摘要 通过面料方程计算及开炉顶检修方孔观察,调整炉喉截面积矿焦比的分布,形成合理的料面形状.6号高炉通过对炉顶布料的探索,形成了适合武钢原燃料条件的布料模式,保持炉况长期稳定顺行,取得良好的技术经济指标.

关键词 高炉 布料 料面 矿焦比 软熔带

1概况

武钢6号高炉有效容积3200m3，采用了并罐斗钟炉顶、全冷却壁(其中炉腹、炉腰和炉身下部三段铜冷却壁)、联合软水密闭循环冷却系统、吉矿分级入炉等新技术。6号高炉原燃料情况如焦炭灰分在12．7％～13．7％，M₄₀为78％～80%，M₁₀为7％～8％，热强度为56％～65％。高炉于2004年7月16日开炉，2004年底，由于原煤立紧张，焦炭缺口大，每天翻18车外购焦，占焦总量的20％一30％，其质量更难以保证。矿石综合品位60％左右，用料结构为70％烧结矿+20％球团矿+10％块矿。原燃料中A1₂0₃高，炉渣中Al₂O₃高达17％以上。烧结矿TFe在57．5％～59．0％，<10mm的烧结矿占28％～35％，碱度为1．70～1.85，因此，6号高炉引进烧结矿分级入炉技术，将<13 mm的小烧结矿分步布人炉内，以降低烧结矿粉末对炉况的影响，同时改善煤气利用率。通过在炉顶布料上的大胆探索，不断优化布料制度，克服了原燃料供应紧张、质量下降的影响，高炉长期保持稳定顺行、稳产、高产的态势，日均利用系数达到2．36，尤其从2004年10月至2005年4月日均利用系数突破2．506，综合能耗逐步下降至501kg/t(见表1)。笔者对6号高炉炉顶布料的实践加以分析总结，找出不同的原燃料条件下的布料规律。

2 6号高炉炉顶布料的特点   

    6号高炉炉型为矮胖型，炉喉直径9．0m，32个风口，进风面积O．4417m²。由于6号高炉的原料质量一般，理化性能较差，长期以来风量偏少，风速在215～225 m／s，鼓风动能在80～110 kJ／s。 

    6号高炉采用重量法多环定角位布料结合角度调整，通过调节每一角位的环数来调整矿焦比的烧布，同时采用了烧结矿分级入炉技术，将小粒级的烧结矿分布于边缘环带。2004年年底，6号高炉原燃料质量恶化，风量逐步萎缩，下料变差，时常出现快慢料、滑料、崩料现象，局部出现管道行程。同时6号高炉采用薄炉衬、铜冷却壁以及联合软水密闭循环冷却系统，冷却强度大，冷却壁水温差下降至1．5℃以下。如不采取及时有效的措施，炉身将出现粘结甚至结厚。

  经过认真的分析，决定进行大胆的探索，不断优化布料矩阵，找出适合6号高炉原燃料的布料模式。通过开炉顶检修方孔观察发现，最外圈有一约20 cm宽焦炭环带，中心有突起的焦堆，这与我们设想的边缘平台+漏斗+中心焦堆的料面形状完全不一样。通过布料方程计算，并结合武钢的原燃料的特点，发现同角位焦炭比矿石大一个角位。

  针对6号高炉原燃料质量一般尤其焦炭质量较差，下部进风面积偏大，鼓风动能偏低的特点，我们腚采用中心开放型的布料矩阵，达到开放中心，保证炉况稳定顺行，进一步强化冶炼的目的。而传统的发展两股煤气流的布料模式，只能维持生产或适肝特殊炉况，不能满足高炉的长期稳定顺行的要求。通过调整各个环带的矿焦比的分布，炉况产生根本性的好转，进一步增强了我们的信心。在此基础上，我们大胆探索，找出了适应武钢各种原燃料条件的炉顶布料矩阵，既能满足高炉的长期稳定顺行租强化冶炼的需要，又能提高煤气利用率，各项技术经济指标良好。

3布料矩阵与料面形状

  根据武钢高炉生产积累的经验，我们将炉喉料形状分为三个部分：边缘环带、中间环带、中心焦堆。

  (1)边缘环带。即边缘平台，此区域的矿焦比最重。大型高炉平台宽1．5 m左右，原燃料质量好可适当加宽。边缘环带矿焦比决定边缘煤气流的分布及软熔带的边缘位置高低，薄炉衬全冷却壁+3段铜冷却壁的高炉要求高温区下移，软熔带边缘位置严格控制在铜冷却壁所在区域，以形成稳定的渣皮。如高于此区域则会产生“腰疼”病，即在此区域形成粘结或结厚。

  (2)中间环带。即中间漏斗，此环带直接影响煤气流穿透中心的能力，我们也称为煤气阻力带。这一区域的宽度及矿焦比的分布与原燃料的质量直接相关，原燃料质量好，透气性改善则可拓宽并适当加重矿焦比，同时可适当减少中心焦炭量，炉顶上升管温度下降，煤气利用率提高，综合燃料比下降。如增加这一环带的矿焦比，边缘煤气流发展，中心煤气流被抑制，越靠近中心矿焦比加重越明显，炉身温度会大幅上升，引起渣皮脱落。中间环带的坡度要求小于17⁰。大于17⁰则炉料向中心跨塌的几率大大增加，甚至产生滑坡现象，直接阻塞中心煤气流，易造成炉况波动，料难行。

    (3)中心焦堆。这是煤气流速最快、流量最大的区域。拓展这一区域炉顶上升管温度上升，反之下降。此区域焦炭量在原燃料质量差时，我们一般控制在15％～30％，中心焦堆的焦炭量少，中心气流难以保证，如不及时调整，时间长则风量萎缩，会形成炉缸中心堆积；而焦炭量过多则会产生流化现象，甚至出现管道、崩料，煤气利用率低，综合能耗升高。因此，这一区域对维持高炉的稳定顺行非常重要。

    6号高炉不同布料矩阵下的料面形状如图l所示。从图中可以看出：(c)的料面形状比较合理，边缘平台宽度在1．5m左右，中间环带坡度较小，中心焦炭量充足，炉料在下降的过程中，料面变形小，有利于稳定炉内煤气流，同时煤气利用率较好。而(a)、(b)边缘有凹槽或斜坡，中间环带的坡度大，炉料在下降过程中变形大，会出现快慢料及滑料，炉内煤气流不稳定，煤气利用率差。

4炉喉料面径向矿焦比的分布

    炉内散料柱中影响透气性的因素为炉料矿焦比的分布、粒度组成、矿焦界面等，在矿焦比分布大的地方，煤气阻力损失大。在软熔带则由焦窗决定其透气性。因此，合理炉喉料面径向矿焦比分布尤其重要。影响高炉内炉料透气性的因素主要为矿焦比的分布区间。根据布料方程计算并结合6号高炉的生产实践及休风时从炉顶检修方孔观测，得出6号高炉常用矿石布料角差区间为16．8⁰～19．0⁰，该区间占炉喉面积60％左右，实际上由于矿石的滚动效应，布矿区域会扩大。通过布料方程计算及开炉顶检修方孔可以看出，角位越大焦炭越布向矿石的外侧，9号角位的焦炭与l0号角位的矿石基本重合，而在4号角位矿焦也基本重合，当然这与炉内的煤气流有一定的关系。

6号高炉炉顶布料相邻的角位问布料宽度为300～400mm，布料矩阵以定角位为主，以角度调整为辅，因此各角位的面积不同，布料环数不同，一般情况下，8～10号角位布料靠近炉喉边缘区域，4～7号角位布料处于炉喉中间环带，而1号角位则将炉料布到炉喉中心区域。每一环带炉喉单位面积矿焦比的分布能比较具体地反映炉料的分布情况；在高炉常用

                                          ^{987651      1098765                         109}

的布料矩阵中，矩阵C₂₂₂₂₂₄↓O₃₃₃₂₂₂↓+C↓O↓Os ₃₃的边缘区矿焦比最大，炉喉中间环带的

                                              ^{9876541       987654                         98}

单位矿焦比最小；矩阵C_2222224↓O₃₃₃₂₂₂↓+C↓O↓Os₃₃↓

                                                                                 ^{9876541       98765                       109}

的炉喉中间环带的单位矿焦比最大；矩阵C_1222224↓O₂₃₃₂₂↓+C↓O↓Os₃₃的边缘区和中间环带的单位矿焦比都较高。

    2005年2月3日定休开炉顶检修方孔时观察，料面形状为图l(c)。可以看出，6号高炉布矿角位外移，即错角位布矿，同时通过角度的调整，炉喉单位面积边缘环带矿焦比增加，中间环带矿焦比下降并趋于平稳，中心焦堆不变。风量、风压平稳，炉况稳定，下料顺畅，冶炼强度大幅提高。

5炉顶布料对煤气流的影响

    在原燃料条件相同的情况下，边缘环带矿焦比增加，则边缘煤气流被抑制，中心煤气流发展，反之亦然；中间环带矿焦比增加，则风量减少，煤气流不稳，越靠近中心的环带矿焦比增加边缘煤气流越发展，下料不顺畅，炉身温度急剧升高，渣皮脱落，而中心煤气流不畅，边缘易出现管道行程，时间长则会引起炉身局部粘结甚至结厚，此时即使增加中心焦炭量，中心煤气流也不会发展。如12月7日布料矩阵

        ^{9876541     987654                     98}                    _{9876541       98765                    98}

由C_2222224↓O₃₃₃₂₂₁+C↓O↓Os₃₃↓，变为C_2222224↓O₃₃₃₂₃+C↓O↓Os₃₃↓

时就出现此种现象。而中心焦堆焦炭量则可根据原燃料情况及风量可酌情增减。

    通过对炉顶布料角位的调整、角度的控制及矿焦比的分布，6号高炉形成了比较成熟的布料模式,各环带矿焦比分布和料面形状合理，变形小。煤气流稳定，形成倒“V”字型软熔带；炉身温度分布均匀稳定，平均温度低，渣皮稳定。

    综合6号高炉对炉顶布料的探索，我们发现：在原料变差时，通过布矿角外移和增加边缘环带的矿焦比，强烈抑制边缘煤气流，适当减少中间环带矿焦比，降低煤气阻力，可以达到了开放中心的目的，炉况顺行良好；在原燃料质量好转时，通过调整布矿布焦区间，改变各环带矿焦比，减少中心焦炭量，提高煤气利用率，可以取得更佳的技术指标，更好地适应了武钢原燃料的变化。

6 6号高炉布料矩阵调整及效果

    通过不断的观察、分析、总结，我们将布料矩阵

       ^{9876541       987654                    98}

由C_2222224↓O₃₃₃₂₂₁+C↓O↓Os₃₃逐步推进变为

   ^{9876541      987654                     98           876541      987654                    109          987651}

C_1222224↓O₂₃₃₂₂₁+C↓O↓Os₃₃↓→C₂₂₂₂₂₄↓O₂₃₃₂₂₁+C↓O↓Os₃₃↓→C₂₂₂₂₂₄↓

 ^{1098765        109}

O₃₃₃₂₂₂+C↓O↓Os₃₃↓.

小烧结矿我们一般固定分布在边缘环带。当原燃料好转透气性改善，风量稳定在5 950 m³／min以上，风速超过225m／s时，布料矩阵变为

    ^{987651      1098765                 109}

C₂₂₂₂₂₂↓O₄₃₃₂₂₂+C↓O↓Os₃₃↓。由炉身温度可以看出，软熔带根部位置由9～10段逐步下移至6段(铜冷却壁段),冷却壁水温差在2．5—4．0℃，在6段形成稳定的渣冲皮。中心煤气流开放，这一点可从炉顶红外线分析仪看出，中心有一稳定的火焰。随着原燃料的改善，风量增加，炉况稳定顺行，鼓风动能增加，我们进一步拓展布焦布矿区域，将4号角位每二批各增加一环矿焦，炉顶温度下降至120～150℃，冶炼强度明显加快。当原燃料条件进一步改善，中心煤气流发展,我们逐步将中心焦炭减少至2环，风量增加明显，从炉顶煤气分析仪上CO₂上升至21％以上，综合能耗逐步下降。2005年4月21日．4月30日。利用系数达2．58，综合焦比下降至501 kg／t。从长远来看，减少中心焦炭量将有利于改善整个料柱的透气性、提高煤比，有利于高炉进一步强化冶炼，降低冶炼成本。几种典型的布料矩阵对炉况的影响见表2。

7结语

  无料钟炉顶布料的核心就是通过布料溜槽灵活的将炉料按一定的重量分布于炉喉的任一部位，从而达到合理的料面形状和矿焦比的分布，适应高炉强化冶炼的需要，取得良好的技术经济指标和综合效益。当前煤粉灰分高达20％以上是综合焦比高的主要原因之一。6号高炉要想取得更大的成绩必须坚持精料，尤其是提高焦炭的质量，加强设备管理,减少休风率。这样可进一步优化炉顶布料矩阵，减少中心焦炭量，提高煤气利用率，取得更佳的综合经济效益.