2高炉炼铁过程中需要连续不断地向炉内供料，由炉顶装料设备将运来的炉料入炉并合理分布到炉内。炉顶装料设备主要有双钟式和无钟式。控制布料是高炉操作的重要手段，习惯上称为上部调剂。通常高炉炉料是分批装入高炉的。根据经验或理论确定一批料的矿石量或焦炭量组成料批，通过布料设备装入炉喉。从炉体纵剖面上看，矿石与焦炭呈分层重叠结构。高炉是一种逆流反应器，煤气在高炉下部产生，而后上升穿过料层；炉料从上部下降与煤气作用，完成加热、还原、造渣、熔化等冶炼过程。测定证明，炉料在炉内由上而下，温度逐渐升高，直到熔化前，大体保持炉喉布料的层状结构。矿石层和焦炭层透气性不同，矿石层的阻力比焦炭层大10～20倍。实践证明，焦炭多的地方煤气流较发展，因而炉料温度升高快，从高炉料柱纵剖面上看，煤气发展的地方高炉软融带的位置也较高，可见高炉布料对煤气分布以及软融带的形状和位置等有重要影响。正常的高炉行程在炉内圆周方向上，煤气与炉料的分布都是均匀或基本均匀。高炉布料规律根据高炉炉顶装料设备中布料器形式的不同，主要有大钟布料和无钟布料两种。

布料装置为双钟式顶装料设备，大钟打开，炉料从大料斗内沿大钟斜面流下落到炉内料面上，形成环形料堆，从纵剖面上看炉料沿料面向高炉中心和炉墙两侧滚动、滑动、堆积，形成斜坡。炉料斜坡的坡面与水平面的夹角称为堆角（图1）。不同炉料的堆角不同，一般情况下焦炭堆角大于矿石堆角（这一性质将影响炉料分布）。料堆的顶点称为堆尖，堆尖在半径方向上的位置，可以标示炉料分布情况。影响炉料分布的因素很多，主要有料线深度、装料次序、批重等。

图1 高炉大钟布料示意图

高炉内的料面是不断下降的，当料面降低到一定程度时就要加料，此时料面距布料器下缘的高度即料线深度，或简称料线。料线深度对炉料分布的影响是以堆尖在半径方向上的位置为特征，它们的关系可用式（1）表示：

(1)

式中为料线深；为大钟角度；为炉料重量；为煤气对炉料的浮力；为炉料堆角位置距大钟边缘或溜槽末端在轴方向的水平距离；为修正系数。由式（1）可以看出炉料分布与料线的关系是：在其他条件一定时，料线越深（值越大），堆尖越靠近边缘（值越大），边缘分布的炉料越多。

使用大钟布料器，装料次序是常用的调剂方法。装料次序有正同装、正分装、倒同装和倒分装等多种形式。正同装为大钟打开后，矿石和焦炭同时装入炉内；正分装为大钟打开两次矿石和焦炭分别装入炉内；倒同装为焦炭在前矿石在后同时装入高炉；倒分装为焦炭在前矿石在后分别装入高炉。各种装料次序对布料的影响可用料层厚度，以及矿石层和焦炭层厚度之比来判断。

批重对布料的影响主要是料层厚度。两者的关系可用式（2）表达：

(2)

式中为炉料堆密度；为批重；为一批料的体积；为炉喉直径；为一批料在高炉中心线处的料层厚度；为炉料堆尖位置距高炉中心线的水平距离；为料面堆角；为圆周率。从公式（2）可以看出批重的作用。批重有一个临界值，当批重大于临界值时，随矿石批重增加而加重中心，过大则炉料分布趋向均匀；当批重小于临界值时，矿石分布不到中心，随批重增加而加重边缘或没有明显影响。

主要用溜槽角度控制炉料分布，并有多种不同的布料方式。用公式（3）可以具体算出不同角和不同料线深度，炉料堆尖位置的分布。

(3)

式中为炉料在溜槽末端的速度；为溜槽长度；为溜槽工作角度；为溜槽旋转速度；为炉料堆尖位置距高炉中心的水平距离。

依炉喉直径不同，将炉喉断面分成均匀的8～12等份或更多，溜槽角度对应每等份，溜槽角度确定后，依据布料需要，选用具体的布料角度。同样，在无钟布料规律中，影响炉料分布的因素也包括料线深度和批重。

料线一般是固定不变的，只是在其他手段调剂失灵时，才改变料线。频繁地改变料线，容易导致料线深度的准确性变差。其他条件一定，料线愈深，炉料堆尖愈靠近边缘，边缘分布的炉料愈多。在生产中为加重边缘，可适当降低料线，但深料线加重了炉料对料面的冲击。装入炉料碰到炉墙处叫碰点。当料线选在碰点以下时，炉料撞到炉墙后，反弹到炉内，不仅炉料多碰摔一次，增加了粉末量，而且破坏了布料规律，使煤气流分布紊乱。料线过深，料面以上的高炉容积不能充分利用，浪费了高炉空间，并且当炉顶温度高，一旦有塌料发生，顶温会更高，加速炉顶设备的损坏。所以，正常操作是料线选在碰点以上，加料后余500毫米即可。

一批料加到炉内，分布是规则的。炉料在边缘和中心的料层厚度之比，反映了这种炉料在炉内分布的特点，因此叫批重特征数。这个值越大，表示这种炉料在边缘越多。图2是根据某中型高炉的生产数据算得的矿石批重与批重特征数的关系。从图中看出，批重有3个不同的特征区：激变区、微变区和缓变区。在激变区，批重少许变化，边缘料层厚度与中心料层厚度之比会发生急剧变化；在微变区，不论批重增加或减少，对炉料分布影响不大；在缓变区，批重变化对炉料分布的影响介于两者之间。所以，为保持高炉稳定顺行，高炉最大批重应选在微变区。

图2 批重特征曲线

批重大，矿焦之间界面少，两者混合机会少，有利于煤气穿过；但批重过大，料面趋向平坦，对煤气阻力增加，如果炉料强度和粒度不很理想，超大批重，高炉很难接受。所以，一定的原料条件，批重相应有个合适范围，过大易造成煤气两头堵，高炉冶炼进程很难稳定。

①无钟布料灵活，可以把炉料布到炉喉平面任何地方；一般大钟角度，是固定的，布料位置受到限制。高炉直径越大，这种限制越明显。②无钟布料，一批料要转8～12圈或更多，比大钟放料时间长5～10倍，炉料在缓慢流动中，粉末易在落点料面处集中，形成粒度偏析，因此粒度差别较大的炉料组成，要用多环布料以减少偏析。大钟布料，一批料一次放入炉内，时间短，偏析较无钟布料小，但炉料冲击料面较无钟严重。③无钟布料因溜槽旋转产生离心力，在堆尖外侧的炉料炉内堆角较内侧的小，形成不对称的炉料分布。所以，采用多环布料，使料面形成平坦的台阶，而不是明显的锯齿状。④与大钟布料相比，无钟布料所形成的炉内堆角比较大。