软熔带由软熔矿石层和焦炭层相间交替排列构成(图1)。软熔矿石层的透气性差,煤气较难通过;焦炭层,也称焦窗,一直保持固体状态,为上行的煤气流提供通道。软熔带的上沿是软化线,下沿是熔化线,最高部分称为软熔带顶部,最低部分与炉墙相连接,称为软熔带的根部。软熔带内发生的反应主要是矿石软化与初渣形成。
软熔带的形状与高炉内的煤气分布和矿石的冶金性能有关,一般分为倒V型、V型和W型(图2)。倒V型软熔带中心气流较发展,边缘气流相对较弱,中心温度高,边沿温度低,煤气利用较好,利于高炉冶炼过程的进行。V型软熔带表现为中心气流受抑制、边缘气流发展,边沿温度高,中心温度低,煤气利用差。W型软熔带形成边缘与中心都有较发展的两股气流,中心和边沿温度适当,煤气利用率高。
软熔带的位置是软熔带的高度及其在径向上的宽度,主要由入炉矿物的品位、高温冶金性能与煤气分布综合决定。若矿物开始软化温度低、气流较发展,则会导致软熔带位置相对较高,反之则低;若矿物软化与熔滴温度区间大,会促使软熔带在径向上变宽。同样形状的软熔带,位置增高,则焦窗数量增加,煤气可通过增加相应面积,软熔带透气性得以改善;反之,软熔带透气性会变差。软熔带位置上移,块状带体积则减小,煤气利用会变差;软熔带高度降低,利于煤气利用率提升,降低高炉消耗。因此,较高的软熔带利于高炉产能提高,较低的软熔带则可带来较低燃料消耗。软熔带径向宽度增加,煤气通过阻力会增大,所以一般软熔带越窄就越利于改善软熔带的透气性。
煤气穿过软熔带的压降可用下式表示:
式中为软熔带单位高度上的透气阻力指数;
为系数;
为软熔带径向宽度;
为软熔带内的焦窗数;
为软熔带内的焦窗厚度;
为软熔带内焦窗空隙度。
高炉通过调整炉顶装料制度与下部送风制度来控制软熔带的结构,在原、燃料条件能满足高炉顺行的条件下,控制倒V型软熔带可以实现高炉的强化冶炼、有效释放产能并利于长寿生产;控制W型软熔带可以带来煤气利用改善、降低燃料消耗并能维持一定的冶炼强度。V型软熔带只有在原、燃料急剧变差、炉况失常时才采用,其缺点是产量低、耗能高且容易造成高炉寿命短。