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高炉异常炉况的表现主要在于煤气和炉缸的状态两个方面。悬料作为高炉异常炉况之一常发生在炉料情况不佳、高炉操作调整频繁的高炉上。通过对高炉煤气和炉料的监控，能够及时有效的监控高炉悬料情况。同时通过改进高炉操作，能够有效避免高炉悬料等异常情况的发生。高炉悬料发生前有哪些征兆？悬料发生的原因包括哪些？如何避免高炉悬料？发生悬料后如何坐料？如何避免坐料后炉凉？如何进行炉况的恢复？小编为您总结了汇总了国内不同炉容的高炉发生悬料时的征兆、原因分析和应对策略，希望能够给高炉炼铁操作者和技术人员提供有用的技术参考。如需要下载原版论文，请关注“钢铁精英”并回复“悬料”。如您希望加入“钢铁精英群”，请加小编微信：xie215727208。 (字数：5842字，估计阅读时间：15min) 1 概述悬料是炉内料柱透气性与煤气流运动极不适应、炉料停止下降的炉况失常现象，悬料形成的内在机理是一致的，由于煤气流通道的突然阻塞，料柱某一层面出现煤气压力的迅速升高，造成煤气对该层面以上料柱的托力增加，当托力增加到一定程度就引起该层面以上的料柱停止运动，出现悬料现象，该层面以下的料柱继续下降，炉内上下料柱在该层面出现断层，只有减少煤气量、降低该层面处的煤气压力，该层面以上的炉料才能恢复正常运动。 2 高炉悬料的演化2.1 悬料原因炉料在炉体中受到两个作用力，一是使炉料下行的重力，二是阻碍下行的阻力。当阻力大于重力时就会发生悬料。阻力又分为两个力，摩擦阻力和空气浮力，摩擦阻力较小，阻力以空气浮力为主。为提高效率，高炉是高压运行，鼓风机以三倍气压将空气送入高炉，高气压产生对炉料的浮力作用。当悬料发生时，一般采取降风压的办法，减小浮力使炉料下滑。 （1）仅有气压产生的浮力并不能使炉料产生悬空。流动的炉料会不断塌方下落，进而整个料柱下行，因此悬料现象也需要相对固定的“界面”。 炉料从上往下分为块状带、软熔带、滴落带、风口带、渣铁带和死铁层。炉料的温度逐渐升高直至使矿石完全熔化为铁水。由于高炉的运行并不能达到绝对的平稳，温度不可避免的会有一定的起伏波动，既有长期缓慢的波动，也有短时间内快速的变化，比如说蜡烛的火焰，有时火焰大、有时火焰小，但总是在跳动。软熔带的位置随炉温的波动而升降。软熔带刚好处于矿石的熔点温度范围，假如此处的矿石表面刚刚开始熔化滴落，这时突然出现炉温比较大的的下落———是温度下降，并不一定指温度偏低——，刚刚熔化的铁水降温凝固，将矿石和焦炭粘连成一个“壳”，于是就会形成我们前边提到的“界面”，依靠下面高压空气产生的浮力，支撑起上方的炉料。“界面”还有另外一个作用，就是降低透气性、增大气流阻力，使压力差增大、浮力增长，两个作用相加，从而形成悬料。 （2）炉料在进炉前经过筛分，去除粉末，以保证炉料颗粒之间的空隙，维持透气性，气流由此空间上行，铁水由此空间下行滴落，各行其道相安无事。如果炉料颗粒破碎，使透气性变差，压力增长，气流通过这个变窄的间隙，势必要“提速”。打个比方，用橡胶水管洒水，当捏扁口部，“透水性”变差，会使水压增长水流提速，水流喷射得更远。气流提速会对铁水滴落产生明显的阻力，裹挟铁水和炉渣上行到达低温区，降温凝固，形成我们前边提到的“壳”并导致悬料。 2.2 悬料的演化（1）悬料界面上移，形成上悬料。 壳”是悬料发展的核心。因为“壳”的透气性也差，所以就会形成一种恶性循环，“壳”底层逐渐熔化塌方，而铁水上行凝固又会使上层不断增长，保证悬料不会全部塌落下来。所以“壳”的位置会上升，到达块状带，使亏料的空间逐渐增大，成为上悬料。“世上原本没有上悬料，下悬料时间久了，也就成了上悬料”。 （2）顽固性悬料。 当风压降到零，悬料仍然落不下来，称为顽固性悬料。悬料的底部不会是绝对平坦的，有时可能会像瓶子底一样向上凸起，搭成一座“壳拱桥”，更形象一点的比喻是鸡蛋壳，鸡蛋壳虽然轻薄脆弱，但是可以承受极大的压力。监测数据表明，出现悬料现象后风量锐减，到最后有的时候甚至会减到零，完全不通风了。这说明“壳”经过一段时间的发展演化，变得更厚实更致密，透气性进一步下降，强度也更高了，有了更大的承重能力。 2.3 悬料流程图
悬料工艺流程 2.4 悬料的处理及预防预防悬料产生，在确保炉料质量的前提下，在操作控制方面，主要是控制好炉温的稳定，不能有过于剧烈的变化。
2.5 编者按悬料的关键在于气流阻力的增加导致炉料下降速度的减缓或者停止。主要表现为料尺迟滞、停止，高炉风压升高、透气性明显降低。高炉软熔带状态的变差是悬料发生的主要原因。悬料的能够进一步演化为上悬料、顽固性悬料等情况，对高炉指标改善和安全造成较大的隐患。治理悬料的关键在于高炉的透气性改善，可以从原料粒度、焦炭强度等方面着手，短期内需要减风、改善出铁等操作优化。不同高炉、不同炉况需要具体分析，从而找出最优的调整手段。 3 酒钢5号（450m³）高炉悬料治理酒钢5号高炉有效熔剂为450m³，2013年1月初出现高炉悬料。冶炼过程中高炉温、高碱度、高钛，不利于活跃炉缸，风量回缩，炉内滑尺崩料增加炉缸活跃性下降，引起气流分布紊乱，料尺工作变差出现悬料，造成炉况恢复出现反复。 3.1 悬料原因（1）原料燃料强度降低，粉末增多，炉料透气性变差，导致风量和风压不对称，风压升高超过正常风压后处理不及时，发生小滑料后造成悬料。 （2）炉温波动幅度较大，使软熔带发生变化，软熔带高度增加后炉料的透气性降低，调节不及时而发生悬料。 （3）高炉长期体风之后由于炉料压缩和粉化，透气性不好，送风后风压偏高，发生悬料。 （4）炉缸工作不均匀或气流分布不合理，容易发生悬料。例如：边缘过分发展，虽然一般风压偏低，但发生边沿通道堵塞后风压剧增，处理不及时就会悬料。 （5）剖面失常，当高炉结瘤时容易悬料；即使高炉没有结瘤，但炉腹、炉腰结厚时（特别是炉温波动大，长期边缘气流不足时极易发生），也容易发生悬料。 （6）操作混乱造成煤气流分布不理，炉况出现难行，产生“管道”后发生崩料，崩料后又造成悬料。 3.2 悬料征兆（1）风压缓慢升高或突然冒尖，风量逐渐减少或锐减。 （2）炉顶压力下降，压差升高，透气性指数显著低于正常水平。 （3）炉顶温度升高，四点温差缩小。 （4）风口焦炭呆滞，个别风口出现生降。 （5）料尺下降不正常，下下停停，震动几分钟后又突然塌落，当停滞时间超过10min后就成为悬料。 3.3 悬料预防（1）低料线的料下到成渣带时，由于透气性变差，风压不稳，此时应适当减风，以保持风量风压对称，此时严禁加风和大幅度提高风温，炉前要及时出净渣铁。 （2）原燃料质量恶化时，禁止采取强化冶炼的措施。可适当采用边缘和中心同时发展的装料制度。 （3）渣铁出不净风压憋高时，严禁强行增加风量。 （4）在风压不稳时不宜提高风温，炉温低需要提高风温时，可一次加20℃，待风压稳定并和风量对称后再加。 （5）按风压操作，加风时每次不超过10kPa~15kPa，风量和风压不对称时严禁强行加风。 （6）如果炉温在规定的下限水平，应该采用减风的措施来避免悬料，不要大幅度地撤风温；炉温充沛时，撤风温的幅度可大一些。当风温在1000℃左右时，可一次降100℃~150℃；风温在1100℃以上时，可一次降200℃。 （7）高炉的三班操作必须保持统一，坚持稳定风压、稳定压差、稳定料批和稳定炉温的原则，树立操作好本班，照顾好下班的全局观念。 3.4 悬料处理方法（1）悬料发生在炉温合适或向热时： ①应视炉况减风温或加湿分，争取炉料不坐而下； ②炉料仍不下，可采用加风顶的办法，在采用此法时应注意，当风压逐渐下降而风量自动增加，炉料刚一动时立即减风以防崩下再悬，此法不能连续使用； ③人工坐料，若坐料后，恢复风量再悬时，应把风量加到适当水平，过一段时间，料线赶到正常后再坐料，但回风的风压应较前次稍低些； ④坐料后应临时改变发展边缘的装料制度； ⑤炉料下降正常后，应先把风量恢复到一定水平，再视炉温情况恢复风量。
（2）悬料发生在炉凉时 ①迅速减风改常压，争取料不坐而下； ②炉料仍不下时，应即行坐料，并相应减轻负荷； ③炉料下降后，风量和风温应视炉温情况进行调节，使炉温保持一定水平。
（3）恶性悬料经过3次坐料仍未解决的悬料称恶性悬料。其恶性悬料又分3种类型：炉温不足的恶性悬料、炉温充足的恶性悬料和大凉时的恶性悬料。
（a）炉温不足时的恶性悬料处理： ①坐料后视料柱透气性恶化程度，以较低的风压回风； ②在恢复过程中，视风压和风量的对称情况稳定加风，要按压差操作，并采用发展边缘的装料制度，同时相应调节负荷。
（b）炉温充足时的恶性悬料处理： ①撤足够的风温； ②提高风压、增大风量，维持1h，将风口前焦炭烧出一个空间后再坐料，按一般性悬料的回风方法处理。
（c）大凉时的恶性悬料处理：炉温过低以致风口涌渣和自动灌渣而又发生悬料时： ①先将热风温度提高到设备允许的最高水平，同时全闭湿分； ②将风口烧亮，待炉顶温度达到500℃时再坐料； ③风口来渣时，可将视孔盖打开放出，同时准备好打水管，以防烧坏设备； ④炉料下降后即回风到停止灌渣的水平； ⑤如预计炉况难以恢复时，可先加几批净焦，并改疏松边缘的装料制度； ⑥回风后视高炉顺行情况恢复风量。 4 新余钢铁9号（2500m³）高炉悬料处理新钢9号高炉(2500m3)于2009年2月送风投产，主要采用了串罐无料钟炉顶、联合软水密闭循环冷却系统、改进型顶燃式热风炉等技术。2013年2月中下旬炉况稳定顺行，但在两次休风（27日计划检修21h、28日1号因直吹管烧穿而无计划休风14h）以及其他因素的叠加影响下，致使9号高炉3月8日悬料。 4.1 悬料原因此次悬料的原因主要有： （1）连续休风后炉缸的工作状况变差； （2）3月初烧结矿、焦炭质量有不同程度的降低，导致死料柱的透气性、透液性变差； 烧结矿Fe%变化 烧结矿转鼓指数变化 （3）3 月初热风压力较2月下旬升高10 k Pa左右，致使风量萎缩，实际风速与鼓风动能不足，进而中心气流减弱； 高炉顶压及压差变化 （4）高炉上部调剂滞后；在炉缸工况变差的情况下，渣铁物理热不足加剧炉况恶化。 铁水物理热及偏差变化 4.2 恢复措施（1）缩小矿批、疏导中心：矿批从 65 t/批退至 62 t/批，同时布料矩阵恢复为中心加焦和疏导中心气流。 （2）适当降低富氧率适当降低富氧率、顶压：富氧量由11500~12000m3/h降为9000~10000m3/h，顶压为210kPa。 （3）适当减轻焦炭负荷和控制煤比：煤比由155~160kg/t降至145~150kg/t （4）改善渣铁流动性：在炉内操作中，炉温以2号铁口为基础（w（Si）=0.4%~0.5%），炉渣碱度以3号铁口为基准（1.15~1.20倍）。确保渣铁物理热≥1500℃，以改善渣铁流动性来活跃炉缸。 4.3 恢复9日扩矿批至64t/批，视炉况进一步逐步恢复顶压等操作参数；至11日再扩矿批1t/批，13日矿批恢复到正常水平（66t/批）、顶压恢复到220kPa。 4.4 编者按大型高炉出现悬料的情况并不多，高炉原燃料质量的稳定、高炉操作的提升和及时调剂对于高炉炉况的稳定起着关键的影响。 5 首钢高炉悬料定量化恢复技术高炉悬料后，立即处理，争取尽快实现料柱的正常运动，悬料时间不宜超过5分钟，充分分析悬料的原因，力争一次坐料成功，尽量避免出铁前坐料。针对高炉悬料成因不同、程度各异的特点，将上部悬料与下部悬料纳入统一的处理模式，但操作细节区别处理，将炉况恢复过程分为三个阶段:坐料阶段、稳定阶段及恢复阶段。 5.1 坐料阶段出现风压急剧升高，风量随之自动减小，透气性指数急剧降低，料尺打横等悬料状况后，炉内改用加压阀组控制顶压，各阀阀位置于正常生产时的位置，第一次减风至全风的80%—90%，若悬料无法消除，第二次减风至全风的30%—40%，若悬料仍无法消除，炉顶、除尘器、炉顶煤气下降管通入蒸汽，风量减至零，高炉停风，以消除悬料，坐料操作每次减风后观察1-2min，若料尺无明显下降、透气性指数无明显回升，即可继续减风坐料。 坐料前停止炉顶打水，坐料期间除尘器禁止清灰，风口周围禁止人员来往，炉顶不准有人工作。炉外组织好出渣出铁，备好打水管，看好风口、吹管。炉温向热过程中，炉内减风的同时，立即停氧、停煤、降低风温;炉温向凉过程中，不降风温，主要通过减风处理，同时停氧、停煤。 顽固悬料时，炉内风量减至零，炉料仍无法恢复正常运动;连续悬料时，由于反复坐料，炉缸己无继续坐料的空间。高炉应喷吹铁口，待炉缸焦炭燃烧出一定空间后再坐料，炉缸焦炭燃烧释放出热量，也利于顽固悬料的消除，但必须注意悬料情况下加大风量要防止产生管道行程。 坐料后风量的恢复需谨慎进行，定风压操作，控制好压量关系，为料尺的自由活动创造条件，避免连续悬料。坐料后炉料恢复正常运动，但料柱整体透气性较差，无法维持正常风量。炉内塌料后的风量水平维持8-10min，若料尺运动缓慢但下降速度均匀、透气性指数平稳，炉内可逐步恢复风量，但每次加风幅度在0.03-0.05kg/cm2，每次加风间隔在5-6min。即使风量恢复顺利，但为防止连续悬料，回风操作阶段的上限风量目标:高炉上部悬料时回风操作阶段上限风量不超过全风量的80-90%，高炉下部悬料时回风操作阶段上限风量不超过全风量的70一80%。 高炉坐料后加入净焦，以补充高炉的热量损失、改善料柱整体透气性，净焦的加入量主要取决于料线深度，料线超过正常料线0.5m以内，加入净焦1批;料线超过正常料线0.6-1.5m，加入净焦2批;超过正常料线1.6-2.5m，加入净焦3批;超过正常料线2.6-3.5m，加入净焦4批。 5.2 稳定阶段根据稳定阶段的风量、热度情况，高炉确定风温、喷煤的使用。炉温目标严格控制铁水物理热在1480-1520℃，铁水[[Si]%在0.6-0.8%，若炉温偏低、铁水物理热不足，适当使用高风温，同时要持续喷煤，稳定煤比在正常水平，避免重负荷料下达至炉缸后，炉缸热度大幅下降，渣铁渗透困难，破坏炉缸初始煤气分布。顶压按实际风量相应降低，若高炉上部悬料，顶压使用宜偏高;若高炉下部悬料，顶压使用宜偏低，顶压使用水平取决于高炉保持炉内规定实际风速的需要。炉冷悬料顽固且难于处理，采用低风压、小风量、高风温恢复，转热后应小幅度恢复风量。高炉配料中的炉渣校核碱度较正常生产低0.03-0.05，防止铁水高硅高碱度，造成炉内渣铁渗透困难，影响炉前出铁工作。
5.3 恢复阶段炉上部悬料时回风操作阶段风量上限为全风量的8090%，高炉下部悬料时回风操作阶段风量上限为全风量的70-80%，剩余风量需要在恢复阶段逐步加全，每次加风幅度在0.05-0.1kg/cm2，每次加风间隔在15-20min。 风量恢复至全风，料尺运动良好，炉温在0.4-0.6%，铁水物理热维持在1500-1520℃，炉况维持5-6h后，炉内在矿批尚未达到正常的情况下，可进一步提高矿批，每次提高矿批幅度在1-2t，每次提高矿批间隔在10-12h。
5.4 编者按由于高炉不同类型的悬料情况处理方法不同，大型高炉悬料操作首钢研究较为深入，同类型高炉可根据自身高炉的原料、炉况特点进行实际操作
6 总结高炉异常炉况的表现主要在于煤气和炉缸的状态两个方面。悬料作为高炉异常炉况常发生在炉料情况不佳、高炉操作调整频繁的高炉上。通过对高炉煤气和炉料的监控，能够及时有效的监控高炉悬料情况。同时通过改进高炉操作，能够有效避免高炉悬料等异常情况的发生。 针对高炉炉况失常，可以通过软硬件系统进行综合的实时在线监测并预警：（1）十字测温分布出现中心温度异常降低并维持一段时间时，由煤气分布模型自动报警，提示可能出现的问题；（2）炉墙温度和冷却壁温度异常可以由操作炉型模型实时在线监控，出现异常时及时报警；（3）通过炉顶热成像观察溜槽状态，避免采用黑白摄像引起的视觉不加；（4）炉缸活跃性模型判断炉缸状态，提示进行活跃炉缸操作。
参考文献： （1）高炉悬料“进化论”，安波等 （2）酒钢5号高炉悬料的处理与分析，张丰红等 （3）9号高炉悬料的原因分析及处理，王宁等 （4）首钢高炉悬料的定量化恢复技术研究，张贺顺等 说明：内容纯属交流之用，不针对任何第三方，文章欠妥之处，欢迎批评指正。内如有侵害您的权利或者不妥之处，请来信通知修改或删除。 钢铁精英，是一种身份，还是一种态度，一种对自己负责，对他人负责，对企业和单位负责的执着。 钢铁精英，是一道光环，还是一道标记，一抹警醒自己，启示他人，带动所有人的色彩。 钢铁精英，是一种荣耀，还是一个习惯，一个成就自己，提升能力，激发所有智慧的、人际的、社会潜力的一种行为。 |
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