張國華
（臨沂鋼鐵投資集團特鋼有限公司）
摘 要：復合料制即循環(huán)加礦和等截面積布料相結(jié)合的料制，國內(nèi)以首鋼京唐5576m3高爐為代表，亞新鋼鐵集團、山西通才工貿(mào)、唐山東海特鋼、濱州西王特鋼等，多家鋼鐵企業(yè)高爐均采用“循環(huán)加礦”復合料制加“等截面積”平坦化布料操作，期間都取得了不錯的成績。行業(yè)內(nèi)眾多技術(shù)人員對于復合料制的使用存在較大的爭議，筆者T通過近幾年的使用及復合料制對高爐冶煉的機理的總結(jié)，談下對復合料制的觀點及看法。
關(guān)鍵詞：循環(huán)加礦、等截面積布料、料層平坦化、焦窗厚度、煤氣流的通透能力、煤氣利用率、爐況指標
全球第一座無鐘高爐于1972年在蒂森公司漢博恩廠投產(chǎn)，是盧森堡阿貝爾公司的重大發(fā)明。首鋼國際從1979年開始自主研發(fā)無料鐘爐頂設備，1990年鞍鋼11號高爐是國內(nèi)第一座列裝PW串罐式無料鐘的高爐，至今已有32年的歷史，經(jīng)過三十多年的發(fā)展經(jīng)歷探索了多種裝料制度。對各種裝料制度的特點及實驗，首鋼集團總工程師劉云彩前輩曾在高爐無料鐘布料一書中有詳細的講解。
本文講解的是始創(chuàng)于2003年安陽鋼鐵3#高爐的“循環(huán)加礦”料制。該料制使用的背景是安陽鋼鐵3#高爐因連續(xù)滑料采取措施不當，發(fā)生了爐子大涼的事故，造成了高爐軟熔帶凍結(jié)的惡性事故。在事故的處理過程中，由于大量地使用炸藥進行爆破，造成高爐的爐襯遭到損壞，給高爐日后的生產(chǎn)留下了嚴重的隱患，高爐難以操作，主要表現(xiàn)在高爐頻繁滑料、煤氣曲線混亂及爐頂溫度難以控制。在隨后的幾年中，高爐多次發(fā)生了爐墻結(jié)厚事故，特別是高爐長期頻繁滑料現(xiàn)象不能得到有效的控制，多次造成高爐爐涼，嚴重威脅著高爐的正常生產(chǎn)。
通過使用“循環(huán)加礦”的料制后，徹底解決了長期困擾3號高爐的上述難題，煤氣曲線逐漸變得規(guī)則了，爐頂溫度也得到了很有效的控制，尤其是高爐的長期頻繁滑料這個對高爐危害最大的隱患得到了徹底消除，為高爐的穩(wěn)定順行打下了堅實的基礎(chǔ)。
對“循環(huán)加礦”復合料制加“等截面積”平坦化布料而言，筆者在2017年春于包頭亞新鋼鐵1296m3高爐首次接觸，徐州中新特鋼1280m3高爐在現(xiàn)任山西通才工貿(mào)煉鐵廠廠長魏紅玉前輩的指導下開始長期使用。起初筆者對復合料制加“等截面積”平坦化布料的理解有限，只是從包頭亞新1296m3高爐和中新特鋼1280m3高爐使用前后的各項指標對比來看，復合料制加“等截面積”平坦化布料和普通倒分裝料制相比，各項經(jīng)濟技術(shù)指標均有明顯的變化，受焦炭質(zhì)量的影響燃料比略有波動（見表1）。
經(jīng)過五年的思索、領(lǐng)悟，筆者專門就復合料制加“等截面積”平坦化布料的優(yōu)缺點及所悟分別和通才工貿(mào)魏總、鋼鐵研究總院中央研究院煉鐵研究室主任沙永志教授、首鋼京唐公司煉鐵技術(shù)科負責人進行了交流。在交流過程中三位前輩對復合料制的觀點基本一致，對所悟總結(jié)分別給予了肯定，首鋼京唐公司的前輩也介紹了首鋼5576m3高爐使用復合料制后的所取得的生產(chǎn)實績，其使用前后經(jīng)濟技術(shù)指標（見表2）。
首鋼京唐5576m3高爐，從普通分裝礦批126噸，擴至138噸，采用3+1復合料制后，綜合礦批從168噸擴至綜合礦批184噸。利用系數(shù)平均2.33，燃料比平均464.5kg/t，煤比平均151.97kg/t，焦比277.9kg/t，鐵水溫度平均1508.5℃。采用復合料制之前礦批126噸，利用系數(shù)平均2.25，燃料比平均484.25kg/t，煤比平均153.6kg/t，焦比297.12kg/t，鐵水溫度平均1509.25℃。
從上述兩個企業(yè)的案例不難看出，在同等原燃料質(zhì)量的條件下，復合料制+等截面積布料的料制對各項經(jīng)濟技術(shù)指標的改善和提高均有很大的幫助。對復合料制的使用，行業(yè)內(nèi)技術(shù)精英的爭論大致如下：
1、“循環(huán)加礦”復合料制的使用是中小型采用料車上料方式高爐的專屬，受料車有效容積和卷揚機上料速度的限制，采用“循環(huán)加礦”復合料制，可以降低料車上料的頻率，對擴礦批比較有利。采用皮帶上料方式的中大型高爐，沒有必要采用這種料制，也完全不受這種料制的限制，只要料罐容積足夠大，礦批可以擴至料罐的上限。
2、即便是采用料車上料方式的中小型高爐，很多行業(yè)內(nèi)的精英們通常采用2焦+3礦的料制模式，同樣達到增加礦批的目的，究其原因還是對“循環(huán)加礦”復合料制在高爐的應用理念及個人理解方式的局限性所致，以致于對新型料制保持不認同的觀點。
3、“循環(huán)加礦”復合料制在工長操作電腦的趨勢畫面上所體現(xiàn)出來的料尺曲線，雖然有其自身的規(guī)律，但是不如普通分裝料制曲線和2焦+3礦的曲線均勻，從而給人一種料速不穩(wěn)、爐缸工作狀態(tài)不佳的一種“假象”。
經(jīng)過五年多的學習和交流，對“循環(huán)加礦”復合料制的個人感悟和總結(jié)如下：
1、焦層與礦層厚度之間的比例取決于爐頂裝入的噸鐵焦炭量。從透氣性的角度來講，焦層越厚，焦炭越透氣（焦炭粒度大），高爐透氣性越好。從鐵礦石還原和加熱的角度來講，礦層越薄，煤氣與鐵料的接觸越好。礦層越厚加熱越緩慢，煤氣還原越差，因為當?shù)V層開始軟化時，會形成很厚的軟熔帶，而軟熔帶是從表面向內(nèi)部逐步開始軟化的，所以厚礦層也更難熔化。故為了提高爐腹軟熔帶焦窗煤氣流的通透能力，需要厚焦層，但是為了還原和熔化薄礦層更受歡迎。對于影響最佳礦層厚度的因素，首先要考慮“混合層”的形成，（因焦炭平均粒度比球團和燒結(jié)礦大很多，爐料平鋪在焦層上會有部分爐料進入焦炭的縫隙形成混合層）混合層的透氣性和礦層相當，焦批越大、礦層越厚，爐內(nèi)混合層越少，料柱的阻力及壓差越小。
2、對于高爐操作來講想要透氣性好的焦層（即厚焦層）和熔化性好的礦層（即薄礦層）。作為高爐生產(chǎn)的常態(tài)，最好的操作指標只能是這兩個因素之間相互妥協(xié)而取得。為兼顧大焦批厚礦層、多數(shù)小礦批、減少爐內(nèi)“混合層”的數(shù)量，首鋼京唐公司及部分民營企業(yè)使用的“循環(huán)加礦”復合料制模式在很大程度上，均衡妥協(xié)了焦批和礦批的因素，在使用的結(jié)果來看，這種料制模式所取得經(jīng)濟效益是可觀的。
3、對采用皮帶上料的中大型高爐來講，筆者對所謂“循環(huán)加礦”復合料制，不是“循環(huán)加礦”增加了礦批，而是三批分裝料均分了循環(huán)料的焦批，即正常焦比的厚度增加了三分之一。這種料制一是很大程度上在厚焦層和薄礦層之間取得了妥協(xié)，二是提高了軟熔帶焦窗煤氣流的通透能力和高爐接受風量的能力，三是提高了小礦層的熔化速率和加熱能力，四是減少了“混合層”的數(shù)量，降低了整體料柱壓差。
4、兩礦疊加后出現(xiàn)的礦層接觸，在很大程度上重新分布了煤氣流，使煤氣流的分布更加均勻合理。連續(xù)3批小礦批的時候由于焦批較大，焦窗較厚的緣故利于煤氣流的徑向分布對薄礦層的預熱還原較為有利，遇到定期的大礦批，又抑制了煤氣流的流速，延長了煤氣在循環(huán)區(qū)內(nèi)的停留時間最大限度的與礦石氧化物發(fā)生化學反應，也使得上升的高溫煤氣和下降爐料之間的熱量傳遞、動量傳遞和質(zhì)量傳遞的過程得到加強，從而提高了煤氣利用率。同時雙礦區(qū)的厚度較厚熔化低落速度所耗時間延長，這也是雙礦層時電腦探尺曲線拉寬料速變慢的機理。
結(jié)論：
1、對于新型復合料制的使用，不能只看其片面性和局限性，應從其所具有的本質(zhì)特性和優(yōu)點對整個生產(chǎn)系統(tǒng)進行平衡，當整體經(jīng)濟技術(shù)指標明顯優(yōu)于該料制的缺點時，應該敢于對原有料制的革新。
2、高爐在使用本料制以后，根據(jù)冶煉周期要及時調(diào)整綜合負荷，防止煤氣利用率上升和下部熱量傳遞的增加，導致爐況“返熱”難行。當高爐計劃休風檢修取消復合料制時，為防止煤氣利用率下降和下部熱量傳遞的減少，導致爐況“向涼”。
3、當遇原燃料質(zhì)量下降，高爐壓量關(guān)系“趨緊”時，采用料車上料的高爐，復合料制可以從“3+1”調(diào)整為“4+1”或“5+1”，采取“退守”的操作方針，以確保料車的利用率，皮帶機上料的高爐直接縮減礦批即可。當原燃料質(zhì)量恢復正常，高爐壓量關(guān)系逐步“寬松”時，采用料車上料方式的高爐，復合料制可以從“4+1”或“5+1”調(diào)整為“3+1”，采取“進攻”的操作方針，皮帶機上料的可直接增加礦批。
4、在日常工作過程中對于新生事物，一經(jīng)試驗取得成功，一定要勇于使用，在使用過程中不斷總結(jié)和完善各項不足之處，當對新生事物產(chǎn)生排斥或者持續(xù)抱有懷疑的狀態(tài)時，說明當事人的思想已經(jīng)逐步落伍。在現(xiàn)實生活中的案例很多，支付寶、微信支付、淘寶、美團、網(wǎng)絡購物當年在國內(nèi)剛開始之時，眾多國人的心理不也是如此嗎。但是作為技術(shù)精英或管理精英而言，不愿接受新生事物，或?qū)π律挛锍掷m(xù)抱有懷疑狀態(tài)時，最終受損的必定是企業(yè)。
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