1、总第183 期2011 年第3 期HEBEI METALLURGYTotal 1832011，Number 3收稿日期:2011 03 17作者简介:赵军(1970 )，男，高工，1992 年毕业于北京科技大学钢铁冶金专业，现在河北钢铁集团唐钢公司炼铁厂工作，E mail:tgzhaojun tangsteel com关于高炉布料技术中存在问题的探讨赵 军，闫宝忠，刘东英(河北钢铁集团 唐钢公司 炼铁厂，河北 唐山 063016)摘要:唐钢无钟炉顶布料技术的发展经历了单环布料、以中心气流为主适当发展边缘气流的多环布料模式，摸索出了“小批半倒”处理特殊炉况、上下部相结合处理炉墙粘结的方法及薄壁铜
2、冷却壁高炉的“大角度、大角差、大矿批、重边缘”布料模式，并根据生产实践总结了不同阶段无钟炉顶布料的一些规律，探讨了一些生产实践中关注的技术问题。关键词:高炉;无钟炉顶;多环布料中图分类号:TF3213 文献标识码:A 文章编号:1006 5008(2011)03 0013 03DISCUSSION ABOUT CHARGEDISTRIBUTION TECHNIQUE OF BLAST FURNACEZhao Jun，Yan Baozhong，Liu Dongying( Ironworks，Tangshan Iron and Steel Company，Hebei Iron and Steel
3、Group，Tangshan，Hebei，063016)Abstract:It is concluded the development of bell less charge distribution technique in Tang Steel It is single circle distribution at first and at present multi circle one，which distributes charge mainly with central airflow while subsidiary with edge flow It is worked ou
4、t the distribution model of “small lots and half pouring“ totreat special situation，method of combining upper and lower parts together to treat furnace walls bonding，“large angle，large angle difference，large ore batch，heavy edge“ model for blast furnace with thin copper cool-ing wall Some laws of di
5、stribution for bell less furnace roof in different stage is concluded based on practicalproduction，some technical questions discussedKey Words:blast furnace; bell less furnace roof; multi circle distribution1 前言无钟炉顶在我国大型高炉上应用已有20 多年的历史，近几年400 m3级的小型高炉也多数开始采用无钟炉顶。无钟炉顶给高炉冶炼带来的好处不言而喻，无钟炉顶布料的方法灵活多样，成为高炉
6、操作人员重点研究的课题。唐钢高炉布料技术经历了从认识到逐渐成熟的历程，期间也走过很多弯路，目前仍有一些具体问题需要进一步研究和探讨。2 高炉布料技术的发展历程21 初步认识无钟炉顶1989 年，唐钢1 号1 260 m3高炉投产，唐钢由100 m3级小高炉跨越到1 000 m3以上的大型高炉，许多大型高炉操作和技术管理的理念还没有形成，对无钟炉顶布料技术也是刚刚接触，使用单环布料方式，一般采用o=30 35 、c=27 32 ，对布料规律也只是粗浅的认识。1994年 2 号 1 260 m3高炉投产、1998 年 3 号2 560 m3高炉投产，逐渐开始使用多环布料，一般3 4个档位，后来开始
7、使用中心加角技术，这时高炉的利用系数达到20以上。22 布料技术的探索和进步随着三座高炉的投产，布料技术不断得到总结和提高，陆续总结了一些适应不同情况的布料方式和上、下部调剂方法。221确立了“以中心气流为主、适当发展边缘”的基本操作模式通过学习和研究，逐渐形成了布料的基本模式，控制气流分布以“中心为主、适当发展边缘”，十字测温边缘120 180 ，中心400 600 ，中间几点的温度在100 300 之间，由边缘到中心依次升高。布料制度一般为:31总第183 期 HEBEI YEJINo383353323c383353322282152高炉技术指标得到改善，利用系数达到2 2 以上，综合焦比
8、500 kg/t以下，煤比130 kg/t以上。222用“小批半倒”的方法处理失常炉况在2007 年以前，对于炉况失常或焦炭质量较差引起的炉况难行，常采用“小批半倒”的装料制度，即:缩小矿批、边缘和中心同时减少矿石环数增加焦炭环数，以强制发展两道气流，类似于钟式炉顶“半倒装”的装料方式，对改善料柱透气性、扭转炉况失常摆动局面，在一定程度上起到了积极的作用。这时的布料制度一般为:o382355322c384352322282252154高炉开炉时也曾采用这种料制，较快地形成了相对合理的气流分布，加快了达产的速度。曾经有一段时间，因焦炭质量不好，长时间采用这样的布料制度，甚至更加偏激，曾采用过的布
9、料制度:o381357321c426381351321281156这样虽然能勉强维持了炉况的稳定，但带来的损失是燃料比的大幅度升高和炉墙的侵蚀。实际上，这时的矿石布料方式相当于单环布料。223 上下部调剂相结合，应对炉墙粘结唐钢高炉在2007 年以前，经常出现炉墙粘结现象，逐渐摸索了一套上下部相结合的操作制度以避免炉墙粘结，主要是:上部始终保持充足的边缘气流(一般十字测温边缘温度不低于150 )，下部靠缩短风口、扩大风口面积促使初始煤气流向边缘的发展。基本想法就是通过上下部配合，始终让炉墙温度保持在较高的区间，而且还要采取减少冷却水量、提高冷却水温等“中部调剂”措施。这一时期典型的布料制度是:
10、o382354324282c383353322282154这样的操作制度能维持较长时间不出现粘结现象，但也不能完全避免，而且势必带来燃料比的升高和高炉寿命的降低。224薄壁炉衬高炉布料制度的摸索2007 年9 月，南区3 200 m3高炉开炉，高炉炉身下部和炉腰采用的铜冷却壁，属薄壁炉衬结构，通过对武钢等同类型高炉的学习和摸索，确立了“大角度、大角差、大矿批、重边缘”的装料模式，即:“大角度”是布料的最大角度要使矿石的落料点在距离炉墙150 300 mm的位置;“大角差”是矿石布料最大角度与最小角度的差值要在12 14 之间，以获得较宽的布料平台;“大矿批”是矿石批重尽量提高，3 200 m3
11、一般控制在90 t 以上;“重边缘”是通过加大边缘的矿焦比、使十字测温边缘温度控制在80 以下(甚至低于50 )，还包括铜冷却壁的温度和炉身中上部铸铁冷却壁的温度没有大的波动并保持在一个合理的范围。布料制度大致为:o424394362322282c422392362322282153相应的下部缩小风口已获得较高的鼓风动能，并加长风口、力争吹活炉缸。在原燃料质量较好的情况下，这种操作制度能够较好地发挥高炉的潜力，产量高、接受高煤比、高富氧、重负荷，可以获得较好的经济技术指标。3 高炉布料技术存在的问题31 气流分布形式与原燃料质量的关系实践证明:选择什么样的气流分布形式，与原燃料质量，特别是焦炭
12、的质量有直接的关系，原燃料质量好，则料柱透气性好、炉缸通透性好，就可以适当抑制气流、特别是边缘气流。反之，就需要适当发展两股气流以保持顺行。这只是基本原则，实际操作中，气流控制到什么程度算是达到了原燃料质量的承受范围，这一点很难掌握的，需要与其它高炉进行详细地对比分析来判断自己的高炉处于什么状态、是否还有潜力。32 合理的操作炉型高炉合理的操作炉型是顺行、指标优化和高炉长寿的基础，特别对大型高炉尤其重要。日常应关注的操作炉型不仅仅指炉身、炉腰部位，主要包括:从炉底、炉缸到炉喉各个部位的温度及稳定性，上下部气流的分布和料面形状、软融带形状和位置等，这些都是需要通过上下部调剂制度来控制的，当然还与
13、原燃料条件有关。33 上下部调剂的关系“以下部调剂为基础，上下部调剂相结合”，是经常采用的一个原则，通过实践得出如下体会:(1)当采用抑制边缘、以中心发展为主的上部气流分布形式时，下部应采用以高风速吹透中心、并适当加长风口的调剂原则，否则边缘气流难以控制;当上部气流中心和边缘都较开放时，下部调剂对上部气流分布的影响相对小一些。(2)对于炉墙温度的控制，上部抑制边缘气流对降低炉身中上部的温度，可以起到明显的作用，但对炉身下部和炉腰的温度作用不明显;提高风速和加长风口对炉身下部和炉腰的温度作用较明显。(3)对于中心气流，如果下部动能不足、单纯靠上部调剂(如增加中心焦量)开放中心气流，需要中心的温度
14、较高，而且会影响煤气利用;严重时还会出41河北冶金 2011 年第3 期现料面中心高的情况，说明炉缸的气流分布影响了中心部位炉料的下降速度;当下部提高了鼓风动能、吹活中心，上部则可以适当控制中心气流的温度和宽度，从而提高煤气利用、降低燃料比。(4)通过抑制气流、增大矿批、增加焦炭负荷等手段提高煤气利用后，可以提高炉缸的温度，有利于炉缸的活跃，这就是所谓的“上闷下活”。(5)慢风时会使上下部的中心气流减弱，下部炉墙温度的波动增大。34 布料角度和档位的选择布料角度和档位的选择，都是为在原燃料条件基础上的气流和料面形状的控制服务的，实践中角度的选择、各档位权重或矿焦比等问题值得研究。341角度的选
15、择各个档位角度的选择一般用等环面积反算的方法，理论上就是要使每一档位上的一圈炉料都能达到同样的料层厚度，但实际上炉内的情况复杂多变，很难达到理想的状态，实际上不必严格按照等环面积确定角度，可以参考计算结果进行适当调整。最大角度和边缘矿焦负荷影响了布料平台的边缘位置和边缘气流的控制范围，一般应考虑在炉喉中心线半径上距边缘10%左右的位置上。矿焦角差的计算:对于多环布料，分别以矿、焦的加权平均角度计算矿焦角差，一般控制矿的加权平均角度比焦的加权平均角度大3 6 ，需要注意的是，中心加焦对焦炭的加权平均角度影响很大，其影响不能代表布料的真实效果，因此计算焦炭加权平均角度时不包含中心加焦。342各档位
16、权重或矿焦比各档位的权重或各档位的矿焦比主要根据料面形状和上部气流分布调整，一般以两端档位的调整为主。布料总圈数也是一个需要注意的问题，圈数太少，则调整一圈的影响较大，圈数太多，一是延长了布料时间，可能影响下料速度，二是料流阀开度太小，圈数不容易准确控制。还有一个问题，相邻两个档位的圈数相差不能太大，根据堆角计算，在正常矿批重时，当某档位的圈数是相邻档位圈数的3 倍时，这一档位的布料将完全覆盖相邻档位的布料，这也就失去了多环布料的意义。例如，三挡布料圈数分别为2、6、2，这与单环布料的效果基本一致。35 批重的选择和调整理论上，增大矿石批重有稳定煤气流、提高煤气利用的作用，对于上部调剂而言，增
17、大矿批将使料面形状发生改变，从而影响气流分布，一般，增大矿批重抑制中心气流的作用大于抑制边缘气流，但实践中发现，对于边缘气流减弱、中心气流较发展的炉况，扩大矿批对边缘气流的作用更明显。为了稳定气流，一般在负荷变动时，要尽量固定焦炭批重调整矿石批重。36 布料调整的作用周期实践证明:布料调整在半个冶炼周期左右就能影响上部气流的分布(第3 次气流分布)，之后有可能逐渐对软融带的形状发生作用，这要到5 个冶炼周期以后、甚至更长时间才能完全作用，一般对下部的气流分布左右很小。37 与炉顶设备相关的问题371并罐炉顶的布料偏析问题并罐炉顶的布料偏析现象的确很严重，在原2 560 m3高炉布料测定时观测到
18、，两个料罐布料的中心点偏差在500 800 mm，布料偏析可以通过倒罐、倒转的周期交错等方法得到一定的弥补。实践中发现，布料偏析对气流的影响也因炉况而不同，当气流不稳定时，布料偏析对气流分布的影响非常大，曾出现过这样的现象:当炉况不稳定时，倒转前后半小时内气流由中心发展型很快转换成边缘发展型，但当气流稳定，炉况较好时，偏析对气流分布的影响几乎察觉不到，分析认为，此时的布料和下料过程与气流的上下部分布相互适应，达到了一个相对稳定的状态，布料的偏析不足以打破这种稳定。372 关于中心加焦的角度理论上要求中心加焦要加到料面的中心，所以有人认为中心加焦的角度应该是0 ，但实际上大多数布料溜槽的倾动轴高
19、于溜槽底面，按照布料方程计算，当溜槽角度达到13 17 时，溜槽出口的底面已经达到高炉中心线的位置，炉料已经接触不到溜槽，所以这种溜槽的中心加焦不必将角度设定到0 。另一方面，焦炭在炉内有一定的堆角，即使落料点距离料面的中心点有一定距离，落下的焦炭也会形成一个堆尖，与直接落到中心点的结果是一致的。4 结语(1)单环布料在特定的历史时期、特定的设备条件、较差的原燃料条件下，起到了保证炉况基本顺行的作用，在小型高炉设备有问题、处理恢复炉况时仍然可以使用。(2)“以中心气流为主，适当发展边缘气流”制度，对不是薄壁炉衬的高炉或小型高 (下转第64 页)51总第183 期 HEBEI YEJIN长的键槽
20、，常规加工方法很难保证轴线方向的形为公差要求，因此，采用了特殊的制作工艺，确保它的形位公差要求和粗糙度要求:(1)粗车，全部留5 mm余量。(2)调质。(3)精车外径各部位达到图纸要求，精车内孔达到32 m的粗糙度要求，留02 mm的余量。(4)使用专用工具对内孔进行压光处理，以提高表面光洁度和硬度，提高传动的综合性能。(5)设计专用直角铣刀，加工键槽，确保达到行为公差要求。344改进前后优越性对比设计方案确定后，利用3#、4#连铸机结晶器窄边调宽丝杠备件为1#机结晶器窄边调宽机构进行了技改试验，在1#机二流使用效果良好，达到了包括船板钢在内等钢种的使用要求，具有装配调试简单，传动精度较高的特
21、点，两种机构的对比情况见表1。表1 改进前后两种机构的对比主要性能 改进前1#机结晶器窄边调宽机构 改进后1#机结晶器窄边调宽机构机构装配难易程度蜗轮蜗杆传动机构拆装工序繁琐，零部件寿命短，更换装配难度较大，丝杠、丝母需验配调整且整个行程的调整精度依机加工精度变化较大，增加了装配难度。无附加传动机构，丝杠、丝母为进口件，精度高，无需验配，整个行程的传动精度较高，装配简单。锥度变化值在线调宽附加传动机构传动比较大，时间长，锥度变化范围较大，因丝杠、丝母机加工精度低，需经常拆卸调整且整个行程的传动精度变化较大。在线调宽效率高，时间短，锥度变化值稳定，丝杠、丝母为进口件，丝杠整个行程的加工精度高，无
22、需人工调整、验配。使用寿命因在线使用，不同断面调整，锥度经常发生变化，机构需经常拆卸丝杠、丝母调整传动精度，导致零部件易磨损，装配精度难以实现。不同断面的调整，锥度变化值较稳定，无需经常拆卸调整，仅对机构的锁紧件定期检查即可，使用寿命是改进前的5 倍。维护保养附加的蜗轮蜗杆机构零部件较多且寿命短，更换失效的零部件难度较大，工序繁琐，设备维修周期加长，备件准备时间延长。机构较简单，易维护，零部件少且寿命长，仅定期检查锁紧零件，缩短设备维修周期，生产备件时间缩短。4 技术创新(1)消化吸收 DANIELI 先进技术，选择适合部分加以应用，实现对1 810 线1#机板坯结晶器锥度调整机构的优化，减小
23、对钢坯拉速和质量的影响。(2) 用高精度的5 头的细牙丝杠丝母传动，代替T型螺纹传动，达到传动精度高、装配难度小、使用寿命长、维护保养便捷的目的。(3)突出简洁即优秀的设计理念，采用最简洁的固定设计代替蜗轮蜗杆结构，收到机构简单、易维护、零部件少且寿命长的效果。(4)利用改造的契机将1#连铸机结晶器浇注断面由冷态最大1 510 mm铸坯扩展到1 550 mm，可完全满足于2#机浇宽断面品种钢试验机的特殊需求，同时满足了2#机备件少的要求。5 结语连铸机结晶器窄面调宽机构的改进吸收了DANIELI先进技术，拥有简洁但切实可行的设计理念，采用合理的加工工艺，投入使用后效果良好，不仅没有出现因跑锥度
24、引起的漏钢现象，而且保锥效果明显，由原来3 4 mm，减到现在03 mm，有效减少结晶器的检修次数和检修时间，降低了生产成本，提高了连铸机作业率檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨。(上接第15 页)炉仍是适用的，特别是应对较差的原燃料条件，起到较好的作用。(3)薄壁炉衬高炉应提倡“大角度、大角差、大矿批、重边缘”操作制度，在原燃料质量较好的情况下，这种操作制度能够较好地发挥高炉的潜力，产量高、接受高煤比、高富氧、重负荷，可以获得较好的经济技术指标。唐钢使用无钟炉顶虽然已经有20 多年的历史，但对多环布料的技术还没有完全掌握，而且，随着原燃料条件、炉型等的变化，布料制度也在不断改进，实践证明，要获得更好的经济技术指标，还需要不断优化布料制度、提高布料操作技术。46
