高炉炼铁操作教学-高炉四大操作制度及高炉日常操作课件.pptx

1、高炉四大操作制度及高炉日高炉四大操作制度及高炉日常操作常操作2023-1-272023-1-27高炉炼铁操作高炉炼铁操作 高炉操作的任务是在已有原燃料和设备等物质条件的基础上,灵活运用一切操作手段,调整好炉内煤气流与炉料的相对运动,使炉料和煤气流分布合理,在保证高炉顺行的同时,加快炉料的加热、还原、熔化、造渣、脱硫、渗碳等过程,充分利用能量,获得合格生铁,达到高产、优质、低耗、长寿、高效益的最佳冶炼效果。实践证明,虽然原燃料及技术装备水平是主要的,但是,在相似的原燃料和技术装备的条件下,由于技术操作水平的差异,冶炼效果也会相差很大,所以不断提高高炉操作水平、充分发挥现有条件的潜力,是高炉工作者

2、的一项经常性的经常性的重要任务。重要任务。项目导入项目导入目录目录CONTENTS高炉四大操作制度1高炉炉内日常操作2高炉炉前日常操3任务一任务一高炉四大操作制度一 热制度二 造渣制度三 送风制度四 装料制度任务一学习学习目标目标 了解高炉炼铁生产过程,掌握高炉冶炼的主要反应。了解高炉炉渣的成分和作用、炉渣碱度的含义及表达式,掌握高炉炉渣结构、矿物组成、性质及其对高炉冶炼的影响。理解铁氧化物还原反应的热力学规律,掌握生铁渗碳及生铁的形成过程。了解选择与确定高炉基本操作制度的依据。能够对高炉基本操作制度进行分析,并根据具体条件进行上部调剂与下部调剂。任务任务描述描述 高炉冶炼是一个连续而复杂的物

3、理、化学过程,它不但包含炉料下降与煤气流上升之间产生的热量和动量的传递,还包括煤气流与矿石之间的传质现象。高炉基本操作制度包括炉缸热制度、造渣制度、送风制度和装料制度。合理的操作制度应能保证煤气流的合理分布和良好的炉缸工作状态,促使高炉稳定顺行,从而获得优质、高产、低耗和长寿的冶炼效果。一、热制度1.1.热制度的含义热制度的含义 热制度是指在工艺操作制度上控制高炉内热状态的方法的总称。热状态是用热量是否充沛、炉温是否稳定来衡量,即是否有足够的热量以满足冶炼过程加热炉料和各种物理化学反应,渣铁的熔化和过热到要求的温度。高炉生产者特别重视炉缸的热状态,因为决定高炉热量需求和燃料比的是高炉下部,所以

4、常用说明炉缸热状态的一些参数作为热制度的指标。2 2.表示热制度的指标表示热制度的指标 传统的表示热制度的指标是两个。一个是铁水温度,正常生产是在 13501550 之间波动,一般为 1450 左右,俗称“物理热物理热”。另一个指标是生铁含硅量,因硅全部是直接还原,炉缸热量越充足,越有利于硅的还原,生铁中含硅量就高,所有生铁含硅量的高低,在一定条件下可以表示炉缸热量的高低,俗称“化学热化学热”。相关知识一、热制度3 3.影响热制度的因素影响热制度的因素 影响热制度的因素实际上就是影响炉缸热状态的因素。炉缸热状态是由高温和热量炉缸热状态是由高温和热量这两个重要因素合在一起的高温热量来表达的:单有

5、高温而没有足够的热量,高温是维持不住的,单有热量而没有足够高的温度就无法保证高温反应的进行(例如硅的还原、炉渣脱硫等),也不能将渣铁过热到所要求的温度。影响炉缸热制度的因素有:(1)影响高温(t理)方面的因素 如风温、富氧、喷吹燃料,鼓风湿度等。(2)影响热量消耗方面的因素 如原料的品位和冶金性能,炉内间接还原发展的程度等。(3)影响炉内热交换的因素 例如煤气流和炉料分布与接触情况,传热速率和热流比W料/W气(水当量比)等。(4)日常生产中设备和操作管理因素 如冷却器是否漏水,装料设备工作是否正常,称量是否准确,操作是否精心等。相关知识一、热制度4 4.炉缸热状态的控制炉缸热状态的控制 炉缸热

6、状态是高炉冶炼各种操作制度的综合结果,生产者根据具体的冶炼条件选择与之相适应的焦炭负荷,辅以相应的装料制度、送风制度、造渣制度来维持最佳热状态。日常生产中因某些操作参数变化而影响热状态,影响程度轻时采用喷吹量、风温、风量的增减来微调。必要时则改变负荷;而严重炉凉时,还要往炉内加空焦(带焦炭自身造渣所需要的熔剂)或净焦(不带熔剂)。一般调节的顺序是:富氧喷吹量风温风量装料制度变动负荷加空焦或净焦。相关知识二、造渣制度 造渣制度是指根据生铁的品种和质量要求,选择使炉渣的熔化性、稳定性以及软熔带的温度区间都能满足高炉冶炼需要的炉渣组分。1 1.高炉炼铁对选择造渣制度的要求高炉炼铁对选择造渣制度的要求

7、(1)在选择炉料就结构时,应考虑让初渣生成较晚,软熔的温度区间较窄,这对炉料透气性有利,初渣中FeO含量也少。(2)炉渣在炉缸正常温度下应有良好的流动性,1400 时黏度小于 1.0Pas,1500时0.2Pas0.3Pas,黏度转折点不大于13001250。(3)炉渣应具有较大的脱硫能力,Ls 应在30以上。(4)当冶炼不同铁种时,炉渣应根据铁种的需要促进有益元素的还原,阻止有害元素进入生铁。(5)当炉渣成分或温度发生波动(温度波动25,CaO/SiO2波动0.5)时,能够保持比较稳定的物理性能。(6)炉渣中的MgO含量有利于降低炉渣的黏度和脱硫。在Al2O3高时含量可提高到12%。相关知识

8、二、造渣制度2.2.炉渣的作用炉渣的作用 通常是利用改变炉渣成分包括碱度来满足生产中的需要。(1)因炉渣碱度过高而炉缸产生堆积时,可用比正常碱度低的酸性渣去清洗。若高炉下部有黏结物或炉缸堆积严重时,可以加入萤石,以降低炉渣黏度和熔化温度,清洗下部黏结物。(2)根据不同铁种的需要利用炉渣成分促进或抑制硅、锰还原。当冶炼硅铁、铸造铁时,需要促进硅的还原,应选择较低的炉渣碱度;但冶炼炼钢铁时,既要控制硅的还原,又要较高的铁水温度,因此,宜选择较高的炉渣碱度。若冶炼锰铁,因 MnO易形成 MnSiO3转入炉渣,而从 MnSiO3中还原锰比由MnO还原锰困难,并要多消耗 585.47kJ/kg热量,如提

9、高渣碱度用CaO置换渣中MnO,对锰还原有利,还可降低热量消耗。各铁种的炉渣碱度(表5-1)一般如下:相关知识二、造渣制度(3)利用炉渣成分脱除有害杂质。当矿石含碱金属(钾、钠)较高时,为了减少碱金属在炉内循环富集的危害,需要选用熔化温度较低的酸性炉渣。相反,若炉料中含硫较高时,需要提高炉渣碱度,以利脱硫。如果单纯增加CaO来提高炉渣碱度,虽然CaO与硫的结合力提高了,可是炉渣黏度增加、渣中硫的扩散速度降低,不仅不能很好地脱硫,还会影响高炉顺行;特别是当渣中MgO含量低时,增加CaO含量对黏度等炉渣性能影响更大。因此,应适当增加渣中MgO含量,提高三元碱度以增加脱硫能力。虽然从热力学的观点看,

10、MgO的脱硫能力比CaO弱,但在一定范围内MgO能改善脱硫的动力学条件,因而脱硫效果很好。首钢曾经做过将MgO含量由0.31%提高到16.76%的试验,得到氧化镁与氧化钙对脱硫能力的比值是0.891.15,MgO含量以 7%12%为好。相关知识三、送风制度1.1.送风制度的含义送风制度的含义 送风制度是指在一定的冶炼条件下选定合适的鼓风参数和风口进风状态,以形成一定深度的回旋区,达到原始煤气分布合理、炉缸圆周工作均匀活跃、热量充足。送风制度稳定是煤气流稳定的前提,是保证高炉稳定顺行、高产、优质、低耗的重要条件,由于炉缸燃烧带在高炉炼铁中的重要性决定了选择合理送风制度的重要作用。送风制度包括风量

11、、风温、风压、风中含氧、湿分、喷吹燃料以及风口直径、风口倾斜角度和风口伸入炉内长度等参数,由此确定两个重要参数:风速和鼓风动能风速和鼓风动能。2.2.风速和鼓风动能的选择风速和鼓风动能的选择 总的调整原则是:凡是遇减少煤气体积、改善透气性和增加煤气扩散能力的因素就需提高风速和鼓风动能;相反则需降低风速和鼓风动能。现在,一般操作稳定顺行,生产指标好的高炉,各风口前理论燃烧温度相差不大于 50。相关知识三、送风制度3.3.送风制度是否合理的判断送风制度是否合理的判断 判断送风制度是否合理除了计算风速、鼓风动能、理论燃烧温度、测量回旋区深度外,还可通过直观现象与有关仪表的反映进行判断。表 5-2 列

12、出了长期生产实践中积累分析风速和鼓风动能过大过小的经验。相关知识三、送风制度4.4.送风制度主要参数在日常操作中的调节送风制度主要参数在日常操作中的调节 送风制度主要参数的调节是在炉况出现波动,特别是炉缸工作出现波动时进行的。调节的目的是尽快恢复炉况顺行、稳定,并维持炉缸工作均匀,热量充沛,初始煤气分布合理。(1)风量 在日常生产时,高炉应使用高炉料柱透气性和炉况顺行允许的最大风量操作,即全风量操作。在恢复风量时,不能过猛,一次控制在3050 m3/min,间隔时间控制在2030 min。(2)风温 热风带入炉缸的高温热量是高炉的重要热源(收入可达总热量的30%左右),也是降低燃料比的重要手段

13、,高炉生产应尽量采用高风温操作,充分发挥高风温对炉况的有利作用,也充分发挥热风炉的能力,要消除热风温度保留50100作为调节手段的现象。生产中要尽量采用喷吹燃料和鼓风湿度来调节炉缸热状态的波动。相关知识三、送风制度(3)风压 风压反映着炉内煤气量与料柱透气性适应的状况,风压波动是炉况波动的前兆,现在生产中广泛采用透气性指数来反映炉内状况。(4)鼓风湿度鼓风湿度 在不喷吹燃料的全焦冶炼时,加湿鼓风对高炉生产是有利的,而且还是调节炉况的好措施,它既可消除昼夜和四季大气湿度波动对炉况波动的影响,还可保证风温用在最高水平。(5)喷吹煤粉 它不仅置换了焦炭,降低了高炉焦比和生铁成本,而且成为炉况调节的重

14、要手段,即将过去常用的风温、湿分调节改为喷煤量的调节。在采用喷煤量调节时应注意几点:一是要早发现、早调节;二是调节量不宜过大,一般为 0.5t/h1.0t/h,最大控制在2t/h;三是喷煤有热滞后现象,它没有风温和湿分见效快,一般滞后 2h4h,所以要正确分析炉温趋势,做到早调而且调节量准确。相关知识三、送风制度(6)富氧 在我国富氧首先是作为保证喷煤量的措施,其次是提高冶炼强度以提高产量。一般是在喷煤量大变动时,用氧量才作调整,而且是先减氧后减煤,先停氧后停煤。(7)风口面积和长度 风口面积和风口直径是在适宜的鼓风动能确定后再通过计算确定。一般面积确定后就不宜经常变动。在有计划地改变操作条件

15、,例如换大风机、大幅度提高喷煤量等应相应改变风口面积。为活跃炉缸和保护风口上方的炉墙也可采用长风口操作。为提高炉缸温度,现在很多厂使用斜风口斜风口,其角度控制在 5 左右,而中小高炉有时增大到 79 。相关知识四、装料制度1.1.装料制度的含义装料制度的含义 装料制度是炉料装入炉内方式的总称或是对炉料装入炉内方式的有关规定。通过选择装料制度,用改变炉料在炉喉的分布达到煤气流合理分布,实现改善煤气热能和化学能的利用程度以及炉况顺行状况的调节方法。相关知识四、装料制度相关知识2.2.装料制度的内容装料制度的内容 可供高炉操作者选择的装料制度的内容有:批重、装料顺序、料线、装料装置的布料功能变动等。

16、任务实施1.1.高炉炼铁生产过程高炉炼铁生产过程(1)高炉炼铁生产过程 高炉生产过程就是将铁矿石在高温下冶炼成生铁的过程。全过程是在炉料自上而下、煤气自下而上的运动、相互接触过程中完成的。高炉生产所用的原料是含铁的矿石,包括烧结矿、球团矿和天然富矿石;燃料主要是焦炭;辅助原料为熔剂和洗炉剂等。高炉实质是一个炉料下行、煤气上升两个逆向流高炉实质是一个炉料下行、煤气上升两个逆向流运动的反应器。运动的反应器。(2)高炉冶炼过程的主要区域 高炉冶炼过程可分为五个主要区域,这五个区域称为五带或五层,即块状带、软熔带、滴落带、风口带及渣铁带块状带、软熔带、滴落带、风口带及渣铁带。在下行的炉料与上升的煤气流

17、相向运动的过程中,原料的吸热、熔化、还原,渣铁的形成,各种热交换等在五个区域中依次进行,如图 5-1 所示。一、高炉冶炼的基本过程任务实施 块状带:炉料以块状存在的区域。在炉内料柱的上部,矿石与焦炭始终保持着明显的固态层次而缓缓下行。但层状逐渐趋于水平,且厚度也逐渐变薄。软熔带:炉料由开始软化到软化终了的区域。此区域是由许多固态焦炭层和粘结在一起的半熔融的矿石层组成,焦炭与矿石相间层次分明。由于矿石里软熔状透气性极差,上升的煤气流主要从像窗口一样的焦炭层通过,因此又称其为“焦窗”。软熔带的上缘是软化线。即矿石开始软化的温度;下缘是熔化线,即矿石熔化的温度,它和矿石的软熔温度区间相一致;其最高部

18、位称为软熔带顶部,其最低部位与炉墙相连接,称为软熔带的根部。一、高炉冶炼的基本过程任务实施 滴落带:矿石熔化后呈液滴状滴落的区域。它位于软熔带之下,矿石熔化后形成的渣铁像雨滴一样穿过固态焦炭层而滴落进入炉缸。风口带:风口前端的区域,也称燃烧带。风口前的焦炭受到鼓风动能的作用在剧烈地回旋运动中燃烧,形成一个半空状态的焦炭回旋区,这个小区域是高炉中唯一存在的氧化性气氛的区域。渣铁带:液体渣铁贮存的区域,位于炉缸的下部,主要是液态渣铁以及浸入其中的焦炭。铁滴穿过渣层及渣铁界面后最终完成必要的渣铁反应,得到合格的生铁。2.2.高炉冶炼的主要反应高炉冶炼的主要反应(1)蒸发、分解与气化 水分的蒸发和结晶

19、水的分解:装入炉内的炉料,或多或少都含有一定的水分,这些水分包括有吸附水和结晶水。一、高炉冶炼的基本过程任务实施 吸附水在炉料加热到 105时,就激烈蒸发,蒸发消耗的热量虽然不多,但会使炉顶温度有所降低,对高炉冶炼过程不产生明显影响。炉料中的结晶水在 200左右开始分解,到400500时激烈分解。结晶水分解完毕需要的时间与炉料颗粒大小有关。若温度大于 1000时,结晶水尚未完全分解,分解出来的水汽则会与焦炭中的碳发生碳水反应：H2O(气)+C(焦)=H2+CO H=+12445kJ 这个反应是吸热反应,并且直接消耗碳,致使焦比升高。碳酸盐的分解:炉料中的碳酸盐主要是熔剂带入的,有时矿石的脉石也

20、含有少量碳酸盐。带入的碳酸盐常以 CaCO3、MgCO3、FeCO3、MnCO3等形式存在,以前两种为主。CaCO3分解的反应式为:CaCO3=CaO+CO2 H=+17800kJ一、高炉冶炼的基本过程任务实施 若炉料到达高温区石灰石还未分解完,则分解出来的 CO 2 会与焦炭中炭素反应:CO2+C(焦)=2CO H=+165800kJ 此反应大量吸热,并直接消耗焦炭,会使焦比升高,对冶炼不利。气化:有些物质在高炉内会气化,被还原的元素有P、As、K、Na、Pb、Zn和 S等,此外还有还原过程的中间产物 SiO、Al2O3和PbO等,以及在炉内生成的化合物 SiS、CS和由原料带入的CaF2

21、等。(2)燃烧反应 在高温和碳过剩的条件下,风口前的炭素与风中的氧(O2)可进行燃烧反应,燃烧物是焦炭和喷吹燃料,最终燃烧产物为 CO、H2和N2,即炉缸煤气。最终反应结果为不完全燃烧反应:2C+O2=2CO H=-235131kJ/mol 燃烧反应为炉内其他物理、化学反应提供了所需要的还原剂和热量,同时也为炉料的下行创造了条件。因此燃烧反应是高炉冶炼的基础和关键因此燃烧反应是高炉冶炼的基础和关键。一、高炉冶炼的基本过程任务实施(3)铁矿石的还原 在高炉内的反应中,最主要的是铁氧化物的还原反应。还原铁矿石的还原剂为 CO、C和H2。无论是生产实践还是科学研究都已证明:铁氧化物的还原过程不管使用

22、何种还原剂,都将按下列顺序由高价铁氧化物逐步向低价铁氧化物还原,即:小于 570 Fe2O3Fe304Fe大于 570 Fe2O3Fe304FeOFe(4)生铁和炉渣的形成 生铁的形成:生铁的形成过程主要是渗碳和其他元素进入的过程。最初被还原的铁为固态海绵铁,海绵铁在下行过程中不断地进行着渗碳。熔点逐渐降低,最后熔化为金属铁滴,在穿过焦炭孔隙向炉缸滴落过程中,开始大量的渗碳。一、高炉冶炼的基本过程任务实施 炉渣的形成:矿石中除铁氧化物外还有脉石,以 SiO2和Al2O3为主要成分,熔点较高,焦炭灰分中80%以上也是SiO2和Al2O3,这些高熔点的酸性氧化物和熔剂中的碱性氧化物如 CaO、Mn

23、O,在一定温度下相互作用生成低熔点的化合物而形成初渣。初渣中含有较多的 FeOFeO和和Mn0 Mn0。若想保持高炉冶炼的正常进行,必须正确选择好基本操作制度并正确运用调节手段。高炉基本操作制度包括送风制度、装料制度、热制度和造渣制度送风制度、装料制度、热制度和造渣制度。随着高炉冶炼技术的进步和高炉长寿的需要,在操作管理上又增加了喷吹制度和冷却制度喷吹制度和冷却制度。一、高炉冶炼的基本过程任务实施1.1.确定合理操作制度的依据确定合理操作制度的依据(1)燃料的理化性能。(2)炉容大小、上料设备的能力和炉顶装料设备的性能。(3)高炉内型状况(炉衬侵蚀情况)。(4)高炉冷却结构形式、冷却方式和冷却

24、设备的状况。(5)风机能力及富氧率。(6)喷吹物的品种和数量。(7)冶炼生铁的品种。(8)大气湿度和温度。(9)企业生产经营计划的要求。二、高炉冶炼的基本制度和操作调节任务实施 确定操作制度时应该把握如下几个环节:(1)根据生产任务及风机能力确定冶炼强度。(2)根据炉缸工作状态,确定送风制度和相应的装料制度。(3)根据原、燃料条件(包括硫负荷)和冶炼生铁品种及质量要求,选择高炉的热制度和造渣制度。(4)根据气温条件和喷吹量,确定送风制度的调整幅度。(5)根据精料的水平和设备状况,确定各项操作制度的波动范围。确定各项操作制度时均应留有余地,使之处于灵敏可调的范围,严禁处于极限操作状态。高炉操作制

25、度确定以后,就是根据外部条件波动对炉况影响的大小,在遵循基本操作制度的原则下进行定性和定量的调节,以保持炉况的稳定顺行,使高炉冶炼获得最佳的经济效益。二、高炉冶炼的基本制度和操作调节任务实施2.2.送风制度送风制度 送风制度主要是保持适宜的鼓风动能和理论燃烧温度鼓风动能和理论燃烧温度,以达到初始气流分布合理,炉缸工作均匀活跃,为炉况稳定顺行奠定基础。控制方法是:选择适宜的风口直径、长度并合理布局,在操作中稳定适宜的风压、压差、喷吹量和富氧率,并充分利用风温。(1)鼓风动能 高炉鼓风通过风口时所具有的速度,称为风速。表示方法有两种:标准风速和实际风速。鼓风在一定速度下运动所具有的能量称为鼓风动能

26、。其大小表示鼓风克服风口前料层阻力后向炉缸中心穿透的能力。鼓风动能简易计算:鼓风动能就是鼓风所具有的机械能。E=1/2 mv2 式中:m鼓风质量,kg;v 鼓风实际速度,m/s 二、高炉冶炼的基本制度和操作调节任务实施 因为鼓风质量与热风温度、气体密度、重力加速度、碳燃烧率、燃烧的固定碳含量相关;风速与风口面积、工作风口数目、风量、风压、碳素燃烧有关。这一系列计算都是在标准状态下进行的,所以风速也必须采用标准状态下的风速。为了计算简便,用高炉班报整理记录上的数据,将其代入公式,计算当天的鼓风动能：E=0.6457S2.78(273+t)v02/(760+75p)/n式中:S风口工作面积,m3;

27、t热风温度,;P热风压力,kPa;v0标准风速,m/s;n工作风口数,个;d风口直径,m;Q风量,m3/s。二、高炉冶炼的基本制度和操作调节任务实施 鼓风动能对高炉冶炼的影响:对于炉缸直径一定的高炉,在正常冶炼中,都对应有一个相适应的鼓风动能适应的鼓风动能。适宜的鼓风动能有利于炉缸工作均匀活跃,炉况稳定顺行,有利于生产优质生铁,高炉冶炼能取得良好的经济技术指标。适宜的鼓风动能可以使煤气流的初始分布合理,提高煤气利用率,并有利于高炉长寿。鼓风动能与冶炼强度的关系:风口面积一定时,增加风量可提高冶炼强度,风速(鼓风动能)也相应增加,可促使中心气流发展。在提高冶炼强度时,为保持气流的合理分布,维持风

28、口回旋区的深度适宜,必须相应扩大风口。我国著名炼铁专家樊哲宽在“关于鼓风动能和矿石批重调整的规律”中给出鼓风动能与冶炼强度的经验公式:E=(76412-30101+3350)d二、高炉冶炼的基本制度和操作调节任务实施 鼓风动能与原燃料条件的关系:原、燃料条件好(强度高、粉末少、高温冶金性能也好),料柱的透气性就好,可以接受更高的风量并扩大批重,有利于高炉强化冶炼。鼓风动能与喷吹燃料的关系:喷吹燃料以后鼓风动能增加,中心气流趋于发展,为保持气流的合理分布,需要适当扩大风口面积,降低鼓风动能。鼓风动能与风口回旋区深度的关系:当鼓风动能达到一定数值后,它吹动风口前的焦炭,形成一个疏松且近似椭圆的区域

29、,鼓风和煤气的混合气流挟带焦炭在此回旋运动,这个区域便称为风口回旋区(简称回旋区)。(2)理论燃烧温度(t理)风口前燃料燃烧放出的热量全部用来加热燃烧产物时所能达到的最高温度,称为风口前理论燃烧温度。理论燃烧温度是指在理论上能达到的最高温度最高温度,生产中一般指燃烧带燃烧点的温度。而炉缸温度一般是指炉缸渣铁的温度炉缸温度一般是指炉缸渣铁的温度,两者有本质上的区别。根据国内外的操作经验,理论燃烧温度一般控制在 21002300之间。二、高炉冶炼的基本制度和操作调节任务实施 影响理论燃烧温度的因素有:热风温度:鼓风温度提高,带入炉缸的物理热增加,从而使理论燃烧温度升高。一般100风温,影响理论燃烧

30、温度 80。鼓风湿分:鼓风湿分增加,由于水分分解吸热,使理论燃烧温度降低。鼓风中每增加1 g/m3 湿分,相当于降低 9风温。鼓风富氧率:鼓风含氧量增加,N2浓度降低,从而使t理提高。鼓风含氧量每增减1%,影响t理增减3545。喷吹燃料:各种燃料由于分解热不同,对t理的影响也不一样。含 H22%4%的无烟煤分解吸热为 3350kJ/m3,烟煤比无烟煤高出 120kJ/m3。每喷吹 10kg/t煤粉,t理降低2030(无烟煤为下限,烟煤为上限)。二、高炉冶炼的基本制度和操作调节任务实施(3)风口布局 风口布局是指在确定好风口直径和长度后,根据炉缸工作状况沿圆周进行合理的分布。合适的风口布局能够保

31、证炉缸工作均匀活跃,渣铁物理热充沛。高炉强化冶炼后风口布局的原则如下:炉墙结厚的部位应该用大风口、短风口。铁口难以维护时,铁口两侧应该用小风口、长风口。煤气流分布不均,炉料偏行时,下料快的方位应当适当缩小风口面积。炉缸工作不均,进风少的区域应该选择大风口,增加进风量等。(4)保持适宜的压差 在炉况波动不大的情况下,在操作中应该把压差稳定在正常的范围内,如果压差波动太大或变化频繁,煤气流分布不能稳定,则易发生崩料、悬料现象。特别是炉况难行(风压爬高、下料不畅)有悬料的征兆时,绝不能用降低顶压的措施来降低风压绝不能用降低顶压的措施来降低风压,这种调剂手段不能解决风量和炉料透气性不平衡的矛盾。二、高

32、炉冶炼的基本制度和操作调节任务实施(5)调节送风制度应遵循的原则 高炉冶炼必须保持稳定、顺行,在稳定顺行的前提下才能达到优质、低耗、高产、长寿的目标。为此,在日常操作中必须遵循以下原则:固定适宜的风口面积,在一定冶炼条件下,每座高炉都有适宜的冶炼强度和适宜鼓风动能的对应曲线,一般情况下风口面积不宜经常变动。生产条件变化较大时,可根据变化因素对炉况影响的大小进行适当调整。在原燃料条件波动不大的情况下,操作中应该稳定风量、稳定风压、稳定压差。特别是当原、燃料质量变差(强度降低,粉末增加)、风压不稳时,不能强行加风。在喷吹燃料时,风温应充分利用,用喷吹燃料量调节炉温。如果炉温急剧向热并有悬料的征兆时

33、,撤风温时必须一次到位(100150)。调节的原则是早动、少动早动、少动,以保持炉况的长期稳定顺行。二、高炉冶炼的基本制度和操作调节任务实施3.3.热制度热制度(1)热制度的选择 热制度的选择可以从以下几方面考虑:根据冶炼生铁的品种、炉容的大小、炉缸的结构形式来确定生铁含硅量的控制范围。根据原料中其他元素的含量确定生铁含硅量的范围。根据炉缸内衬状况确定生铁含硅量的范围。根据炉缸工作状况选择生铁含硅量的范围,炉缸工作均匀活跃,生铁含硅量可低些;如果炉缸堆积,生铁含硅量就必须相应提高。进行洗炉时必须确保炉温的变化在 0.5%1.0%的范围内。(2)合理热制度的确定 根据原、燃料条件选择热制度。根据

34、设备装备的技术水平和运行状况,合理选择热制度。根据操作水平和技术管理水平确定热制度。二、高炉冶炼的基本制度和操作调节任务实施(3)非正常炉况下的热制度 高炉非计划休风(设备故障和出事故)较多时,炉温应该控制在中上限水平。高炉冷却设备漏水时,必须把炉温保持在中上限水平。炉缸工作不好时必须相应提高炉温并严禁低炉温操作。4.4.造渣制度造渣制度 高炉炉渣成分主要来自矿石中脉石、焦炭灰分和熔剂氧化物。主要成分为 SiOSiO2 2 和和AlAl2 2O O3 3时称酸性氧化物,主要成分为 CaO和MgO时称碱性氧化物。此外,还有 MnO、FeO、CaS等,有的炉渣还含有 CaF2、TiO2和BaO等氧

35、化物。(1)造渣过程对高炉冶炼的影响 造渣过程是矿石从软化黏结形成软熔层到温度进一步升高后软熔层转变为液相渣滴落的全过程。软熔带(层)的位置和软熔带的形状及厚度,对煤气流的流动阻力损失及再分布起决定性的作用,进而影响到炉况能否稳定顺行。二、高炉冶炼的基本制度和操作调节任务实施 炉渣的软熔特性:初渣形成时由于矿石软熔性的差异,软熔带形成的位置也不一样。对高炉冶炼的影响:矿石软化温度愈低矿石软化温度愈低,软熔带位置愈高软熔带位置愈高,初渣出现得早。初渣出现得早。与此同时,软化区间愈大,软熔带愈宽,对煤气的阻力愈大,对高炉顺行不利。矿石软化温度高时软化区间窄,这样软熔带位置较低,初渣温度较高,有利于

36、提高炉缸温度。另外,软熔带窄时对煤气的阻力较小,有利于高炉强化冶炼。初渣稳定性对炉况的影响:高 FeO 和高 CaO 的初渣稳定性很差,当炉温波动急剧升高时,FeO 快速被还原,炉渣的熔化温度急剧升高,已熔化的初渣甚至会重新凝固,这不仅影响煤气流的分布,还有可能黏结在炉墙上造成局部结厚或形成炉瘤。因为成渣过程对高炉冶炼的影响,所以俗语说“要想炼好铁,首先炼好渣”。二、高炉冶炼的基本制度和操作调节任务实施(2)高炉冶炼对炉渣性能的要求 炉渣具有良好的稳定性(热稳定性和化学稳定性)。炉渣有良好的流动性,熔化温度在 12501350,在 1450左右时黏度小于1Pas(10泊)。炉渣中 AlAl2

37、2O O3 3的含量在配料时应尽量控制 16%以下,当 AlAl2 2O O3 3的含量超过16%以上时,炉渣的流动性变差。如果受原燃料条件的限制 AlAl2 2O O3 3含量超过16%时,应该把炉渣中 MgO含量适当提高,以利于改善熔渣的流动性。具有足够的脱硫能力。有利于获得稳定充沛的炉温(初渣熔化温度低,穿过料柱的时间短,不利于提高炉缸熔渣的温度)。有利于维护高炉内型剖面的规整。二、高炉冶炼的基本制度和操作调节任务实施 有利于形成较为稳定的渣皮。根据生产需要,洗炉时炉渣既要有利于消除炉缸堆积的附着物,又要有足够的脱硫能力,尽量减少洗炉过程中的高硫号外(废品)。(3)确定炉渣碱度的原则 根

38、据渣量确定炉渣碱度:若入炉料铁分高,渣量少,炉渣中 AlAl2 2O O3 3含量又偏高时,应适当提高炉渣中MgO的含量,同时,把碱度(CaO/SiO2)控制在1.151.201.151.20 的范围内。根据入炉料的硫负荷确定炉渣碱度:若渣量少、原燃料的硫负荷又偏高时,在适当提高炉温的同时,使炉渣碱度(CaO/SiO2)保持在 1.151.25 1.151.25 的范围内。二、高炉冶炼的基本制度和操作调节任务实施 根据冶炼生铁的品种确定炉渣碱度中、小高炉冶炼制钢铁时,炉渣碱度可保持在1.151.25 的范围内。大高炉冶炼制钢铁时,炉渣碱度可保持在 1.051.15 1.051.15 的范围内。

39、冶炼铸造铁时炉渣碱度可保持在 0.901.00 的范围内。(4)炉渣碱度调节 调节炉渣碱度时以终渣碱度为依据,在具体调节时应注意以下几点:炉况不顺时,可相应选下限碱度。冶炼中锰制钢铁时,碱度可选中、下限。硫负荷升高至 5kg/t(Fe)及以上时,碱度应选中、上限。炉缸水温差升高和炉身下部及以下部位冷却壁烧坏后炉皮破损时,选中上限碱度。二、高炉冶炼的基本制度和操作调节任务实施(5)配料要求 在配料时控制入炉原燃料的硫负荷不大于 5kg/t(含硫高的原料,必须搭配使用)。控制原料中成渣的难熔组分(TiO2)和易熔组分(CaF2)的含量,确保初成渣的适宜温度。易挥发的钾、钠对炉体砖衬有很大的破坏作用

40、,含量越低越好。原料含有少量的 MnO、MgO有利于改善炉渣的流动性并有利于脱硫。原料含钛时,由于高钛渣是一种熔化温度高、流动性区间窄的短渣,液相线温度为 13951440,固相线温度为 10701075。因此,必须在配料中注意防止出现高钛渣。5.5.装料制度装料制度 研究测试结果表明,各种炉料在高炉内实际堆角与炉料下落高度,炉喉直径及其炉料自身性质有关,并符合下式:二、高炉冶炼的基本制度和操作调节任务实施 tan =tan 0-Rh/r 式中:炉料实际堆角;0 炉料自然堆角;R 系数,与炉料性质有关,它表示料下落后滚动性能;r 炉喉半径,m;h 炉料下落高度,m。炼铁炉料的自然堆角:天然块矿

41、 4030冷烧结矿 4142焦 炭 4243二、高炉冶炼的基本制度和操作调节任务实施(1)装入顺序和装入方法 改变装入顺序和装入方法可使炉喉径向料层的形状随之改变,从而影响煤气流的分布。炉料落入炉内后,从堆尖两侧按一定角度形成斜面。堆尖位置与料线、批重、粒度组成、堆积密度、堆角以及煤气流速有关。装入顺序对煤气流分布的影响:不同装入顺序对煤气流的分布有不同的影响。钟式高炉按从钟式高炉按从加重边缘到发展边缘的作用程度依次排列加重边缘到发展边缘的作用程度依次排列二、高炉冶炼的基本制度和操作调节任务实施 对于无钟装料设备,采用单环布料时,布料规律和大小钟的高炉近似。采用螺旋布料时,则是先入炉的炉料分布

42、靠近炉墙,后入炉的炉料分布逐渐靠近中心。集中加焦集中加焦对处理大凉和炉况失常比较有效,它有较强的改善料柱透气性、促进煤气流合理分布、加热炉料、提高炉温的功能。装入方法对煤气流分布的影响:无钟装料设备常用的装入方法见表 5-4 分装是无料钟高炉基本装料制度,有利于增加软熔带焦窗厚度,改善透气性。混装只在料车式上料的无钟高炉上,炉顶上料设备出现故障时应用。二、高炉冶炼的基本制度和操作调节任务实施(2)无料钟布料特征 中小高炉一般设置 9 个环位,大于 1000m3 的高炉一般设置11 个环位,每个环位对应一个倾角(),由里向外倾角逐渐加大。布料时选择从外环某一个环位开始,逐渐向里环进行,可实现多种

43、形式的布料。大、小钟布料时靠近炉墙只有一个堆尖。无料钟通过旋转溜槽可进行多环螺旋布料,能灵活地调整中心或边缘的焦炭量或矿石量,可以形成两个或两个以上堆尖。无料钟通过旋转溜槽采用多环布料,可形成两个以上的堆尖,小粒度的炉料可以布在较宽的范围内(主要集中在堆尖附近),在中心方向,由于滚动作用,还是大粒度居多。可以通过扇形布料、定点布料方式,灵活地处理异常炉况。二、高炉冶炼的基本制度和操作调节任务实施(3)无料钟布料方式 单环布料:单环布料控制比较简单,旋转溜槽只在一个指定的角度做旋转运动。其作用与钟式布料无太大的区别,但调节手段灵活(大钟布料是固定角度,而旋转溜槽倾角可以根据需要选定)。溜槽倾角越

44、大,炉料越布向边缘。当j k时,边缘焦炭增多,有利于发展边缘。当k j时,边缘矿石增多,加重边缘。(k指矿角,j指焦角)螺旋布料:螺旋布料是无钟高炉最基本的布料方式螺旋布料是无钟高炉最基本的布料方式。螺旋布料从外环某一个环位开始,逐渐向里环进行,炉料以一定形式进行螺旋式的旋转布料。每批料还可根据批重的大小分成数个等份(大高炉一般为 1416份,中型高炉可分成 812份),每个倾角上(环位上)的份数根据气流分布情况确定。目前,我国 380m3及以上的高炉已普遍应用无料钟,主要经验有:二、高炉冶炼的基本制度和操作调节任务实施a.螺旋布料时矿角 k应大于焦角j,大高炉k=j+(25),中小高炉:k=

45、j+(13)。布料时k和j同值增大,则边缘和中心同时加重;反之 k和j同值减小,将使边缘和中心都减轻。b.单独增大 k加重边缘,减轻中心;反之,作用则相反。c.单独增大 j时,加重中心作用更大,控制中心气流非常敏感。否则,减少j时,则使中心气流发展。d.炉况失常需要同时发展边缘和中心,保持两条气流通路时,可将焦炭一半布到边缘,一半布到中心,k不动,收到的效果更明显。二、高炉冶炼的基本制度和操作调节任务实施 扇形布料:这种布料方式为手动操作。布料时可在 6 个预选水平旋转角度中根据炉况需要在 0、60、120、180、240、300六个水平旋转角()中选择其一为中心线,由手动操作形成扇形布料,以

46、处理煤气流分布失常。定点布料:定点布料要同时固定 角和 角,炉料落在炉喉断面需要的位置,这是一种调剂特殊炉况堵塞管道的手段,只能短时间选用,选用定点布料时,应适当减轻负荷10%15%。二、高炉冶炼的基本制度和操作调节任务实施(4)料线 大小钟高炉以大钟下降时的下沿位置为料线零位,无料钟高炉炉喉钢砖的上沿为料线零位,从零位到料面的距离称为料线。高炉正常料线一般为 1.02.01.02.0 m m,特殊情况下根据需要可临时改变。二、高炉冶炼的基本制度和操作调节任务实施(5)矿石批重 批重的大小和冶炼强度直接相关。在一定的原燃料条件下,一定的冶炼强度和一个适宜的批重范围适宜的批重范围相对应,批重过小

47、或过大,都不利于煤气流的合理分布及炉况的稳定顺行。批重与炉容的关系:炉容越大,炉喉直径也越大,批重应相应增加。喷吹煤粉后由于鼓风动能增加,批重一般也相应扩大。如果批重过大,每小时跑料批数过少,炉顶温度难以控制;而批重过小,在冶炼强度较高时,气流不稳,不利于炉况稳定和提高煤气利用。在正常生产中,可以根据生产经验以每小时跑 78 批料来调整矿石批重。二、高炉冶炼的基本制度和操作调节任务实施 批重与原燃料的关系:原料的铁分和焦炭的强度越高(M4082、M108),粉末越少,则料柱的透气性越好,批重可适当扩大。当焦炭的 M10降低,粉末增加,料柱的透气性变差时,必须适当缩小批重。批重与冶炼强度的关系:

48、随着冶炼强度的提高,风量增加,在原来的基础上中心气流增加,应当扩大批重,以抑制中心气流,避免过分发展。冶炼强度低时,亦需适当缩小矿石批重。恢复炉况时,可根据风量的大小,及时调整批重。批重与喷吹量的关系:当冶炼强度不变,高炉喷吹燃料时,由于喷吹物在风口燃烧,炉缸煤气体积和炉腹煤气速度增加,促使中心气流发展,需适当扩大批重,增加料层厚度,抑制中心气流。二、高炉冶炼的基本制度和操作调节任务实施(6)合理的气流分布 高炉合理气流分布,首先要保持炉况稳定顺行,控制边缘与中心两股气流都不能过分发展。其次是最大限度地改善煤气利用,降低焦炭消耗。随着烧结矿整粒技术和入炉原料铁分的提高及炉料结构的改善,炉喉 C

49、O2分布曲线呈现边缘高于中心,而且差距较大的中心发展型。CO2达到 19%21%,最高达到 22%左右。但不管怎样变化,都必须保持边缘与中心两股气流相适应,过分地加重边缘或发展中心,都会导致煤气利用率降低或炉况失常。煤气在炉内的分布,有四种类型四种类型,见表 5-6。二、高炉冶炼的基本制度和操作调节任务实施 型,煤气主要由靠近炉墙的区域通过,称为边缘发展型。型煤气分布除了临时调剂或处理失常炉况外,在日常操作中应当避免使用。型,煤气主要由边缘和中心两条路通过,煤气分布有两个高峰,所以称为双峰型。型,中心煤气流比边缘煤气流发展,称为中心发展型。型煤气分布最适合高炉操作,其软熔带呈“倒 V 形”,“

50、气窗”面积很大,煤气很容易穿过软熔带,有利于高炉稳定顺行,而且炉墙附近温度相对较低,炉体散热少;炉墙受煤气冲刷较少,使炉衬寿命延长。煤气通过高炉中心,和炉料充分接触,煤气的物理热和化学能都得到充分利用,从而使燃料消耗降低。在精料的条件下,高炉操作都应该采用 型煤气分布。型型,煤气沿高炉截面分布差别小煤气沿高炉截面分布差别小,相对比较均匀相对比较均匀,也较平坦型也较平坦型。二、高炉冶炼的基本制度和操作调节任务实施(7)装料制度的调节 在一般情况下,可以通过调整装料制度来调整边缘和中心的气流调整装料制度来调整边缘和中心的气流分布分布,改善料柱的透气性,减轻炉况波动的幅度并避免失常。调节原则如下:原