孙本科  徐海波  孟景

摘  要：悬料是高炉炼铁生产中最常见的异常炉况之一，轻则导致产量下降、能耗上升，重则引发风口灌渣、炉缸冻结等重大事故。本文从悬料的力学机理出发，系统分析了风压、顶压与压差三者在悬料发生过程中的演变规律及其协同作用机制，并在此基础上阐述了炉料结构合理性、原燃料质量管理、布料矩阵优化、炉前操作管理以及坐料后恢复操作等环节对悬料预防的协同效应。重点论述了坐料后深料线条件下赶料线的节奏把控原则——包括风量恢复的阶梯式控制、净焦补偿量的精准计算、布料制度的临时调整以及赶料过程中防止再次悬料的关键操作要领。结合柳钢1500m³高炉（2023年）、湘钢4号高炉（2022年）、涟钢6号高炉（2023—2025年）、金鼎钢铁2#高炉（2026年）、沙钢永兴4#高炉（2026年）、汉钢1号高炉（2024年）、建龙西钢6号高炉（2019年）等多个企业的生产实践案例，从压力体系协同管控、炉料结构优化、操作制度匹配、炉前保障及坐料后恢复等维度，提出了悬料的全过程预防策略。实践表明，以风压-顶压-压差三位一体的压力体系协同管控为核心抓手，以合理炉料结构为基础，构建“压力预警-炉料适配-操作调控-炉前保障-恢复管控”五位一体的防控体系，是实现高炉长期稳定顺行、杜绝悬料的有效路径。

关键词： 高炉；悬料；热风压力；炉顶压力；压差；坐料恢复；赶料线

1 引言

高炉炼铁是一个气-固-液三相逆流反应过程，炉料在重力作用下连续下降，煤气在压差驱动下向上运动。当炉料下降阻力超过重力驱动力时，炉料停止下降，即发生悬料。悬料一旦发生，不仅破坏煤气流的正常分布，导致炉温剧烈波动，还会使未经充分预热和还原的炉料直接进入炉缸，恶化炉缸热状态。据统计，悬料导致高炉减产10%~30%，吨铁能耗上升15%以上。

坐料是处理悬料使炉况恢复正常的关键操作技术。然而，坐料后炉况恢复阶段同样是悬料再次发生的高风险期——尤其是当坐料造成深料线后，赶料线过程中如果节奏把握不当，极易在料线恢复到一定高度时再次悬料。因此，坐料后的恢复操作与赶料线节奏的精准把控，是悬料全过程预防中不可或缺的关键环节。

本文在分析悬料力学机理与压力参数变化规律的基础上，结合多家钢铁企业的生产实践案例，以压力体系协同管控和坐料后恢复操作为主线，系统阐述悬料预防的全流程操作策略。

2 悬料的力学机理与压力参数变化规律

2.1 悬料的力学机理

从力学角度分析，炉料在高炉内的下降取决于重力与阻力的平衡。炉料所受重力来源于上部料柱的重量，而阻力则来自三个方面：一是煤气上升对料柱的浮力和摩擦阻力；二是炉料与炉墙之间的摩擦力；三是软熔带内软化熔融炉料形成的“托力”。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。

从成因上划分，悬料可分为炉热悬料、炉冷悬料和机械悬料。炉热悬料源于炉温过高导致   煤气体积膨胀、流速增大，对料柱的浮力增强；炉冷悬料则因炉温过低导致渣铁流动性变差，软熔带位置下移，透气性恶化。

2.2 悬料发展过程中风压、顶压与压差的变化特征

悬料并非突然发生，而是经历从“炉况难行”到“悬料”的演变过程：

炉况难行阶段： 炉料下降变慢，接近停滞或出现短时间停滞；风压上升，风量下降，两者不对应，透气性指数明显下降。

悬料发生征兆阶段： 料尺停滞不动；风压突然升高或冒尖，上部悬料风压上升较少但上部压差升高，下部悬料风压上升较多同时下部压差升高；风量减少或突然锐减；透气性指数明显下降；炉顶压力由于煤气量减少而下降。

悬料形成阶段： 料尺打横10分钟以上或停止下降超过1-2批料的时间。顽固悬料时，风口前焦炭运动停止，风压急剧升至最高水平，炉顶温度和压力均降低。

一个重要的判断原则是：当风压、风量、顶压、顶温、风口工作及上下部压差都正常，只是料尺停滞时，应首先检查是否有卡尺现象。

2.3 风压、顶压与压差的相互关系与协同机制

风压（热风压力）是鼓风机向高炉送风的压力，是驱动煤气克服料柱阻力向上运动的动力来源。顶压是炉顶煤气的压力，反映了煤气通过料柱后的剩余压力。压差则是风压与顶压之差（ΔP=P风-P顶），代表了煤气通过整个料柱所消耗的压力降。

三者之间存在紧密的联动关系：风压升高而风量不相应增加时，意味着料柱阻力增大；顶压降低而风压不变时，压差增大。压差管控的基本原则是：压差超过正常压差的5%，会引起高炉难行；超过10%会引起悬料、管道频发；超过20%会产生严重悬料或剧烈管道行程。

3 压力体系协同管控——悬料预防的核心抓手

3.1 热风压力的管控

热风压力是悬料最直接的操作控制参数。正常操作中应保持风压的稳定，避免频繁大幅度波动。悬料征兆出现时，应迅速减风降低风压，使压差低于正常水平，将高压操作改常压；停止高炉喷吹燃料，相应减轻焦炭负荷；炉温充足时多减风温（如减50-100℃或更多）。

坐料后回风压力要低于原来压力。炉温正常、风口工作正常的突然上部悬料，坐料后回风压力一般为原风压的70%左右；炉热造成的悬料，第一次坐料后回风压力约为原风压的60%左右。

3.2 炉顶压力的管控

炉顶压力控制是炉况是否顺行的重要条件。顶压控制的核心原则是“稳定压倒一切”——顶压的大幅波动本身就是悬料的诱因。正常操作中应保持顶压的平稳，避免频繁波动。探尺停滞、透气性指数明显降低、有发生悬料迹象时，应视状况采取减风降压或降顶压，争取料不坐自下。

3.3 压差的精准管控与预警

压差是悬料最核心的预警指标。压差超过正常压差的5%会引起高炉难行，超过10%会引起悬料。段间压差的分布特征具有重要判断价值：上部悬料时上部压差过高，下部悬料时下部压差过高。当风压升高、风量减少、顶压降低、压差增大四个现象同时出现时，悬料风险极高，应立即启动应急预案。

4 炉料结构与原燃料质量管理

炉料结构对悬料的影响贯穿高炉全高度，直接反映在压差的变化上。合理炉料结构需满足高炉渣碱度适宜、冶金性能稳定及矿种精简等原则。核心评判指标包括熟料比、入炉品位、粒度组成与粉末控制以及冶金性能的匹配性。

焦炭质量劣化是导致恶性悬料的主要诱因。柳钢1500m³高炉2023年的恶性悬料事故即为典型例证：2023年9月焦化干熄焦系统检修60天，大量配用水焦，最高配用比例达55%，水焦强度低且质量不稳定，导致高炉气流每况愈下。10月9日调整装料制度后，10日即出现1次管道和5次悬料，坐料料线最深达12.3m。

中阳钢铁1780m³高炉在2018年采取“焦包矿”的布料模式，常出现气流稳定性差、压差升高就会悬料等问题，年平均日产不超过3800t。2019年从入炉原料、装料制度、风口布置上全面优化后，炉况才逐步改善。该案例说明，单一制度的调整难以解决系统性问题。

5 坐料后的恢复操作与赶料线节奏把控

坐料是处理悬料使炉况恢复正常的关键操作，但坐料本身往往造成深料线。坐料后的恢复操作——尤其是赶料线的节奏把控——直接决定了炉况能否平稳恢复，也是防止再次悬料的关键环节。

5.1 坐料前的准备与坐料操作要点

坐料前必须做好充分准备：与鼓风机、燃气管理部门、热风炉、厂调度室等联系并经过认可；炉顶和除尘器通入蒸汽；高压操作转为常压操作；停止喷吹；确认炉顶余压发电机组已停止运转；装满料线并提升料尺，且料线必须达到正常水平，禁止低料线坐料；全闭冷风调节阀和冷风大闸；坐料必须在打开渣口后或出铁后进行。

坐料操作每次减风后观察1-2分钟，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。坐料应一次彻底，不急于回风，严防反复。

5.2 坐料后风量与风压的阶梯式恢复

坐料后复风量的恢复必须分台阶进行，这是防止再次悬料的第一道防线。

风量恢复的阶梯式原则： 坐料后复风量要分几个台阶（5-7个）逐渐恢复风量。坐料后需按悬料位置控制风量上限：上部悬料时回风操作阶段上限风量不超过全风量的80%-90%，下部悬料时不超过70%-80%。逐步恢复风量时每次加风间隔5-6分钟，并参照透气性指数确定合适的风量使用范围。

风压恢复的阶梯式原则： 风压升高也要分几个台阶——第一次为50kPa，以后每次10-20kPa，最后为1-10kPa。

回风操作的时间控制： 每次加风后应观察料尺动作和压差变化，确认炉况接受后再进行下一次加风。坐料后料线恢复期间，风压平稳是前提。

5.3 深料线条件下的净焦补偿

坐料造成的深料线意味着大量炉料未经充分预热和还原便进入炉缸，热量损失严重。必须在赶料线过程中通过净焦补偿来恢复炉缸热状态。

净焦加入量应根据料线深度确定：超过正常料线0.5m以内加1批，0.6-1.5m加2批，1.6-2.5m加3批，2.6-3.5m加4批。炉凉悬料切不可采用降低炉温措施，而是在坐料后用小风量恢复，在保证顺行的同时恢复正常炉温。坐料后可多加些净焦，在炉况恢复起来的一段时间，炉温可维持高点，保持渣铁热量充足。

5.4 赶料线的节奏把控——防止再次悬料的核心

赶料线是坐料后恢复操作中最关键的环节，也是再次悬料风险最高的阶段。建龙西钢6号高炉的教训极具警示意义：2019年10月5日减风坐料后料线塌至6.7m，回风后逐步赶料线至5.5m处多次出现难行悬料，炉身下部静压频繁升高。操作人员调整布料制度后，料线赶至5.5m以内仍出现料尺横尺。这一案例深刻说明：赶料线过程中料线恢复到一定高度时，炉料到达软熔带位置，透气性急剧恶化，极易再次悬料。

赶料线节奏把控的核心操作要领可概括为“慢、稳、补、调”四字原则：

（1）慢——控制赶料线速度，切忌过急。

赶料线不能太急，要均匀上料，防止悬料或恶性悬料。莱芜某厂1280m³高炉因上料设备故障造成低料线4m，赶料线过急，料满后悬料，进一步处理不当导致顽固悬料，最终引发炉凉，用十多天才处理正常。这个案例说明，赶料线过急带来的风险远大于低料线本身。

（2）稳——保持风压平稳，按台阶恢复风量。

赶料线过程中应保持风压平稳。每次加风必须观察料尺动作和压差变化，确认炉况接受后再进行下一次加风。减风是赶料线的最好办法，但不适宜于长期低料线作业。

（3）补——根据料线深度足量补加净焦。

低料线一定要减轻焦炭负荷，根据料线深度和时间而定，一般轻焦炭负荷10%~30%。当赶料线到炉料碰撞点时，可改料制以疏松边缘。加焦一般伴随着降碱操作，因低料线，提硅保热降碱度。

（4）调——临时调整布料制度，疏松边缘气流。

坐料后应临时采用疏松边缘的装料制度。连续悬料时，回风压力要低，并应缩小批重，集中加些净焦或减轻焦炭负荷。低料线的炉料到达风口区时，如遇风压高、炉况不顺，可改n批加大两股气流料制或适度减风。

5.5 赶料线过程中关键节点的风险识别与干预

赶料线过程中存在三个关键风险节点：

节点一：料线恢复至软熔带高度时。 这是再次悬料风险最高的时刻。此时应提前降低压差控制目标，适当放慢加风节奏，必要时可临时增加1-2批净焦。

节点二：料线恢复至炉身下部时。 低料线的炉料到达风口区，如遇风压高、炉况不顺，可改n批继续加大两股气流料制倒装料或适度减风。

节点三：赶料线后期接近正常料线时。 此时不可急于将风量加至全风，应维持较低压差运行一段时间，待料线完全正常、炉温回升后再逐步恢复全风。

5.6 案例：柳钢1500m³高炉深料线恢复的教训与经验

柳钢1500m³高炉2023年10月的恶性悬料事故中，坐料料线最深达12.3m。面对如此深的料线，恢复过程极为困难——高炉不接受风量，气流不通透气。恢复过程中主要采取了以下措施：采用集中加焦补充热量；缩小矿焦装料制度的角度及扩大矿焦角度负差值；以发展边缘气流为主疏通高炉气流；在恢复过程中保持充足的炉温。

这一案例的经验表明：深料线恢复的核心在于——足量补热（集中加焦）、疏通气流（发展边缘）、控制节奏（缓慢加风）。三者缺一不可。

5.7 案例：建龙西钢6号高炉赶料线再次悬料的教训

建龙西钢6号高炉2019年的炉况失常是赶料线节奏失控的典型案例。该高炉10月5日减风坐料后料线塌至6.7m。回风后逐步恢复参数，料尺正常后开始赶料线，但赶料线至5.5m处多次出现难行悬料，炉身下部静压频繁升高。操作人员将布料制度由多环变为单环，同时配吃萤石、锰矿进行洗炉，但炉况顺行无明显好转。直至10月6日发现风口小套漏水，休风更换后才逐步恢复。

该案例的教训包括：赶料线过程中未能在关键节点提前预判并减速；布料制度调整未能有效疏松边缘气流；风口漏水等设备问题加剧了恢复难度。这一案例深刻说明：赶料线过程中的再次悬料风险极高，操作者必须在料线恢复到关键高度时主动减速、提前干预，而非被动等待悬料发生后再处理。

6 高炉操作管理与悬料预防

6.1 热制度稳定与硅硫控制

热制度不稳定是导致悬料的重要操作因素。湘钢4号高炉2022年上半年炉况一直处于异常状态，6月下旬频繁发生悬料。分析认为热制度不稳定造成了操作炉型被破坏，送风制度、热制度与造渣制度不匹配。恢复过程中主要采取了补充炉缸热量、增加鼓风动能等措施。

硅硫控制的关键操作要点包括：建立炉温趋势化管理，统一四班操作标准，合理控制喷煤量与焦炭负荷，关注渣铁物理热——当铁水温度低于1480℃时需警惕炉凉悬料风险。

6.2 布料矩阵优化

涟钢6号高炉自2023年9月开始积极探索更具适应能力的操作制度，能够根据炉况变化实现中心加焦与“平台+漏斗”两种布料模式的灵活互换。风量达到4700-4900m³/min，煤气利用率稳定在45.5%-47.0%，日产量最高达到7896t/d。

沙钢永兴公司4#高炉在2026年大修后开炉中自主研发了多环精准布料矩阵方案，首次实现开炉全程无悬料。

7 炉前操作管理与悬料预防

炉前操作是高炉操作体系中不可忽视的重要环节。如果不能按时出净渣铁，炉缸中液态渣铁面升高后使炉缸料柱的透气性恶化，还会导致崩料或悬料。

中南股份7号高炉（2200m³）2022年3月大修投产后，3个铁口出现较为严重的喷溅现象。通过采取降低炉内压差、优化高炉操业制度、铁口压浆、改善炮泥质量等措施进行综合治理，取得了良好效果。

通钢3号高炉（2680m³）炉前采取“零间隔”开铁口作业，采用差异化钻孔方式，大大提高了出铁成功率，确保了每次铁都能够及时出尽渣铁。

8 五位一体防控体系的构建

悬料预防需要压力体系协同管控、炉料结构优化、操作制度匹配、炉前保障和坐料后恢复管控的系统协同。

构建以风压-顶压-压差协同管控为核心抓手、以合理炉料结构为基础、“压力预警-炉料适配-操作调控-炉前保障-恢复管控”五位一体的防控体系，是实现悬料预防的根本路径。

9 结论

（1）悬料的力学本质是上升煤气流的阻力超过炉料下降的有效重量。悬料发生前，风压上升、风量减少、顶压降低、压差升高呈现规律性变化。操作者应建立“风压-风量-顶压-压差”四参数联动监控体系，在“炉况难行”阶段及时识别征兆并干预。

（2）压差管控是悬料预防的核心量化依据。压差超过正常压差的5%会引起高炉难行，超过10%会引起悬料，超过20%会产生严重悬料。

（3）坐料后复风量的恢复必须分5~7个台阶逐步进行，每次加风间隔5-6分钟。上部悬料坐料后上限风量不超过全风量的80%-90%，下部悬料不超过70%-80%。风压恢复也需分台阶——第一次50kPa，以后每次10-20kPa。

（4）净焦补偿是深料线恢复的关键。净焦加入量根据料线深度确定：0.5m以内加1批，0.6-1.5m加2批，1.6-2.5m加3批，2.6-3.5m加4批。

（5）赶料线是坐料后再次悬料风险最高的阶段，必须遵循“慢、稳、补、调”四字原则：控制速度切忌过急、保持风压平稳、足量补加净焦、临时调整布料制度疏松边缘。赶料线过程中料线恢复到软熔带高度时是风险最高的节点，应提前减速、主动干预（如建龙西钢6号高炉的教训）。

（6）炉料结构的合理性是悬料预防的基础性环节。焦炭热态性能劣化是导致恶性悬料的主要诱因（如柳钢1500m³高炉2023年水焦配用事件，坐料料线最深达12.3m）。

（7）悬料预防需要以风压-顶压-压差协同管控为核心抓手，以合理炉料结构为基础，构建“压力预警-炉料适配-操作调控-炉前保障-恢复管控”五位一体的防控体系，实现多维度、全过程的协同发力。

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