张国华

（临沂钢铁投资集团特钢有限公司）

摘  要：复合料制即循环加矿和等截面积布料相结合的料制，国内以首钢京唐5576m³高炉为代表，亚新钢铁集团、山西通才工贸、唐山东海特钢、滨州西王特钢等，多家钢铁企业高炉均采用“循环加矿”复合料制加“等截面积”平坦化布料操作，期间都取得了不错的成绩。行业内众多技术人员对于复合料制的使用存在较大的争议，笔者T通过近几年的使用及复合料制对高炉冶炼的机理的总结，谈下对复合料制的观点及看法。

关键词：循环加矿、等截面积布料、料层平坦化、焦窗厚度、煤气流的通透能力、煤气利用率、炉况指标

全球第一座无钟高炉于1972年在蒂森公司汉博恩厂投产，是卢森堡阿贝尔公司的重大发明。首钢国际从1979年开始自主研发无料钟炉顶设备，1990年鞍钢11号高炉是国内第一座列装PW串罐式无料钟的高炉，至今已有32年的历史，经过三十多年的发展经历探索了多种装料制度。对各种装料制度的特点及实验，首钢集团总工程师刘云彩前辈曾在高炉无料钟布料一书中有详细的讲解。

本文讲解的是始创于2003年安阳钢铁3#高炉的“循环加矿”料制。该料制使用的背景是安阳钢铁3#高炉因连续滑料采取措施不当，发生了炉子大凉的事故，造成了高炉软熔带冻结的恶性事故。在事故的处理过程中，由于大量地使用炸药进行爆破，造成高炉的炉衬遭到损坏，给高炉日后的生产留下了严重的隐患，高炉难以操作，主要表现在高炉频繁滑料、煤气曲线混乱及炉顶温度难以控制。在随后的几年中，高炉多次发生了炉墙结厚事故，特别是高炉长期频繁滑料现象不能得到有效的控制，多次造成高炉炉凉，严重威胁着高炉的正常生产。

通过使用“循环加矿”的料制后，彻底解决了长期困扰3号高炉的上述难题，煤气曲线逐渐变得规则了，炉顶温度也得到了很有效的控制，尤其是高炉的长期频繁滑料这个对高炉危害最大的隐患得到了彻底消除，为高炉的稳定顺行打下了坚实的基础。

对“循环加矿”复合料制加“等截面积”平坦化布料而言，笔者在2017年春于包头亚新钢铁1296m³高炉首次接触，徐州中新特钢1280m³高炉在现任山西通才工贸炼铁厂厂长魏红玉前辈的指导下开始长期使用。起初笔者对复合料制加“等截面积”平坦化布料的理解有限，只是从包头亚新1296m³高炉和中新特钢1280m³高炉使用前后的各项指标对比来看，复合料制加“等截面积”平坦化布料和普通倒分装料制相比，各项经济技术指标均有明显的变化，受焦炭质量的影响燃料比略有波动（见表1）。

经过五年的思索、领悟，笔者专门就复合料制加“等截面积”平坦化布料的优缺点及所悟分别和通才工贸魏总、钢铁研究总院中央研究院炼铁研究室主任沙永志教授、首钢京唐公司炼铁技术科负责人进行了交流。在交流过程中三位前辈对复合料制的观点基本一致，对所悟总结分别给予了肯定，首钢京唐公司的前辈也介绍了首钢5576m³高炉使用复合料制后的所取得的生产实绩，其使用前后经济技术指标（见表2）。

首钢京唐5576m³高炉，从普通分装矿批126吨，扩至138吨，采用3+1复合料制后，综合矿批从168吨扩至综合矿批184吨。利用系数平均2.33，燃料比平均464.5kg/t，煤比平均151.97kg/t，焦比277.9kg/t，铁水温度平均1508.5℃。采用复合料制之前矿批126吨，利用系数平均2.25，燃料比平均484.25kg/t，煤比平均153.6kg/t，焦比297.12kg/t，铁水温度平均1509.25℃。

从上述两个企业的案例不难看出，在同等原燃料质量的条件下，复合料制+等截面积布料的料制对各项经济技术指标的改善和提高均有很大的帮助。对复合料制的使用，行业内技术精英的争论大致如下：

1、“循环加矿”复合料制的使用是中小型采用料车上料方式高炉的专属，受料车有效容积和卷扬机上料速度的限制，采用“循环加矿”复合料制，可以降低料车上料的频率，对扩矿批比较有利。采用皮带上料方式的中大型高炉，没有必要采用这种料制，也完全不受这种料制的限制，只要料罐容积足够大，矿批可以扩至料罐的上限。

2、即便是采用料车上料方式的中小型高炉，很多行业内的精英们通常采用2焦+3矿的料制模式，同样达到增加矿批的目的，究其原因还是对“循环加矿”复合料制在高炉的应用理念及个人理解方式的局限性所致，以致于对新型料制保持不认同的观点。

3、“循环加矿”复合料制在工长操作电脑的趋势画面上所体现出来的料尺曲线，虽然有其自身的规律，但是不如普通分装料制曲线和2焦+3矿的曲线均匀，从而给人一种料速不稳、炉缸工作状态不佳的一种“假象”。

经过五年多的学习和交流，对“循环加矿”复合料制的个人感悟和总结如下：

1、焦层与矿层厚度之间的比例取决于炉顶装入的吨铁焦炭量。从透气性的角度来讲，焦层越厚，焦炭越透气（焦炭粒度大），高炉透气性越好。从铁矿石还原和加热的角度来讲，矿层越薄，煤气与铁料的接触越好。矿层越厚加热越缓慢，煤气还原越差，因为当矿层开始软化时，会形成很厚的软熔带，而软熔带是从表面向内部逐步开始软化的，所以厚矿层也更难熔化。故为了提高炉腹软熔带焦窗煤气流的通透能力，需要厚焦层，但是为了还原和熔化薄矿层更受欢迎。对于影响最佳矿层厚度的因素，首先要考虑“混合层”的形成，（因焦炭平均粒度比球团和烧结矿大很多，炉料平铺在焦层上会有部分炉料进入焦炭的缝隙形成混合层）混合层的透气性和矿层相当，焦批越大、矿层越厚，炉内混合层越少，料柱的阻力及压差越小。

2、对于高炉操作来讲想要透气性好的焦层（即厚焦层）和熔化性好的矿层（即薄矿层）。作为高炉生产的常态，最好的操作指标只能是这两个因素之间相互妥协而取得。为兼顾大焦批厚矿层、多数小矿批、减少炉内“混合层”的数量，首钢京唐公司及部分民营企业使用的“循环加矿”复合料制模式在很大程度上，均衡妥协了焦批和矿批的因素，在使用的结果来看，这种料制模式所取得经济效益是可观的。

3、对采用皮带上料的中大型高炉来讲，笔者对所谓“循环加矿”复合料制，不是“循环加矿”增加了矿批，而是三批分装料均分了循环料的焦批，即正常焦比的厚度增加了三分之一。这种料制一是很大程度上在厚焦层和薄矿层之间取得了妥协，二是提高了软熔带焦窗煤气流的通透能力和高炉接受风量的能力，三是提高了小矿层的熔化速率和加热能力，四是减少了“混合层”的数量，降低了整体料柱压差。

4、两矿叠加后出现的矿层接触，在很大程度上重新分布了煤气流，使煤气流的分布更加均匀合理。连续3批小矿批的时候由于焦批较大，焦窗较厚的缘故利于煤气流的径向分布对薄矿层的预热还原较为有利，遇到定期的大矿批，又抑制了煤气流的流速，延长了煤气在循环区内的停留时间最大限度的与矿石氧化物发生化学反应，也使得上升的高温煤气和下降炉料之间的热量传递、动量传递和质量传递的过程得到加强，从而提高了煤气利用率。同时双矿区的厚度较厚熔化低落速度所耗时间延长，这也是双矿层时电脑探尺曲线拉宽料速变慢的机理。

结论：

1、对于新型复合料制的使用，不能只看其片面性和局限性，应从其所具有的本质特性和优点对整个生产系统进行平衡，当整体经济技术指标明显优于该料制的缺点时，应该敢于对原有料制的革新。

2、高炉在使用本料制以后，根据冶炼周期要及时调整综合负荷，防止煤气利用率上升和下部热量传递的增加，导致炉况“返热”难行。当高炉计划休风检修取消复合料制时，为防止煤气利用率下降和下部热量传递的减少，导致炉况“向凉”。

3、当遇原燃料质量下降，高炉压量关系“趋紧”时，采用料车上料的高炉，复合料制可以从“3+1”调整为“4+1”或“5+1”，采取“退守”的操作方针，以确保料车的利用率，皮带机上料的高炉直接缩减矿批即可。当原燃料质量恢复正常，高炉压量关系逐步“宽松”时，采用料车上料方式的高炉，复合料制可以从“4+1”或“5+1”调整为“3+1”，采取“进攻”的操作方针，皮带机上料的可直接增加矿批。

4、在日常工作过程中对于新生事物，一经试验取得成功，一定要勇于使用，在使用过程中不断总结和完善各项不足之处，当对新生事物产生排斥或者持续抱有怀疑的状态时，说明当事人的思想已经逐步落伍。在现实生活中的案例很多，支付宝、微信支付、淘宝、美团、网络购物当年在国内刚开始之时，众多国人的心理不也是如此吗。但是作为技术精英或管理精英而言，不愿接受新生事物，或对新生事物持续抱有怀疑状态时，最终受损的必定是企业。

参考文献：

[1]刘云彩. 现代高炉操作[M]. 冶金工业出版社, 2016.

[2]马丁・戈德斯. 现代高炉炼铁[M]. 冶金工业出版社, 2016.

[3]周传典, 刘万山, 王筱留,等. 高炉炼铁生产技术手册[M]. 冶金工业出版社, 2002.

[4]孙占国. "循环加矿"料制在安钢3号高炉应用实践[J]. 炼铁, 2004(03):30-31.