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无钟炉顶高炉“漏斗形”料面建立与维护方法的探讨

作者:高新运 浏览次数:8济南钢铁股份有限公司炼铁厂

摘要:高炉解剖研究成果表明，软熔带一般是倒“V”形，软熔带中的“焦窗”起“透气”作用。“平坦形”和“馒头形”料面均影响高炉透气性，不利于高炉顺行，分析溜槽布料与料面形状的关系也表明“漏斗形”料面是炉况稳定的合理料面。并提出通过使用附加焦或正常料焦批等建立与维护“漏斗形”料面的简易方法。

关键字:高炉；无钟炉顶；软熔带；料面形状；漏斗形料面

引 言

现代高炉诞生伊始，就选择了用料钟布料，由于料钟布料其炉料是沿料钟边沿下落的，因此，料钟布料能够使炉料在炉喉圆周方向分布比较均匀，从而使料面形成“漏斗形”，这一特点正好与高炉的需求相吻合。因为高炉是一个圆筒形竖炉，风口布置在高炉圆周方向，因此，高炉圆周方向靠近炉墙的边沿区域比中心区域下料快，这就致使炉料在下降过程中其料层逐渐平坦。这一点在上世纪70年代初，日本通过解剖高炉得到证实。随着高炉炉容的大型化，炉喉直径和料钟直径也需要扩大，这不仅增加了料钟的制作难度，也出现了炉料不能达到高炉中心的现象。为解决这一问题，人们首先在有料钟的基础上开发了炉喉导料板，用炉喉导料板把部分炉料推向高炉“中心”。同时荷兰的PW公司开发了带布料溜槽的无钟炉顶系统，目前该无钟炉顶已经在高炉上全面推广应用。虽然无钟炉顶能够把炉料分布在炉喉的任何部位，但是到目前为止，就料面保持什么样的状态还没有一个统一的说法。

目前对于无钟炉顶高炉如何保持合理料面形状问题已经逐渐引起高炉炼铁界的重视。需要先利用前人关于高炉解剖的研究成果，对料面形状及其对软熔带的影响进行分析，首先实现认识上的统一，然后再有针对性地采用措施，以便建立起一套无钟炉顶合理料面维护方法，以此提高高炉自身稳定程度。

高炉内现象的解释分析

通过解剖高炉发现，“漏斗形”料面的料柱中矿、焦是分层分布的（这与采用矿、焦分装的装料制度有关，现在的大多数无钟炉顶高炉均是采用矿、焦分装的装料制度），从料柱纵剖面上看，起初矿层、焦层是向中心倾斜的，即初始料面为“漏斗形”，由于高炉风口布置在圆周方向，大部分焦炭在风口前燃烧，因此，边沿比中心下料快，这样料柱中的矿、焦层就逐渐平坦，当达到软容带时基本处于水平状态。

通过解剖高炉还发现了软熔带形状有三种，即“V”、“W”形和倒“V”形。“V”和“W”形软熔带形成的

几率非常低。实际炉况正常情况是倒“V”形软熔带，因为，高炉强化水平越高炉况越稳定，越容易形成倒“V”形软熔带，这些观点在炼铁界是基本达成共识的。因此，现在一般都采用倒“V”形软熔带对高炉炉内一些行为进行分析和描述。

通过解剖高炉和发现软熔带的同时，还在软熔带中发现了“焦窗”，其在软熔带中起到“透气”作用，也就是说煤气流是通过软熔带焦窗进入高炉中上部散料层的。如果“焦窗”遭到破坏，高炉透气性立刻就会变差，容易发生悬料，导致炉况失常。因此“焦窗”的维护，需要稳定原燃料质量，稳定高炉各项操作制度，其中包括布料制度。对于无钟炉顶高炉来讲，由于布料的“灵活性”和“多变性”有时会出现“平坦形”料面，甚至“馒头形”料面。但根据操作经验，出现这两种料面对炉况顺行都不利，这一点也说明“漏斗形”料面是高炉比较适宜的料面形状。

软熔带合理料面形状的确定

“平坦形”料面对软熔带的影响

由于高炉料柱边沿下料快，当料面呈“漏斗形”时，其矿、焦层达到软熔带时基本处于水平状态。如果料面呈“平坦形”时，其矿、焦层靠炉墙方向将逐渐向下倾斜，其软熔带中的“焦窗”也会向下倾斜，当焦窗发生倾斜后其横向距离相对延长，会增加煤气流通过时的阻力，影响高炉透气性，不利于高炉顺行。进一步可看出软熔带中的“矿石软熔层”也随“焦窗”一同倾斜，发生倾斜的“矿石软熔层”很容易“滑向”炉墙，造成炉墙粘结，发生风口下大块或炉温大幅度波动等影响炉况稳定的现象，因此，“平坦形”料面不是炉况稳定的合理料面。

“馒头形”料面对软熔带的影响

当料面呈“馒头形”时，即布料初期矿、焦层靠炉墙侧就呈向下倾斜状态，边沿低中心高。当矿、焦层达到软熔带时其倾斜状况将更加严重，软熔带“焦窗”数量会大幅度减少，甚至会完全消失；“矿石软熔层”倾斜程度达到或接近倒“V”形软熔带下部角度时，其覆盖面积将会很大，高炉透气性大幅度降低，煤气流通过将十分困难，会造成高炉悬料。

进一步推测，当“矿石软熔层”倾斜程度进一步加大后，更容易“滑向”炉墙，造成炉墙粘结甚至炉容“缩小”。如果再遇上软熔带自身波动，其中心高度降低，同时遇上“矿石软熔层”倾斜程度与倒“V”形软熔带下部角度一致，这种状态可以夸张地形容为“草帽”效应，即“矿石软熔层”占据整个软熔带，形成一个扣在炉内的“锥形帽”，致使高炉瞬间“完全”失去透气性而悬料。因此“馒头形”料面在高炉操作中应绝