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為實現設計的一代爐齡，湛鋼煉鐵廠從開爐投產就開始了高爐長壽工作，緊密結合寶鋼股份煉鐵廠大型高爐長壽生產操作管理經驗，持續開展完善高爐穩定生產的操業制度和爐體長壽跟蹤維護消缺的工作。
梁利生 賈海寧 周琦 姜曦
寶武集團寶鋼湛江鋼鐵煉鐵廠現有兩座5050m3高爐，1號高爐于2013年5月17日開始打樁建設，2015年9月25日投產；2號高爐于2014年5月15日開始打樁建設，2016年7月15日投產。為實現設計的一代爐齡，湛鋼煉鐵廠從開爐投產就開始了高爐長壽工作，緊密結合寶鋼股份煉鐵廠大型高爐長壽生產操作管理經驗，持續開展完善高爐穩定生產的操業制度和爐體長壽跟蹤維護消缺的工作。
高爐操作管理
精料是高爐穩定順行、強化冶煉、獲得良好經濟技術指標和高爐長壽的基礎，原燃料質量的波動必然會導致爐況不穩，從而破壞爐體磚襯，影響高爐壽命。寶鋼高爐生產一貫堅持精料方針，并追求原燃料的穩定。焦炭質量不僅影響高爐上部透氣性和爐況的穩定，而且影響下部死料柱的透液性、爐前出渣鐵作業，以及爐缸長壽。對于特大型高煤比高爐操作，保持焦炭的高質、穩定尤為重要。
湛鋼高爐嚴格控制焦炭質量，要求焦炭具有較高的冷熱強度、較低的反應性和較大的粒度；對高爐含鐵爐料也做出較為嚴格的要求，燒結礦必須具有足夠的冷熱強度和良好的還原性，在現有的配礦資源和物流條件下，優化入爐爐料結構，通過加強篩網管理和控制切出量，控制入爐礦的含粉率，改善料柱的透氣性。此外，湛鋼堅持對勻礦技術和高堿金屬、Zn原料的使用量的嚴格控制，要求高爐入爐堿金屬（Na2O+K2O）<2.00kg/tHM，Zn<0.150kg/tHM，避免有害元素入爐量偏高對高爐爐墻造成較大破壞，也降低對爐缸碳磚的侵蝕破壞。
科學選擇合理的操作制度是寶鋼高爐生產長期保持穩定順行的前提，包括送風制度、裝料制度、造渣制度和熱制度。合理的送風制度和熱制度是保證高爐爐況穩定順行的前提，合理的煤氣流分布是實現高爐長壽的關鍵技術之一。如附圖所示，目前，湛鋼1號高爐累計產量達到800萬噸，2號高爐也達到了500萬噸。1號高爐在點火投產后爐況總體穩定順行，前期受鐵鋼平衡和原燃料進廠影響，較長時間處于低利用系數冶煉階段，在原料輸入系統逐漸恢復后，1號高爐開始產量爬坡，利用系數迅速達到了2.30t/(m3·d)水平。2號高爐點火投產后產量快速爬坡，第3個月就實現了日產量達產，利用系數達到2.30t/(m3·d)水平。
投產初期，高爐處于低利用系數冶煉階段，由于產量限制，風量也受到限制，特別是1號高爐利用系數1.6t/(m3·d)、產量8500t/d對應風量6500Nm3/min，低風量對于爐缸直徑14.5m、有效容積5050m3的大型高爐處于來說是很難操作的。風量低，送風制度調劑余量小，對于剛剛投產的高爐，操作制度還沒有完全掌握，長時間維持操作難度更大。為了消除低風量的不利影響，湛鋼積極探索低利用系數條件下的操作制度，通過調整較小的風口面積，并且只保持風量而不富氧，保持較高的風速和鼓風動能，并結合上部布料制度調整，優先保證充沛的中心氣流，來保證爐況穩定順行。
當高爐從低利用系數轉入高利用系數生產后，產量大幅度增加，主要是通過增加風量并開始富氧來實現的。風量、富氧率大幅提高后，氣流分布、溫度場分布、軟熔帶形狀、爐缸熱狀態等都會發生很大的變化，操業上必須做相應的調整，否則也很難保證爐況穩定順行。兩座高爐都采取優先保證大風量（7000Nm3/min~7200Nm3/min）、再提高富氧率的措施，同時利用高頂壓（260kPa~270kPa）、擴大風口面積來控制合適的風速，并結合布料制度調整，改善礦石、焦炭的料面形狀，較大幅度地發展邊緣氣流，以改善高爐透氣性和穩定爐墻熱負荷，同時選擇合適的熱制度和造渣制度，確保爐況穩定順行。
高爐長壽維護管理
湛鋼高爐在投產后繼承了寶鋼高爐長壽維護的經驗和技術，并結合自身長壽設計的特點變化開展長壽維護管理工作。
穩定的爐前作業是保證和改善爐缸側壁工作狀態的重要手段之一，爐前作業不僅保證了爐內渣鐵出凈, 避免高爐受憋, 保持爐況順行穩定, 而且可以通過對鐵口的維護, 保持爐缸內泥包的穩定, 減緩渣鐵對爐缸的沖刷。湛江鋼鐵在高爐投產后，隨著冶煉強度的逐步提高，針對不同階段的渣鐵性能和出渣鐵情況，堅持加強爐前操作管理，爐前要求一次開口，開口次數每天控制在10次~12次，出鐵時間保持在120min~150min，鐵口深度維持在4.0m~4.2m，打泥量根據開口情況和鐵口深度調節控制。湛鋼還根據渣鐵狀態和冶煉強度的變化，選擇合適性能的炮泥和與之配合的操作方法，在鐵口區域形成穩定的泥包，保持合適、穩定的鐵口深度，減輕鐵水環流對爐缸側壁磚襯的沖刷和侵蝕。
同時，湛鋼加強冷卻系統的檢查與維護，維持合理的冷卻強度，并強化冷卻水水質的管理。湛鋼高爐投產后，受外部因素影響，冷卻水水質在投產6個月后才達標。現在高爐堅持每個工作日檢查水質數據，每兩周開一次水質溝通協調會，出現問題及時解決。
對新建投產的高爐，隨著產能爬坡和設備熱緊固，耐材與冷卻設備均會發生一定量的熱膨脹變化，由于材質不同，耐材和冷卻壁之間產生氣隙，會極大地影響冷卻效果。湛鋼根據爐體維護計劃及對爐體狀態的實時跟蹤結果，利用高爐定修實施有針對性的壓漿作業，消除氣隙對冷卻效果的影響。根據動態傳熱學原理和爐缸溫度分布規律，湛鋼在爐缸區域確立了氣隙指數以監視爐缸側壁傳熱狀態。只有保證爐缸傳熱和冷卻，才能穩定爐缸磚襯溫度場的分布和厚度。
湛鋼高爐爐體和冷卻系統的熱電偶覆蓋區域較廣，通過對大量監測數據的收集和跟蹤管理，尤其是爐芯溫度和爐缸側壁溫度的監視和管理，為爐內操業調整和爐前作業調整提供了及時全面的保障。爐芯溫度和爐缸側壁溫度存在一定的關聯性，控制爐芯溫度在合理的范圍內，有利于爐缸側壁的維護。高爐爐缸和爐底狀況是決定現代高爐壽命的關鍵因素，對爐缸、爐底溫度和耐材侵蝕傾向的管理，有助于及時采取維護措施。湛鋼對熱風爐和熱風管系采取周期管理，每3個月對全系統進行紅外成像檢查，跟蹤長期的變化趨勢。
從目前跟蹤趨勢看，湛鋼1號高爐本體爐缸和爐底區域溫度穩定可控，熱流強度及冷卻水溫差在合理范圍內，鐵口深度符合要求，爐缸、爐底耐材未發生明顯侵蝕現象，高爐整體趨向穩定、良好狀態。湛鋼2號高爐根據出鐵參數和爐缸電偶溫度模型推算，爐缸狀態較活躍，鐵口區域耐材出現明顯侵蝕現象。高爐已加強操業調整和操作管理工作，在高爐長壽和生產兼顧的情況下，穩定爐缸區域的耐材侵蝕情況，爐缸側壁溫度在2017年6月份出現一定的波動，爐缸耐材出現侵蝕。湛鋼通過采取增加打泥量及提升炮泥質量、改善爐前作業等方式，使爐缸情況初步得到穩定。2017年以來，湛鋼兩座高爐均處于高負荷生產狀態，通過對投產以來的爐底、爐缸電偶監控數據分析發現，雖然鐵口區域爐缸電偶溫度有一定波動，個別鐵口區域開始出現少量侵蝕跡象，但總體而言，目前兩座高爐的長壽狀態良好、受控。湛鋼高爐熱風爐在投產后送風溫度長期穩定在1250℃~1260℃。熱風爐及熱風管道每3個月做一次紅外測溫成像檢查，根據近期的檢查結果，兩座高爐的熱風爐及熱風管道內部耐材完好，熱風爐本體和熱風管系溫度正常、穩定。
高爐生產實績
湛鋼兩座高爐在開爐后，高爐的主要技術經濟指標不斷改善，燃料比逐步降至485kg/tHM~490kg/tHM的水平，噴煤比逐步提高至180kg/tHM。1號高爐開爐后由于受到初期低負荷生產和鐵鋼平衡的影響，噴煤比爬坡速度較慢；2號高爐在開爐后快速達到了180kg/tHM水平，燃料比也迅速降至490kg/tHM以下。兩座高爐投產以來的主要技術經濟指標如附表所示，目前，兩座高爐利用系數均到達了2.2t/(m3·d)以上水平，鐵水溫度基本控制在了1510℃±10℃范圍內，[Si]含量<0.40%，[S]含量<0.030%，平均送風溫度在1250℃~1260℃，兩座高爐的指標實績整體逐步改善。
