大型化、高效化是近年来以及未来高炉设备的主要发展特点和趋势。目前，世界上5000立方米以上的大型高炉主要集中在日本。在过去的20年中，日本高炉的平均容积已从2570立方米增加到4200立方米。其中，新日铁大分制铁所拥有世界上最大的高炉，容积为5775立方米，日均产铁13500吨。为了进一步提高产量和效率，日本各大钢厂不断进行技术创新，使高炉寿命、大修时间、开炉操作以及稳定顺行都得到全方位的优化。新日铁大分制铁所2号高炉和JFE仓敷制铁所2号高炉在大修、开炉以及保持高炉高效稳定顺行等方面是典型代表。

　　新日铁 全球最大高炉优化过程

　　近10多年来，新日铁不断通过高炉大修、扩容增加了铁水产能。2004年2月，新日铁大分制铁所2号高炉实施停炉大修，历时79天，内容积从5245立方米扩大到5775立方米，成为世界上最大的高炉。大分制铁所2号高炉于2004年5月点火，开炉过程非常顺利，1个月后产量达到12500吨/天，5个月后产量即超过第二代炉役的13000吨/天的水平，实际产量稳定在13500吨/天。
                                        
　　停炉操作和大修

　　大分制铁所2号高炉在整个炉役期都保持了稳定顺行，一代炉龄平均利用系数达到2.13吨/立方米·天，平均日产量达11168吨，最高日产量达到13368吨（1997年8月8日达到过这一产量），创造了一项新的世界纪录。

　　大分制铁所2号高炉停炉操作历时17个小时左右，料面降至风口水平（零料线以下25.6米）。停炉时，若大量铁水留在炉内，则增加残铁的清除时间，延误大修进度。为缩短大修周期，新日铁实施了放残铁作业，以减少炉内残铁量。放残铁作业共进行了4小时19分钟，排出铁水1560吨，炉内残铁仅剩100吨，为缩短大修周期创造了条件。换衬作业采用“大环件施工法”：第一，沿高度方向将旧高炉砌体分割成4段，连同冷却壁一起移出；第二，将每段新炉体组装成环形模块；第三，再将模块整体推入高炉框架内。对于炉底残留物的清除，采用将渣铁、耐材连同炉壳整体移出的方法，将作业周期缩短8天左右，几乎不需要爆破作业，从而更加安全。大分制铁所2号高炉大修后，高炉内容积由5245立方米扩大到5775立方米，增加了风口和铁口数量；高炉炉体采用铜冷却壁，以延长高炉寿命。

　　开炉和提产

　　新日铁大分制铁所2号高炉开炉和提产分为以下几个阶段并相应采取一些措施：
　　
　　炉内升温阶段（点火后48小时）。开炉操作需将炉内温度快速提升，同时保证软熔带形成期间的高炉透气性。对于前者，积极增加风量，以增加鼓风带入的物理热。对于后者，采取提高矿石高温性能，特别是降低烧结矿中三氧化二铝含量的措施，改善烧结矿的熔滴性能。

　　稳定操作阶段（点火48小时后，产量达12000吨/天）。这一阶段，高炉从点火、增加风量过渡到稳定操作状态，炉体和炉底温度上升。这一阶段的操作难点是如何调剂热量，使高炉炉热保持平衡。为此，基于Mn-C-O平衡的假设，建立了一个“炉渣温度预测”监视指标，作为优先操作控制指标来调剂炉内热量平衡，使开炉过程平稳进行。

　　提高产量阶段（日产量从12000吨增加到13500吨）。特大型高炉高利用系数操作易产生炉热不足和还原条件恶化。因此，需要通过优化风口调剂，使高炉下部制度合理。当热流比过高时，炉墙侧温度难以升高。但当热流比过低时，煤气流分布状况变差，一氧化碳利用率显著下降。因此，必须进行风口调剂，使热流比维持在0.81～0.83。

　　改进布料制度。大分制铁所2号高炉采用钟式炉顶和MA（可调炉喉护板）。当焦炭休止角较大时，矿石装入时产生的焦炭坍塌程度增大，炉墙侧焦炭滞留量减少。为了获得适当厚度的边缘焦炭层，将装入焦炭的MA档位调小。另外，将球团比从0增加到7％，降低炉料内摩擦角和休止角，以减少矿石层厚度，改善高炉炉墙周边矿石的还原条件。

　　连续稳定13500吨/天的生产操作阶段。众所周知，特大型高炉采用高利用系数操作时，炉墙侧温度难以升高。而且，从高炉内顺利地排出大量的渣铁是非常重要的。因而，根据高炉安装的探测器进行炉况判断和操作调剂。对于该阶段的布料调剂，调整了MA档位，以防边缘矿焦比过高并维持稳定的中心气流。在下部调剂方面，进行高湿度鼓风，促进氢还原，并注重降低直接还原反应发生量。对于炉前作业，采用3个铁口轮流出铁方式，以促进渣铁排放；合理控制出铁时间，优化钻头尺寸和铁口直径，稳定出铁作业，满足13500吨/天高产量下的稳定排放需要；使用5号新铁口（备用铁口），改善炉底铁水流动性，这样延长了渣铁排放时间，增加了炉缸中心热负荷，使炉缸的透气性和透液性保持在良好的活跃状态。

　　JFE仓敷制铁所    对二号高炉的优化
   
　　JFE西日本仓敷制铁所2号高炉自1979年3月20日点火，至2003年8月29日停炉，在第三代炉龄期间已经生产了24年零5个月。为了最大限度地降低高炉大修期间的铁水短缺，仓敷制铁所通过在所有可能的地方进行预先施工，以及采用“大环件施工法”，将第四代炉龄的大修时间压缩到了最短，包括高炉内容积扩容、更换热风围管、安装现代化的3罐式并罐无料钟炉顶装入系统在内的大修工程在75天内完成。随着大修工程的竣工，2号高炉于2003年11月13日投产。开炉后该高炉产能直线上升，确保了铁水的尽快供应，并降低了生产成本。目前，该高炉持续生产未发生任何问题。

　　2号高炉组成设备

　　JFE仓敷制铁所2号高炉主要由以下设备组成：

　　炉身。该高炉的炉容在原来的基础上扩充到最大，从2857立方米扩大到4100立方米。热风围管全部进行更换，整个炉身都安装了炉体冷却设备，冷却壁一直安装到炉喉。炉缸应用了高耐腐蚀低空隙度的碳砖，风口数目从33个增加到38个。

　　炉顶装入设备。安装了3罐式并罐无料钟炉顶装入系统，以提高布料控制的自由度，适合更大范围的操作需求，包括使用廉价的低等级原燃料和进行低燃料比操作。

　　出铁场设备。出铁场作业采用了如下改进，以提高效率：安装远程受铁（操作）/出铁场脱硅（操作）装置，并在高炉中控室监控；在出铁场和地面之间架设斜坡通道和出铁场平台，并设置了摆动溜嘴驳转器实现“无接触”更换摆动溜嘴；通过增加出铁场通道，拓展铲车的使用范围。

　　控制系统。电气和仪表系统集成在一起，高炉中控室安装了CRT集成操作系统。

　　辅助设备。通过改变煤气清洗系统把VS+EP改为环缝洗涤器，提高了除尘能力；扩容余压回收透平发电设备（TRT），提高了发电能力；炉喉设置了夜视摄像机和微波料面机。

　　高炉大修

　　该高炉大修主要包括以下两个方面：

　　高炉解体。JFE采取了如下措施缩短高炉拆除时间：有效使用开孔机等设备，加速了拆除和排空高炉缸内残余死铁层的工作；通过在炉底钢壳设置大型开孔并有效运用重型机械，极大地加快了排空炉缸残铁的工作；采用“大环件施工法”，即炉身垂直划分为3段的分段施工法，将庞大的炉身移出。

　　大修方式。由于实际能用的施工建设空间有限，3段炉身耐材在靠近干渣坑的地方进行组装。所有的冷却壁和内衬的浇筑工作都是在这3段炉身上完成，并且炉底板的耐材砌筑和部分炉底周围的冷却水管也预先安装到位，因此缩短了实际建设周期。在实际的工程施工作业中，这3段预先准备好的炉身按照“大环件施工法”进行组装，实际建设在75天内完成。

　　开炉操作

　　该高炉开炉操作有两大目标：一是通过降低铁水中的硅含量，尽早过渡到低成本生产；二是尽早实现稳定生产，在此基础上设定了原燃料的参数，制订了操作计划。

　　原燃料参数。高炉开炉操作的特别关注之处在于开炉初期的炉内温度偏低，要防止开炉初期低温黏度溶液难以滴落，导致炉内透气性变差。从JFE西日本福山制铁所3号高炉和2号高炉的开炉操作实践来看，提高入炉焦炭强度可以确保炉内焦炭粒度，使高炉操作更快地达到稳定状态。确切地说，对原燃料有以下两个相应指标要求：提高焦炭强度，提高烧结矿强度。

　　虽然随着炉腹煤气量的增加，压损也在上升，但是可以认为开炉后立即滴落，使尽快提高风量成为可能。烧结矿性能参数的影响基本与预测的一样，在提高风量并保持良好的透气性方面起着重要作用。

　　操作方针。仓敷制铁所2号高炉于2003年11月13日18：30开始送风，稳定的煤气流加热了炉缸，第一炉铁水（温度达1431摄氏度）按计划于11月14日12：00出铁成功，此后送风顺利，11月15日达到设计风量。需要说明的是，因为一次煤气流不稳定，而实施了必要的临时减风一次，通过采取适当的措施达到了基本稳定送风的操作要求。JFE仓敷制铁所2号高炉创造了日本钢铁公司历史上最快的开炉纪录，同时铁水硅含量也很快降低，实现了低成本生产。到目前为止，该高炉运行状态良好