广西柳州钢铁集团股份有限公司 广西柳州 545000
摘要：介绍柳钢4号高炉结合现有上料装备条件，优化上料程序，提高无钟炉顶的上料能力，为高炉精准布料打下坚实的基础，达到稳定、高产的目的。本文分析了上料系统的特点，并介绍了对其进行优化完善的具体措施。
关键词：高炉 上料系统 优化
1 前言
柳钢4号高炉于2008-1-23投产，有效容积2000m3，设26个风口，2个铁口。高炉炉顶采用PW紧凑型串罐式无料钟炉顶，装有十字测温和炉顶成像系统；配备了料罐双均排压以及氮气二次均压系统；配备2套机械探尺、1套雷达探尺用于料面检测。4号高炉投产至今已接近12年，高炉利用系数由原来2.5t/m3·d提升到2.9t/m3·d，原有的上料模式、程序已经难以满足现在高产、低耗的要求，为此对上料能力进行提升优化。
2 优化前状况
随着高炉冶炼技术的进步，精料、高风温、高煤比、高富氧、高顶压等操作手段的应用，公司生产方针的调整，高炉的冶强不断提高，产量不断提高，随即而来的是入炉原燃料需求的增加。原燃料从槽下到皮带、再到炉顶设备后进入炉内，系统的上料能力决定了单位时间入炉原燃料的数量，从而决定了产量的高低。
优化前，4号高炉上料系统能力的不足主要体现在以下几个方面：
（1）受场地限制，矿槽采用单列并排布置，料仓数量少，称量斗体积小，筛分能力不足。槽下设备工艺参数为：4号高炉槽下配备了5个烧结仓、2个球团仓、1个块矿仓、1个熔剂仓、3个焦炭仓、1个焦丁仓。料仓数量少，无论是矿石还是焦炭，每批料均需全部料仓下料，才能满足大批重的需求；加之筛网面积较小，未能预留充足的筛分时间，受原燃料仓存量的影响，烧结经常性收仓1个，增加了筛分的难度；多年的生产实践发现，焦炭筛分指数达到23kg/s、矿石达到28kg/s后，筛分效果不理想。
（2）皮带宽度小、皮带距离长、电机功率偏小。皮带运输系统主要有焦炭皮带、烧结皮带、主Ⅰ皮带、主Ⅱ皮带、主Ⅲ皮带构成，皮带工艺参数如表1所示，皮带宽度不足且电机功率整体偏小，皮带的负载能力弱，制约了放料速度的快慢；由于上料距离长，焦炭从放料到料尾进入受料斗需290s，烧结需330s，炉料从槽下运送到炉顶的时间偏长。
表1 上料皮带工艺参数表
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（3）均压时间长。由于均压采用的是净煤气进行一次均压，净煤气由干法除尘后引出，由于距离远，管道长，弯头多，压损大，加之管道偏小，虽说有高压氮气二次均压作为辅助，均压时间仍需22-25s左右，均压时间偏长，与国内同等高炉相比差距较大。
（4）低耗炼铁对精准布料提出了更高的要求。低耗炼铁，重点是发展间接还原，提高煤气利用率。生产中，我们采取大批重、控制适当的料流开度、追求多环布料等调剂手段探寻出合适矿石和焦炭平台，以提高煤气利用，但布料环数和圈数增加以后，因料罐容积仅有30m3，极限矿批仅54.8吨，产能提升后保证正常上料成为最棘手的问题。
3 优化措施及效果
在现有的生产条件下，暂无通过大的技改方式获取更加适合生产的上料条件，我们需从提高上料速度着手优化，因此，4号高炉对上料各段时间的安排和配合要求更加紧凑。为了提高上料速度，上料各环节的配合优化是关键。
炉顶的每次下料时，设备运转都是一个循环过程，并且炉料在收到放料信号后达到炉顶的时间是不变的。正常情况下，炉顶设备完成一次首尾衔接的循环过程时间可以预测，但探尺提尺的时间需要根据炉内走料情况决定，具有不确定性。所以，炉顶给开斗门信号需要在提尺以后，在长期的生产中总结出4号高炉槽下开斗门时间为溜槽开始布料40s时为最佳放料时间，本次暂不考虑优化槽下第一个斗门提前放料，也给上料充分的反应时间。主要从以下四个方面入手优化：
（1）放料倒计时优化。放料倒计时的优化包括受料斗倒计时和槽下允许放料倒计时。受料斗倒计时决定的是上密关闭的时间，也就间接决定了料罐均压开始的时间，最理想的状态是炉料刚好全部进入料罐，受料斗倒计时为0s，此时上密关闭，受料斗倒计时主要影响因素是矿批和焦批的大小，在生产中给予充分的反应时间的同时需在矿批焦批改变后及时调整受料斗倒计时，尽可能提前关闭上密。以矿批54t、焦批11740kg为例，优化前焦炭受料斗时间为73s、矿石受料斗时间为70s，优化后焦炭受料斗时间为70s、矿石受料斗时间为68s，批料节省时间5s。槽下允许放料时间的优化是为减少炉顶等料时间，优化前焦炭开始布料42秒（6圈）槽下允许焦炭斗门打开，矿石开始布料28秒（4圈）槽下允许烧结斗门打开，优化后，焦炭和烧结均提前5s放料，批料能减少炉顶等料时间10s。
（2）由提尺均压改为关上密均压。以往的操作，需要在探尺达到规定料线后才开始均压，均压时间长的影响较大，当上密关闭后，一次均压立即开启，探尺达到设定料线后二次均压开启，直接进行布料，这一举措在赶料时效果不明显，但料速正常时，批料可节省2次均压时间，预计每小时能节省3min（按7.25批/小时料速计）。
（3）槽下提前放料。槽下提前放料有种优势，其一是缩短料头到料尾之间的距离从而避免炉顶等料现象，其二是为槽下筛分争取时间而提高筛分效果。优化前称量斗放料顺序为多个称量斗按照指定序列逐一放料，优化后各料斗放料时间稍有重叠，烧结前一斗剩余2000kg料时打开下一个斗门放料，焦炭前一斗剩余1000kg时打开下一斗门放料，斗门提前打开烧结放料时间由120s提前到90s，焦炭由70s提前到60s，同时能给烧结多预留30s、焦炭10s的筛分时间。
（4）优化阀门动作时间。四号炉正常开上闸阀到位用时7秒，与使用同类型设备的其他高炉相比，平均多出了5秒。开均放散阀到位平均用时7.1秒，与使用同类型设备的其他高炉相比，平均多出了4.5秒. 开均压阀到位平均用时6.8秒，与使用同类型设备的其他高炉相比，平均多出了3.2秒。经过分析，影响四号高炉开阀门用时长的主要原因是程序设计缺陷，通过进一步优化编程减少了阀门动作时间。
优化前后批料时间如表2所示，上料能力提升后，产量有了明显的提高。
表2 优化前后批料时间对比
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4 结语
（1）通过上料过程中各环节的紧密配合，炉顶给信号时间的提前、槽下放料时间的提前、均压顺序的提前、受料斗倒计时优化、开阀门到位时间缩短等措施，柳钢4号高炉上料能力有了明显的提升，在目前批重54.5吨/批料时间能缩短35s左右，每小时能多上0.6批料，为高炉的高产创造了有利的条件。
（2）上料时间的压缩，操作反应时间更少，遇到突发情况必须果断，对于上料岗位和自动化连锁提出了更高的要求。
参考文献：
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