高爐懸料，你遇到時緊張嗎？

來自專欄鋼鐵精英

高爐異常爐況的表現主要在於煤氣和爐缸的狀態兩個方面。懸料作為高爐異常爐況之一常發生在爐料情況不佳、高爐操作調整頻繁的高爐上。通過對高爐煤氣和爐料的監控，能夠及時有效的監控高爐懸料情況。同時通過改進高爐操作，能夠有效避免高爐懸料等異常情況的發生。高爐懸料發生前有哪些徵兆？懸料發生的原因包括哪些？如何避免高爐懸料？發生懸料後如何坐料？如何避免坐料後爐涼？如何進行爐況的恢復？小編為您總結了匯總了國內不同爐容的高爐發生懸料時的徵兆、原因分析和應對策略，希望能夠給高爐煉鐵操作者和技術人員提供有用的技術參考。如需要下載原版論文，請關注「鋼鐵精英」並回復「懸料」。如您希望加入「鋼鐵精英群」，請加小編微信：xie215727208。

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1 概述

懸料是爐內料柱透氣性與煤氣流運動極不適應、爐料停止下降的爐況失常現象，懸料形成的內在機理是一致的，由於煤氣流通道的突然阻塞，料柱某一層面出現煤氣壓力的迅速升高，造成煤氣對該層面以上料柱的托力增加，當托力增加到一定程度就引起該層面以上的料柱停止運動，出現懸料現象，該層面以下的料柱繼續下降，爐內上下料柱在該層面出現斷層，只有減少煤氣量、降低該層面處的煤氣壓力，該層面以上的爐料才能恢復正常運動。

2 高爐懸料的演化

2.1 懸料原因

爐料在爐體中受到兩個作用力，一是使爐料下行的重力，二是阻礙下行的阻力。當阻力大於重力時就會發生懸料。阻力又分為兩個力，摩擦阻力和空氣浮力，摩擦阻力較小，阻力以空氣浮力為主。為提高效率，高爐是高壓運行，鼓風機以三倍氣壓將空氣送入高爐，高氣壓產生對爐料的浮力作用。當懸料發生時，一般採取降風壓的辦法，減小浮力使爐料下滑。

（1）僅有氣壓產生的浮力並不能使爐料產生懸空。流動的爐料會不斷塌方下落，進而整個料柱下行，因此懸料現象也需要相對固定的「界面」。

爐料從上往下分為塊狀帶、軟熔帶、滴落帶、風口帶、渣鐵帶和死鐵層。爐料的溫度逐漸升高直至使礦石完全熔化為鐵水。由於高爐的運行並不能達到絕對的平穩，溫度不可避免的會有一定的起伏波動，既有長期緩慢的波動，也有短時間內快速的變化，比如說蠟燭的火焰，有時火焰大、有時火焰小，但總是在跳動。軟熔帶的位置隨爐溫的波動而升降。軟熔帶剛好處於礦石的熔點溫度範圍，假如此處的礦石表面剛剛開始熔化滴落，這時突然出現爐溫比較大的的下落———是溫度下降，並不一定指溫度偏低——，剛剛熔化的鐵水降溫凝固，將礦石和焦炭粘連成一個「殼」，於是就會形成我們前邊提到的「界面」，依靠下面高壓空氣產生的浮力，支撐起上方的爐料。「界面」還有另外一個作用，就是降低透氣性、增大氣流阻力，使壓力差增大、浮力增長，兩個作用相加，從而形成懸料。

（2）爐料在進爐前經過篩分，去除粉末，以保證爐料顆粒之間的空隙，維持透氣性，氣流由此空間上行，鐵水由此空間下行滴落，各行其道相安無事。如果爐料顆粒破碎，使透氣性變差，壓力增長，氣流通過這個變窄的間隙，勢必要「提速」。打個比方，用橡膠水管洒水，當捏扁口部，「透水性」變差，會使水壓增長水流提速，水流噴射得更遠。氣流提速會對鐵水滴落產生明顯的阻力，裹挾鐵水和爐渣上行到達低溫區，降溫凝固，形成我們前邊提到的「殼」並導致懸料。

2.2 懸料的演化

（1）懸料界面上移，形成上懸料。

殼」是懸料發展的核心。因為「殼」的透氣性也差，所以就會形成一種惡性循環，「殼」底層逐漸熔化塌方，而鐵水上行凝固又會使上層不斷增長，保證懸料不會全部塌落下來。所以「殼」的位置會上升，到達塊狀帶，使虧料的空間逐漸增大，成為上懸料。「世上原本沒有上懸料，下懸料時間久了，也就成了上懸料」。

（2）頑固性懸料。

當風壓降到零，懸料仍然落不下來，稱為頑固性懸料。懸料的底部不會是絕對平坦的，有時可能會像瓶子底一樣向上凸起，搭成一座「殼拱橋」，更形象一點的比喻是雞蛋殼，雞蛋殼雖然輕薄脆弱，但是可以承受極大的壓力。監測數據表明，出現懸料現象後風量銳減，到最後有的時候甚至會減到零，完全不通風了。這說明「殼」經過一段時間的發展演化，變得更厚實更緻密，透氣性進一步下降，強度也更高了，有了更大的承重能力。

2.3 懸料流程圖

懸料工藝流程

2.4 懸料的處理及預防

預防懸料產生，在確保爐料質量的前提下，在操作控制方面，主要是控制好爐溫的穩定，不能有過於劇烈的變化。

2.5 編者按

懸料的關鍵在於氣流阻力的增加導致爐料下降速度的減緩或者停止。主要表現為料尺遲滯、停止，高爐風壓升高、透氣性明顯降低。高爐軟熔帶狀態的變差是懸料發生的主要原因。懸料的能夠進一步演化為上懸料、頑固性懸料等情況，對高爐指標改善和安全造成較大的隱患。治理懸料的關鍵在於高爐的透氣性改善，可以從原料粒度、焦炭強度等方面著手，短期內需要減風、改善出鐵等操作優化。不同高爐、不同爐況需要具體分析，從而找出最優的調整手段。

3 酒鋼5號（450m3）高爐懸料治理

酒鋼5號高爐有效熔劑為450m3，2013年1月初出現高爐懸料。冶煉過程中高爐溫、高鹼度、高鈦，不利於活躍爐缸，風量回縮，爐內滑尺崩料增加爐缸活躍性下降，引起氣流分布紊亂，料尺工作變差出現懸料，造成爐況恢復出現反覆。

3.1 懸料原因

（1）原料燃料強度降低，粉末增多，爐料透氣性變差，導致風量和風壓不對稱，風壓升高超過正常風壓後處理不及時，發生小滑料後造成懸料。

（2）爐溫波動幅度較大，使軟熔帶發生變化，軟熔帶高度增加後爐料的透氣性降低，調節不及時而發生懸料。

（3）高爐長期體風之後由於爐料壓縮和粉化，透氣性不好，送風后風壓偏高，發生懸料。

（4）爐缸工作不均勻或氣流分布不合理，容易發生懸料。例如：邊緣過分發展，雖然一般風壓偏低，但發生邊沿通道堵塞後風壓劇增，處理不及時就會懸料。

（5）剖面失常，當高爐結瘤時容易懸料；即使高爐沒有結瘤，但爐腹、爐腰結厚時（特別是爐溫波動大，長期邊緣氣流不足時極易發生），也容易發生懸料。

（6）操作混亂造成煤氣流分布不理，爐況出現難行，產生「管道」後發生崩料，崩料後又造成懸料。

3.2 懸料徵兆

（1）風壓緩慢升高或突然冒尖，風量逐漸減少或銳減。

（2）爐頂壓力下降，壓差升高，透氣性指數顯著低於正常水平。

（3）爐頂溫度升高，四點溫差縮小。

（4）風口焦炭獃滯，個別風口出現生降。

（5）料尺下降不正常，下下停停，震動幾分鐘後又突然塌落，當停滯時間超過10min後就成為懸料。

3.3 懸料預防

（1）低料線的料下到成渣帶時，由於透氣性變差，風壓不穩，此時應適當減風，以保持風量風壓對稱，此時嚴禁加風和大幅度提高風溫，爐前要及時出凈渣鐵。

（2）原燃料質量惡化時，禁止採取強化冶煉的措施。可適當採用邊緣和中心同時發展的裝料制度。

（3）渣鐵出不凈風壓憋高時，嚴禁強行增加風量。

（4）在風壓不穩時不宜提高風溫，爐溫低需要提高風溫時，可一次加20℃，待風壓穩定並和風量對稱後再加。

（5）按風壓操作，加風時每次不超過10kPa~15kPa，風量和風壓不對稱時嚴禁強行加風。

（6）如果爐溫在規定的下限水平，應該採用減風的措施來避免懸料，不要大幅度地撤風溫；爐溫充沛時，撤風溫的幅度可大一些。當風溫在1000℃左右時，可一次降100℃~150℃；風溫在1100℃以上時，可一次降200℃。

（7）高爐的三班操作必須保持統一，堅持穩定風壓、穩定壓差、穩定料批和穩定爐溫的原則，樹立操作好本班，照顧好下班的全局觀念。

3.4 懸料處理方法

（1）懸料發生在爐溫合適或向熱時：

①應視爐況減風溫或加濕分，爭取爐料不坐而下；

②爐料仍不下，可採用加風頂的辦法，在採用此法時應注意，當風壓逐漸下降而風量自動增加，爐料剛一動時立即減風以防崩下再懸，此法不能連續使用；

③人工坐料，若坐料後，恢復風量再懸時，應把風量加到適當水平，過一段時間，料線趕到正常後再坐料，但迴風的風壓應較前次稍低些；

④坐料後應臨時改變發展邊緣的裝料制度；

⑤爐料下降正常後，應先把風量恢復到一定水平，再視爐溫情況恢復風量。

（2）懸料發生在爐涼時

①迅速減風改常壓，爭取料不坐而下；

②爐料仍不下時，應即行坐料，並相應減輕負荷；

③爐料下降後，風量和風溫應視爐溫情況進行調節，使爐溫保持一定水平。

（3）惡性懸料經過3次坐料仍未解決的懸料稱惡性懸料。其惡性懸料又分3種類型：爐溫不足的惡性懸料、爐溫充足的惡性懸料和大涼時的惡性懸料。

（a）爐溫不足時的惡性懸料處理：

①坐料後視料柱透氣性惡化程度，以較低的風壓迴風；

②在恢復過程中，視風壓和風量的對稱情況穩定加風，要按壓差操作，並採用發展邊緣的裝料制度，同時相應調節負荷。

（b）爐溫充足時的惡性懸料處理：

①撤足夠的風溫；

②提高風壓、增大風量，維持1h，將風口前焦炭燒出一個空間後再坐料，按一般性懸料的迴風方法處理。

（c）大涼時的惡性懸料處理：爐溫過低以致風口涌渣和自動灌渣而又發生懸料時：

①先將熱風溫度提高到設備允許的最高水平，同時全閉濕分；

②將風口燒亮，待爐頂溫度達到500℃時再坐料；

③風口來渣時，可將視孔蓋打開放出，同時準備好打水管，以防燒壞設備；

④爐料下降後即迴風到停止灌渣的水平；

⑤如預計爐況難以恢復時，可先加幾批凈焦，並改疏鬆邊緣的裝料制度；

⑥迴風後視高爐順行情況恢復風量。

4 新余鋼鐵9號（2500m3）高爐懸料處理

新鋼9號高爐(2500m3)於2009年2月送風投產，主要採用了串罐無料鍾爐頂、聯合軟水密閉循環冷卻系統、改進型頂燃式熱風爐等技術。2013年2月中下旬爐況穩定順行，但在兩次休風（27日計劃檢修21h、28日1號因直吹管燒穿而無計劃休風14h）以及其他因素的疊加影響下，致使9號高爐3月8日懸料。

4.1 懸料原因

此次懸料的原因主要有：

（1）連續休風后爐缸的工作狀況變差；

（2）3月初燒結礦、焦炭質量有不同程度的降低，導致死料柱的透氣性、透液性變差；

燒結礦Fe%變化

燒結礦轉鼓指數變化

（3）3 月初熱風壓力較2月下旬升高10 k Pa左右，致使風量萎縮，實際風速與鼓風動能不足，進而中心氣流減弱；

高爐頂壓及壓差變化

（4）高爐上部調劑滯後；在爐缸工況變差的情況下，渣鐵物理熱不足加劇爐況惡化。

鐵水物理熱及偏差變化

4.2 恢復措施

（1）縮小礦批、疏導中心：礦批從 65 t/批退至 62 t/批，同時布料矩陣恢復為中心加焦和疏導中心氣流。

（2）適當降低富氧率適當降低富氧率、頂壓：富氧量由11500~12000m3/h降為9000~10000m3/h，頂壓為210kPa。

（3）適當減輕焦炭負荷和控制煤比：煤比由155~160kg/t降至145~150kg/t

（4）改善渣鐵流動性：在爐內操作中，爐溫以2號鐵口為基礎（w（Si）=0.4%~0.5%），爐渣鹼度以3號鐵口為基準（1.15~1.20倍）。確保渣鐵物理熱≥1500℃，以改善渣鐵流動性來活躍爐缸。

4.3 恢復

9日擴礦批至64t/批，視爐況進一步逐步恢復頂壓等操作參數；至11日再擴礦批1t/批，13日礦批恢復到正常水平（66t/批）、頂壓恢復到220kPa。

4.4 編者按

大型高爐出現懸料的情況並不多，高爐原燃料質量的穩定、高爐操作的提升和及時調劑對於高爐爐況的穩定起著關鍵的影響。

5 首鋼高爐懸料定量化恢復技術

高爐懸料後，立即處理，爭取儘快實現料柱的正常運動，懸料時間不宜超過5分鐘，充分分析懸料的原因，力爭一次坐料成功，盡量避免出鐵前坐料。針對高爐懸料成因不同、程度各異的特點，將上部懸料與下部懸料納入統一的處理模式，但操作細節區別處理，將爐況恢復過程分為三個階段:坐料階段、穩定階段及恢復階段。

5.1 坐料階段

出現風壓急劇升高，風量隨之自動減小，透氣性指數急劇降低，料尺打橫等懸料狀況後，爐內改用加壓閥組控制頂壓，各閥閥位置於正常生產時的位置，第一次減風至全風的80%—90%，若懸料無法消除，第二次減風至全風的30%—40%，若懸料仍無法消除，爐頂、除塵器、爐頂煤氣下降管通入蒸汽，風量減至零，高爐停風，以消除懸料，坐料操作每次減風后觀察1-2min，若料尺無明顯下降、透氣性指數無明顯回升，即可繼續減風坐料。

坐料前停止爐頂打水，坐料期間除塵器禁止清灰，風口周圍禁止人員來往，爐頂不準有人工作。爐外組織好出渣出鐵，備好打水管，看好風口、吹管。爐溫向熱過程中，爐內減風的同時，立即停氧、停煤、降低風溫;爐溫向涼過程中，不降風溫，主要通過減風處理，同時停氧、停煤。

頑固懸料時，爐內風量減至零，爐料仍無法恢復正常運動;連續懸料時，由於反覆坐料，爐缸己無繼續坐料的空間。高爐應噴吹鐵口，待爐缸焦炭燃燒出一定空間後再坐料，爐缸焦炭燃燒釋放出熱量，也利於頑固懸料的消除，但必須注意懸料情況下加大風量要防止產生管道行程。

坐料後風量的恢復需謹慎進行，定風壓操作，控制好壓量關係，為料尺的自由活動創造條件，避免連續懸料。坐料後爐料恢復正常運動，但料柱整體透氣性較差，無法維持正常風量。爐內塌料後的風量水平維持8-10min，若料尺運動緩慢但下降速度均勻、透氣性指數平穩，爐內可逐步恢復風量，但每次加風幅度在0.03-0.05kg/cm2，每次加風間隔在5-6min。即使風量恢復順利，但為防止連續懸料，迴風操作階段的上限風量目標:高爐上部懸料時迴風操作階段上限風量不超過全風量的80-90%，高爐下部懸料時迴風操作階段上限風量不超過全風量的70一80%。

高爐坐料後加入凈焦，以補充高爐的熱量損失、改善料柱整體透氣性，凈焦的加入量主要取決於料線深度，料線超過正常料線0.5m以內，加入凈焦1批;料線超過正常料線0.6-1.5m，加入凈焦2批;超過正常料線1.6-2.5m，加入凈焦3批;超過正常料線2.6-3.5m，加入凈焦4批。

5.2 穩定階段

根據穩定階段的風量、熱度情況，高爐確定風溫、噴煤的使用。爐溫目標嚴格控制鐵水物理熱在1480-1520℃，鐵水[[Si]%在0.6-0.8%，若爐溫偏低、鐵水物理熱不足，適當使用高風溫，同時要持續噴煤，穩定煤比在正常水平，避免重負荷料下達至爐缸後，爐缸熱度大幅下降，渣鐵滲透困難，破壞爐缸初始煤氣分布。頂壓按實際風量相應降低，若高爐上部懸料，頂壓使用宜偏高;若高爐下部懸料，頂壓使用宜偏低，頂壓使用水平取決於高爐保持爐內規定實際風速的需要。爐冷懸料頑固且難於處理，採用低風壓、小風量、高風溫恢復，轉熱後應小幅度恢復風量。高爐配料中的爐渣校核鹼度較正常生產低0.03-0.05，防止鐵水高硅高鹼度，造成爐內渣鐵滲透困難，影響爐前出鐵工作。

5.3 恢復階段

爐上部懸料時迴風操作階段風量上限為全風量的8090%，高爐下部懸料時迴風操作階段風量上限為全風量的70-80%，剩餘風量需要在恢復階段逐步加全，每次加風幅度在0.05-0.1kg/cm2，每次加風間隔在15-20min。

風量恢復至全風，料尺運動良好，爐溫在0.4-0.6%，鐵水物理熱維持在1500-1520℃，爐況維持5-6h後，爐內在礦批尚未達到正常的情況下，可進一步提高礦批，每次提高礦批幅度在1-2t，每次提高礦批間隔在10-12h。

5.4 編者按

由於高爐不同類型的懸料情況處理方法不同，大型高爐懸料操作首鋼研究較為深入，同類型高爐可根據自身高爐的原料、爐況特點進行實際操作

6 總結

高爐異常爐況的表現主要在於煤氣和爐缸的狀態兩個方面。懸料作為高爐異常爐況常發生在爐料情況不佳、高爐操作調整頻繁的高爐上。通過對高爐煤氣和爐料的監控，能夠及時有效的監控高爐懸料情況。同時通過改進高爐操作，能夠有效避免高爐懸料等異常情況的發生。

針對高爐爐況失常，可以通過軟硬體系統進行綜合的實時在線監測並預警：（1）十字測溫分布出現中心溫度異常降低並維持一段時間時，由煤氣分布模型自動報警，提示可能出現的問題；（2）爐牆溫度和冷卻壁溫度異常可以由操作爐型模型實時在線監控，出現異常時及時報警；（3）通過爐頂熱成像觀察溜槽狀態，避免採用黑白攝像引起的視覺不加；（4）爐缸活躍性模型判斷爐缸狀態，提示進行活躍爐缸操作。

參考文獻：

（1）高爐懸料「進化論」，安波等

（2）酒鋼5號高爐懸料的處理與分析，張豐紅等

（3）9號高爐懸料的原因分析及處理，王寧等

（4）首鋼高爐懸料的定量化恢復技術研究，張賀順等

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