1、悬料的定义与形成机理

 1.1 悬料的概念

    悬料是指高炉内炉料停止下降超过1～2批料时间的现象，表现为风压急剧升高、风量锐减、透气性指数下降等特征，可分为上部悬料（固体料卡塞）和下部悬料（热制度失衡）。

下图1为 某高炉  连续悬料图片：                       图1

  下图为  某高炉  正常操作曲线：             图2

1.2 悬料的物理过程

 悬料本质是煤气浮力与料柱有效重量的失衡。当上升煤气流的阻力超过炉料下降的有效重量时，料柱失去动态平衡，导致悬料。此过程与软熔带结构、煤气流分布、料柱透气性密切相关。

2、悬料成因的多维度分析

2.1 原燃料质量因素

（1）粉末含量高：原料中<5mm粉末比例超过15%时，料柱透气性显著恶化，易引发管道行程与悬料。

（2）焦炭劣化：焦炭反应后强度（CSR）低于60%或热态性能波动，导致软熔带结构不稳定。焦炭冶金性能劣化：低反应后强度焦炭（CSR<55%）加剧软熔带阻滞。

（3）碱金属与锌负荷：入炉Zn负荷>0.2kg/t、碱金属负荷>2.5kg/t时，炉墙易结厚，加剧悬料风险。碱金属富集：K/Na循环导致炉料粉化率升高（实验数据：碱负荷＞3kg/t时悬料概率增加4倍）。

 2.2 操作制度失衡

（1）送风制度不合理：鼓风动能不足（<8000kg·m/s）导致边缘气流过旺，中心死料柱增大；反之，动能过高（>12000kg·m/s）则加剧管道行程。

（2）装料制度缺陷：矿石批重过大或布料角度不当（如α角<40°）导致边缘矿层过厚，透气性下降。

（3）热制度波动：铁水物理热<1490℃或[Si]含量剧烈波动（±0.3%），引发软熔带位置频繁变化。

 2.3 设备与炉型管理

（1）炉缸活跃度不足：长期堵风口操作（堵口率>30%）导致炉缸径向温度梯度异常，渣铁排放不畅。

（2）冷却制度失当：铜冷却壁水温差>5℃或炉身下部温度>80℃，渣皮稳定性下降，诱发悬料。冷却壁漏水引发局部过冷区（案例：某2500m³高炉因冷却壁漏水导致月均悬料3次）

3、悬料防控的综合技术体系

3.1 原燃料质量强化管理

（1）. 焦炭质量控制

 建立焦炭热态性能（CRI/CSR）动态监测体系，要求CRI≤25%、CSR≥65%。

 配加10%高反应性焦炭（HPC），改善料柱透气性。

（2）. 烧结矿优化

  控制镁铝比（MgO/Al₂O₃）在0.55±0.03，炉渣二元碱度（CaO/SiO₂）1.15～1.20，确保渣铁流动性。

 采用超高料层烧结（≥850mm），提升烧结矿转鼓指数（≥68%）。

3.2 操作制度精细化调控

（1）. 送风制度优化

   大型高炉（>2000m³）鼓风动能控制在8000～10000kg·m/s，标准风速180～200m/s，风口面积与炉缸直径匹配（如1800m³高炉风口面积0.28㎡）。

（2）. 装料制度创新

   采用“中心加焦+平台布料”模式：中心焦炭层厚度≥1.5m，矿石平台宽度占炉喉直径的60%～70%。 动态调整α角（40°～47°），抑制边缘气流的同时保证中心通道畅通。

 采用双装布料在原燃料条件恶化时，也是一种快速加风策略。

（3）. 热制度稳定策略

   铁水温度目标值设定为1505±10℃，[Si]含量波动范围≤0.15%。

   喷煤系统实施“分级补焦”机制：停煤时间>1h时，按“补焦量=亏煤量×置换比×1.2”补偿焦炭。

 3.3 炉前操作与炉型维护

（1）. 出铁管理标准化 

   - 推行“三场重叠出铁”模式：举例如：某3200m³高炉，铁口深度3.8～4.0m，打泥量220L±20L，铁水流速≥5.5t/min，重叠时间≤60min。

   -开发预钻分段开口技术：堵口90min后预钻1.0～1.2m，减少铁口喷溅。

（2）. 操作炉型智能监控

   - 建立铜冷却壁温度-热负荷联动模型：炉腹/炉腰温度≤55℃，炉身下部≤80℃，水温差≤5℃。

   - 部分先进企业利用专家系统实时分析渣皮脱落周期，预测炉墙结厚风险。

 4、典型案例分析

 4.1 首钢4000m³高炉三场出铁实践

   通过将两场出铁升级为三场轮流重叠模式，辅以钻头直径优化（55mm→60mm）与打泥压力控制（200～240kg），出铁时间由80min延长至100min，悬料发生率降低62%。

 4.2 青钢1800m³高炉长期稳顺经验

   采用镁铝比0.55的造渣制度，结合鼓风动能8500kg·m/s与α角47°的装料矩阵，冷却壁水温差由6℃降至3℃，燃料比稳定在500kg/t以下，连续18个月无悬料记录。

 4.3 包钢大型高炉开炉防悬料技术

    通过精准配料（全炉焦比3.5t/t）、全风口送风及分阶段加风（首次出铁风量70%→80%），实现开炉3天达产，悬料次数为0，较传统工艺燃料比降低3.48kg/t。

5、结论与展望

      悬料防控需融合原料预处理、操作参数优化、智能监控等多维度技术。未来发展方向还包括：

（1）. 智能化预警系统：基于大数据构建悬料风险预测模型，实现早期干预。

（2）. 悬料防治需构建原料-操作-监测三位一体防控体系。

（3）. 全生命周期炉型管理：从设计阶段优化高炉内型与冷却结构，延长稳定周期。

（4）. 智能传感与大数据技术的深度应用是未来发展方向。