讲究！——探寻现代大型高炉布料奥秘

现代高炉炼铁是由古代竖炉炼铁法改造、发展起来的。尽管世界各国研究开发了很多炼铁方法，但由于此方法工艺相对简单，产量大，劳动生产率高，能耗低，故高炉炼铁仍是现代炼铁的主要方法^[1]。

伴随着我国科学技术的飞速发展，近20～30年间炼铁设备设计、建造及工艺操作技术取得了重大进步，我国高炉炉容不断扩大，高炉生产指标不断提升，炼铁技术正在从“追赶”走向“超越”。炼铁操作技术人员在科学理论指导下，不断地突破已有经验的束缚，不断地进行自我革命和大胆探索，极大地丰富和发展了炼铁理论和生产实践经验。

高炉冶炼过程是在密闭的竖炉内进行的，冶炼效果受到很多因素的影响，主要影响因素有铁矿石品质、高炉温度和气氛、布料、热风温度等。布料是高炉上部调节的重要手段，也是决定高炉长寿高效的重要因素之一。

高炉冶炼是一个伴随着上升热煤气流和下降的冷炉料相向运动的复杂工艺过程，保证上升的煤气流和下降的炉料顺利进行、力求获得更好的技术经济指标是高炉操作的主要目的。高炉操作基本制度包括装料制度、送风制度、造渣制度和热制度。在大型高炉的实际操作中，为了实现高炉长寿、高产、稳产，时常需要调整煤气流分布。在送风制度、热制度及造渣制度基本不易改变的条件下，常常去改变装布料制度。高炉装料制度决定了高炉的炉料分布，炉料分布又直接影响着高炉径向上透气性的不同、煤气流以及温度的分布。炉料透气性好将促进煤气流发展，反之则抑制煤气流发展，甚至导致悬料、管道等炉况的发生。在料面附近的煤气流分布也将受料面形状的影响而发生改变。因而布料是高炉控制煤气流径向分布的最重要因素之一，它对高炉利用系数、能耗、操作稳定性等有很大影响。研究表明，高炉布料的料面形状对软熔带的形状及形成均有重要作用，特别是炉喉料层中的矿焦比对软熔带的高度起重要作用，选择合理的装料制度，对保证高炉顺行以及保护高炉内衬都有重要意义。

随着高炉冶炼理论研究及实践的深入，研究人员及高炉操作技术人员逐渐意识到，熟悉并掌握高炉布料规律，对实现现代大型高炉长寿、高效、低碳、环保及绿色具有十分重要的作用。高炉大小可以不同、设计的结构参数可以不同、原燃料可以不同、气候条件可以不同及操作人员习惯也可以不同，但高炉炉料运动规律和煤气流流动规律是相同的，这些规律的定量化表示就是其数学模型。数学模型不可能描述全部影响因素之间的关系，但它抓住了最主要影响因素之间的关系，即主要矛盾的主要方面。高炉布料规律的研究对于高炉生产的效率和产品质量具有重要影响。通过对高炉内物料的分布和运动规律进行研究，可以进一步优化高炉生产工艺，提高高炉的生产效率和产品质量。因此，研究布料规律对于高炉操作来说是极为重要的^[2]。

北京科技大学冶金与生态工程学院程树森教授对高炉布料过程炉料运动及分布规律机理、试验等进行了系统研究，在总结二十多年的研究成果及丰富的实践经验的基础上，带领课题组成员围绕高炉布料的重要性，撰写了专著《现代大型高炉布料理论与操作》。该书对高炉操作制度之一的布料制度进行了系统性研究，分析了冶金炉料的一些基础性能参数，介绍了无钟炉顶布料的发展历程、装备概况以及布料方式等。在布料规律方面，对布料过程建立了三维综合数学模型，并运用数值仿真技术分析了布料设备参数和高炉操作参数对布料过程的影响，并对布料批重影响进行了理论分析。另外，结合国内诸多高炉开炉布料测试结果，对无钟炉顶布料过程的检测进行了研究。该书研究内容对推动高炉布料智能化，以及推动高炉长寿、高效、低耗及绿色发展都有重要的学术价值和应用价值。 书中系统分析了现代大型高炉串罐式和并罐式无钟炉顶高炉装布料特点，对无钟炉顶设备和工艺进行了较为详细的研究，旨在更为清晰、准确及完整地解析现代大型高炉装布料规律，从而为现代大型高炉精准智能控制装布料操作提供理论依据和实践指导。