附案例：高炉炉缸堆积的四大原因分析
高炉解剖研究表明，炉内软熔带以下主要由固体焦炭和滴落的渣铁组成，因主要处于炉缸中心区，通常称为炉芯带或滴落带。图1是炉缸工作的示意图。风口前端是回旋区，焦炭及喷吹燃料在这里燃烧，大量焦炭从回旋区上方进入,补充燃烧的焦炭;而中部的焦炭，长期以来人们认为它是不动的，习惯于称它为“死料柱”。通过多年的研究，已经明白中部的焦炭从风口以下到炉底，缓缓地进入回旋区，有机械运动，也有化学反应，对反应进程，目前尚未完全清楚。“走”完这段路程，大约需要一周到一个月，虽然从炉底到风口氧化区最远不过几米。
近年日本高炉解体调查表明，“死料柱”在炉缸的铁水熔池内是漂浮的，“死料柱”内的焦炭颗粒很细，“死料柱”内铁水“有效的”流动区域非常小，仅位于铁口水平面附近。软熔带以下是炉芯带，炉芯带充满固体焦炭，这部分焦炭称为炉芯焦。炉芯带的空隙度大约在43%〜50%之间。炉芯带的空隙中有部分滴落的铁和渣，向下流动。风口区燃烧生成的煤气，穿过炉芯焦向上运动。铁水和炉渣在下边汇聚，一部分铁水沉到炉底，将炉芯带的焦炭浮起来;另一部分下降的铁水和炉渣，存于炉芯焦中，在出铁或放渣时穿过炉芯焦流出。随着铁水流出炉缸，炉芯焦下沉，因此炉芯焦受出铁影响不断升降。铁水和炉渣能顺利地穿过炉芯焦，是铁渣流出炉缸的保证。
图1 炉缸工作示意图
炉缸堆积的本质
炉缸堆积，是炉缸局部透液性变差的结果，透液性不好时煤气较难穿过。日本一座髙炉通过风口测温、取样，在炉缸不活跃或堆积的情况下，得到图3和图4的结果。
从图3看出，当炉芯焦温度低于1450℃时，高炉利用系数下降，所取试样中有黏稠的熔融物出现，表明炉芯带的透气性及透液性遭到了破坏。
炉缸堆积形成的原因
一、焦炭质量影响
实践证明，高炉炉缸堆积，大多是因焦炭质量变坏引起的。质量低劣的焦炭，特别是强度差的焦炭，进入炉缸后产生大量粉末，使炉芯带的透气性变差，鼓风很难深入炉缸。这使炉缸中心部分温度降低，渣铁黏稠，形成“堵塞”。如杭钢3号高炉，因外购焦炭质量波动大，粉末多，粒度偏小(小于25mm的达40%)，导致发生严重的炉缸堆积。广钢4号高炉，焦炭反应性(CRI)34.15%〜36.95%,焦炭反应后强度(CSR)53.35%〜50%，与国家标准相差甚远。柳钢300立方髙炉，M40为68%〜72%，M10高达12%，灰分达16%〜17%，再加上大量地使用地装焦，炉缸严重堆积。水钢2号髙炉，1996年1月，由于公司资金紧张，焦化小窑煤用量增加，使焦炭强度恶化，最低时M40为72.4%，M10为11.8%。焦炭质量变坏后，高炉逐渐形成炉缸堆积，风口频繁报坏，最终造成炉缸严重堆积，炉况严重失常。而风口频繁损坏，又进一步加剧了炉缸堆积。
二、长期慢风操作
高炉长期慢风，又不采取技术措施，很容易造成炉缸中心堆积，髙炉容积越大越容易发生。慢风的结果是风速降低，向炉芯带中部渗透的风量减少，引起炉芯带中部温度降低。设备故障，则往往是高炉慢风操作的直接原因。特别是一些炉役末期的髙炉，水箱或冷却壁大量漏水，漏水后降低部分K域的温度，也会导致炉缸堆积。
1990年1〜3月，本钢5号高炉面临的生产形势极为严峻。由于断水、慢风等原因造成的炉缸严重堆积，迫使5号高炉的正常冶炼秩序濒于崩溃。太钢2弓高炉，2004年7月以后，炉缸侧壁3号热电偶一度达到其历史纪录681℃，高炉被迫限产，风量由正常时的8OOm3/min降到750m3/min。由于没有及时调整送风制度，高炉事实上处于长期慢风状态，结果造成了炉缸堆积。
马钢新1导高炉(2500m3)，1994年4月23日点火开炉。因烧结矿供应不足、质量欠佳，高炉本身设备、电气问题多，高炉长期处于慢风状态。开炉一年半以后.炉况顺行还未完全过关，例如1995年9月就发生炉凉4次。10月下旬至11月初，因炉身下部局部结厚，炉缸边缘堆积，崩料、坐料频繁。杭钢3号高炉，1991年9~11月扩容大修后，炉容由255m3扩大到302m3,炉缸直径由4200mm增大到4700mm，但风机仍用750m3/min(铭牌风量)，鼓风系数降到1.85,实际长期慢风。广钢4号高炉，从2004年5月开始，上料设备接连不断出现故障，还受许多外围因素的影响，不得不减风甚至休风处理，加上焦炭质量变差，长时间的累积，造成炉缸堆积。
三、煤气分布不合理
煤气分布不合理，边缘或中心过分轻(发展)或过分重(堵寒)，都可能引起炉缸堆积。边缘过轻，煤气向炉缸中心渗透的少，炉芯带中部温度低;反之，中心过轻，边缘煤气量少，边缘炉料得不到充分加热、还原，下降到炉缸，引起炉缸边缘温度低。杭钢3号高炉顺行时，煤气分布是两条通路，基本是双峰曲线。由于慢风，中心气流不足，未及时调整装料，导致炉缸中心堆积。炉缸堆积及时消除后，煤气CO2曲线变化明显，图3-6所示为杭钢3号高炉炉缸堆积前后煤气分布的变化。煤气中心过重，是该高炉发生炉缸中心堆积的重要特征。
梅山2号高炉炉缸中心堆积前后也有类似表现，堆积前煤气两条通路，堆积后煤气中心重(见图6)。
图6 梅山2号高炉炉缸堆积前后煤气曲线对比（1987年）
高炉顺行不好，或经常发生崩料、渣皮脱落，造成炉料下降不稳定，或未能充分加热及还原就进入炉缸，破坏了炉缸热状态的稳定性.最后导致炉缸堆积。更严重的情况是高炉结瘤，高炉顺行严重破坏，风量锐减，在此情况下，炉缸堆积很容易发生。
前面已经提到，马钢2500立方高炉开炉一年半以后顺行还未过关，炉身下部局部结厚，炉缸边缘堆积，崩枓、坐料频繁。安钢5号高炉2007年一次炉况失常，由于亏料线时间长，料面深，布料混乱，煤气流分布被打乱，炉况很难稳定。某日12:25悬料，料线800mm，放风坐料后，风压50kPa，料线不明;后逐渐加风、放料，至14:10再次悬料前料线一直不明。第二次坐料后，炉况已严重恶化：每次出铁仅20〜30t,下渣10t左右，料线不明，风口呆滞，风量小，顶温低，透气性差，压差髙，风压、风量仅能维持在较低水平。频繁的悬料、坐料，使料柱透气性很差，风压加不上，风量小，鼓风动能低，边缘气流不足，中心气流打不开，造成炉缸堆积。
柳钢3号高炉，1996年不顾原燃料条件的变化，片面地靠大风量追求产量,增加正装比例，导致管道行程频繁，悬料、塌料多，亏料线作业，最终炉况严重失常，髙炉北部方位发生炉缸堆积和炉墙结瘤
四、炉渣成分与炉缸温度不匹配
炉渣成分与炉缸温度不匹配，或因炉渣成分超限波动，造成炉渣黏稠，导致炉缸堆积。柳钢3号高炉，由于烧结矿碱度波动大，难以调剂，为保证生铁的成分、质量，只好维持较高的炉渣碱度。髙碱度炉渣熔点较髙，由于炉料质量变坏等原因引起炉缸温度较低时，该炉渣的难熔性导致并加重了炉缸堆积。梅山2号高炉，因连续休风和慢风，风量难以加上去，造成炼钢铁炼成铸造铁，炉温高([Si]0.9%〜1.5%),炉渣碱度髙(1.15〜1.20)，铁水低硫(0.010%〜0.013%)，高炉温、高碱度，渣铁黏稠t造成炉缸黏结和堆积。
文中案例参考资料：
[1] 朱时祥.高炉断水事故的处理
[2] 徐矩良，刘琦.髙炉事故处理一百例
[3] 李继昌.酒钢2号髙炉炉皮开裂的原因及对策
[4] 李长平.攀钢高炉炉皮烧穿事故分析
[5] 夏世桐，等.马钢2500m3高炉布料溜槽磨损的判断及原因分析
[6] 章天华.宝钢2号髙炉尤料钟炉顶设备特点
[7] 刘兰田.无钟炉顶溜槽穿漏和脱落事故