来源：市场资讯
（来源：中国炼铁网）
王才进 雷震 全 建 魏 鹏
（柳州钢铁股份有限公司）
摘 要 针对2000m3高炉长期休风后炉缸活性恢复的技术难题，本文创新性地提出了基于预埋氧枪的复合热补偿技术。通过休风料分层加焦的优化与炉前氧枪动态氧压的精准调控，实现了高炉休风76小时后2小时出铁、4.5小时恢复富氧冶炼、48小时达产6414t的高效复产目标。实践表明：预埋氧枪可显著提升炉缸热补偿效率（铁口温度提升速率达3.8℃/min），减少炉前清理作业量60%，为大型高炉非计划休风恢复提供了可复制的技术路径。
关键词 高炉冶炼 长期休风 预埋氧枪 炉缸活性 快速复产
0 引言
在长流程钢铁生产流程中，高炉作为承上启下的核心设备，其稳定运行对整个生产系统的高效性和经济性至关重要。然而，高炉长期休风后的炉况的恢复过程一直是行业内的关键技术难题之一[1]。柳钢4号高炉在2024年12月后，出现了煤气流分布紊乱、炉缸活跃性下降以及铁口卡焦等一系列问题，导致高炉燃料比升高8kg/t。2025年1月14日，因超低排放改造需要同步进行76小时的休风检修。按照以往的长期休风恢复方式，常面临复风初期渣铁排放困难、炉内憋风等问题，严重影响高炉复产效率与经济效益。因此，探索一种高效的休风恢复技术迫在眉睫。本次柳钢4号高炉采用预埋氧枪技术，通过提前对炉缸进行加热，旨在实现复风后的快速恢复，为解决高炉长期休风后的复产难题提供新的思路与实践经验。
1 休风前关键技术准备
1.1 炉况优化与铁口管理
在高炉长期休风前，柳钢4号高炉炉况维持顺行，但整体燃料消耗持续走高，表明了煤气流稳定性向差；炉前采用西面修大沟东面单边出铁的方式，炉芯温度逐渐走低，铁口频繁出现卡焦炭现象，综合这些情况判断高炉炉缸活跃性明显变差，这无疑给长期休风后的炉况恢复带来了巨大挑战。
为改善炉况，在休风前24小时，采取了一系列针对性措施。首先，焦炭负荷由4.0调整至3.2将提高焦比提高至710kg/t，缩小矿批（从66.2t→58t）并将布料角度整体退1.5°，这些操作旨在疏导边缘气流，优化炉内煤气流分布。
在铁口管理方面，采用Al₂O₃-SiC-C质单边炮泥（耐压强度≥45MPa），该炮泥具有良好的稳定性，能够有效提高铁口的强度和密封性。这不仅有利于休风前出净炉缸渣铁，确保炉缸内渣铁残留量降至最低，还为复风前预埋氧枪创造了良好的条件。在休风前的3炉铁水生产中，铁水物理热稳定保持在1512-1520℃，[S]含量严格控制在0.025-0.029%区间，渣铁成分如表1所示。进行了一些列的调整为后续的休风恢复工作奠定了坚实基础。
1.2 休风料配置
加入休风料的核心目的在于确保复风后炉温充足，优化料柱透气性，从而实现炉况的快速恢复[2]。具体而言，休风料需发挥以下三个关键作用：一是补偿休风后高炉的热损失，尤其是下部热散失；二是维持热制度和造渣制度的稳定，有效避免高硅高碱等异常情况的出现；三是改善软熔带等关键区域的透气性，为炉内煤气顺利上升和炉料均匀下降创造良好条件。
本次长期休风采用了分层加焦的休风料：分两阶段共加入净焦12批（焦批15t）。第一阶段在休风前4小时，将8批净焦布入炉腰中部，此操作能够提前在高炉中下部储备热量，为复风后炉缸的快速升温提供能量保障。第二阶段，将剩余4批净焦每间隔7批正常料加入，全炉焦比控制在710kg/t。休风料的炉料结构也进行了相应优化：
（1）13日中班19:00，焦炭负荷从4.0退至3.8，矿石批重调整为63t；23:30焦炭负荷进一步退至3.60，同时缩矿批至60t，烧结比由79.5%降至77.5%。这一阶段的调整旨在逐步降低炉料的综合负荷，降低煤比，提高料柱的透气性同时提高炉缸热制度，为休风前做好炉缸热储备。
（2）14日夜班0：00，矿焦制度整体退1.5°，以利于复风后的炉况恢复；2:30开始加入8批净焦（焦批15t），随后矿石批重缩至58t，焦炭负荷退至3.2，炉料结构由“烧结77.5%+块矿22.5%”调整为“烧结73%+球团4%+块矿23%”。通过增加球团矿的比例，改善了炉料的粒度组成，同时减少了未过筛块矿粉末对料柱透气性的影响。
（3）集中加焦后隔7批正常料后再加3批净焦，之后隔7批正常料加1批净焦直至休风。这种间隔加焦方式，既能保证炉内热量的均匀分布，又能维持料柱的透气性，确保复风后炉况的稳定恢复。休风料组成细节见表2。
2 预埋氧枪技术实施
2.1 氧枪结构与安装
本次采用的氧枪结构设计独特，采用双层控温设计。304不锈钢外管（Ø50mm×6mm）用于通入压缩空气（0.5MPa），起到冷却保护作用；内管（Ø25mm×6mm）则通入氧气（0.35 - 0.9MPa动态调节），为炉缸加热提供氧气源。在氧枪前端1000mm处，间隔500mm设置双热电偶，用于实时监测温度梯度，以便精确把控氧枪工作状态。
铁口预埋工艺步骤如下：
（1）首先，使用炉前钻杆安装 Ø60mm 钻头正常钻铁口，直至钻通铁口，以铁口出现红焦为判断标准，随后用开口机气体吹扫干净铁口通道，确保氧枪能够顺利插入。
（2）安装氧枪的气源连接管，准备一个氧气进气接头和两个压缩空气进气接头。接气方式为：压缩空气进气端正常接入压缩空气，氧气进气端通过三通阀分别接入氧气和压缩空气。同时，接好热电偶温度显示器，确保能够实时监测氧枪温度。氧枪尾端各气源及热电偶接口现场情况如图2所示。
（3）提前装好炮泥并使用煤气火进行烘烤，要把炮嘴前端炮泥烤松软手抓成团具有一定的塑性，大沟后段用铁沟料拦坝，堵口打泥2-3秒，进泥在铁口通道内有500mm即可利于贯入氧枪，堵口后立即退炮，用Ø60mm钻头钻铁口200mm（能放入氧枪即可），人工抬氧枪放入铁口并连接上开口机并连接好气管，打开压缩空气阀门通气防止炮泥堵死气孔，操作开口机用送进加振打以贯钎方式把氧枪打入铁口，进入深度按正常铁口深度3000mm为准（过深氧枪前端易过早烧损，过浅则效果欠佳还有烧坏冷却壁的风险）。然后用无水炮泥封堵铁口缝隙（填充密实度＞95%），防止漏风热损[3]。
2.2 氧枪动态调控
预埋氧枪成功的关键在于实现温度-氧气和压缩空气压力的精准控制，这一过程必须由专人密切看护并根据现场情况实时调节。氧枪安装完成后，现场热电偶显示前端温度为 67℃，后端温度为53℃。此时，关闭氧气进气端三通阀的压缩空气阀，打开氧气阀门至50%，压力设定为0.5Mpa，同时全开压缩空气阀门，压力保持在0.5Mpa。随后，将氧气压力稳定控制在0.35 - 0.4Mpa，压缩空气持续全开，直至高炉送风。
在高炉送风初期，氧气压力由0.35MPa逐步提升至0.9MPa，同时将前端热电偶温度严格控制在70 -187℃区间（见图3）。这一温度区间的控制至关重要，既能确保氧气与焦炭充分反应，为炉缸提供足够热量，又能有效避免枪头因温度过高或过低而出现结渣堵塞的情况。
为确保安全，设置了完善的安全退出机制。在送风1小时后，逐步开大氧气阀门，此时若前端温度持续上升至460℃，则在送风2小时开始执行安全退出操作。先关闭氧气气源，再关闭压缩空气气源。关闭压缩空气后，氧枪会迅速发红，此时立即用开口机拔出氧枪。经检查发现，氧枪前端已有部分烧损和结渣，但在准备烧氧时，铁水自动流出，且渣铁一次性顺利通过撇渣器，实现了正常出铁。
3 复风操作与效果
3.1 分阶段恢复策略
在复风过程中，送风制度和布料制度的合理调整对炉况恢复起着关键作用。
送风制度的调整：初始堵4个风口（15#-18#）复风，风温750℃，风量483m3/min。初始的送风参数是基于高炉休风后的炉内料柱透气性差，较低的初始风量和风温可以避免复风初期煤气流未稳定时压差控制在较低水平，12:17加风至风量4050 m3/min炉内料柱开始松动，12:47滑料线至3.1m后压量关系正常，下料顺畅这表明炉内料柱透气性和煤气流分布开始趋于合理稳定，13:13加风至风量4266 m3/min， 14:06捅开18号风口，喷煤8t，逐步用风温， 14:22加风至风量4390m3/min，14:35赶上料线，14:55加风至风量4610 m3/min， 恢复至休风前水平。15:10捅开15号风口，17:15开始富氧3000m3/h。21:40捅开16号风口、19日19:50捅开17号风口。整个加风恢复炉况过程顺利，走料及各参数曲线情况如下图4。
布料制度的调整：复风调整批重37t，负荷3.2。复风后加一批净焦最大焦炭角度布边找平料面，退布料制度负布料制度为3.1°角差，以打开两道气流，改善透气性。在捅开风口后，风量加至4670 m3/min，随着风量的增加逐渐恢复批重及负荷，逐步随压量关系调整制度，合理的布料制度能够使炉料在炉内分布更加均匀，优化煤气流分布，提高煤气利用率。高炉制度调整如表3所示。
此次复风选择东面出铁，在复风前完成氧枪预埋工作，并对撇渣器、主沟、龙沟头进行全面检查确认，确保其具备出铁条件。同时，在大沟两旁拦好红渣线，为复风第一炉铁的顺利排出做好充分准备。
考虑到复风初期炉缸活性较差，预埋氧枪加快了凝固渣铁的熔化速度，因此适当提前在复风100分钟后拔出氧枪。拔出氧枪后，铁水流动性良好（铁水[Si]=0.79%，[S]=0.060%），27分钟后开始来渣75分钟出铁160t，渣铁分离正常。复风初期前三炉铁水成分及温度如表4所示。铁水适宜[Si]、[S]范围，在一定程度上反映了炉内物理化学反应的进行程度与平衡状态，保证了铁水的良好流动性与渣铁分离效果。这一实践结果表明，预埋氧枪技术有效改善了复风初期炉缸内的物理化学环境，促进了渣铁的顺利排出，改善了炉前的作业条件。
续维持正常出铁节奏至次日2:30投用西面大沟后过渡到正常双铁口出铁模式，炉内加风匹配调制度进一步强化冶炼。在这一过程中，出铁节奏、炉内加风及操作制度的协同优化，是维持高炉稳定运行、提升高炉指标的核心要点。稳定的出铁节奏能够保证炉缸内渣铁液面的相对稳定，避免因渣铁积累过多渣铁液面上升造成炉缸压力波动，影响炉内煤气分布与炉料下降。而加风和制度调整则是根据炉内的实时反应状况，动态调整风量、风压等参数，实现强化冶炼和优化煤气流分布的目的，通过炉前出铁组织与炉内制度调整的紧密配合，整个高炉恢复过程得以顺利推进。
3.3 恢复效果
本次柳钢4号高炉长期休风后的复产实践，通过预埋氧枪提前加热炉缸，并结合堵部分风口、合理调整送风与布料制度以及优化出铁组织等一系列综合技术手段，成功攻克了以往长期休风恢复过程中存在的诸多难题，成效显著。
预埋氧枪提前加热炉缸，极大地提升了炉缸的热状态。在复风初期，良好的炉缸热状态为渣铁的快速熔化与排出创造了有利条件，有效解决了以往长期休风复风初期渣铁排放困难的问题。同时，通过对送风、布料制度的精细调整，优化了炉内煤气流分布与炉料的透气性，使得吃风吃氧能力大幅提升，缩短了炉况恢复时间，相较于以往方法缩短了50%以上。
从实际生产效益来说，炉前劳动强度大幅降低，炉前清理工作量的 60%，有效节约了人力成本与时间成本。同时，首次铁准备时间缩短40%，为高炉的快速复产争取了宝贵时间。复风24小时产量恢复至5558t，48小时达 6414t，燃料比降至516kg/t，休风前后指标情况如图5所示。产量及技术指标的快速恢复，充分体现了本次复风技术方案的科学性与先进性，为企业带来了显著的经济效益。
4 结语
（1）在高炉冶炼过程中，布料溜槽的运行状态对炉料分布和煤气利用率有着较大影响。本次校验实际角度与微机角度偏差 1°，因此，定期对布料溜槽角度等重要参数进行精准校验，及时调整偏差，对于维持高炉稳定运行、降低燃料消耗具有重要意义。
（2）长期休风预埋氧枪提前加热炉缸的技术，改变了以往复风时炉缸的热状态和反应环境。在本次实践中，按以往休风全炉焦比710kg/t操作，复风初期炉温偏高的情况维持了约16小时。这表明在采用预埋氧枪技术后，炉内的传质传热的起始条件发生了变化，以往的焦比设定量已不再适用于新的恢复方式。经过理论分析与实践验证，建议将全炉焦比调整为680kg/t，这样的调整既能满足长时间休风后炉内反应对热量的需求，又能减少热量的过剩，降低生产成本，提高生产效益。
（3）预埋氧枪技术在本次复产中发挥了重要作用，但仍有进一步优化的空间。目前，氧枪压力-温度联动控制模型尚不完善，操作稳定性有待提高。从实践中不断摸索建立更加精确的压力-温度联动控制模型，实现对氧枪压力和温度的实时监测与精准调控，从而提高操作的稳定性和可靠性。
参考文献
[1] 郑旭,张磊.安钢2号高炉长期休风后恢复困难原因分析及对策[J].河南冶金，2024,32（4）：16-19.
[2] 王志堂.马钢2号高炉长期休风后快速恢复操作实践 [J]. 炼铁, 2012, 31 (03): 45-48.
[3] 李明.铁口氧枪技术在高炉恢复过程中的应用[J].河南冶金,2023,31(06):39-41.
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