高炉布料操作（生活荟萃）

1、高炉布料操作（提纲）刘云彩1， 高炉布料的作用1.1，布料能改变高炉产量水平、改善顺行，降低燃料消耗： 布料能改变产量水平，能提高高炉接受风量的能力；改善顺行，大幅降低燃料消耗：炉内料柱的空隙度大约在0.350.45之间。上升的煤气对炉料的阻力约占料柱有效重量的4050%。煤气分布是不均匀的，对下降炉料的阻力差别很大。利用不同的煤气分布，减少对炉料的阻力，从而保持高炉稳定、顺行。有了顺行，就有可能提高冶炼强度，增加产量。 1.2，通过布料能延长功率寿命 边缘气流过分发展，必然加剧炉墻侵蚀。通过布料控制边缘气流，保护炉墻。 1.3，通过布料，预防、处理一些类型的高炉冶炼进程发生的事故 这些类型包

2、括： 高炉憋风、难行； 渣皮脱落；边缘过轻，危害很大。边缘过轻，首先表现在炉顶温度过高。影响炉顶温度的因素较多，边缘发展，是其中之一。炉顶温度每降低100，大约可降低焦比3-5公斤，主要来自三个方面：A， 气带走的热量；B， 冷却水及炉体散热；C， 煤气利用率下降。正常冶炼水平，炉顶温度与渣量关系密切。边缘过重，同样会带来灾难。1982年首钢2高炉，连续发生风口压入炉内事故，给生产带来很大损失： 表2 渣皮脱落日期风口号开始漏常压时间停风时间更 换 设 备风口中缸弯头831222222：2822：4523：5817：1818：5023：584：131119.122225：5015：556：05

3、8：1516：0717468：1512：5217：4521：56111119.2184：084：057：337：3311：4911累计7小时20分18小时51分532炉腹渣皮结到一定厚度，自行脱落，由于边缘煤气量不足，不能很好的熔化，大块渣皮沿炉缸壁下滑，将深入炉内的风口压入炉内。类似的现象，在宝钢和日本也出现过。日本把这一现象叫“曲损”。 炉墙结厚； 减少一些铁中的有害元素。装料制度也有局限性：严重的炉缸堆积，解决不了；严重的炉墙结厚，效果很小。布料的作用，是通过不同的装料方法，改变煤气流分布，并影响软融带的形状。改变炉料位置及矿、焦在炉喉径向的比例，是控制煤气流分布的有效手段。双钟装料设备

4、，炉料分布受到限制，调节煤气流的作用比较有限。无钟的出现，克服了大钟的缺陷。第一座无钟高炉，于1972年在蒂森公司汉博恩厂投产。这是卢森堡阿贝尔公司的重大发明，它以全新的原理、紧凑的结构，克服了大钟布料器的缺点，使高炉布料，完成一次革命。很快，在世界范围推广。它通过改变旋转溜槽角度,可把炉料布到炉喉内任何位置。2， 布料操作 2.1，煤气流的作用 煤气分布对高炉的作用是多方面的。煤气在高炉内的分布，分四种类型。各种类型的作用如表3：表3，布料的作用（高炉布料规律，135页表40）2.2，软融带的形状，对高炉行程有重要影响，煤气分布在很大程度上决定软融带的形状（图1）。图1，软融带形状及煤气分布

5、 2 2.3，批重的作用：批重大小，对煤气分布影响极大。大批重普遍加重边缘及中心；小批重发展边缘及中心。各炉在一定的条件下，均有一个临界范围。当批重大于临界范围，随批重增加而加重中心；当批重小于临界范围，随批重增加而加重边缘或作用不明显1。依此原理，当炉料较好时，应当用大批重；外部条件变坏时，应缩小批重。大批重，能控制气流稳定分布。因此，随冶炼强度的提高，应扩大批重。当炉况难行时，应缩小批重，以还取风量，保持顺行。 2.4，料线多作用：料线越深，炉料越靠近炉墙。利用不同料线深度，可有效的调整炉料分布。 3， 大钟操作；高炉最早出现于中国，已有2700年的历史23。高炉装料方法多种多样，均未流传

6、下来。1850年，当巴利式大钟布料器在英国出现，尽管它不能旋转并有许多缺点，还是流传了下来。在此基础上，不断改进、完善，终于在1907年出现了“马基式”布料器，并迅速在世界范围普及。为什么大钟布料器得到发展，能够在炼铁历史中，占有重要地位？因为它解决了高炉长期以来，一直困饶的煤气流合理发布问题。通过大钟布料器落入炉内的炉料，形成边缘高中心低的反锥体料面。当炉喉直径大于3.5米时，边缘和中心的料面差，已经超过1米，这就使中心的料柱透气性明显提高。从图24看到，高炉每米工作高度的压力差大约0.04-0.07kpa，推动了煤气流向高炉中心流动。这一作用，也为高炉扩大，奠定了基础。大钟式布料所形成的料

7、面，是以后各种布料器，共同遵循的准则，无钟布料也不例外。图2，不同容积高炉的阻力系数（图中数据是高炉容积）31，扩大矿石批重： 大批重，有利于煤气流稳定，能改善煤气利用，降低燃料比；但高炉压差可能提高，所以，扩大批重是有条件的：A， 冶炼强度提高；B， 高炉炉况允许。表4 首钢2炉1982年9月数据（1327 m3）日期WKKJ日产焦比燃料比风量综合冶强校正焦比校正燃料比吨度度吨kgkgm3/分吨/日. m3kgkg8-1529.53631294241751526141.16341751516-1933373228644185282560128353833299140

8、251126171.166389501日期煤气,%半 径 煤 气 分 布 , %塌料CO2COCO12345次/日8-1518.6624.243.5417.9219.519.2217.049.691.2516-1918.6324.343.418.519.3719.3317.2210.721.520-2818.8923.2244.8618.1819.3619.1318.3610.820.78 各时期的原料条件如下表，折合焦比、燃料比也按下列条件计算（表5）。表5:日期矿耗矿石含铁焦灰煤灰灰石铁耗风温湿度Sikg%kgkg/t0Cg/ m3%8-15170858.6912.3916.5619952

9、116214.170.5416-19171858.612.5616.2223982118114.650.5020-28167858.6812.6416.002497111539.720.50 32，同装与分装： 由于界面效应，分装的矿、焦混合与变形，较同装小，因此料柱透气性更好。高炉一般采用分装。表6是首钢3号炉（1036 m3）的实践结果。表6时间日产冶强CO2co装料料线WKWJK/J透指风量tt/日. m3%mttQ/Pm3/分1-20/120150.99617.541.4同装1.7523.16.013.846162418891-9/221401.07217.741.9分装2.024.1

10、5.944.061734199018-25/221301.00817.942.5分装2.026.36.334.1516701945时间焦比燃料比校正焦比校正燃料比kgkgkgkg1-20/13955104825421-9/239351142054518-25/2374490400516 33，综合装料5：为改善煤气利用，加重边缘，发展中心，在1982年实验综合装料制度，获得良好结果。矿石3车，分两次开大钟。第一次按料线1.75米加料，接着不等料线第二次开大钟，加入后续料，1号炉实践结果如下（表7）：表7时间装料制度利用系数焦比校正焦比煤比燃料比校正燃料比t/日.m3kgkgkgkgkg1-13

11、/5KKJJ2.639381381163.8544.8544.814-24KKJJ2.679375377162.5539.5537.525-29KKJJ2.104363366123.8486.8489.826-29/6K1.5KJJJ1.52.875366375138.8504.8513.8时间风量风压透指煤气CO2co边缘CO2中心COm3/分kpaQ/P%1-13/514761.65171315.7735.886.78.514-2414871.62177015.4535.657.08.725-2911911.28172617.1939.1511.910.926-29/614871.6217

12、2817.2838.5313.47.3 34，大小料批混装6：为克服大钟装料的局限性，首钢曾在进入末期的3号炉用大小批重混装的方法，修补炉墙并稳定高炉气流，受到很好的效果，操作结果见表8。具体方法是：mA +nB A = KKJJ KK=20吨 B =KJKJ K=10吨表8（1962年）时间装料制度利用系数焦比校正焦比冶强K/J塌料坐料风温t/日.m3kgkgt/日. m3次/日次/日次/日0C1-10/1KKJJ1.5m1.347180.9422.931.40.881811-31（2A+3B）1.5m1.4766927011.013.181.20.6828 时间结矿比TFE焦灰Si加湿CO

13、2煤 气 半 径 分 布，%g/ m3%123451-10/110042.3115.011.2825.513.77.612.414.512.910.611-3198.1343.2815.41.232714.28.512.614.411.89.4使用混装后，实际焦比下降20公斤，折算后降低17公斤。一月份炉身下部炉墙厚度460mm，到3月7日墙厚580mm。大批重稳定气流，小批重加重边缘，两者结合，既改善顺行，也保护了炉墙。35，抽矿或抽焦： 炉况不稳定，炉料又不好，不具备使用大批重的条件，可用抽矿或抽焦的方法，稳定气流。具体做法石：mKKJJ + KKKK 或 mKKJJ + JJJJ36，双

14、装： 出于同样理由，也可用双装。但双装在一定程度上改变气流分布，其“双”的部分，对气流的影响，和配“双”的相反。如下式所表示的，前一批示正装，和它相配的是倒装。每隔m批，有一批双装，在料柱中有一个大批重：JJJJ。 mKKJJ + JJKK 37，半倒装： 20世纪60年代，钢铁生产相当困难。原料很差，数量短缺。高炉或经常封炉，或维持生产。高炉难行、结瘤是经常的。半倒装由此流行。当时首钢（石钢）流行一句顺口溜：“小批半倒，灵丹妙药”。 “小批”，保证高炉煤气两条通路，半倒是把焦碳装到高炉边缘及中心。这是发展两头的装料制度，煤气利用率很差，燃料比高。可以当“药用，处理炉墙不干净，或因原料质量太差

15、，保持高炉顺行。是“药”，不能当“饭”，不能经常使用。经常使用，燃料消耗太高。4， 无钟与大钟布料的区别41，大钟布料是一次性的，大钟打开后，炉料在很短时间落到炉内，图3是大钟布料的炉料分布7。无钟布料是连续的，布一批料须较长时间（图4）8，大约布812圈。图5是无钟布料示意图9。由于料流较慢，无钟的粒度偏析严重（图6）2。图3，大钟布料的炉料分布（高炉布料规律，277页表56）图4 图5，无钟布料示意图 图6 粒度偏析42，大钟布料的炉料分布，位置比较固定，每批料的堆尖位置只能在炉喉间隙以内。利用不同料线、不同批重、不同装料次序及不同装料方法，改变炉料分布；而无钟，通过改变溜槽角度，可以将炉

16、料，布到任何位置、并且有多种不同的布料方式（图7）。 图7 无钟可将炉料布到任何位置43，溜槽旋转产生离心力，使溜槽外侧的炉料堆角变小，外侧料面较平坦，当多环部料时，形成炉料平台。大钟布料则无此特点。图8，布料形成的平台 5，无钟布料操作51，单环与多环无钟的特点，导致：A，单环布料，偏析严重，特别是粒度不均匀的炉料。单环布料，扩大了无钟的缺点，降低了无钟的优势。B，单环布料时，改变或试验不同装料制度，比较困难。变动结果，不仅影响边缘煤气分布，同时也影响中心，改变布料，引起的变化较大。 边缘 中心 中心 边缘 图9 改变单环示意图多环布料，按要求将炉料加到一定的位置，可以满足冶炼需要。多坏，才

17、能充分发挥无钟作用。通过多环布料，保持高炉中心活跃，边缘有足够的煤气流通过，以保证高炉顺行。多环，调剂煤气分布更灵活，更有利于高炉强化。在多环条件下，改变煤气分布，一般通过改变边缘或中心的矿或焦的环数，即可实现，不必改动所有各环。改后是否准确，也容易判断。多环，把粉料分散到较大的面积内，从而降低了粉料的破坏作用，提高了料柱透气性。52， 边缘料面平台 稻叶晋一等总结加古川高炉布料经验，边缘炉料在炉喉内形成一定宽度平台，高炉顺行很好，由此作为无钟布料规律，得到推广【10】。 图10，平台53，无钟布料实例按生产需要，确定布料方式。图11是追求低焦比、高产量的、中心发展型的煤气分布所作的不同装料生

18、产过程9。图11 千叶6号炉的布料实践10 图11是追求低焦比、高产量的、中心发展型的煤气分布所作的不同装料生产过程9。图5左边的横座标是布料角度，1是边缘位置，10是中心位置。黑的是矿，白的是焦；纵座标本是布料圈数。右图是不同装料方法的煤气分布结果。最上边是5月，最下边是10月的煤气分布。图中4个月的4次改变，边缘第一环（520）、第二环（50.50）布的矿石和焦碳始终未变。第一次改变，仅变更第五、第六环（图中上部，5月到6月）。以后两次改变，均在37环之间。这正是多环部料的优点。从下图可以看到，边缘煤气利用率并未发生变化，中心煤气利用率逐次提高。图12是日本一座高炉的布料操作结果12。图中

19、第一列是布料方法，第二列是炉料分布，第三列是炉喉煤气及温度分布，第四列是冷却壁温度分布。从图中第三列看到，径向煤气温度和煤气中的CO2%含量是相反的。从第四列中看到，布料对后温度的重要影响。图125.4，宝钢布料13： 宝钢重视布料平台。矿石在炉内形成自炉墙起1.31.7米宽的平台。具体的布料方法和布料的相关考虑见图13、表9。图13表9 2004年3月宝钢无钟布料操作：炉别容积dm系数冶炼强 度焦比kg煤比kg风温0CCO2富氧炉渣碱度铁水Si,%炉料结构，烧结矿球团矿生矿1406313.42.231.06261207124422.802.601.220.367751824063142.17

20、1.03309164122922.71.880.347751834350142.351.07273202124823.32.841.24.2877518装料制度：炉别hmWKtWJtK 环数J 环数123203456740089101232034567400891011-1.513124.721.213126.73333233332331.213124.73333233332355，其他厂经验 A，上钢一厂炉别容积dm系数冶炼强 度焦比kg煤比kg风温0CCO2富氧炉渣碱度铁水Si,%炉料结构，烧结矿球团矿生矿3250011.12.4369110116021.671.671.160.39-0.

21、4182126炉别hmWKtWJtK 环数1500247.5345.5443540.563773483192710230111831.56014.41344J 环数222122 布料分11环。较分10环或分偶数环，有明显的有点，即有一个偶数环，将炉喉面积，等分。如分11环时第6环等分炉喉面积。上钢一厂3高炉，炉喉面积分11环。次炉布料，焦炭布到中心方向较明显。B， 首钢 2004年3月炉别容积dm系数冶炼强 度焦比kg煤比kg风温0CCO2富氧炉渣碱度铁水Si,%炉料结构，烧结矿球团矿生矿1253611.562.161.1340887.310560.21.080.5875.815.88.4装料

22、制度：炉别hmWKtWJtK 环数123423052662973283593701011.247.513.9525J 环数52221123首钢当时焦炭强度不佳，焦炭在较大范围分布。 C，昆钢6高炉炉别容积dm系数冶炼强 度焦比kg煤比kg风温0CCO2富氧炉渣碱度铁水Si,%炉料结构，烧结矿球团矿生矿1.22000102.01.024526210301.040.49751411装料制度：炉别hmWKtWJtK 环数1100222.2327.2431.7535.7639.2742.1844.6946.81048.81150.311.247.513.92231J 环数1100222.2327.24

23、31.7535.7639.2742.1844.6946.81048.81150.3225678 典型的中心加焦。 D，武钢炉别容积dm系数冶炼强 度焦比kg煤比kg风温0CCO2富氧炉渣碱度铁水Si,%炉料结构，烧结矿球团矿生矿215368.92.231.14408128112819.280.921.070.5276420装料制度：炉别hmWKtWJtK 环数122.2229333436.8540.5643.5746843.5948.51050.31150.311.247.513.92233J 环数110222.2329433536.8640.5743.5846948.51050.31150.312222 矿石反复布料（见红字）： 6 7 8 943.5 46 43.5 48.5 2 2 3 356，不同先进高炉的温度分布曲线见图14。图14 煤气温度分布【13】6，布料新动向高炉按自己的需要，采取不同的装料方法。日本川崎公司，研究逆向布料，炉料从中心开始（图13），和传统布料不同13，炉料在炉内很少位移或滚动。这种探索精神，表现继续挖掘潜力的决心。 图13 逆向布料参考文献2 前田久纪等，高炉装入物分布制御，制铁研究，第325号（1987），2133