布料操作是高炉基本操作制度中经常变动的操作。高炉外部条件变化,或高炉生产方针改变,一般都需要改变装料制度。
1高炉布料的作用
(1)布料能改变高炉产量水平,改善顺行,降低燃料消耗。炉内料柱的空隙度大约在0.35~0.45。上升的煤气对炉料的阻力约占料柱有效重量的40%~50%。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。通过布料,改善煤气利用,也是布料的重要功能。
(2)通过布料能延长高炉寿命。边缘气流过分发展,必然加剧炉墙侵蚀。通过布料控制边缘气流,既保护炉墙又改善煤气利用,是合理装料制度的前提。
(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。这些事故类型包括:高炉憋风、难行;处理炉墙结厚;边缘过重,引起的渣皮脱落;增加有害杂质通过煤气排除高炉。
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。
2大钟操作
高炉最早出现于中国,已有2700年的历史。高炉装料方法多种多样,均未流传下来。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扰的煤气流合理分布问题。
通过大钟布料器落入炉内的炉料,形成边缘中心低的反锥体料面。当炉喉直径大于3·5 m自边缘和中心的料面差,已经超过1 m,这就使中心的料柱透气性明显提高。从图1看到,阻力系数(高炉每米工作高度的压力差)大约在0.04--0.07kPa,高炉边缘和中心的料柱高差,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面,是以后各种布料器共同遵循的准则,无料钟布料也不例外。
大钟装料仅靠炉料堆尖在炉喉间隙的狭窄空间变化,改变炉料分布,所以经常使用批重、装料次序、料线变化组合,达到目的。
3 无料钟与大钟布料的区别
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,无料钟布料是连续的,布一批料须较长时间,大约布8~12圈。由于料流较慢,无料钟的粒度偏析严重(如图2所示)。
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,当多环布料时,形成炉料平台(如图3所示)。大钟布料则无此特点。
4无料钟布料操作
4.1 多环布料
无料钟的特点,导致:①单环布料,偏析严重,特别是粒度不均匀的炉料。单环布料,扩大了无料钟的缺点,降低了无料钟的优势。②单环布料时,改变或试验不同装料制度,比较困难。变动的结果,不仅影响边缘煤气分布,同时也影响中心煤气分布,改变布料,引起的变化较大。
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。多环布料,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。
4.2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(如图4所示),高炉顺行很好,由此作为无料钟布料规律,得到推广宝钢重视布料平台,矿石在炉内形成自炉墙起1.3~1.7m宽的平台。
4.3无料钟布料炉顶温度分布
余琨在分析无料钟布料操作时,举出4座稳定高炉的炉顶煤气温度分布曲线,如图5所示。实际指出了炉料分布的特点:
(1)中心温度高,500~650℃,中心煤气畅通,有利于高炉顺行。
(2)第2、3、4点,即中间地区,温度接近并较低,有利于煤气利用。
(3)边缘温度稍高于第2点,有利于高炉顺行。
这三个特点,是无料钟布料稳定的产物,是生产实践的较好的标准。总结无料钟布料,多环、平台炉顶煤气温度分布特点,是取得好的生产效果的捷径。
4.4无料钟布料实例
按生产需要,确定布料方式。图6是追求低焦比、高产量、中心发展型的煤气分布所作的不同装料生产过程。图7是图6中4种不同装料方法的煤气分布结果。
5布料操作在发展
图6中4个月的4次改变,边缘第一环(520)、第二环(50.50)布的矿石和焦炭始终未变。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3~7环。这正是多环布料的优点。从图7可以看到,边缘煤气利用率并未发生变化,但中心煤气利用率逐次提高。
高炉按生产需要,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,和传统布料不同,炉料在炉内很少位移或滚动。这种控索精神,体现继续挖掘潜力的决心。
6讨论
两年前,在邯钢经历一段失败的布料实践。5号高炉容积1260m3,初看,装料制度极特殊,矿石远离炉墙(见图8)。
起初用布料校正,少许加重边缘,高炉立即难行,风量大减,高炉不接受,生产损失很大。试验的装料方式举例如下(见图9):
看似布料问题,但并未奏效。据文献[9]分析是高炉结瘤的结果。我们曾两次热洗,按经验应当起作用,但实际炉况如故。这是我最沉重的冶炼经历之一。