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　　“當(dāng)前高爐煉鐵行業(yè)面臨產(chǎn)量飽和，產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，進(jìn)入先進(jìn)與落后指標(biāo)并存，現(xiàn)代與傳統(tǒng)理念并存這種“新常態(tài)”的挑戰(zhàn)，需要采取以下措施來應(yīng)對(duì)：加快高爐大型化的進(jìn)程以提高產(chǎn)業(yè)集中度，完善環(huán)境友好的高效、安全、長(zhǎng)壽的高爐技術(shù);轉(zhuǎn)變技術(shù)創(chuàng)新的觀念和理念，構(gòu)建以基礎(chǔ)理論為先導(dǎo)的知識(shí)創(chuàng)新、以面向生產(chǎn)為核心的技術(shù)創(chuàng)新和以信息化為載體的管理創(chuàng)新;大力開發(fā)和推廣煉鐵新技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)高爐煉鐵技術(shù)的轉(zhuǎn)型升級(jí)和創(chuàng)新”。這是北京科技大學(xué)原校長(zhǎng)、煉鐵專家楊天鈞教授不久前在柳鋼召開的第十六屆全國(guó)大高爐煉鐵學(xué)術(shù)年會(huì)上的報(bào)告要點(diǎn)。

　　在“新常態(tài)”下，我國(guó)高爐煉鐵的發(fā)展速度已由2001年的平均增速15.7%調(diào)整到2014年的0.47%的增速。發(fā)展速度雖然減緩，但煉鐵事業(yè)卻取得了巨大進(jìn)步。其主要表現(xiàn)是淘汰大批落后產(chǎn)能，實(shí)現(xiàn)高爐大型化，不斷提高現(xiàn)代煉鐵的裝備和技術(shù)水平。大型高爐由于具有單位爐容投資低、能耗低、能源利用率高、環(huán)境負(fù)荷低、生產(chǎn)效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)得到快速發(fā)展。國(guó)內(nèi)首座4063m3巨型高爐自1985年在寶鋼誕生以來，至2005年寶鋼4號(hào)高爐建成投產(chǎn)的20年間，國(guó)內(nèi)僅有寶鋼4座4000m3以上級(jí)巨型高爐生產(chǎn)。但近十年來，國(guó)內(nèi)4000m3級(jí)巨型高爐如雨后春筍涌現(xiàn)，截至2015年10月，4000m3以上級(jí)高爐已有21座，最大高爐有效容積為5800m3(沙鋼)。另外，我國(guó)3000m3-4000m3級(jí)的大型高爐也發(fā)展到36座。這些巨型和大型高爐建成投產(chǎn)，極大地改變了我國(guó)高爐結(jié)構(gòu)，對(duì)促進(jìn)我國(guó)高爐煉鐵整體工藝裝備的發(fā)展，提升鋼鐵業(yè)效率和效益發(fā)揮著無可替代的作用。

　　據(jù)寶鋼煉鐵廠長(zhǎng)朱仁良介紹，如果缺乏更加嚴(yán)格、科學(xué)、系統(tǒng)的操作與管理及相應(yīng)配套的生產(chǎn)技術(shù)。大型高爐就會(huì)在波動(dòng)中產(chǎn)生巨大的產(chǎn)量、成本、能耗、環(huán)境等方面的損失，成為制約企業(yè)發(fā)展進(jìn)步的不穩(wěn)定因素。因此，大型高爐的操作與管理是高爐大型化發(fā)展的保障，是充分發(fā)揮大型高爐優(yōu)勢(shì)的前提，也是鋼鐵廠競(jìng)爭(zhēng)力的體現(xiàn)。

　　寶鋼在投產(chǎn)初期對(duì)大型高爐的操作認(rèn)識(shí)不足，再加上每座高爐的裝備各不相同，產(chǎn)生了原燃料質(zhì)量波動(dòng)、設(shè)備不穩(wěn)定等因素，給高爐順行帶來了巨大的挑戰(zhàn)。如1號(hào)高爐采用雙鐘四閥式結(jié)構(gòu)，不太容易掌握導(dǎo)料板檔帶來的爐料的落點(diǎn)變化和徑向礦焦比的分布，爐墻反復(fù)出現(xiàn)結(jié)厚現(xiàn)象，導(dǎo)致高爐順行不好，崩滑料多，強(qiáng)化冶煉難以實(shí)現(xiàn);又如3號(hào)高爐采用的全冷卻壁矮胖型高爐，操作上無現(xiàn)成的經(jīng)驗(yàn)可循，由于過多地考慮長(zhǎng)壽問題，邊緣氣流壓得過重，導(dǎo)致軟熔帶根部低，崩滑料次數(shù)多，爐況波動(dòng)大，甚至發(fā)生爐涼等事故。

　　面對(duì)各種各樣的問題和難題，寶鋼煉鐵人始終以鄧小平同志為寶鋼題辭“掌握新技術(shù)，要善于學(xué)習(xí)，更要善于創(chuàng)新”為指引，以創(chuàng)新求發(fā)展，取得了一系列可喜的成果;4座高爐全部實(shí)施強(qiáng)化冶煉，并長(zhǎng)期保持穩(wěn)定順行;成功實(shí)現(xiàn)了高煤比、高利用系數(shù)、低硅低硫、優(yōu)質(zhì)低耗的冶煉操作，噴煤比、燃料比、工序能耗、利用系數(shù)等一些主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到世界一流水平或世界領(lǐng)先水平。其3號(hào)高爐一代爐齡更是達(dá)到19年，單位爐容產(chǎn)鐵量達(dá)到1.57萬噸/立方米，步入世界長(zhǎng)壽高爐行列;實(shí)現(xiàn)了高爐工作者一直追求的“優(yōu)質(zhì)、低耗、高效、長(zhǎng)壽、環(huán)保”的目標(biāo)，為寶鋼整個(gè)生產(chǎn)和物流平衡走上良性循環(huán)做出了貢獻(xiàn)。這一質(zhì)的飛躍，在寶鋼煉鐵的發(fā)展史上，寫下濃墨重彩的一筆。

　　隨著首鋼京唐公司的建設(shè)和投產(chǎn)，兩座5500m3的大型高屹立于渤海之濱曹妃甸。

　　2011年以來首鋼煉鐵人通過對(duì)大高爐冶煉規(guī)律的不斷摸索，不懈追求，積極的進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，實(shí)行大礦批、短風(fēng)口、氧煉槍、高鎂含鈦球團(tuán)、自然鎂及低硅燒結(jié)等一系列重大技術(shù)的創(chuàng)新，及在日常生產(chǎn)中嚴(yán)抓管理和精細(xì)化操作，保證了兩座高爐的長(zhǎng)期穩(wěn)定順行，實(shí)現(xiàn)了低燃料消耗，而較低的鐵水成本也為首鋼京唐公司降本增效做出了重要貢獻(xiàn)。

　　京唐高爐2012年解決了順行問題，2013年解決了產(chǎn)量問題，2014年解決了成本問題，2015年以“質(zhì)量“為中心，同時(shí)統(tǒng)籌兼顧其它所有問題。2015年單月最高產(chǎn)量達(dá)到80萬噸，單爐利用系數(shù)最高達(dá)到2.411t/(m3.d)，2015年1-9月累計(jì)焦比305kg/t，煤比170kg/t;2015年3月兩座高爐負(fù)荷同時(shí)達(dá)到5.5達(dá)到自兩座高爐同時(shí)投產(chǎn)以來的最高水平，其中3月兩座高爐合計(jì)完成焦比293kg/t，煤比177kg/t，燃料比494kg/t。2015年9月在消除外圍影響后(8月限氧、干熄焦年修及9月初高爐年修)，1爐負(fù)荷達(dá)到5.70，2爐負(fù)荷達(dá)到5.61，負(fù)荷進(jìn)一步提高，焦比達(dá)到280kg/t，煤比190kg/t.。2015年1-9月累計(jì)燃料比500kg/t，最低燃料比達(dá)到488kg/t，實(shí)現(xiàn)了大型高爐追求的低燃料消耗。

　　由于嚴(yán)格控制，使其鐵水成本呈逐步降低趨勢(shì)，由2013年的2336元/噸到2015年的1318元/噸。

　　如何保持大型高爐的長(zhǎng)期高水平順行穩(wěn)定一直是煉鐵工作者追求的目標(biāo)，隨著原燃料惡化和高爐大型化的矛盾日益突出，對(duì)40003以上高爐冶煉規(guī)律的摸索和生產(chǎn)管理水平的提升是一項(xiàng)重要的課題，首鋼股份遷安鋼鐵有限責(zé)任公司(下文簡(jiǎn)稱遷鋼)3號(hào)高爐4000m3開爐以后，在技術(shù)研究、參數(shù)界定和管理提升方面做了大量工作。通過采取對(duì)原燃料管理、基本操作制度的研究，以及燒結(jié)礦降鎂和堿金屬動(dòng)態(tài)平衡等技術(shù)攻關(guān)等，取得了良好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。

　　遷鋼3號(hào)高爐有效容積4000m3，高4個(gè)鐵口，36個(gè)風(fēng)口，于2010年1月8日開爐。設(shè)計(jì)上全面吸收國(guó)內(nèi)外4000m3立級(jí)大型高爐的先進(jìn)設(shè)計(jì)理念，對(duì)高爐爐型進(jìn)行了系統(tǒng)優(yōu)化，加深了死鐵層，降低了高徑比，高爐爐型趨于矮胖，工藝上采用了全干法袋煤氣除塵系統(tǒng)、TRT壓差發(fā)電、爐前引進(jìn)全套德國(guó)TMT出鐵設(shè)備、煤粉采用并罐自動(dòng)噴吹系統(tǒng)、熱風(fēng)爐煤氣和助燃風(fēng)雙預(yù)熱等新技術(shù)，使高爐具備長(zhǎng)期穩(wěn)定和低耗運(yùn)行的硬件基礎(chǔ)。

　　中國(guó)金屬學(xué)會(huì)煉鐵專家王維興教授認(rèn)為，煉鐵工序在鋼鐵工業(yè)中的作用是中流砥柱，有承上啟下的作用。鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)的高物耗，高能耗，高污染主要是體現(xiàn)在煉鐵系統(tǒng)。生產(chǎn)一噸鐵要消耗5噸多自然資源，煉鐵系統(tǒng)工序能耗占聯(lián)合企業(yè)總能耗的70%，污染物排放為3/2，生產(chǎn)成本占60%-70%。

　　目前，全世界高爐煉鐵仍是煉鐵生產(chǎn)的主流程，高爐生產(chǎn)工藝相比其它煉鐵方法具有明顯的優(yōu)勢(shì)，50年以內(nèi)打倒不了高爐。2014年全世界產(chǎn)鐵11.79億噸，中國(guó)產(chǎn)鐵7.11億噸，占世界60.35%。

　　上數(shù)數(shù)據(jù)和事實(shí)表明：鋼鐵行業(yè)在“新常態(tài)”下面臨“三低一高”的困境，即低增長(zhǎng)—生產(chǎn)消費(fèi)量在峰值平臺(tái)波動(dòng)發(fā)展;低效益—市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)異常激烈，經(jīng)營(yíng)困難長(zhǎng)期存在;低價(jià)格—鋼價(jià)總體處于絕對(duì)低位，礦價(jià)總體處于相對(duì)低位;高壓力—環(huán)保治理保持高壓態(tài)勢(shì)，金融環(huán)境不利于鋼鐵產(chǎn)業(yè)。為了擺脫上述困境，一些煉鐵企業(yè)不斷探索和追求，且走了不少?gòu)澛贰?/p>

　　大型高爐需要比中小型高爐更加優(yōu)質(zhì)的原燃料、高效的管理和綜合操作技術(shù)。當(dāng)前，大型高爐對(duì)優(yōu)質(zhì)原燃料資源的需求越來越多，而可供使用的資源供應(yīng)則日趨緊張，面臨著低質(zhì)量和多品種原燃料利用的挑戰(zhàn)。究其原因，是隨著全球鐵礦石用量不斷增長(zhǎng)，早期的富礦開采殆盡，新開發(fā)礦山的礦石的品質(zhì)波動(dòng)較大，雜質(zhì)含量高，時(shí)有不合格現(xiàn)象產(chǎn)生。另外，中國(guó)煉焦煤剩余探明儲(chǔ)量有限，難以持續(xù)滿足中國(guó)煉鐵行業(yè)尤其是大型高爐對(duì)焦炭的需求，造成優(yōu)質(zhì)煉焦煤供應(yīng)偏緊。這一態(tài)勢(shì)引發(fā)了高爐大型化和資源緊缺的矛盾，也導(dǎo)致了高爐爐況的波動(dòng)、生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)的下降，給高爐操作者帶來了巨大的挑戰(zhàn)。

　　從戰(zhàn)術(shù)層面講，高爐煉鐵應(yīng)當(dāng)認(rèn)真貫徹精料方針，這是高爐煉鐵的基礎(chǔ)，精料技術(shù)水平對(duì)高爐煉鐵技術(shù)指標(biāo)的影響率在70%。

　　為達(dá)到高爐冶煉對(duì)精料的要求，煉鐵人不遺余力在提高入爐品位、穩(wěn)定入爐料的成分、提高入爐料的強(qiáng)度和優(yōu)化粒度組成、提高入爐料的冶金性能等方面努力開展工作。從而保證了高爐的技經(jīng)指標(biāo)不斷進(jìn)步。并達(dá)到高效、優(yōu)質(zhì)、低耗、長(zhǎng)壽、環(huán)保的目的。但是，由于近年來鋼鐵市場(chǎng)大幅下滑，為了保住利潤(rùn)，為了在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中能存活下來，一些煉鐵企業(yè)開始使用低價(jià)礦的手段來降低鐵水成本。并且?guī)?dòng)了整個(gè)行業(yè)競(jìng)相使用低價(jià)礦，包括低價(jià)焦炭。

　　但是，經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐證明，低價(jià)礦之所以價(jià)低是因?yàn)樵谫|(zhì)量上存在著缺陷，不能夠滿足“熟、凈、勻、小、穩(wěn)、少、好”的精料要求。這一轉(zhuǎn)變使煉鐵人之前一直在為之而奮斗的精料的道路發(fā)生了逆轉(zhuǎn)。這些低價(jià)爐料的使用，導(dǎo)致了燃料比的升高，消耗的升高，高爐生產(chǎn)指標(biāo)和爐況的波動(dòng)，從而給煉鐵技術(shù)管理人員提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)和空前的壓力。這種壓力不僅僅表現(xiàn)在控制燃料比和消耗的升高上，還有有害元素對(duì)高爐壽命的影響，對(duì)安全生產(chǎn)的威脅上。最初階段，這了追求之前的燃料比，高爐經(jīng)常發(fā)生劇列波動(dòng)，靠“攻守忍”已經(jīng)不行了，為了穩(wěn)定爐況有時(shí)候不得不暫時(shí)停止使用低價(jià)爐料，甚至花大價(jià)錢買更好的焦炭來恢復(fù)爐況。經(jīng)過幾次反復(fù)最后終于明白，在原料品質(zhì)下降的情況下燃料比不可能達(dá)到以前的水平。這也讓廣大煉鐵人從慘痛的教訓(xùn)中體會(huì)到，穩(wěn)定才是最大的降本。殘酷的現(xiàn)實(shí)迫使煉鐵企業(yè)端正認(rèn)識(shí)。如何把這些質(zhì)量存在缺陷的原燃料消化掉，而高爐的技經(jīng)指標(biāo)又不會(huì)受到太多的影響，把低價(jià)原燃料的價(jià)格優(yōu)勢(shì)最大限度地體現(xiàn)出來，這才是在當(dāng)前鋼鐵市場(chǎng)形勢(shì)下從事高爐煉鐵技術(shù)的工作者需要做的工作。

　　楊天鈞教授指出，從戰(zhàn)略層面講，大高爐煉鐵技術(shù)應(yīng)堅(jiān)定不移走轉(zhuǎn)型升級(jí)和創(chuàng)新之路。

　　首先，必須轉(zhuǎn)變技術(shù)創(chuàng)新的觀念和理念，應(yīng)注重以基礎(chǔ)理論為先導(dǎo)的知識(shí)創(chuàng)新和以面向生產(chǎn)實(shí)際的技術(shù)創(chuàng)新相互滲透，互為動(dòng)力，努力開展科學(xué)研究和技術(shù)研發(fā)。同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)以信息化為載體的管理創(chuàng)新。

　　要積極開發(fā)與推廣下列煉鐵新技術(shù)：

　　一是燒結(jié)—高爐—一體化智能配料系統(tǒng)。同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)該系統(tǒng)旨在充分考慮采購(gòu)的原燃料特性和當(dāng)前高爐生產(chǎn)條件，確定關(guān)鍵目標(biāo)函數(shù)，如：以適宜爐渣堿度和鎂鋁比作為燒結(jié)配料目標(biāo);以挖掘降低焦比潛力為高爐生產(chǎn)目標(biāo);綜合考慮燒結(jié)礦成分和不同礦粉燒結(jié)基礎(chǔ)特性，考慮高爐有害元素負(fù)荷，以及每種原料的配比限制等約束條件，從而科學(xué)確定高爐爐料結(jié)構(gòu)優(yōu)化的關(guān)鍵參數(shù)和措施。采用該系統(tǒng)的效果，將會(huì)使生鐵成本降低，并反過來指導(dǎo)原燃料采購(gòu)。實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)。

　　二是必須重視蘭炭在高爐煉鐵中的應(yīng)用。蘭炭來源于低階煤低溫干餾產(chǎn)品。其特點(diǎn)是三高四低，即固定碳高、化學(xué)活性高、比電阻高;灰分低、鋁低、硫低、磷低。蘭炭可按粒徑分為大塊、中塊、小塊和粉狀4類。

　　經(jīng)研究表明，塊狀蘭炭基本成分符合高爐入爐標(biāo)準(zhǔn)。

　　粉狀蘭炭氣化反應(yīng)速率明顯高于焦粉，其起始反應(yīng)溫度和劇烈反應(yīng)溫度低于焦炭，大量研究和工業(yè)試驗(yàn)證明：蘭炭可以部分替代焦粉作為燒結(jié)燃料，塊狀蘭炭可以混入焦丁入爐，也是高爐噴吹的良好輔助燃料。

　　三是高爐可視化及控制技術(shù)，高爐粉塵處理技術(shù)，鎂質(zhì)球團(tuán)技術(shù)，超級(jí)燒結(jié)技術(shù)等。同時(shí)，應(yīng)不斷提高高爐操作水平，在高風(fēng)溫、富氧噴煤、安全長(zhǎng)壽等方面取得新進(jìn)展。從而實(shí)現(xiàn)高爐煉鐵技術(shù)的轉(zhuǎn)型升級(jí)和創(chuàng)新。

　　談到高爐長(zhǎng)壽問題北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院副院長(zhǎng)、中國(guó)金屬學(xué)會(huì)煉鐵分會(huì)秘書長(zhǎng)張建良博導(dǎo)高屋建瓴分析認(rèn)為：設(shè)計(jì)理念是高爐安全長(zhǎng)壽的基礎(chǔ)。大型高爐內(nèi)襯結(jié)構(gòu)、耐火材料的選材、冷卻系統(tǒng)的配置等仍然有繼續(xù)優(yōu)化的余地;高爐監(jiān)測(cè)是評(píng)價(jià)高爐安全狀態(tài)的有效措施。高爐生產(chǎn)過程中，應(yīng)對(duì)水溫差、熱流強(qiáng)度、熱電偶溫度等密切關(guān)注，計(jì)算炭磚殘厚;高爐末期維護(hù)是預(yù)防高爐爐缸燒穿的必要措施。高爐磚襯較薄時(shí)，必須采取相應(yīng)的維護(hù)措施，降低耐材溫度，保障高爐安全;長(zhǎng)壽高爐生產(chǎn)操作制度是保障高爐長(zhǎng)壽的關(guān)鍵。操作中應(yīng)降低耐火材料的熱面溫度，形成有效的爐缸保護(hù)層，防止耐材侵蝕。