摘要：随着高炉大型化的发展，各种布料制度在不同高炉上相继应用，并且取得良好的效果。青钢2×1800m³高炉上料设备为串罐式无料钟。在两座高炉投产后根据实际逐步摸索出一套适合的基本制度：中心加焦结合大角度、大角差布料制度，取得了比较好的经济技术指标，也为高炉铜冷却壁的保护提供了有益尝试。

关键词：装料制度  大角度  中心加焦

1  前言

高炉布料是每一个炼铁工作者都会遇到的问题，高炉采用哪种布料方式是最科学的，中心加焦是否有存在价值，存在一定争议。当然对于原燃料质量较好的高炉，追求平台加漏斗的方式，高炉既能保持长期稳定顺行，指标又良好，那是再好不过的了。但是，总有一些高炉，受资源限制，连基本顺行都保证不了，更谈不上冷却壁的保护，炉身下部铜冷却壁不足4、5年就损坏严重，往往一代炉龄不到八、九年就要考虑大修了。这些高炉为了维持基本顺行，被迫从正常装料制度退回小矿角、小焦角，小角差，但是，这种布料方式，炉况受外界操作条件波动影响较大，不但高炉经济技术指标差，炉况抗干扰能力差，合理的操作炉型破坏也较快，原因是：此种装料制度是发展边缘的装料制度，料面逐渐平坦，中心漏斗浅。角度更小时可能引起中心料面高，边缘料面低的馒头形料面。小矿角、小焦角、小矿角角差的装料制度一般炉况较顺，作为短期恢复炉况的手段还可以，但是承受原燃料波动的抗干扰性差。其原因主要是较小的矿带堆尖间距与单环布料类似，炉料的滚动和滑动随机性大，炉料粒度不均匀时更严重，加剧了布料偏析，容易引发炉况不顺。而且，原燃料质量问题不解决，高炉指标将会很差，炉况也很难恢复。青钢高炉在一年来的生产实践过程中总结出来一套顺行、低耗适合青钢原燃料条件的布料方式。

2  青钢高炉布料方式浅析

青钢高炉在分析自身原燃料和综合外部操作环境的基础上，合理利用大矿角、大焦角、大角差结合适量中心加焦技术，较好地解决了原燃料质量一般条件下，高炉的长期稳定顺行问题。

2.1大矿角、大焦角、大角差的布料思路的优势

高炉要保持炉况稳定，首先必须稳定边缘，也就是需要大的矿角，有了大矿角又需要大焦角，以防止边缘过重；其次，高炉要保证合适的中心气流，追求好的技术经济指标，就要控制合理的中心无矿区，即保证较大的矿角角差^[1]。采用大矿角、大焦角、大矿角角差的装料制度后，减小了炉料偏析，使整个料面对煤气的阻力更均匀、稳定，煤气利用可以达到较好水平，克服了小矿角、小焦角、小角差的缺点，增强了炉况的稳定性。

2.2大矿角、大焦角、大角差操作瓶颈

这种大矿角、大焦角、大角差的布料方式，可以达到很好的布料效果。如果控制的不好，边缘容易压的过死；中心开放程度不足时，容易憋风、崩料，进而导致炉况不顺。尤其是对于国内大多数原燃料质量一般的高炉，大多不敢采用这种装料制度，最担心的是：炉况不顺。

2.3 大矿角、大焦角、大角差与中心加焦技术的协同

将焦炭加入高炉中心区域，并且中心焦炭上下连通起来，形成稳定的中心焦柱，有利于炉芯死焦柱的更新，改善中心透气性和透液性。采用中心加焦之后，中心可以充分打开，促进炉况的长期稳顺状态。但在实践中，如果发现焦比居高不下，中心气流过盛，很有可能是因为加中心焦时角度偏大或焦量太大导致中心气流过旺造成，此时应逐渐减小中心加焦角度或减少中心焦量，保证合理的中心气流，提高煤气利用，降低燃料比^[2]。

传统布料认为中心煤气550℃左右，边缘控制在80-120℃之间，而高炉使用大矿角、大焦角、大角差，边缘相对较重，边缘温度在80℃以下，甚至50℃左右，但是由于中心加焦的作用，稳定的中心焦柱使得中心无矿区煤气流较旺盛，保持良好的高炉透气性，高炉顺行良好，如图1、图2所示。

   图1 传统布料炉顶十字测温图             图2 青钢当前炉顶十字测温图 

青钢高炉把大矿角、大焦角、大角差和中心加焦的优缺点结合起来，形成了大矿角、大焦角、大角差结合适量中心加焦技术的布料方式，解决了高炉炉况的稳定性问题，同时也获得了较好的经济技术指标。

3  青钢高炉采用中心加焦、大角度、大角差的布料实践

3.1中心加焦、大角度、大角差布料制度的实施

青特钢2座高炉都采用大角度、大角差、中心加焦布料制度，相对因为炉喉直径及布料溜槽长度不同，布料矩阵角度有所不同。

此种布料方式，由中心加焦、大角度、大角差三部分组成。此布料方式是以解决高炉中心气流不畅为出发点。由于溜槽在由大焦角向小焦角倾动的过程较长，真正到达中心的焦量较少，不足以支撑“中心堆包、中心无矿”的技术理念，所以应加大中心布焦的比例。

大角度、大角差的实施，以压制边缘效应为主，使中心无矿区更加稳定，由于矿焦角度都比较大，但是矿焦同角，故不会使边缘过重。除中心加焦外，此种料制中心不是单纯多布焦炭，而是少布矿，所以煤气利用不会恶化，燃料消耗维持在理想水平。

2^#高炉布料调整具有典型性，主要调整在开炉后11月份，共分为4个阶段，其过程如表2所示。

表2  青特钢2#高炉布料矩阵调整情况

3.2开炉初期

2^#高炉开炉初期，按照开炉料面测定结果确定角度。

当α角为40°时，矿石料流在料线为1.3米时距离炉墙约为300mm，考虑测定料流宽度在料线1.3米处为595mm，实际料流距离炉墙约在400mm左右，符合常规角度控制，从炉喉曲线看边缘气流基本正常，但中心区域温度不理想，燃料比在525公斤左右。

从操作看，炉况波动偏大，塌料偏多，表现形式为边缘易发生管道；滑料时，从炉顶摄像可看到边缘喷焦炭。开炉初期，联合软水系统总温差大于6℃。典型十字测温曲线如图3。

图3  开炉初期十字测温图

3.3第二阶段

根据炉况反映情况，焦炭和矿石角度同时外移至43°，这样既加重了边缘，又不至于边缘压制过重。同时为减弱中心气流，把内环焦炭变为1圈，同时增加平台宽度，把矿石布料增加一圈，矿石内环角度变化不大，也有利于中心气流的稳定。

通过调整，煤气利用有所改善，风压上升，燃料比降低约5公斤。但从操作看，顺行状况没有彻底解决，仍然存在塌尺滑料现象，边缘在憋风时出现管道气流，同时中心气流亮圈较大，气流不强。此时软水系统总温差大于6℃。典型炉喉十字测温图如图4。

图4  布料矩阵调整第一阶段十字测温图

3.4 第三阶段

针对第二阶段出现边缘问题，布料调整继续选择压边方针，继续扩大矿石角度。为保证中心气流，选择在扩大角度同时增加中心加焦。

此时炉况反映出趋于稳定状况，边缘管道性气流得到有效抑制。从炉顶摄像看，增加中心加焦后，中心气流明亮且较强，不容易被压死，中心气流的光圈缩小。从十字测温也能看出，边缘气流得到进一步抑制，而中心区域大小相应减小。软水系统总温差下降到5℃左右。典型煤气十字测温图如图5。

图5  布料矩阵调整第二阶段十字测温图

3.5第四阶段

在第三阶段基础上，矿焦布料矩阵同时平移，继续扩大角度至最外环角度47°；采用中心加焦后，中心气流比较旺盛，这样为焦炭布料矩阵中心角度外移创造了条件，中心第二环从32°移到37°，减轻了矿区的负荷，使料柱透气性改善；同时由于中心加焦，中心气流又比较强，这样使高炉径向矿焦比更加合理。

3.6 逐步完善阶段

大角度、大角差、中心加焦技术的应用，使高炉能够接受较重的边缘负荷。但边缘负荷能加重到什么程度，由高炉顺行情况决定。在操作中，灵活运用增加或减少中心加焦的圈数，在高炉因各种因素引起的憋风时，增加中心加焦圈数，保障中心气流更通畅，增加透气性，缓解憋风现象，保障了炉况顺行；在中心气流过于强盛，十字测温中心温度持续高于700℃时，减少中心加焦圈数，杜绝中心管道性气流，提高煤气利用，稳定炉况。

至此，高炉的基本布料制度：大角度、大角差、中心加焦布料方式形成。2^#高炉采用此种布料矩阵技术后，顺行得到大大改善，基本消除了崩滑料，煤气利用提高，消耗降低，同时操作比较灵活，取得了较好的效果。典型炉喉十字测温图如图6。从图中看出，最边缘温度已经低于十字测温的内部其它点，没有拘泥于传统理论（认为边缘温度稍上翘的观点）。调整后软水系统水总温差约在3℃左右，对炉体冷却壁起到了防护作用。

图6  布料矩阵调整第三阶段十字测温图

4  中心加焦结合大角度、大角差布料制度的实践效果

青钢高炉合理采用中心加焦结合大角度、大角差布料制度，在很短时间内实现了顺利开炉、快速达产、指标优化和提升；同时，高炉冷却壁水温差始终维持在较低水平，为高炉冷却壁特别是炉身下部铜冷却壁的长寿、维持较长时间的合理操作炉型奠定了基础。

青钢1^#高炉2015年11月点火，一周迅速转入正常，随后开始喷煤，起始喷煤比120kg/t，过程非常顺利。炉况稳定顺行，各项经济技术指标都比较好，如表1所示。

表1  青钢1^#高炉投产一年以来主要操作指标

2#高炉2016年10月开炉，开炉后逐步调整装料制度，采用中心加焦结合大角度、大角差布料制度。同样在一周时间内转入正常，随后的20余天，煤比稳定达到150-160kg/t，块矿比例达到20%，高炉指标良好，炉况稳定，各项指标维持在较高水平。

5  中心加焦结合大角度、大角差布料制度的技术分析

通过两座高炉使用中心加焦结合大角度、大角差布料制度的实践及取得的效果，可大致总结出此种技术的特点：

5.1从调整方向看：

此种制度核心是：适当压制边缘气流，确保中心气流。中大型高炉由于炉缸直径较大，保证中心气流是顺行前提；由于风压相对偏低，边缘气流不易控制，大角度又解决了边缘不易控制的问题，所以效果较好。

5.2从休风后炉顶料面看：

整个料面从边缘到中心是非常平缓的稍稍倾斜的缓坡，比较理想。大角度大角差，因矿焦同时外移，角差比较大，矿焦平铺，平台比较宽阔，边缘温度虽然有所降低，但矿焦比分布比较合理；中心加焦又保证了中心气流的稳定，采用此种技术更有利于顺行；如图7所示。

图7 休风后炉顶料面情况

5.3从青钢高炉实际使用看：

采用此种装料矩阵后，有利于降低软水系统水温差，达到保护铜冷却壁的效果。青特钢1^#高炉水温差长期维持在2℃以内，2^#高炉在调整过程中水温差也逐步降低，达到3℃左右，这样能有效保护铜冷却壁。图8为调整第一阶段铜冷却壁热面温度，图9为调整结束后最终的铜冷却壁热面温度，可以看出铜冷却壁热面温度降低，分布也比较均匀。

图8  调整第一阶段铜冷却壁热面温度

图9  调整结束后铜冷却壁热面温度

5.4从操作过程来看：

高炉操作手段更加灵活，在炉前出铁不正常或原燃料波动时可以灵活调整中心加焦圈数，实现疏导气流作用，使操作调整手段增多，效果较好。 

5.5从物理热调整来看：

此种布料矩阵在使用过程中，因中心气流比较旺盛，铁水物理热水平较高。当物理热下降时，必须尽快提高炉温，同时维持下限碱度，保证炉缸吹透，稳定中心气流。图10为正常生产后炉顶摄像图像。从图中看出中心气流细小又十分旺盛，效果较好。

图10 调整结束后炉顶摄像图

5.6从预防炉墙结厚的角度考虑：

通过多年青钢高炉生产实践，我们发现只是边缘温度低，只要炉况顺行，不会产生炉墙结厚现象，传统观点认为边缘温度低就会造成炉墙结厚的观点是靠不住的。通过摸索，我们认为炉墙结厚原因很多，比如成渣带频繁波动、原燃料急剧恶化、边缘煤气流不稳定等造成炉况不顺行的因素。总之，如果高炉边缘过重，影响顺行，采取的措施不力，则会容易炉墙结厚；如果边缘较重，但炉况顺行，不用过分担心。

6  结语

中心加焦结合大角度、大角差布料制度实施情况下，高炉长期稳定顺行，边缘温度更低，不仅解决了原燃料质量较差的高炉稳定性问题，同时，也为冷却壁尤其是炉身下部铜冷却壁的保护提供了有益尝试。

（1）大角度、大角差配合中心加焦是一种非常好的布料技术，布料核心是适当压制边缘气流，确保中心气流，达到炉况长期稳定顺行，降低燃料比的目的。

（2）一般装料制度调整过程比较缓慢，但从2^#高炉的调整过程看，装料制度调整后起作用的时间比较快，方向性只要正确，调整应该迅速。

（3）由于有效压制了边缘气流，最边缘温度最低，冷却壁热面温度降低，实现了对铜冷却壁的保护。

（4）各种装料制度应根据实际情况选择，适应自身的各种制约条件，但必须以顺行为前提。同样，适合的装料制度又有利于顺行及降低消耗，这是判断一种布料技术是否合适的标准。