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0.35—0.45之间。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。
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 8．31 22 22 风口号 开始漏 22：28 常压时间 22：45—23：58
1
停风时间 17：18—18：50 23：58—4：13 风口 1 1 更 换 设 备 中缸 弯头 1 9.1 9.2 累计
22 22 18 5：50 15：55 4：08 6：05—8：15 16：07—17—46 4：05—7：33 7小时20分 8：15—12：52 17：45—21：56 7：33—11：49 18小时51分 1 1 1 5 1 1 1 3 1 2 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，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 [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。
2
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[2][3]。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2[4]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面，是以后各种布料器，共同遵循的准则，无钟布料也不例外。
0.10.090.080.5550阻 力 系 数0.070.060.050.040.030.0207501513406340633503503503504197502755803506003200232343504323350507035030003504063350750674158403635040632857200040634158350215627004158406340364036350270040632580250033634063406343502700146340632100151317262000406332003200415841581719320012503061250101.6461746172700403612501719230017192516151323232826461713865444158253640521513103646171250320020001386124546171719151330164617461711105015361260282640525026151362041583223461712603200419712602156944100927004288515200030161130001001315.6132580100225802536700550423620406080100高炉数据组数，个120140160
图2，不同容积高炉的阻力系数（图中数据是高炉容积）
3．1，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 8-15 16-19 20-28
WK 吨 29.5 33 35 αK 度 36 37 38 αJ 度 31 32 33 日产 吨 2942 2864 2991 焦比 kg 417 418 402 燃料比 kg 515 528 511 3
风量 2614 2560 2617 综合冶强 校正焦比 kg 417 407 389 1.163 1.139 1.166 校正燃料比 kg 515 514 501 m3/分 吨/日. m3 日期 CO2 8-15 16-19 20-28
18..66 18.63 18.89 煤气,% CO 24.2 24.3 23.22 ηCO 43.54 43.4 44.86 1 17.92 18.5 18.18 半 径 煤 气 分 布 , % 2 19.5 19.37 19.36 3 19.22 19.33 19.13 4 17.04 17.22 18.36 5 9.69 10.72 10.82 塌料 次/日 1.25 1.5 0.78 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 kg 8-15 16-19 20-28 1708 1718 1678 矿石含铁 % 58.69 58.6 58.68 焦灰 % 12.39 12.56 12.64 煤灰 % 16.56 16.22 16.00 灰石 kg 19 23 24 铁耗 kg/t 952 982 971 风温 0C 湿度 g/ m3 14.17 14.65 9.72 [Si] % 0.54 0.50 0.50 1162 1181 1153 3．2，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 1-20/1 1-9/2
日产 t 冶强 t/日. m3 CO2 % ηco % 装料 料线 WK % m t WJ t K/J Q/ΔP 透指 m3/分 1624 1734 1670 风量 2015 0.996 2140 1.072 17.5 41.4 同装 1.75 23.1 6.01 3.846 17.7 41.9 分装 2.0 17.9 42.5 分装 2.0 燃料比 kg 510 511 490
482 420 400
24.1 5.94 4.06 26.3 6.33 4.15 1889 1990 1945 18-25/2 2130 1.008 时间
1-20/1 1-9/2 18-25/2
395 393 374
焦比 kg
校正焦比 kg
校正燃料比
kg 542 545 516
3．3，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 1-13/5 14-24
装料制度 t/日. KKJJ↓ KK↓JJ↓ 利用系数 m3 2.639 焦比 kg 381 校正焦比 kg 381 377 4
煤比 kg 163.8 162.5 燃料比 kg 544.8 539.5 校正燃料比 kg 544.8 537.5 2.679 375 25-29 26-29/6 KK↓JJ↓ K1.5↓KJJJ1.5↓ 风量 kpa 1476 1487 1191 1487 2.104 363 2.875 366 366 375 123.8 138.8 486.8 504.8 489.8 513.8 时间 m3/分 1-13/5 14-24 25-29 26-29/6 风压 Q/ΔP 1.65 1.62 1.28 1.62 透指 % 1713 1770 1726 1728 煤气CO2 % 15.77 15.45 17.19 17.28 ηco % 35.88 35.65 39.15 38.53 边缘CO2 % 6.7 7.0 11.9 13.4 中心CO % 8.5 8.7 10.9 7.3
3．4，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 =KJ↓KJ↓ K=10吨
表8（1962年） 时间 1-10/1 11-31 时间 结矿比 TFE % 1-10/1 100 11-31
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。
3．5，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 + JJJJ
3．6，双装：
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。
5
装料制度 KKJJ↓1.5m （2A+3B）↓1.5m 利用系数 t/日.m3 1.34 1.476 焦比 kg 718 692 校正焦比 冶强 kg 0.942 701 t/日. m3 2.93 1.01 K/J 1.4 塌料 0.8 坐料 次/日 818 0.6 风温 0C 次/日 次/日 828 3.18 1.2 焦灰 % [Si] % 1.28 1.23 加湿 g/ m3 25.5 27 CO2 % 13.7 14.2 1 煤 气 半 径 分 布，% 2 12.4 12.6 3 14.5 14.4 4 12.9 11.8 5 10.6 9.4 7.6 8.5 % 42.31 15.01 43.28 15.4 98.13
mKKJJ + JJKK
3．7，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，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
4．1，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8—12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
6
图5，无钟布料示意图
图6 粒度偏析
4．2，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，可以将炉料，布到任何位置、并且有多种不同的布料方式（图7）。
7
图7 无钟可将炉料布到任何位置
4．3，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
5．1，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。
8
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。
5．2， 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，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 5．3，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产过程[9]。
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3—7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。
10
图12是日本一座高炉的布料操作结果[12]。图中第一列是布料方法，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12
5.4，宝钢布料[13]：
宝钢重视布料平台。矿石在炉内形成自炉墙起1.3—1.7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
11
2004年3月宝钢无钟布料操作： 炉别 容积 d m 系数 冶炼强 度 焦比kg 煤比kg 风温0C CO2 ％ 富炉渣铁水氧％ 碱度 Si,% 炉料结构，％ 烧结矿 77 77 77 球团矿 5 5 5 生矿 18 18 18 1 2 3 4063 13.4 2.23 1.06 4063 14 4350 14
装料制度：
2.17 1.03 2.35 1.07 261 309 273 207 164 202 1244 1229 1248 22.80 2.60 22.7 23.3 1.88 2.84 1.22 1.24 0.36 0.34 .28 炉别 h m WK WJ t t αK 环数 α 环数 J1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 0 0 0 32403240 3 3 3 3 3 3 3 2 3 3 3 2 3 3 3 2 3 3 3 3 2 3 1 2 3
1-1.5 131 24.7 1.2 1.2 131 26.7 131 24.7 5．5，其他厂经验 A，上钢一厂 炉别 容积 d m 系数 冶炼焦比强 度 kg 煤比kg 风温0C CO2 ％ 富炉渣氧％ 碱度 铁水Si,% 炉料结构，％ 烧结矿 球团矿 12 生矿 6 3
2500 11.1 2.4 369 110 1160 21.67 1.67 1.16 0.39-0.41 82 12
炉h 别 m WK WJ t t αK 环数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 050047.5 45.5 43 40.5 37 34 31 27 23 18 1 J3 1.5 60 14.4 3 2 4 2 4 1 2 2 α 环数 2
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 d m 系数 冶炼焦比强 度 kg 煤比kg 风温0C CO2 ％ 富炉渣氧％ 碱度 铁水Si,% 炉料结构，％ 烧结矿 75.8 球团矿 15.8 生矿 8.4 1 2536 11.56 2.16 1.13
装料制度：
408 87.3 1056 0.2 1.08 0.58 炉h 别 m WK t WJ t αK 环数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 0 23 26 29 3235 37 J1 1.2 47.5 13.9 5 1 2 1 5 2 3 α 环数 5 2 2 2
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 d m 系数 冶炼强 焦比度 kg 煤比kg 风温0C CO2 ％ 富氧％ 炉渣碱度 铁水Si,% 炉料结构，％ 烧结矿 75 球团矿 14 生矿 11 1.2 2000 10 2.0
装料制度： 炉别 h m WK t WJ t 1.02 452 62 1030 1.04 0.49 αK 环数 1 0 10 1 0 102 2 3 4 22.2 27.2 31.7 2 5 6 7 35.7 39.2 42.12 J8 9 44.6 46.8 10 11 48.8 50.3 1 1.2 47.5 13.9 3 1 α 环数 2 3 4 22.2 27.2 31.7 2 13
5 6 7 35.7 39.2 42.15 6 7 8 9 44.6 46.88 10 11 48.8 50.3
典型的中心加焦。
D，武钢 炉别 容积 d m 系数 冶炼强 焦比度 kg 煤比kg 风温0C CO2 ％ 富氧％ 炉渣碱度 铁水Si,% 炉料结构，％ 烧结矿 76 球团矿 4 生矿 20 2 1536 8.9 2.23 1.14
装料制度：
408 128 1128 19.28 0.92 1.07 0.52 炉 h 别 m WK t WJ t αK 环数 1 2 22.229 3 4 5 6 7 33 36.8 40.5 43.5 46 2 αJ 环数 1 10 2 3 4 22.2 29 33 5 6 7 8 36.8 40.5 43.5 461 2 2 2 2 8 9 10 11 43.5 48.550.3 50.3 3 3 9 10 11 48.550.3 50.3 2 1 1.2 47.5 13.9
矿石反复布料（见红字）： 6 7 8 9
43.5 →46 →43.5 →48.5 → 2 2 3 3
5．6，不同先进高炉的温度分布曲线见图14。
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
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附：邯钢5高炉
（初期） h m WK t WJ t αK 环数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 48.547 45 43 40.5 38 3532 2822.5 5 10 1.2 47.5 13.9 5 αJ 环数 不论矿石或焦炭，均不向高炉靠近中心。起初用布料校正，少加重边缘，高炉立即难行，风量大减，高炉不接受，生产损失很大。装料方式举例如下：
（改变一例） h m WK t WJ t αK 环数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 4644 41.5 39 37 35 32.529 2318 2 7 2 5 2 2 2 1 2 αJ 环数 1.2 47.5 13.9
这是我最沉重的冶炼经历之一。 h m WK t WJ t αK 环数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 4644 41.5 39 37 35 32.529 2318 3 1 2 3 4 1 1 1 3 5 αJ 环数 1.2 47.5 13.9
曾两次用焦炭热洗，按经验，足以起作用，但并未奏效。
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