩過渡和銜接。此次開爐配料按照總焦比為3.0t/t、爐溫ω［Si］為4.0%、終渣二元鹼度為0.95（不算凈焦）、渣比728kg/t作為限制條件，作配料計算。

表 高爐裝料表

在實際裝料過程中，發現在裝入第114批料後，料線顯示值為2.98m，這與預先計算料線7m嚴重不符，打開爐頂南人孔後，檢查發現探尺顯示值有誤，重新校對探尺，最後上料至料線1.74m，共計上料125批，剩餘7批料(與計算略有偏差)未入爐，送風以後裝入。

4.9 八鋼2500m3高爐裝料

採用枕木填充爐缸靜態裝料方法開爐，為使填充料焦負荷分布能平滑過度，按自下而上逐步加重的原則安排14段爐料填充，第一段為爐底焦加枕木，第二段凈焦，第三段空焦，從第四段開始以不同焦負荷的爐料填充，到第14段時焦負荷為2.2，填充料平均焦負荷0.465。開爐總焦比3．53t/t，焦批14t，正常料焦比0．766t/t，全爐料鹼度R2=0．95～1．05倍，空焦鹼度R2=0．9倍，渣中Al2O313%。生鐵成分計算值w(Si)=4．0%，w(Mn)=0．7%。開爐布料矩陣 C3456732222O3456732222，料線 1.5m。

4.10 巴西GA公司2號（1750m3）高爐

點火後的後續料中，焦比700 kg/t，焦炭負荷2. 3，爐渣鹼度0. 9，渣中A12 03 <14% , MgO為5%一6%。高爐從10月14日開始裝料，18日完成裝料。高爐布料表如下：

表 巴西GA公司2號高爐裝料表

4.11 包鋼8號4150m3高爐裝料

開爐料全爐焦比設定為3.49t/t。爐料結構按照正常生產時採用的燒結75%+球團20%+澳礦5%設定。本次將全爐物料分為15段進行排布。在爐缸枕木的填充方法上繼續採取散裝法，並且在枕木中心設立原木堆尖以利於初期中心氣流的形成。爐腹填充凈焦按照爐芯焦考慮，爐腰及爐身下部填充空焦，空焦上開始填充帶負荷料。焦批要求在爐腰及爐喉達到一定厚度，控制在25t/批。合理的O/C排布，不僅能夠保證爐缸的迅速加熱升溫，有助於緩解送風后壓量關係，而且能夠保證軟熔帶形成過程的穩定性、連續性為送風后的迴風以及下料奠定良好基礎。

4.12 寶鋼湛江5050m3高爐開爐裝料

開爐料結構選用燒結＋球團＋塊礦，熟料率95%。開爐料的總焦比控制在 3800kg/t左右，平均焦炭負荷O/C在0.45左右，分15段，從凈焦開始逐步過渡到正常料。開爐料分段裝入，使礦焦比和爐渣成分、鹼度在爐內高度上合理分布，目的是為了保證開爐後爐內充分升溫，保證初次渣鐵的溫度和流動性，並實現出鐵後快速降硅。本次開爐料配加硅石、石灰石、錳礦，根據鐵水目標硅質量分數調整爐渣鹼度、成分以及鐵水錳質量分數，要求ω（Ａｌ２Ｏ３）＜１３％，鹼度為1.0，鐵水ω（［Ｍｎ］）為0.8％，以確保鐵水、爐渣具有良好的流動性。開爐布料制度：料線1.3ｍ，Ｃ234567333222Ｏ234567333221。

4.13 馬鋼3200m3高爐裝料

全爐焦比 3. 5 t/t，上部料負荷 2.2，鹼度 1． 05，爐料結構為 88% 燒結礦 + 12% 球團礦，熔劑調鹼度，渣中(Al2O3) ＜ 14% ，維持合適的(Mg O)含量。為保證渣鐵流動性在開爐料中維持一定量的螢石和錳礦。為保證焦批厚度在爐喉於 0． 5 － 0． 6 m，選取焦批 18 t，全爐料共分12 段。

表 3200m3高爐開爐裝料

5 高爐風口配置

5.1柳鋼4號1250m3高爐風口配置

4號高爐設計有 2 個鐵口、20 個風口、無渣口，無料鍾爐頂布料。開爐時堵14-20號共7個風口，1-13號風口送風。送風風量為 1075 m3／min。

5.2 承鋼1260m3高爐風口配置

風口長度全為475mm;間隔堵風口:1、3、5、7、9、10、22、14、16、20號共10個風口,堵泥250一300mln;要求不捅不開;送風風口面積0.1249㎡。

5.3 鞍鋼朝陽2600m3高爐配料

開爐點火用20 個風口工作，風口面積0.2454 m2。

風口布局

5.4 安鋼2號2800m3高爐風口

2號高爐共計30個風口，開爐送風初期堵8個風口，堵風口號為1#、9#、10#、15#、16#、23#、24#、30#。

5.5 安鋼3號4747m3高爐風口

全開風口點火，風口選用長風口和斜風口，面積0.4730m2。沒有堵風口，全開風口點火，有利於高爐均勻送風，形成合理操作爐型。

5.6 鞍鋼3200m3高爐風口

點火高爐仍選用傳統的堵風口方式，根據出鐵鐵口方位開22個風口送風，堵10個風口。風口全部採用Φ620mm、下斜5°（Φ140mm×14mm、Φ130mm×18mm），實際送風面積為0.3153㎡，捅開全部風口面積為0.4542㎡。

高爐風口配置情況

5.7 鞍鋼鮁魚圈4038m3高爐停爐後開爐風口配置

為保證開爐後送風初期爐況穩定， 本次開爐選擇了較為保守的送風方案， 共開 12 個風口。

5.8 包鋼8號4150m3高爐風口

在風口面積的選取上，結合現有原燃料條件、設備可靠性以及7#高爐的實際情況進行綜合考慮。最終採取了送風前插槍，全開風口操作，進風面積0．467m2。38個風口以Ф120mm×19mm+Ф130mm×19mm間隔分布以保證圓周方向上氣流分布合理。全開風口緩解了壓量關係，不堵風口可提前插槍無需休風插槍為迅速達產創造了條件。表3為國內部分4000m3級高爐開爐風口面積選取情況，可以看出全開風口已經成為大高爐優先選取的開爐送風制度。

表 國內部分4000m3高爐開爐風口狀態選取情況

5.9 馬鋼3200m3高爐開爐風口配置

風口配置

6 高爐加風進程

6.1 八鋼2500m3高爐加風節奏

採用全開30個風口，風口直徑ф=115mm，當送風比達1.0時，高爐風口風速達155m/s。風量1250m3/min。高爐送風開始到送風比達到1．0經歷三個階段:

第一階段:初期送風風量設定1250m3/min，風溫設定700℃，加濕45g，送風后18min爐料開始移動，期間有3次小的塌料現象，操作上採取穩定風量緩慢加風手段，待高爐行程穩定後逐步加快加風進度;

第二階段:送風后第10～20h是軟熔帶形成期，開始控制加風幅度，高爐表現為不宜接受量，高爐風量基本處於恆定狀態，以利於軟熔帶再此期間穩定形成;

第三階段:送風后第20～24h軟熔帶已穩定形成，從煤氣取樣成分看，爐頂煤氣中CO2含量大於CO含量並逐步上升，此時爐況順行開始加速加風，在高爐送風23h左右送風比達到1.0，與計劃基本相符，風口風速達155m/s，從而保證了煤氣流一次合理分布。

6.2 寶鋼4號高爐開爐加風

高爐點火時的送風比一般控制在0. 40～0. 55之間(寶鋼1BF(1)實績為0. 44,2BF為0. 49,3BF為0. 517,1BF(2)為0. 49)。寶鋼4BF點火時的計劃送風量為2 400 m3 /min,送風比為0. 506。送風后24 h內在透氣性良好的情況下風量增至5 000 m3 /min,操業上充分注意到軟融帶形成時期和初渣、鐵排出前,爐內因儲渣鐵量增多而導致透氣性變差,可能引起減風,因此要求組織好爐前出渣鐵工作,為爐內積極加風創造條件。寶鋼4#高爐開爐48 h內的送風量變化如圖。

高爐加風曲線圖

6.3 寶鋼湛江5050m3高爐加風

高爐加風節奏控制。

加風節奏控制

6.4 馬鋼3200m3高爐加風節奏控制

送風參數:點火時的送風比一般在 0.4 －0.55 之間，點火風量設定為 1800 m3/min，相當於送風比 0.53。點火風溫 750 ℃。

高爐加風節奏控制

7 總結

高爐開爐是一個系統工程，從高爐原料、裝料、鼓風、出鐵等環節進行全方位的準備和調控。從目前的發展情況來看，將高爐開爐同高爐長壽、高效和各參數的量化進行聯繫，以實現高爐各項基本操作制度的優化和穩定。高爐開爐過程不僅是設備系統、信息系統、管理系統和人員協作的整合，更是操作理念和管理理念的具體化和現實化。

參考文獻：

（1）4號高爐快速停開爐操作實踐，廖玉通

（2）2600m3高爐大修後快速達產實踐，趙東明

（3）安鋼2號高爐開爐生產實踐，焦虎豐

（4）鋼3號高爐開爐達產生產實踐，牛衛軍

（5）鞍鋼7號高爐開爐及達產實踐，朱建偉

（6）鞍鋼3200m3高爐大修開爐實踐，趙正洪

（7）八鋼2500m3A高爐開爐實踐，周文勝

（8）八鋼B高爐成功開爐實踐，陳佰軍

（9）巴西GA公司2號高爐開爐實踐，鄒忠平

（10）包鋼8_高爐開爐達產實踐，郝志忠

（11）寶鋼4_高爐開爐技術的提升和發展，朱仁良

（12）寶鋼湛江鋼鐵1號高爐開爐及生產操作實踐，梁利生

（13）馬鋼4號3200m3高爐開爐實踐，蔣裕

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