第一篇：高爐煉鐵工藝流程

本次將高爐煉鐵工藝流程分為以下幾部分： 本次將高爐煉鐵工藝流程分為以下幾部分：

一、高爐煉鐵工藝流程詳解

二、高爐煉鐵原理

三、高爐冶煉主要工藝設(shè)備簡介

四、高爐煉鐵用的原料 附：高爐爐本體主要組成部分介紹以及高爐操作知識(shí)

工藝設(shè)備相見文庫文檔： 工藝設(shè)備相見文庫文檔：

一、高爐煉鐵工藝流程詳解 高爐煉鐵工藝流程詳圖如下圖所示：

二、高爐煉鐵原理

煉鐵過程實(shí)質(zhì)上是將鐵從其自然形態(tài)——礦石等含鐵化合物中 還原出來的過程。煉鐵方法主要有高爐法、直 接還原法、熔融還原法等，其原 理是礦石在特定的氣氛中（還原 物質(zhì) CO、H2、C；適宜溫度等）通過物化反應(yīng)獲取還原后的生 鐵。生鐵除了少部分用于鑄造外，絕大部分是作為煉鋼原料。高爐煉鐵是現(xiàn)代煉鐵的主要 方法，鋼鐵生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)。這種方法是由古代豎爐煉鐵發(fā)展、改進(jìn)而成的。盡管世界各國研究發(fā) 展了很多新的煉鐵法，但由于高爐煉鐵技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)良好，工藝簡單，生產(chǎn)量大,勞動(dòng)生產(chǎn)率高,能耗低，這種方法生產(chǎn)的鐵仍占世界鐵總產(chǎn) 量的 95％以上。煉鐵工藝是是將含鐵原料（燒結(jié)礦、球團(tuán)礦或鐵礦）燃料、（焦 炭、煤粉等）及其它輔助原料（石灰石、白云石、錳礦等）按一定比 例自高爐爐頂裝入高爐，并由熱風(fēng)爐在高爐下部沿爐周的風(fēng)口向高爐 內(nèi)鼓入熱風(fēng)助焦炭燃燒（有的高爐也噴吹煤粉、重油、天然氣等輔助 燃料），在高溫下焦炭中的碳同鼓入空氣中的氧燃燒生成的一氧化碳 和氫氣。原料、燃料隨著爐內(nèi)熔煉等過程的進(jìn)行而下降，在爐料下降

和上升的煤氣相遇，先后發(fā)生傳熱、還原、熔化、脫炭作用而生成生 鐵，鐵礦石原料中的雜質(zhì)與加入爐內(nèi)的熔劑相結(jié)合而成渣，爐底鐵水 間斷地放出裝入鐵水罐，送往煉鋼廠。同時(shí)產(chǎn)生高爐煤氣，爐渣兩種 副產(chǎn)品，高爐渣鐵主要礦石中不還原的雜質(zhì)和石灰石等熔劑結(jié)合生 成，自渣口排出后，經(jīng)水淬處理后全部作為水泥生產(chǎn)原料；產(chǎn)生的煤 氣從爐頂導(dǎo)出，經(jīng)除塵后，作為熱風(fēng)爐、加熱爐、焦?fàn)t、鍋爐等的燃 料。煉鐵工藝流程和主要排污節(jié)點(diǎn)見上圖。

三、高爐冶煉主要工藝設(shè)備簡介

高護(hù)煉鐵設(shè)備組成有：①高爐本體；②供料設(shè)備；③送風(fēng)設(shè)備； ④噴吹設(shè)備；⑤煤氣處理設(shè)備；⑥渣鐵處理設(shè)備。通常，輔助系統(tǒng)的建設(shè)投資是高爐本體的 4~5 倍。生產(chǎn)中，各個(gè) 系統(tǒng)互相配合、互相制約，形成一個(gè)連續(xù)的、大規(guī)模的高溫生產(chǎn)過程。高爐開爐之后，整個(gè)系統(tǒng)必須日以繼夜地連續(xù)生產(chǎn)，除了計(jì)劃檢修和 特殊事故暫時(shí)休風(fēng)外，一般要到一代壽命終了時(shí)才停爐。

高爐煉鐵系統(tǒng)（爐體系統(tǒng)、渣處理系統(tǒng)、上料系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、送風(fēng)系統(tǒng)）主要設(shè)備簡要介紹一下。

1、高爐、高爐爐本體較為復(fù)雜，本文在 最后附有專門介紹。橫斷面為圓形的煉鐵豎爐。用 鋼板作爐殼，殼內(nèi)砌耐火磚內(nèi)襯。高爐本體自上而下分為爐喉、爐 身、爐腰、爐腹、爐缸 5 部分。由于高爐煉鐵技 術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)良 好，工藝 簡單，生產(chǎn)量大，勞 動(dòng)生產(chǎn)效率高，能耗低等優(yōu)點(diǎn)，故這種方法生產(chǎn)的鐵占世界鐵總產(chǎn)量的絕大部分。高爐生產(chǎn)時(shí)從爐頂 裝入鐵礦石、焦炭、造渣用熔劑（石灰石），從位于爐子下部沿爐周 的風(fēng)口吹入經(jīng)預(yù)熱的空氣。在高溫下焦炭（有的高爐也噴吹煤粉、重 油、天然氣等輔助燃料）中的碳同鼓入空氣中的氧燃燒生成的一氧化 碳和氫氣，在爐內(nèi)上升過程中除去鐵礦石中的氧，從而還原得到鐵。煉出的鐵水從鐵口放出。鐵礦石中未還原的雜質(zhì)和石灰石等熔劑結(jié)合 生成爐渣，從渣口排出。產(chǎn)生的煤氣從爐頂排出，經(jīng)除塵后，作為熱 風(fēng)爐、加熱 爐、焦?fàn)t、鍋爐等的燃 料。高爐冶 煉的主要產(chǎn) 品是生鐵，還有副產(chǎn)高 爐渣和高爐 煤氣。

2、高爐除塵器、用來收集高爐煤氣中所含灰塵的設(shè)備。高爐用除塵器有重力除塵 器、離心除塵器、旋風(fēng)除塵器、洗滌塔、文氏管、洗氣機(jī)、電除塵器、布袋除塵器等。粗粒灰塵（＞60～90um），可用重力除塵器、離心除 塵器及旋風(fēng)除塵器等除塵；細(xì)粒灰塵則需用洗氣機(jī)、電除塵器等除塵 設(shè)備。

3、高爐鼓風(fēng)機(jī)、高爐最重要的動(dòng)力設(shè)備。它不但直接提供高爐冶煉所需的氧氣，而且提供克服高爐料柱阻力所需的氣體動(dòng)力。現(xiàn)代大、中型高爐所用 的鼓風(fēng)機(jī)，大多用汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的離心式鼓風(fēng)機(jī)和軸流式鼓風(fēng)機(jī)。近年 來使用大容量同步電動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)。這種鼓風(fēng)機(jī)耗電雖多，但啟動(dòng)方便，易于維修，投資較少。高爐冶煉要求鼓風(fēng)機(jī)能供給一定量的空氣，以 保證燃燒一定的碳；其所需風(fēng)量的大小不僅與爐容成正比，而且與高 爐強(qiáng)化程度有關(guān)、一般按單位爐容 2.1～2.5m3／min 的風(fēng)量配備。但 實(shí)際上不少的高爐考慮到生產(chǎn)的發(fā)展，配備的風(fēng)機(jī)能力都大于這一比 例

4、高爐熱風(fēng)爐、熱風(fēng)爐是為高爐加熱鼓風(fēng)的設(shè)備，是現(xiàn)代高爐不可缺少的重要組 成部分。現(xiàn)代熱風(fēng)爐是一種蓄熱式換熱器。目前風(fēng)溫水平為 1000℃ ~1200 ℃，高的為 1250 ℃~1350 ℃，最高可達(dá) 1450 ℃~1550 ℃。提高風(fēng)溫可以通過提高煤氣熱值、優(yōu)化熱風(fēng)爐及送風(fēng)管道結(jié)構(gòu)、預(yù)熱 煤氣和助燃空氣、改善熱風(fēng)爐操作等技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)。理論研究和生 產(chǎn)實(shí)踐表明，采用優(yōu)化的熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)、提高熱風(fēng)爐熱效率、延長熱風(fēng) 爐壽命是提高風(fēng)溫的有效途徑。

5、鐵水罐車、鐵水罐車用于運(yùn)送鐵水，實(shí)現(xiàn)鐵水在脫硫跨與加料跨之間的轉(zhuǎn)移或 放置在混鐵爐下，用于高爐或混鐵爐等出鐵。

四、高爐煉鐵用的原料 高爐煉鐵用的原料 煉鐵

高爐冶煉用的原料主要由鐵礦石、燃料（焦炭）和熔劑（石灰 石）三部分組成。通常，冶煉 1 噸生鐵需要 1.5-2.0 噸鐵礦石，0.4-0.6 噸焦炭，0.2-0.4 噸熔劑，總計(jì)需要 2-3 噸原料。為了保證高爐生產(chǎn)的連續(xù)性，要求有 足夠數(shù)量的原料供應(yīng)。因此，無論是生鐵廠家還是鋼廠采購原料的工作是尤其重要。生鐵的冶煉雖原理相同，但由于方法不同、冶煉設(shè)備不同，所以 工藝流程也不同。下面分別簡單予以介紹。高爐生產(chǎn)是連續(xù)進(jìn)行的。一代高爐（從開爐到大修停爐為一代）能連續(xù)生產(chǎn)幾年到十幾年。生產(chǎn)時(shí)，從爐頂（一般爐頂是由料種與料 斗組成，現(xiàn)代化高爐是鐘閥爐頂和無料鐘爐頂）不斷地裝入鐵礦石、焦炭、熔劑，從高爐下部的風(fēng)口吹進(jìn)熱風(fēng)（1000～1300 攝氏度），噴 入油、煤或天然氣等燃料。裝入高爐中的鐵礦石，主要是鐵和氧的化 合物。在高溫下，焦炭中和噴吹物中的碳及碳燃燒生成的一氧化碳將 鐵礦石中的氧奪取出來，得到鐵，這個(gè)過程叫做還原。鐵礦石通過還 原反應(yīng)煉出生鐵，鐵水從出鐵口放出。鐵礦石中的脈石、焦炭及噴吹 物中的灰分與加入爐內(nèi)的石灰石等熔劑結(jié)合生成爐渣，從出鐵口和出 渣口分別排出。煤氣從爐頂導(dǎo)出，經(jīng)除塵后，作為工業(yè)用煤氣。現(xiàn)代 化高爐還可以利用爐頂?shù)母邏海脤?dǎo)出的部分煤氣發(fā)電。生鐵是高爐產(chǎn)品（指高爐冶煉生鐵），而高爐的產(chǎn)品不只是生鐵，還有錳鐵等，屬于鐵合金產(chǎn)品。錳鐵高爐不參加煉鐵高爐各種指標(biāo)的 計(jì)算。高爐煉鐵過程中還產(chǎn)生副產(chǎn)品水渣、礦渣棉和高爐煤氣等。高爐煉鐵的特點(diǎn)：規(guī)模大，不論是世界其它國家還是中國，高爐的容 積在不斷擴(kuò)大，如我國寶鋼高爐是 4063 立方米，日產(chǎn)生鐵超過 10000 噸，爐渣 4000 多噸，日耗焦 4000 多噸。目前國內(nèi)單一性生鐵廠家，高爐容積也以達(dá)到 500 左右立方米，但多數(shù)仍維持在 100-300 立方米之間，甚至仍存在 100 立方米以下的 高耗能高污染的小高爐，其產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，公布分散，不具有期 規(guī)模性，更不能與國際上的鋼鐵廠相比。

附：高爐爐本體的主要組成部分 高爐爐本體的主要組成部分 爐本體 高爐爐殼： 高爐爐殼：現(xiàn)代化高爐廣泛使用焊接的鋼板爐殼，只有極少數(shù)最 小的土高爐才用鋼箍加固的磚殼。爐殼的作用是固定冷卻設(shè)備，保證 高爐砌體牢固，密封爐體，有的還承受爐頂載荷。爐殼除承受巨大的 重力外，還要承受熱應(yīng)力和內(nèi)部的煤氣壓力，有時(shí)要抵抗崩料、坐料 甚至可能發(fā)生的煤氣爆炸的突然沖擊，因此要有足夠的強(qiáng)度。爐殼外 形尺寸應(yīng)與高爐內(nèi)型、爐體各部厚度、冷卻設(shè)備結(jié)構(gòu)形式相適應(yīng)。爐喉： 呈圓筒形。爐喉既是爐料的加入口，爐喉 高爐本體的最上部分，也是煤氣的導(dǎo)出口。它對(duì)爐料和煤氣的上部分布起控制和調(diào)節(jié)作用。爐喉直徑應(yīng)和爐缸直徑、爐腰直徑及大鐘直徑比例適當(dāng)。爐喉高度要 允許裝一批以上的料，以能起到控制爐料和煤氣流分布為限。爐身：高爐鐵礦石間接還原的主要區(qū)域，呈圓錐臺(tái)簡稱圓臺(tái)形，由上向下逐漸擴(kuò)大，用以使?fàn)t料在遇熱發(fā)生體積膨脹后不致形成料 拱，并減小爐料下降阻找力。爐身角的大小對(duì)爐料下降和煤氣流分布 有很大影響。

爐腰：高爐直徑最大的部位。它使?fàn)t身和爐腹得以合理過渡。由 爐腰 于在爐腰部位有爐渣形成，并且粘稠的初成渣會(huì)使?fàn)t料透氣性惡化，為減小煤氣流的阻力，在渣量大時(shí)可適當(dāng)擴(kuò)大爐腰直徑，但仍要使它 和其他部位尺寸保持合適的比例關(guān)系，比值以取上限為宜。爐腰高度 對(duì)高爐冶煉過程影響不很顯著，一般只在很小范圍內(nèi)變動(dòng)。

爐腹：高爐熔化和造渣的主要區(qū)段，呈倒錐臺(tái)形。為適應(yīng)爐料熔 爐腹 化后體積收縮的特點(diǎn)，其直徑自上而下逐漸縮小，形成一定的爐腹角。爐腹的存在，使燃燒帶處于合適位置，有利于氣流均勻分布。爐腹高 度隨高爐容積大小而定，但不能過高或過低，一般為 3．0～3．6m。爐腹角一般為 79～82 ；過大，不利于煤氣流分布；過小，則不利于 爐料順行。爐缸：高爐燃料燃燒、渣鐵反應(yīng)和貯存及排放區(qū)域，呈圓筒形。爐缸 出鐵口、渣口和風(fēng)口都設(shè)在爐缸部位，因此它也是承受高溫煤氣及渣 鐵物理和化學(xué)侵蝕最劇烈的部位，對(duì)高爐煤氣的初始分布、熱制度、生鐵質(zhì)量和品種都有極重要的影響。

爐底：高爐爐底砌體不僅要承受爐料、渣液及鐵水的靜壓力，而 爐底 且受到 1400～4600℃的高溫、機(jī)械和化學(xué)侵蝕、其侵蝕程度決定著 高爐的一代壽命。只有砌體表面溫度降低到它所接觸的渣鐵凝固溫 度，并且表面生成渣皮（或鐵殼），才能阻止其進(jìn)一步受到侵蝕，所 以必需對(duì)爐底進(jìn)行冷卻。通常采用風(fēng)冷或水冷。目前我國大中型高爐 大都采用全碳磚爐底或碳磚和高鋁磚綜合爐底，大大改善了爐底的散 熱能力。

爐基： 爐基 它的作用是將所集中承擔(dān)的重量按照地層承載能力均勻地 傳給地層，因而其形狀都是向下擴(kuò)大的。高爐和爐基的總重量常為高 爐容積的 10～18 倍（噸）。爐基不許有不均勻的下沉，一般爐基的傾 斜值不大于 0.1％～0．5％。高爐爐基應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和耐熱能力，使其在各種應(yīng)力作用下不致產(chǎn)生裂縫。爐基常做成圓形或多邊形，以 減少熱應(yīng)力的不均勻分布。

爐襯：高爐爐襯組成高爐的工作空間，并起到減少高爐熱損失、爐襯 保護(hù)爐殼和其它金屬結(jié)構(gòu)免受熱應(yīng)力和化學(xué)侵蝕的作用。爐襯是用能 夠抵抗高溫作用的耐火材料砌筑而成的。爐襯的損壞受多種因素的影 響，各部位工作條件不同，受損壞的機(jī)理也不同，因此必須根據(jù)部位、冷卻和高爐操作等因素，選用不同的耐火材料。爐喉護(hù)板：爐喉在爐料頻繁撞擊和高溫的煤氣流沖刷下，工作條 爐喉護(hù)板 件十分惡劣，維護(hù)其圓筒形狀不被破壞是高爐上部調(diào)節(jié)的先決條件。為此，在爐喉設(shè)置保護(hù)板（鋼磚）。小高爐的爐喉保護(hù)板可以用鑄鐵 做成開口的匣子形狀； 大高爐的爐喉護(hù)板則用 100～150mm 厚的鑄鋼 做成。爐喉護(hù)板主要有塊狀、條狀和變徑幾種形式。變徑爐喉護(hù)板還 起著調(diào)節(jié)爐料和煤氣流分布的作用。

高爐解體 為了在操作技術(shù)上能正確處理高爐冶煉中經(jīng)常出現(xiàn)的復(fù)雜現(xiàn)象，就要切實(shí)了解爐內(nèi)狀況。在盡量保持高爐的原有生產(chǎn)狀態(tài)下停爐、注 水冷卻或充氮冷卻后，對(duì)從爐喉的爐料開始一直到爐底的積鐵所進(jìn)行 的細(xì)致的解體調(diào)查，稱為高爐解體調(diào)查。它雖不能完全了解高爐生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)情況，但對(duì)了解高爐過程、強(qiáng)化高爐冶煉很有參考價(jià)值。高爐冷卻裝置 高爐爐襯內(nèi)部溫度高達(dá) 1400℃，一般耐火磚都要軟化和變形。高爐冷卻裝置是為延長磚襯壽命而設(shè)置的，用以使?fàn)t襯內(nèi)的熱量傳遞 出動(dòng)，并在高爐下部使?fàn)t渣在爐襯上冷凝成一層保護(hù)性渣皮，按結(jié)構(gòu) 不同，高爐冷卻設(shè)備大致可分為：外部噴水冷卻、風(fēng)口渣口冷卻、冷 卻壁和冷卻水箱以及風(fēng)冷(水冷)爐底等裝置。

高爐灰 也叫爐塵，系高爐煤氣帶出的爐料粉末。其數(shù)量除了與高爐冶煉 強(qiáng)度、爐頂壓力有關(guān)外，還與爐料的性質(zhì)有很大關(guān)系。爐料粉末多，帶出的爐塵量就大。目前，每煉一噸鐵約有 10～100kg 的高爐灰。高爐灰通常含鐵 40％左右，并含有較多的碳和堿性氧化物；其主要 成分是焦末和礦粉。燒結(jié)料中加入部分高爐灰，可節(jié)約熔劑和降低燃 料消耗。高爐基本操作制度

1、爐前操作的任務(wù) ①、利用開口機(jī)、泥炮、堵渣機(jī)等專用設(shè)備和各種工具，按規(guī)定 的時(shí)間分別打開渣、鐵口，放出渣、鐵，并經(jīng)渣鐵溝分別流人渣、鐵 罐內(nèi)，渣鐵出完后封堵渣、鐵口，以保證高爐生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行。②、完成渣、鐵口和各種爐前專用設(shè)備的維護(hù)工作。③、制作和修補(bǔ)撇渣器、出鐵主溝及渣、鐵溝。④、更換風(fēng)、渣口等冷卻設(shè)備及清理渣鐵運(yùn)輸線等一系列與出渣 出鐵相關(guān)的工作。

2、高爐爐況穩(wěn)定順行：一般是指爐內(nèi)的爐料下降與煤氣流上升 均勻，爐溫穩(wěn)定充沛，生鐵合格，高產(chǎn)低耗。

3、操作制度：根據(jù)高爐具體條件(如高爐爐型、設(shè)備水平、原料 條件、生產(chǎn)計(jì)劃及品種指標(biāo)要求)制定的高爐操作準(zhǔn)則。

4、高爐基本操作制度：裝料制度、送風(fēng)制度、爐缸熱制度和造 渣制度。

第二篇：高爐煉鐵工藝流程

本文是我根據(jù)我的上傳的上一個(gè)文庫資料繼續(xù)修改的，以前那個(gè)因自己也沒有吃透，沒有條理性，現(xiàn)在這個(gè)是我在基本掌握高爐冶煉的知識(shí)之后再次整理的，比上次更具有系統(tǒng)性。同時(shí)也增加了一些圖片，增加大家的感性認(rèn)識(shí)。希望本文對(duì)你有所幫助。

本次將高爐煉鐵工藝流程分為以下幾部分：

一、高爐煉鐵工藝流程詳解

二、高爐煉鐵原理

三、高爐冶煉主要工藝設(shè)備簡介

四、高爐煉鐵用的原料

附：高爐爐本體主要組成部分介紹以及高爐操作知識(shí)

工藝設(shè)備相見文庫文檔： 在煉鐵中礦石一般情況下以三種形式入爐，一種是['?lk?lain]堿性

alkaline agglomerate[?'ɡl?m?r?t,-reit, ?'ɡl?m?reit] 燒結(jié)礦；一種

acidic酸性球團(tuán)，還有一種就是塊礦（就是粒度符合入爐要求的原礦石頭，呈酸性），球團(tuán)礦主要成分是鐵精粉（而鐵精粉是經(jīng)過礦石破碎球磨水洗精選出來的，當(dāng)然還有焙燒球磨后精選的），在造球機(jī)上滾動(dòng)形成，然后經(jīng)過球團(tuán)豎爐燒結(jié)硬化而成，主要成分為三氧化二鐵、亞鐵、氧化硅，所以它也是呈酸性的。在高爐冶煉時(shí)，為了將鐵元素分離出來，就需要將堿性燒結(jié)礦中氧化鈣和鐵礦石（球團(tuán)、塊礦）中的氧化硅通過高溫造渣，使它們分離。

一、高爐煉鐵工藝流程詳解

高爐煉鐵工藝流程詳圖如下圖所示：

二、高爐煉鐵原理

煉鐵過程實(shí)質(zhì)上是將鐵從其自然形態(tài)——礦石等含鐵化合物中還原出來的過程。

煉鐵方法主要有高爐法、直接還原法、熔融還原法等，其原理是礦石在特定的氣氛中（還原物質(zhì)CO、H2、C；適宜溫度等）通過物化反應(yīng)獲取還原后的生鐵。生鐵除了少部分用于鑄造外，絕大部分是作為煉鋼原料。

高爐煉鐵是現(xiàn)代煉鐵的主要方法，鋼鐵生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)。這種方法是由古代豎爐煉鐵發(fā)展、改進(jìn)而成的。盡管世界各國研究發(fā)展了很多新的煉鐵法，但由于高爐煉鐵技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)良好，工藝簡單，生產(chǎn)量大,勞動(dòng)生產(chǎn)率高,能耗低，這種方法生產(chǎn)的鐵仍占世界鐵總產(chǎn)量的95％以上。

煉鐵工藝是是將含鐵原料（燒結(jié)礦、球團(tuán)礦或鐵礦）、燃料（焦炭、煤粉等）及其它輔助原料（石灰石、白云石、錳礦等）按一定比例自高爐爐頂裝入高爐，并由熱風(fēng)爐在高爐下部沿爐周的風(fēng)口向高爐內(nèi)鼓入熱風(fēng)助焦炭燃燒（有的高爐也噴吹煤粉、重油、天然氣等輔助燃料），在高溫下焦炭中的碳同鼓入空氣中的氧燃燒生成的一氧化碳和氫氣。原料、燃料隨著爐內(nèi)熔煉等過程的進(jìn)行而下降，在爐料下降和上升的煤氣相遇，先后發(fā)生傳熱、還原、熔化、脫炭作用而生成生鐵，鐵礦石原料中的雜質(zhì)與加入爐內(nèi)的熔劑相結(jié)合而成渣，爐底鐵水間斷地放出裝入鐵水罐，送往煉鋼廠。同時(shí)產(chǎn)生高爐煤氣，爐渣兩種副產(chǎn)品，高爐渣鐵主要礦石中不還原的雜質(zhì)和石灰石等熔劑結(jié)合生成，自渣口排出后，經(jīng)水淬處理后全部作為水泥生產(chǎn)原料；產(chǎn)生的煤氣從爐頂導(dǎo)出，經(jīng)除塵后，作為熱風(fēng)爐、加熱爐、焦?fàn)t、鍋爐等的燃料。煉鐵工藝流程和主要排污節(jié)點(diǎn)見上圖。

三、高爐冶煉主要工藝設(shè)備簡介

高護(hù)煉鐵設(shè)備組成有：①高爐本體；②供料設(shè)備；③送風(fēng)設(shè)備；④噴吹設(shè)備；⑤煤氣處理設(shè)備；⑥渣鐵處理設(shè)備。

通常，輔助系統(tǒng)的建設(shè)投資是高爐本體的4~5倍。生產(chǎn)中，各個(gè)系統(tǒng)互相配合、互相制約，形成一個(gè)連續(xù)的、大規(guī)模的高溫生產(chǎn)過程。高爐開爐之后，整個(gè)系統(tǒng)必須日以繼夜地連續(xù)生產(chǎn)，除了計(jì)劃檢修和特殊事故暫時(shí)休風(fēng)外，一般要到一代壽命終了時(shí)才停爐。

高爐煉鐵系統(tǒng)（爐體系統(tǒng)、渣處理系統(tǒng)、上料系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、送風(fēng)系統(tǒng)）主要設(shè)備簡要介紹一下。

1、高爐

高爐爐本體較為復(fù)雜，本文在最后附有專門介紹。

橫斷面為圓形的煉鐵豎爐。用鋼板作爐殼，殼內(nèi)砌耐火磚內(nèi)襯。高爐本體自上而下分為爐喉、爐身、爐腰、爐腹、爐缸5部分。由于高爐煉鐵技 術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)良好，工藝 簡單，生產(chǎn)量大，勞動(dòng)生產(chǎn)效率高，能耗低等優(yōu)點(diǎn)，故這種方法生產(chǎn)的鐵占世界鐵總產(chǎn)量的絕大部分。高爐生產(chǎn)時(shí)從爐頂裝入鐵礦石、焦炭、造渣用熔劑（石灰石），從位于爐子下部沿爐周的風(fēng)口吹入經(jīng)預(yù)熱的空氣。在高溫下焦炭（有的高爐也噴吹煤粉、重油、天然氣等輔助燃料）中的碳同鼓入空氣中的氧燃燒生成的一氧化碳和氫氣，在爐內(nèi)上升過程中除去鐵礦石中的氧，從而還原得到鐵。煉出的鐵水從鐵口放出。鐵礦石中未還原的雜質(zhì)和石灰石等熔劑結(jié)合生成爐渣，從渣口排出。產(chǎn)生的煤氣從爐頂排出，經(jīng)除塵后，作為熱風(fēng)爐、加熱爐、焦?fàn)t、鍋爐等的燃料。高爐冶煉的主要產(chǎn)品是生鐵，還有副產(chǎn)高爐渣和高爐煤氣。

2、高爐除塵器

用來收集高爐煤氣中所含灰塵的設(shè)備。高爐用除塵器有重力除塵器、離心除塵器、旋風(fēng)除塵器、洗滌塔、文氏管、洗氣機(jī)、電除塵器、布袋除塵器等。粗粒灰塵（＞60～90um），可用重力除塵器、離心除塵器及旋風(fēng)除塵器等除塵；細(xì)粒灰塵則需用洗氣機(jī)、電除塵器等除塵設(shè)備。

3、高爐鼓風(fēng)機(jī)

高爐最重要的動(dòng)力設(shè)備。它不但直接提供高爐冶煉所需的氧氣，而且提供克服高爐料柱阻力所需的氣體動(dòng)力。現(xiàn)代大、中型高爐所用的鼓風(fēng)機(jī)，大多用汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的離心式鼓風(fēng)機(jī)和軸流式鼓風(fēng)機(jī)。近年來使用大容量同步電動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)。這種鼓風(fēng)機(jī)耗電雖多，但啟動(dòng)方便，易于維修，投資較少。高爐冶煉要求鼓風(fēng)機(jī)能供給一定量的空氣，以保證燃燒一定的碳；其所需風(fēng)量的大小不僅與爐容成正比，而且與高爐強(qiáng)化程度有關(guān)、一般按單位爐容2.1～2.5m3／min的風(fēng)量配備。但實(shí)際上不少的高爐考慮到生產(chǎn)的發(fā)展，配備的風(fēng)機(jī)能力都大于這一比例

4、高爐熱風(fēng)爐

熱風(fēng)爐是為高爐加熱鼓風(fēng)的設(shè)備，是現(xiàn)代高爐不可缺少的重要組成部分。現(xiàn)代熱風(fēng)爐是一種蓄熱式換熱器。目前風(fēng)溫水平為1000℃~1200 ℃，高的為1250 ℃~1350 ℃，最高可達(dá)1450 ℃~1550 ℃。提高風(fēng)溫可以通過提高煤氣熱值、優(yōu)化熱風(fēng)爐及送風(fēng)管道結(jié)構(gòu)、預(yù)熱煤氣和助燃空氣、改善熱風(fēng)爐操作等技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)。理論研究和生產(chǎn)實(shí)踐表明，采用優(yōu)化的熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)、提高熱風(fēng)爐熱效率、延長熱風(fēng)爐壽命是提高風(fēng)溫的有效途徑。

5、鐵水罐車

鐵水罐車用于運(yùn)送鐵水，實(shí)現(xiàn)鐵水在脫硫跨與加料跨之間的轉(zhuǎn)移或放置在混鐵爐下，用于高爐或混鐵爐等出鐵。

四、高爐煉鐵用的原料

高爐冶煉用的原料主要由鐵礦石、燃料（焦炭）和熔劑（石灰石）三部分組成。

通常，冶煉1噸生鐵需要1.5-2.0噸鐵礦石，0.4-0.6噸焦炭，0.2-0.4噸熔劑，總計(jì)需要2-3噸原料。為了保證高爐生產(chǎn)的連續(xù)性，要求有足夠數(shù)量的原料供應(yīng)。

因此，無論是生鐵廠家還是鋼廠采購原料的工作是尤其重要。

生鐵的冶煉雖原理相同，但由于方法不同、冶煉設(shè)備不同，所以工藝流程也不同。下面分別簡單予以介紹。

高爐生產(chǎn)是連續(xù)進(jìn)行的。一代高爐（從開爐到大修停爐為一代）能連續(xù)生產(chǎn)幾年到十幾年。生產(chǎn)時(shí)，從爐頂（一般爐頂是由料種與料斗組成，現(xiàn)代化高爐是鐘閥爐頂和無料鐘爐頂）不斷地裝入鐵礦石、焦炭、熔劑，從高爐下部的風(fēng)口吹進(jìn)熱風(fēng)（1000～1300攝氏度），噴入油、煤或天然氣等燃料。裝入高爐中的鐵礦石，主要是鐵和氧的化合物。在高溫下，焦炭中和噴吹物中的碳及碳燃燒生成的一氧化碳將鐵礦石中的氧奪取出來，得到鐵，這個(gè)過程叫做還原。鐵礦石通過還原反應(yīng)煉出生鐵，鐵水從出鐵口放出。鐵礦石中的脈石、焦炭及噴吹物中的灰分與加入爐內(nèi)的石灰石等熔劑結(jié)合生成爐渣，從出鐵口和出渣口分別排出。煤氣從爐頂導(dǎo)出，經(jīng)除塵后，作為工業(yè)用煤氣。現(xiàn)代化高爐還可以利用爐頂?shù)母邏海脤?dǎo)出的部分煤氣發(fā)電。

生鐵是高爐產(chǎn)品（指高爐冶煉生鐵），而高爐的產(chǎn)品不只是生鐵，還有錳鐵等，屬于鐵合金產(chǎn)品。錳鐵高爐不參加煉鐵高爐各種指標(biāo)的計(jì)算。高爐煉鐵過程中還產(chǎn)生副產(chǎn)品水渣、礦渣棉和高爐煤氣等。高爐煉鐵的特點(diǎn)：規(guī)模大，不論是世界其它國家還是中國，高爐的容積在不斷擴(kuò)大，如我國寶鋼高爐是4063立方米，日產(chǎn)生鐵超過10000噸，爐渣4000多噸，日耗焦4000多噸。

目前國內(nèi)單一性生鐵廠家，高爐容積也以達(dá)到500左右立方米，但多數(shù)仍維持在100-300立方米之間，甚至仍存在100立方米以下的高耗能高污染的小高爐，其產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，公布分散，不具有期規(guī)模性，更不能與國際上的鋼鐵廠相比。

附：高爐爐本體的主要組成部分

高爐爐殼：現(xiàn)代化高爐廣泛使用焊接的鋼板爐殼，只有極少數(shù)最小的土高爐才用鋼箍加固的磚殼。爐殼的作用是固定冷卻設(shè)備，保證高爐砌體牢固，密封爐體，有的還承受爐頂載荷。爐殼除承受巨大的重力外，還要承受熱應(yīng)力和內(nèi)部的煤氣壓力，有時(shí)要抵抗崩料、坐料甚至可能發(fā)生的煤氣爆炸的突然沖擊，因此要有足夠的強(qiáng)度。爐殼外形尺寸應(yīng)與高爐內(nèi)型、爐體各部厚度、冷卻設(shè)備結(jié)構(gòu)形式相適應(yīng)。

爐喉：高爐本體的最上部分，呈圓筒形。爐喉既是爐料的加入口，也是煤氣的導(dǎo)出口。它對(duì)爐料和煤氣的上部分布起控制和調(diào)節(jié)作用。爐喉直徑應(yīng)和爐缸直徑、爐腰直徑及大鐘直徑比例適當(dāng)。爐喉高度要允許裝一批以上的料，以能起到控制爐料和煤氣流分布為限。

爐身：高爐鐵礦石間接還原的主要區(qū)域，呈圓錐臺(tái)簡稱圓臺(tái)形，由上向下逐漸擴(kuò)大，用以使?fàn)t料在遇熱發(fā)生體積膨脹后不致形成料拱，并減小爐料下降阻找力。爐身角的大小對(duì)爐料下降和煤氣流分布有很大影響。

爐腰：高爐直徑最大的部位。它使?fàn)t身和爐腹得以合理過渡。由于在爐腰部位有爐渣形成，并且粘稠的初成渣會(huì)使?fàn)t料透氣性惡化，為減小煤氣流的阻力，在渣量大時(shí)可適當(dāng)擴(kuò)大爐腰直徑，但仍要使它和其他部位尺寸保持合適的比例關(guān)系，比值以取上限為宜。爐腰高度對(duì)高爐冶煉過程影響不很顯著，一般只在很小范圍內(nèi)變動(dòng)。

爐腹：高爐熔化和造渣的主要區(qū)段，呈倒錐臺(tái)形。為適應(yīng)爐料熔化后體積收縮的特點(diǎn)，其直徑自上而下逐漸縮小，形成一定的爐腹角。爐腹的存在，使燃燒帶處于合適位置，有利于氣流均勻分布。爐腹高度隨高爐容積大小而定，但不能過高或過低，一般為3．0～3．6m。爐腹角一般為79～82 ；過大，不利于煤氣流分布；過小，則不利于爐料順行。

爐缸：高爐燃料燃燒、渣鐵反應(yīng)和貯存及排放區(qū)域，呈圓筒形。出鐵口、渣口和風(fēng)口都設(shè)在爐缸部位，因此它也是承受高溫煤氣及渣鐵物理和化學(xué)侵蝕最劇烈的部位，對(duì)高爐煤氣的初始分布、熱制度、生鐵質(zhì)量和品種都有極重要的影響。

爐底：高爐爐底砌體不僅要承受爐料、渣液及鐵水的靜壓力，而且受到1400～4600℃的高溫、機(jī)械和化學(xué)侵蝕、其侵蝕程度決定著高爐的一代壽命。只有砌體表面溫度降低到它所接觸的渣鐵凝固溫度，并且表面生成渣皮（或鐵殼），才能阻止其進(jìn)一步受到侵蝕，所以必需對(duì)爐底進(jìn)行冷卻。通常采用風(fēng)冷或水冷。目前我國大中型高爐大都采用全碳磚爐底或碳磚和高鋁磚綜合爐底，大大改善了爐底的散熱能力。

爐基：它的作用是將所集中承擔(dān)的重量按照地層承載能力均勻地傳給地層，因而其形狀都是向下擴(kuò)大的。高爐和爐基的總重量常為高爐容積的10～18倍（噸）。爐基不許有不均勻的下沉，一般爐基的傾斜值不大于0.1％～0．5％。高爐爐基應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和耐熱能力，使其在各種應(yīng)力作用下不致產(chǎn)生裂縫。爐基常做成圓形或多邊形，以減少熱應(yīng)力的不均勻分布。

爐襯：高爐爐襯組成高爐的工作空間，并起到減少高爐熱損失、保護(hù)爐殼和其它金屬結(jié)構(gòu)免受熱應(yīng)力和化學(xué)侵蝕的作用。爐襯是用能夠抵抗高溫作用的耐火材料砌筑而成的。爐襯的損壞受多種因素的影響，各部位工作條件不同，受損壞的機(jī)理也不同，因此必須根據(jù)部位、冷卻和高爐操作等因素，選用不同的耐火材料。

爐喉護(hù)板：爐喉在爐料頻繁撞擊和高溫的煤氣流沖刷下，工作條件十分惡劣，維護(hù)其圓筒形狀不被破壞是高爐上部調(diào)節(jié)的先決條件。為此，在爐喉設(shè)置保護(hù)板（鋼磚）。小高爐的爐喉保護(hù)板可以用鑄鐵做成開口的匣子形狀；大高爐的爐喉護(hù)板則用100～150mm厚的鑄鋼做成。爐喉護(hù)板主要有塊狀、條狀和變徑幾種形式。變徑爐喉護(hù)板還起著調(diào)節(jié)爐料和煤氣流分布的作用。

高爐解體

為了在操作技術(shù)上能正確處理高爐冶煉中經(jīng)常出現(xiàn)的復(fù)雜現(xiàn)象，就要切實(shí)了解爐內(nèi)狀況。在盡量保持高爐的原有生產(chǎn)狀態(tài)下停爐、注水冷卻或充氮冷卻后，對(duì)從爐喉的爐料開始一直到爐底的積鐵所進(jìn)行的細(xì)致的解體調(diào)查，稱為高爐解體調(diào)查。它雖不能完全了解高爐生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)情況，但對(duì)了解高爐過程、強(qiáng)化高爐冶煉很有參考價(jià)值。

高爐冷卻裝置

高爐爐襯內(nèi)部溫度高達(dá)1400℃，一般耐火磚都要軟化和變形。高爐冷卻裝置是為延長磚襯壽命而設(shè)置的，用以使?fàn)t襯內(nèi)的熱量傳遞出動(dòng)，并在高爐下部使?fàn)t渣在爐襯上冷凝成一層保護(hù)性渣皮，按結(jié)構(gòu)不同，高爐冷卻設(shè)備大致可分為：外部噴水冷卻、風(fēng)口渣口冷卻、冷卻壁和冷卻水箱以及風(fēng)冷(水冷)爐底等裝置。

高爐灰

也叫爐塵，系高爐煤氣帶出的爐料粉末。其數(shù)量除了與高爐冶煉強(qiáng)度、爐頂壓力有關(guān)外，還與爐料的性質(zhì)有很大關(guān)系。爐料粉末多，帶出的爐塵量就大。目前，每煉一噸鐵約有 10～100kg的高爐灰。高爐灰通常含鐵40％左右，并含有較多的碳和堿性氧化物；其主要成分是焦末和礦粉。燒結(jié)料中加入部分高爐灰，可節(jié)約熔劑和降低燃料消耗。

高爐基本操作制度

1、爐前操作的任務(wù)

①、利用開口機(jī)、泥炮、堵渣機(jī)等專用設(shè)備和各種工具，按規(guī)定的時(shí)間分別打開渣、鐵口，放出渣、鐵，并經(jīng)渣鐵溝分別流人渣、鐵罐內(nèi)，渣鐵出完后封堵渣、鐵口，以保證高爐生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行。

②、完成渣、鐵口和各種爐前專用設(shè)備的維護(hù)工作。③、制作和修補(bǔ)撇渣器、出鐵主溝及渣、鐵溝。④、更換風(fēng)、渣口等冷卻設(shè)備及清理渣鐵運(yùn)輸線等一系列與出渣出鐵相關(guān)的工作。

2、高爐爐況穩(wěn)定順行：一般是指爐內(nèi)的爐料下降與煤氣流上升均勻，爐溫穩(wěn)定充沛，生鐵合格，高產(chǎn)低耗。

3、操作制度：根據(jù)高爐具體條件(如高爐爐型、設(shè)備水平、原料條件、生產(chǎn)計(jì)劃及品種指標(biāo)要求)制定的高爐操作準(zhǔn)則。

4、高爐基本操作制度：裝料制度、送風(fēng)制度、爐缸熱制度和造渣制度。

第三篇：高爐工藝流程

高爐煉鐵生產(chǎn)工藝流程簡介

----冶金自動(dòng)化系列專題

[導(dǎo)讀]:高爐煉鐵生產(chǎn)是冶金(鋼鐵)工業(yè)最主要的環(huán)節(jié)。高爐冶煉是把鐵礦石還原成生鐵的連續(xù)生產(chǎn)過程。鐵礦石、焦炭和熔劑等固體原料按規(guī)定配料比由爐頂裝料裝置分批送入高爐，并使?fàn)t喉料面保持一定的高度。焦炭和礦石在爐內(nèi)形成交替分層結(jié)構(gòu)。礦石料在下降過程中逐步被還原、熔化成鐵和渣，聚集在爐缸中，定期從鐵口、渣口放出。高爐生產(chǎn)是連續(xù)進(jìn)行的。一代高爐（從開爐到大修停爐為一代）能連續(xù)生產(chǎn)幾年到十幾年。本專題將詳細(xì)介紹高爐煉鐵生產(chǎn)的工藝流程，主要工藝設(shè)備的工作原理以及控制要求等信息。由于時(shí)間的倉促和編輯水平有限，專題中難免出現(xiàn)遺漏或錯(cuò)誤的地方，歡迎大家補(bǔ)充指正。

高爐冶煉目的：將礦石中的鐵元素提取出來，生產(chǎn)出來的主要產(chǎn)品為鐵水。付產(chǎn)品有：水渣、礦渣棉和高爐煤氣等。

高爐冶煉原理簡介：

高爐生產(chǎn)是連續(xù)進(jìn)行的。一代高爐（從開爐到大修停爐為一代）能連續(xù)生產(chǎn)幾年到十幾年。生產(chǎn)時(shí)，從爐頂（一般爐頂是由料鐘與料斗組成，現(xiàn)代化高爐是鐘閥爐頂和無料鐘爐頂）不斷地裝入鐵礦石、焦炭、熔劑，從高爐下部的風(fēng)口吹進(jìn)熱風(fēng)（1000～1300攝氏度），噴入油、煤或天然氣等燃料。裝入高爐中的鐵礦石，主要是鐵和氧的化合物。在高溫下，焦炭中和噴吹物中的碳及碳燃燒生成的一氧化碳將鐵礦石中的氧奪取出來，得到鐵，這個(gè)過程叫做還原。鐵礦石通過還原反應(yīng)煉出生鐵，鐵水從出鐵口放出。鐵礦石中的脈石、焦炭及噴吹物中的灰分與加入爐內(nèi)的石灰石等熔劑結(jié)合生成爐渣，從出鐵口和出渣口分別排出。煤氣從爐頂導(dǎo)出，經(jīng)除塵后，作為工業(yè)用煤氣。現(xiàn)代化高爐還可以利用爐頂?shù)母邏海脤?dǎo)出的部分煤氣發(fā)電。

高爐冶煉工藝流程簡圖：

[高爐工藝]高爐冶煉過程:

高爐冶煉是把鐵礦石還原成生鐵的連續(xù)生產(chǎn)過程。鐵礦石、焦炭和熔劑等固體原料按規(guī)定配料比由爐頂裝料裝置分批送入高爐，并使?fàn)t喉料面保持一定的高度。焦炭和礦石在爐內(nèi)形成交替分層結(jié)構(gòu)。礦石料在下降過程中逐步被還原、熔化成鐵和渣，聚集在爐缸中，定期從鐵口、渣口放出。

高爐冶煉工藝--爐前操作:

一、爐前操作的任務(wù)

1、利用開口機(jī)、泥炮、堵渣機(jī)等專用設(shè)備和各種工具，按規(guī)定的時(shí)間分別打開渣、鐵口，放出渣、鐵，并經(jīng)渣鐵溝分別流人渣、鐵罐內(nèi)，渣鐵出完后封堵渣、鐵口，以保證高爐生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行。2.完成渣、鐵口和各種爐前專用設(shè)備的維護(hù)工作。

3、制作和修補(bǔ)撇渣器、出鐵主溝及渣、鐵溝。

4、更換風(fēng)、渣口等冷卻設(shè)備及清理渣鐵運(yùn)輸線等一系列與出渣出鐵相關(guān)的工作。

高爐冶煉工藝--高爐基本操作 :

高爐基本操作制度:

高爐爐況穩(wěn)定順行：一般是指爐內(nèi)的爐料下降與煤氣流上升均勻，爐溫穩(wěn)定充沛，生鐵合格，高產(chǎn)低耗。

操作制度：根據(jù)高爐具體條件(如高爐爐型、設(shè)備水平、原料條件、生產(chǎn)計(jì)劃及品種指標(biāo)要求)制定的高爐操作準(zhǔn)則。

高爐基本操作制度：裝料制度、送風(fēng)制度、爐缸熱制度和造渣制度。

高爐冶煉主要工藝設(shè)備簡介：

[高爐設(shè)備]高爐 ：

橫斷面為圓形的煉鐵豎爐。用鋼板作爐殼，殼內(nèi)砌耐火磚內(nèi)襯。高爐本體自上而下分為爐喉、爐身、爐腰、爐腹、爐缸5部分。由于高爐煉鐵技 術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)良好，工藝 簡單，生產(chǎn)量大，勞動(dòng)生產(chǎn)效率高，能耗低等優(yōu)點(diǎn)，故這種方法生產(chǎn)的鐵占世界鐵總產(chǎn)量的絕大部分。高爐生產(chǎn)時(shí)從爐頂裝入鐵礦石、焦炭、造渣用熔劑（石灰石），從位于爐子下部沿爐周的風(fēng)口吹入經(jīng)預(yù)熱的空氣。在高溫下焦炭（有的高爐也噴吹煤粉、重油、天然氣等輔助燃料）中的碳同鼓入空氣中的氧燃燒生成的一氧化碳和氫氣，在爐內(nèi)上升過程中除去鐵礦石中的氧，從而還原得到鐵。煉出的鐵水從鐵口放出。鐵礦石中未還原的雜質(zhì)和石灰石等熔劑結(jié)合生成爐渣，從渣口排出。產(chǎn)生的煤氣從爐頂排出，經(jīng)除塵后，作為熱風(fēng)爐、加熱爐、焦?fàn)t、鍋爐等的燃料。高爐冶煉的主要產(chǎn)品是生鐵，還有副產(chǎn)高爐渣和高爐煤氣。

[高爐設(shè)備]高爐熱風(fēng)爐介紹 :

熱風(fēng)爐是為高爐加熱鼓風(fēng)的設(shè)備，是現(xiàn)代高爐不可缺少的重要組成部分。提高風(fēng)溫可以通過提高煤氣熱值、優(yōu)化熱風(fēng)爐及送風(fēng)管道結(jié)構(gòu)、預(yù)熱煤氣和助燃空氣、改善熱風(fēng)爐操作等技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)。理論研究和生產(chǎn)實(shí)踐表明，采用優(yōu)化的熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)、提高熱風(fēng)爐熱效率、延長熱風(fēng)爐壽命是提高風(fēng)溫的有效途徑。

[高爐設(shè)備]鐵水罐車:

鐵水罐車用于運(yùn)送鐵水，實(shí)現(xiàn)鐵水在脫硫跨與加料跨之間的轉(zhuǎn)移或放置在混鐵爐下，用于高爐或混鐵爐等出鐵。【 查看全文】

高爐是一個(gè)比較復(fù)雜的系統(tǒng)，用到的自動(dòng)化產(chǎn)品比較多，下面列舉部分產(chǎn)品出來：

常用到的自動(dòng)化設(shè)備：PLC、組態(tài)軟件、變頻器、工控機(jī)、工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)等等。

高爐及其結(jié)構(gòu)介紹

----冶金自動(dòng)化系列專題

高爐:煉鐵一般是在高爐里連續(xù)進(jìn)行的。高爐又叫鼓風(fēng)爐，這是因?yàn)橐褵峥諝獯等霠t中使原料不斷加熱而得名的。這些原料是鐵礦石、石灰石及焦炭。因?yàn)樘急辱F的性質(zhì)活潑，所以它能從鐵礦石中把氧奪走，而把金屬鐵留下。

從高爐里放出來的鐵水可以直接用來煉鋼或鑄成鐵錠或鑄件。爐渣可以作為水泥、渣磚等的原料。從高爐頂放出的一氧化碳、二氧化碳和氮?dú)饣旌蠚怏w叫高爐煤氣。高爐煤氣里含有大量灰塵和有害氣體，必須經(jīng)過凈化處理，以防止污染環(huán)境

冶煉原理

高爐生產(chǎn)是連續(xù)進(jìn)行的。一代高爐（從開爐到大修停爐為一代）能連續(xù)生產(chǎn)幾年到十幾年。生產(chǎn)時(shí)，從爐頂（一般爐頂是由料種與料斗組成，現(xiàn)代化高爐是鐘閥爐頂和無料鐘爐頂）不斷地裝入鐵礦石、焦炭、熔劑，從高爐下部的風(fēng)口吹進(jìn)熱風(fēng)（1000～1300攝氏度），噴入油、煤或天然氣等燃料。裝入高爐中的鐵礦石，主要是鐵和氧的化合物。在高溫下，焦炭中和噴吹物中的碳及碳燃燒生成的一氧化碳將鐵礦石中的氧奪取出來，得到鐵，這個(gè)過程叫做還原。鐵礦石通過還原反應(yīng)煉出生鐵，鐵水從出鐵口放出。鐵礦石中的脈石、焦炭及噴吹物中的灰分與加入爐內(nèi)的石灰石等熔劑結(jié)合生成爐渣，從出鐵口和出渣口分別排出。煤氣從爐頂導(dǎo)出，經(jīng)除塵后，作為工業(yè)用煤氣。現(xiàn)代化高爐還可以利用爐頂?shù)母邏海脤?dǎo)出的部分煤氣發(fā)電。

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[高爐工藝]高爐冶煉過程

高爐冶煉是把鐵礦石還原成生鐵的連續(xù)生產(chǎn)過程。鐵礦石、焦炭和熔劑等固體原料按規(guī)定配料比由爐頂裝料裝置分批送入高爐，并使?fàn)t喉料面保持一定的高度。焦炭和礦石在爐內(nèi)形成交替分層結(jié)構(gòu)。礦石料在下降過程中逐步被還原、熔化成鐵和渣，聚集在爐缸中，定期從鐵口、渣口放出。

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[高爐工藝]高 爐 操 作

開爐 新建成或停爐新修好的高爐，從點(diǎn)火轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)的過程叫開爐。開爐前爐襯要烘干，一切機(jī)電設(shè)備要認(rèn)真檢查或試車。配料采用比正常生產(chǎn)高一些的焦比；送風(fēng)后，按爐溫情況逐步過渡到正常焦比。開爐時(shí)要注意安全操作，尤其注意不要因煤氣操作失誤（或漏氣），引起中毒或爆炸。

停爐大修 高爐生產(chǎn)若干年后，爐襯和爐型嚴(yán)重?fù)p壞，繼續(xù)生產(chǎn)不經(jīng)濟(jì)或不安全，需要停爐進(jìn)行包括更換爐缸爐底磚襯的大修（只包括更換爐身磚襯的修理叫中修，一般常規(guī)檢修叫小修）。通常把開爐到停爐的時(shí)間稱為高爐壽命，長的可達(dá)十年以上。

鋼鐵行業(yè)主要工藝設(shè)備簡單介紹

高爐:煉鐵一般是在高爐里連續(xù)進(jìn)行的。高爐又叫鼓風(fēng)爐，這是因?yàn)橐褵峥諝獯等霠t中使原料不斷加熱而得名的。這些原料是鐵礦石、石灰石及焦炭。因?yàn)樘急辱F的性質(zhì)活潑，所以它能從鐵礦石中把氧奪走，而把金屬鐵留下。

高爐的主要組成部分

高爐爐殼：現(xiàn)代化高爐廣泛使用焊接的鋼板爐殼，只有極少數(shù)最小的土高爐才用鋼箍加固的磚殼。爐殼的作用是固定冷卻設(shè)備，保證高爐砌體牢固，密封爐體，有的還承受爐頂載荷。爐殼除承受巨大的重力外，還要承受熱應(yīng)力和內(nèi)部的煤氣壓力，有時(shí)要抵抗崩料、坐料甚至可能發(fā)生的煤氣爆炸的突然沖擊，因此要有足夠的強(qiáng)度。爐殼外形尺寸應(yīng)與高爐內(nèi)型、爐體各部厚度、冷卻設(shè)備結(jié)構(gòu)形式相適應(yīng)。

爐喉：高爐本體的最上部分，呈圓筒形。爐喉既是爐料的加入口，也是煤氣的導(dǎo)出口。它對(duì)爐料和煤氣的上部分布起控制和調(diào)節(jié)作用。爐喉直徑應(yīng)和爐缸直徑、爐腰直徑及大鐘直徑比例適當(dāng)。爐喉高度要允許裝一批以上的料，以能起到控制爐料和煤氣流分布為限。

爐身：高爐鐵礦石間接還原的主要區(qū)域，呈圓錐臺(tái)簡稱圓臺(tái)形，由上向下逐漸擴(kuò)大，用以使?fàn)t料在遇熱發(fā)生體積膨脹后不致形成料拱，并減小爐料下降阻找力。爐身角的大小對(duì)爐料下降和煤氣流分布有很大影響。

爐腰：高爐直徑最大的部位。它使?fàn)t身和爐腹得以合理過渡。由于在爐腰部位有爐渣形成，并且粘稠的初成渣會(huì)使?fàn)t料透氣性惡化，為減小煤氣流的阻力，在渣量大時(shí)可適當(dāng)擴(kuò)大爐腰直徑，但仍要使它和其他部位尺寸保持合適的比例關(guān)系，比值以取上限為宜。爐腰高度對(duì)高爐冶煉過程影響不很顯著，一般只在很小范圍內(nèi)變動(dòng)。

爐腹：高爐熔化和造渣的主要區(qū)段，呈倒錐臺(tái)形。為適應(yīng)爐料熔化后體積收縮的特點(diǎn)，其直徑自上而下逐漸縮小，形成一定的爐腹角。爐腹的存在，使燃燒帶處于合適位置，有利于氣流均勻分布。爐腹高度隨高爐容積大小而定，但不能過高或過低，一般為3．0～3．6m。爐腹角一般為79～82 ；過大，不利于煤氣流分布；過小，則不利于爐料順行。

爐缸：高爐燃料燃燒、渣鐵反應(yīng)和貯存及排放區(qū)域，呈圓筒形。出鐵口、渣口和風(fēng)口都設(shè)在爐缸部位，因此它也是承受高溫煤氣及渣鐵物理和化學(xué)侵蝕最劇烈的部位，對(duì)高爐煤氣的初始分布、熱制度、生鐵質(zhì)量和品種都有極重要的影響。

爐底：高爐爐底砌體不僅要承受爐料、渣液及鐵水的靜壓力，而且受到1400～4600℃的高溫、機(jī)械和化學(xué)侵蝕、其侵蝕程度決定著高爐的一代壽命。只有砌體表面溫度降低到它所接觸的渣鐵凝固溫度，并且表面生成渣皮（或鐵殼），才能阻止其進(jìn)一步受到侵蝕，所以必需對(duì)爐底進(jìn)行冷卻。通常采用風(fēng)冷或水冷。目前我國大中型高爐大都采用全碳磚爐底或碳磚和高鋁磚綜合爐底，大大改善了爐底的散熱能力。

爐基：它的作用是將所集中承擔(dān)的重量按照地層承載能力均勻地傳給地層，因而其形狀都是向下擴(kuò)大的。高爐和爐基的總重量常為高爐容積的10～18倍（噸）。爐基不許有不均勻的下沉，一般爐基的傾斜值不大于0.1％～0．5％。高爐爐基應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和耐熱能力，使其在各種應(yīng)力作用下不致產(chǎn)生裂縫。爐基常做成圓形或多邊形，以減少熱應(yīng)力的不均勻分布。

爐襯：高爐爐襯組成高爐的工作空間，并起到減少高爐熱損失、保護(hù)爐殼和其它金屬結(jié)構(gòu)免受熱應(yīng)力和化學(xué)侵蝕的作用。爐襯是用能夠抵抗高溫作用的耐火材料砌筑而成的。爐襯的損壞受多種因素的影響，各部位工作條件不同，受損壞的機(jī)理也不同，因此必須根據(jù)部位、冷卻和高爐操作等因素，選用不同的耐火材料。

爐喉護(hù)板：爐喉在爐料頻繁撞擊和高溫的煤氣流沖刷下，工作條件十分惡劣，維護(hù)其圓筒形狀不被破壞是高爐上部調(diào)節(jié)的先決條件。為此，在爐喉設(shè)置保護(hù)板（鋼磚）。小高爐的爐喉保護(hù)板可以用鑄鐵做成開口的匣子形狀；大高爐的爐喉護(hù)板則用100～150mm厚的鑄鋼做成。爐喉護(hù)板主要有塊狀、條狀和變徑幾種形式。變徑爐喉護(hù)板還起著調(diào)節(jié)爐料和煤氣流分布的作用。

高爐解體

為了在操作技術(shù)上能正確處理高爐冶煉中經(jīng)常出現(xiàn)的復(fù)雜現(xiàn)象，就要切實(shí)了解爐內(nèi)狀況。在盡量保持高爐的原有生產(chǎn)狀態(tài)下停爐、注水冷卻或充氮冷卻后，對(duì)從爐喉的爐料開始一直到爐底的積鐵所進(jìn)行的細(xì)致的解體調(diào)查，稱為高爐解體調(diào)查。它雖不能完全了解高爐生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)情況，但對(duì)了解高爐過程、強(qiáng)化高爐冶煉很有參考價(jià)值。

高爐冷卻裝置

高爐爐襯內(nèi)部溫度高達(dá)1400℃，一般耐火磚都要軟化和變形。高爐冷卻裝置是為延長磚襯壽命而設(shè)置的，用以使?fàn)t襯內(nèi)的熱量傳遞出動(dòng)，并在高爐下部使?fàn)t渣在爐襯上冷凝成一層保護(hù)性渣皮，按結(jié)構(gòu)不同，高爐冷卻設(shè)備大致可分為：外部噴水冷卻、風(fēng)口渣口冷卻、冷卻壁和冷卻水箱以及風(fēng)冷(水冷)爐底等裝置。

高爐灰

也叫爐塵，系高爐煤氣帶出的爐料粉末。其數(shù)量除了與高爐冶煉強(qiáng)度、爐頂壓力有關(guān)外，還與爐料的性質(zhì)有很大關(guān)系。爐料粉末多，帶出的爐塵量就大。目前，每煉一噸鐵約有 10～100kg的高爐灰。高爐灰通常含鐵40％左右，并含有較多的碳和堿性氧化物；其主要成分是焦末和礦粉。燒結(jié)料中加入部分高爐灰，可節(jié)約熔劑和降低燃料消耗。

高爐除塵器

用來收集高爐煤氣中所含灰塵的設(shè)備。高爐用除塵器有重力除塵器、離心除塵器、旋風(fēng)除塵器、洗滌塔、文氏管、洗氣機(jī)、電除塵器、布袋除塵器等。粗粒灰塵（＞60～90um），可用重力除塵器、離心除塵器及旋風(fēng)除塵器等除塵；細(xì)粒灰塵則需用洗氣機(jī)、電除塵器等除塵設(shè)備。

高爐鼓風(fēng)機(jī)

高爐最重要的動(dòng)力設(shè)備。它不但直接提供高爐冶煉所需的氧氣，而且提供克服高爐料柱阻力所需的氣體動(dòng)力。現(xiàn)代大、中型高爐所用的鼓風(fēng)機(jī)，大多用汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的離心式鼓風(fēng)機(jī)和軸流式鼓風(fēng)機(jī)。近年來使用大容量同步電動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)。這種鼓風(fēng)機(jī)耗電雖多，但啟動(dòng)方便，易于維修，投資較少。高爐冶煉要求鼓風(fēng)機(jī)能供給一定量的空氣，以保證燃燒一定的碳；其所需風(fēng)量的大小不僅與爐容成正比，而且與高爐強(qiáng)化程度有關(guān)、一般按單位爐容2.1～2.5m3／min的風(fēng)量配備。但實(shí)際上不少的高爐考慮到生產(chǎn)的發(fā)展，配備的風(fēng)機(jī)能力都大于這一比例。

煉鐵生產(chǎn)工藝流程圖

煉鐵過程實(shí)質(zhì)上是將鐵從其自然形態(tài)——礦石等含鐵化合物中還原出來的過程。

煉鐵方法主要有高爐法、直接還原法、熔融還原法等，其原理是礦石在特定的氣氛中（還原物質(zhì)CO、H2、C；適宜溫度等）通過物化反應(yīng)獲取還原后的生鐵。生鐵除了少部分用于鑄造外，絕大部分是作為煉鋼原料。

[高爐工藝]高爐煉鐵的冶煉原理

? 高爐冶煉用的原料

高爐冶煉用的原料主要由鐵礦石、燃料（焦炭）和熔劑（石灰石）三部分組成。

通常，冶煉1噸生鐵需要1.5-2.0噸鐵礦石，0.4-0.6噸焦炭，0.2-0.4噸熔劑，總計(jì)需要2-3噸原料。為了保證高爐生產(chǎn)的連續(xù)性，要求有足夠數(shù)量的原料供應(yīng)。

因此，無論是生鐵廠家還是鋼廠采購原料的工作是尤其重要。

冶煉原理

生鐵的冶煉雖原理相同，但由于方法不同、冶煉設(shè)備不同，所以工藝流程也不同。下面分別簡單予以介紹。

高爐生產(chǎn)是連續(xù)進(jìn)行的。一代高爐（從開爐到大修停爐為一代）能連續(xù)生產(chǎn)幾年到十幾年。生產(chǎn)時(shí)，從爐頂（一般爐頂是由料種與料斗組成，現(xiàn)代化高爐是鐘閥爐頂和無料鐘爐頂）不斷地裝入鐵礦石、焦炭、熔劑，從高爐下部的風(fēng)口吹進(jìn)熱風(fēng)（1000～1300攝氏度），噴入油、煤或天然氣等燃料。裝入高爐中的鐵礦石，主要是鐵和氧的化合物。在高溫下，焦炭中和噴吹物中的碳及碳燃燒生成的一氧化碳將鐵礦石中的氧奪取出來，得到鐵，這個(gè)過程叫做還原。鐵礦石通過還原反應(yīng)煉出生鐵，鐵水從出鐵口放出。鐵礦石中的脈石、焦炭及噴吹物中的灰分與加入爐內(nèi)的石灰石等熔劑結(jié)合生成爐渣，從出鐵口和出渣口分別排出。煤氣從爐頂導(dǎo)出，經(jīng)除塵后，作為工業(yè)用煤氣。現(xiàn)代化高爐還可以利用爐頂?shù)母邏海脤?dǎo)出的部分煤氣發(fā)電。

生鐵是高爐產(chǎn)品（指高爐冶煉生鐵），而高爐的產(chǎn)品不只是生鐵，還有錳鐵等，屬于鐵合金產(chǎn)品。錳鐵高爐不參加煉鐵高爐各種指標(biāo)的計(jì)算。高爐煉鐵過程中還產(chǎn)生副產(chǎn)品水渣、礦渣棉和高爐煤氣等。

高爐煉鐵的特點(diǎn)：規(guī)模大，不論是世界其它國家還是中國，高爐的容積在不斷擴(kuò)大，如我國寶鋼高爐是4063立方米，日產(chǎn)生鐵超過10000噸，爐渣4000多噸，日耗焦4000多噸。

目前國內(nèi)單一性生鐵廠家，高爐容積也以達(dá)到500左右立方米，但多數(shù)仍維持在100-300立方米之間，甚至仍存在100立方米以下的高耗能高污染的小高爐，其產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，公布分散，不具有期規(guī)模性，更不能與國際上的鋼鐵廠相比。

[高爐工藝]高爐冶煉過程

高爐冶煉是把鐵礦石還原成生鐵的連續(xù)生產(chǎn)過程。鐵礦石、焦炭和熔劑等固體原料按規(guī)定配料比由爐頂裝料裝置分批送入高爐，并使?fàn)t喉料面保持一定的高度。焦炭和礦石在爐內(nèi)形成交替分層結(jié)構(gòu)。礦石料在下降過程中逐步被還原、熔化成鐵和渣，聚集在爐缸中，定期從鐵口、渣口放出。

鼓風(fēng)機(jī)送出的冷空氣在熱風(fēng)爐加熱到800～1350℃以后，經(jīng)風(fēng)口連續(xù)而穩(wěn)定地進(jìn)入爐缸，熱風(fēng)使風(fēng)口前的焦炭燃燒，產(chǎn)生2000℃以上的熾熱還原性煤氣。上升的高溫煤氣流加熱鐵礦石和熔劑，使成為液態(tài)；并使鐵礦石完成一系列物理化學(xué)變化，煤氣流則逐漸冷卻。下降料柱與上升煤氣流之間進(jìn)行劇烈的傳熱、傳質(zhì)和傳動(dòng)量的過程。

下降爐料中的毛細(xì)水分當(dāng)受熱到100～200℃即蒸發(fā)，褐鐵礦和某些脈石中的結(jié)晶水要到500～800℃才分解蒸發(fā)。主要的熔劑石灰石和白云石，以及其他碳酸鹽和硫酸鹽，也在爐中受熱分解。石灰石中CaCO3和白云石中MgCO3的分解溫度分別為900～1000℃和740～900℃。鐵礦石在高爐中于 400℃或稍低溫度下開始還原。部分氧化鐵是在下部高溫區(qū)先熔于爐渣，然后再從渣中還原出鐵。

焦炭在高爐中不熔化,只是到風(fēng)口前才燃燒氣化,少部分焦炭在還原氧化物時(shí)氣化成CO。而礦石在部分還原并升溫到1000～1100℃時(shí)就開始軟化；到1350～1400℃時(shí)完全熔化；超過1400℃就滴落。焦炭和礦石在下降過程中，一直保持交替分層的結(jié)構(gòu)。由于高爐中的逆流熱交換,形成了溫度分布不同的幾個(gè)區(qū)域。在圖1中，①區(qū)是礦石與焦炭分層的干區(qū)，稱塊狀帶，沒有液體；②區(qū)為由軟熔層和焦炭夾層組成的軟熔帶，礦石開始軟化到完全熔化；③區(qū)是液態(tài)渣、鐵的滴落帶，帶內(nèi)只有焦炭仍是固體；④風(fēng)口前有一個(gè)袋形的焦炭回旋區(qū)，在這里，焦炭強(qiáng)烈地回旋和燃燒，是爐內(nèi)熱量和氣體還原劑的主要產(chǎn)生地。

液態(tài)渣鐵積聚于爐缸底部,由于比重不同,渣液浮于鐵液之上,定時(shí)從爐缸放出。鐵水出爐溫度一般為1400～1550℃，渣溫比鐵溫一般高30～70℃。

煤氣流沿高爐斷面合理均勻地分布上升，能改善煤氣與爐料之間的傳熱和傳質(zhì)過程，順利地完成加熱、還原鐵礦石和熔化渣、鐵等過程，達(dá)到高產(chǎn)、低耗、優(yōu)質(zhì)的要求。

高爐中鐵的還原 高爐中主要被還原的是鐵的氧化物:Fe2O3(赤鐵礦),Fe3O4（磁鐵礦）和Fe1-yO（浮氏體，y從0.04到0.125）等。每得到1000公斤金屬鐵，通過還原被除去的氧量為：赤鐵礦429公斤,磁鐵礦382公斤,浮氏體（按FeO計(jì)算）286公斤。

主要還原劑 焦炭中的碳和鼓風(fēng)中的氧燃燒生成的CO氣體，以及鼓風(fēng)和燃料在爐內(nèi)反應(yīng)生成的H2是高爐中的主要還原劑。約從400℃開始,氧化鐵逐步從高價(jià)鐵還原成低價(jià)鐵，一直到金屬鐵。

間接還原 氧化鐵由CO還原生成CO2或由H2還原生成H2O的過程。還原順序?yàn)? Fe2O3─→Fe3O4─→FeO─→Fe（低于570℃時(shí)，F(xiàn)eO不穩(wěn)定,還原順序?yàn)椋篎e2O3─→Fe3O4─→Fe）。從圖2可看到各級(jí)氧化鐵與氣相的平衡關(guān)系。

氧化鐵還原的主要還原反應(yīng)為：

3Fe2O3+CO─→2Fe3O4+CO2 +8870千卡

Fe3O4+CO─→3FeO+CO2-4990千卡

FeO+CO─→Fe+CO2 +3250千卡

以及 3Fe2O3+H2─→2Fe3O4+H2O-1000千卡

Fe3O4+H2─→3FeO+H2O-14860千卡

FeO+H2─→Fe+H2O-6620千卡

H2和CO同時(shí)作為還原劑存在時(shí)，受水煤氣反應(yīng)的制約：

H2+CO2─→H2O+CO-9870千卡

注：式內(nèi)反應(yīng)熱從工程習(xí)慣按公斤分子計(jì)。

直接還原 在高溫區(qū)（約 850℃開始）因有大量焦炭存在,生成的CO2和H2O立即與焦炭反應(yīng),轉(zhuǎn)化成CO和H2：

CO2+C─→2CO-39600千卡 H2O+C─→H2+CO-29730千卡

所以從全過程看，可認(rèn)為是由碳素直接還原氧化鐵生成CO和鐵：

FeO+C─→Fe+CO-36350千卡

這種高溫還原叫做直接還原。因?yàn)橹苯舆€原比間接還原耗熱大得多，所以在高爐內(nèi)應(yīng)盡可能提高中溫區(qū)的間接還原率，以降低焦比和燃料比。

影響還原速度的因素 氣體還原鐵礦石的速度受到許多因素的影響：礦石的性質(zhì)（例如粒度，氣孔度，氣孔表面積）,是難還原的磁鐵礦還是易還原的褐鐵礦,煤氣的成分和流速以及還原溫度等。氣－固還原過程包括以下基本環(huán)節(jié)：①還原氣體通過礦粒表面的氣膜向礦石表面擴(kuò)散；②還原氣體通過已還原金屬層向礦石內(nèi)部擴(kuò)散；③金屬鐵－浮氏體兩相界面上的化學(xué)反應(yīng)；④還原氣體產(chǎn)物通過已還原金屬層向外擴(kuò)散；⑤還原氣體通過附面氣膜向外擴(kuò)散。

還原模式有兩種：當(dāng)?shù)V石結(jié)構(gòu)致密，還原金屬層是自外表逐步向礦粒中心擴(kuò)展，中心未反應(yīng)的核心部分逐步縮小，可稱為“未反應(yīng)核”還原模式；如果礦石多孔疏松，內(nèi)擴(kuò)散十分容易，且粒徑不大，則還原過程將同時(shí)在整個(gè)礦石內(nèi)部環(huán)繞每一個(gè)氧化鐵微晶進(jìn)行氧化鐵的氣固還原反應(yīng)，這是另一種模式。

整個(gè)反應(yīng)速度決定于化學(xué)反應(yīng)速度和擴(kuò)散速度。如果化學(xué)反應(yīng)慢，稱為反應(yīng)處于“化學(xué)控制”；如果擴(kuò)散慢，則稱反應(yīng)處于“擴(kuò)散控制”。溫度提高，化學(xué)反應(yīng)速度加快，氣體的擴(kuò)散速度也會(huì)增加，但增加的幅度較小。一般說，溫度低，礦石粒度小或氣孔度大，氣流速度高，還原趨向于化學(xué)控制范圍；相反，溫度高，礦石粒度大或者氣孔度小，則趨向于擴(kuò)散控制范圍。如果能出現(xiàn)擴(kuò)散與化學(xué)反應(yīng)的速度彼此較接近的情況，稱還原處于“混合控制”。還有一種情況，礦石的軟熔溫度低，當(dāng)溫度升高到使礦石軟熔后，礦石的氣孔度減小，還原速度反而可能減慢。因?yàn)镠2的擴(kuò)散速度比CO高，H2的還原速度也高于CO。當(dāng)煤氣中存在CO2或H2O分子時(shí),CO和H2的有效濃度降低，將減慢CO和H2的還原速度。從鐵礦石的還原條件來看,應(yīng)在礦石不軟化的條件下,盡量保持高一些的還原溫度，以加快還原速度。對(duì)礦石則要求氣孔度大，使還原過程不受擴(kuò)散的限制；致密的鐵礦石應(yīng)適當(dāng)減小粒度，這樣不僅能使內(nèi)擴(kuò)散距離縮短，而且會(huì)使氣－固相接觸總面積增大，有利于還原過程（見冶金過程動(dòng)力學(xué)）。

高爐中其他元素的還原 進(jìn)入高爐的礦石的脈石和焦炭灰分還含有其他一些氧化物(SiO2、Al2O3、CaO、MgO等)、硫化物(FeS2)和磷酸鹽【Ca3(PO4)2】。一些共生鐵礦還含有錳、鈦、鉻、釩、銅、鈷、鎳、鈮、砷、鉀、鈉等的含氧化合物和少量硫化物。各種氧化物因化學(xué)穩(wěn)定性不同，有的在高爐內(nèi)全部還原，有的部分還原，有的完全不能還原，不還原的氧化物就進(jìn)入爐渣。

硅的還原 硅比鐵難還原，要到高溫區(qū)才能被碳還原出來，熔于鐵水：

(SiO2)+2【C】→【Si】+2CO-151696千卡

耗熱比鐵的直接還原大得多。式中圓括弧表示爐渣中的氧化物；方括弧表示鐵水中的有關(guān)元素。

大部分生鐵中的硅是焦炭灰分或渣中的SiO2，通過風(fēng)口附近高溫區(qū)（1700℃以上）時(shí)，先被還原生成氣態(tài)SiO，SiO在上升過程中再被還原成硅并熔于鐵水。冶煉高硅生鐵時(shí)，有一部分 SiO隨煤氣逸出爐外。含硅愈高，揮發(fā)愈多；SiO冷卻后又被氧化成極細(xì)的SiO2粉末,除增加能耗外，還會(huì)惡化爐料透氣性和堵塞煤氣管道。為了煉得含硅較高的生鐵或合金,宜配用堿度較低的爐渣,以利于酸性SiO2的還原。由于反應(yīng)熱耗大，必須維持較高的爐溫，生鐵含硅愈多，燃料消耗（焦比）和成本也愈大。

錳的還原 錳礦中的化合物MnO2、Mn3O4、Mn2O3、MnCO3等都很容易被CO還原成MnO，但MnO只能從爐渣中被碳直接還原并熔于鐵水：

(MnO)+【C】→【Mn】+CO-68640千卡

其單位耗熱低于硅,但高于鐵的直接還原。MnO是弱堿性，冶煉含錳高的鐵，宜采用堿性較高的爐渣，以提高渣中MnO活度，加快還原。由于需維持較高的爐溫,反應(yīng)熱耗又多，生產(chǎn)高錳生鐵的燃料消耗和成本也比較高。

其他元素的還原 以3CaO·P2O5或3FeO·P2O5形態(tài)進(jìn)入高爐的磷，以及以氧化物或硫化物形態(tài)存在的銅、鎳、鈷、砷、鉛等全部被還原。釩、鈮、鉻等的氧化物一般可被還原75～80％。二氧化鈦在高爐內(nèi)只有少量被還原。

鉀、鈉、鋅等金屬的沸點(diǎn)低，其化合物在高爐下部高溫區(qū)被還原成金屬后立即揮發(fā)，一部分隨煤氣逸出爐外，一部分又被氧化后沉積在上部爐料表面，隨爐料再下降到高溫區(qū)。再還原，再揮發(fā)，再沉積,循環(huán)積累,造成以下嚴(yán)重危害：破壞礦石和焦炭的強(qiáng)度和爐料的透氣性；沉積在爐襯中破壞耐火材料，引起結(jié)瘤。因此，對(duì)高爐原料中這些元素的含量要有一定的限制,必要時(shí),可以定期降低爐渣堿度,使K2O和Na2O更多地進(jìn)入爐渣，排出爐外,減輕危害。包頭鐵礦石含K2O、Na2O和CaF2較多，影響爐況順行，現(xiàn)已找到解決途徑。

釩、銅、鎳、鈷、鈮等是寶貴的合金元素，它們?cè)阼F礦石中如達(dá)到一定含量，應(yīng)考慮回收利用。中國攀枝花的釩鈦磁鐵礦和包頭的含鈮鐵礦石，在煉鐵過程中得到含釩和含鈮的生鐵,在進(jìn)一步處理和回收釩、鈮上,取得良好的成果。

鐵水中的碳 因?yàn)樵诟郀t內(nèi)還會(huì)出現(xiàn)還原和滲碳到Fe3C的反應(yīng)：

3Fe+2CO→Fe3C+CO2

FeO(MnO,SiO2)+C→Fe(Mn,Si)+CO

3Fe+C→Fe3C

所以高爐生鐵含碳高，其含量主要決定于鐵水的成分。凡能生成碳化物并溶于鐵水的元素如錳、釩、鉻、鈮等能使鐵水含碳增加；凡能促使鐵水中碳化物分解的元素如硅、磷、硫等會(huì)阻礙鐵水滲碳。普通生鐵含碳4％左右。鐵水溶解某些碳化物達(dá)到飽和后，剩余的碳化物便留在爐渣中，例如煉高硅生鐵時(shí)的SiC,在爐料含TiO2較多時(shí)形成的TiC等。碳化物熔化溫度一般都很高(SiC＞2700℃，TiC3290℃)，以固相混雜在爐渣中，使?fàn)t渣流動(dòng)性變壞，造成冶煉上的困難。

高爐爐渣及渣鐵反應(yīng) 一般高爐爐渣主要由SiO2、Al2O3、CaO、MgO組成,另含少量 FeO、MnO、CaS。冶煉復(fù)合礦時(shí),還可能含有CaF2、TiO2、BaO、RxOy(R代表稀土元素)等。用釩鈦磁鐵礦煉鐵時(shí)，爐渣流動(dòng)性差,冶煉困難，中國在實(shí)踐中發(fā)展一項(xiàng)新工藝可在含TiO2為25～30％的爐渣下進(jìn)行冶煉。

高爐冶煉對(duì)爐渣的要求 ①一般在爐缸的溫度1350～1550℃下，爐渣能很好地熔化，并具有良好的流動(dòng)性和具有渣－鐵、渣－氣間的界面性能，能很好地與鐵水、氣體分開，并能順利地從爐內(nèi)放出。②爐渣性能既要有利于去除生鐵中的有害雜質(zhì)（如硫等），也要能根據(jù)需要控制某些反應(yīng)的程度（SiO2的還原）和促使有益元素如錳、釩鈮等更好地還原入生鐵。③高爐中從開始軟化到生成自由流動(dòng)的爐渣的區(qū)間(軟熔帶)要小，減小氣流通過的阻力，以有利于高爐爐料的順行和強(qiáng)化冶煉。④爐渣性能穩(wěn)定，不因爐溫和爐渣成分的小量波動(dòng)而引起爐渣物理性能的劇烈變化。⑤渣量要小，以減少熔劑和燃料的消耗，改善料柱下部的透氣性，先進(jìn)高爐每噸生鐵的渣量已降到300公斤以下。⑥要有利于保護(hù)爐襯。

爐渣堿度 是表征和決定爐渣物理化學(xué)性能的最重要的特性指數(shù)。堿度用 等堿性氧化物與酸性氧化物的重量百分比的比值來表示。為簡便起見通常均用 ,當(dāng)Al2O3和MgO的含量高、波動(dòng)大時(shí)，采用后兩種表示方法。

渣中(CaO+MgO)＜(SiO2+Al2O3)的渣叫酸性渣。這種渣粘度大,凝固慢,通稱長渣。(CaO+MgO)＞(SiO2+Al2O3)的渣叫堿性渣。高堿渣凝固溫度高，冷凝快，熔融時(shí)流動(dòng)性好；但溫度偏低時(shí)，析出固相，就變得粘稠。這種渣也叫短渣。(CaO+MgO):(SiO2+Al2O3)≈1.0的爐渣,凝固溫度較低，流動(dòng)性也較好。在高爐中，為了保證爐況順行和某些反應(yīng)的順利進(jìn)行，爐渣在爐缸溫度范圍內(nèi)的粘度最好不大于5泊，最高不宜超過25泊。同時(shí),粘度也不宜過低，過低時(shí)容易侵蝕爐襯，縮短高爐壽命。

渣鐵反應(yīng) 在高爐下部，渣鐵間進(jìn)行一系列反應(yīng)。部分親氧力較鐵強(qiáng)的金屬如錳、釩、鈮、硅等的氧化物和在上部來不及還原的FeO將從爐渣中還原出來。這些反應(yīng)決定了鐵水的成分和有關(guān)元素的回收率。

各種氧化物從渣中還原的反應(yīng)式為：

(MexOy)+y【C】─→x【Me】+yCo

由于鐵水中的碳飽和，爐缸中CO分壓基本固定，因而上述各元素的還原情況主要決定于鐵水中有關(guān)元素和渣中有關(guān)氧化物的活度以及爐缸溫度。一般規(guī)律是：爐缸溫度愈高，各元素還原入鐵水的量愈多；爐渣堿度愈大，能形成堿性氧化物的金屬如錳、釩、鈮等還原入鐵水的量就愈多，而形成酸性氧化物的元素（如硅）的還原就愈困難。

脫硫 是渣鐵間最重要的反應(yīng)，將決定生鐵的質(zhì)量。CaO的脫硫反應(yīng)式為：

【FeS】+(CaO)+【C】─→

(CaS)+【Fe】+CO-35620千卡

如上所述，由于鐵液中碳飽和，爐缸中CO分壓基本固定，所以脫硫反應(yīng)的程度主要決定于渣中CaO、CaS的活度和鐵液中硫的活度以及反應(yīng)的溫度和動(dòng)力學(xué)條件。從熱力學(xué)角度看，CaO比MgO、MnO有更高的脫硫能力。渣中CaO的活度在堿度（CaO/SiO2比值）高過1.0左右后,提高很快，因而爐渣脫硫能力顯著提高。由于MgO、MnO本身也能在一定范圍中與硫起反應(yīng),又能改善爐渣的流動(dòng)性,所以它們的存在對(duì)脫硫有利。高爐爐渣的堿度首先根據(jù)脫硫需要確定，一般在0.9～1.3。過高的堿度會(huì)使?fàn)t渣的熔化溫度過高，爐渣流動(dòng)性變壞，反而不利于脫硫。

當(dāng)渣鐵間脫硫反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),硫分配系數(shù)Ls=(S)/【S】，決定于反應(yīng)平衡常數(shù)的大小，式中(S)為爐渣中硫的含量,【S】為鐵水中硫的含量。在高爐中由于受出鐵出渣時(shí)間和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)條件的限制，Ls達(dá)不到平衡值。一般高爐渣平衡時(shí)的Ls可達(dá)200以上,而實(shí)際生產(chǎn)中的僅為30～80。因此，提高爐缸溫度、降低爐渣粘度等改善脫硫的動(dòng)力學(xué)條件的措施，都有利于爐內(nèi)脫硫。

優(yōu)質(zhì)鋼的含硫量一般為0.01％ 左右，特殊的要求＜0.003％。高爐鐵水的含硫量常在0.02～0.05％,這不能滿足煉鋼要求。如果進(jìn)一步提高高爐脫硫能力，又不經(jīng)濟(jì)。因此現(xiàn)在多采用鐵水爐外脫硫。

爐料和煤氣的運(yùn)動(dòng) 高爐內(nèi)爐料不斷均勻下降和煤氣流穩(wěn)定上升并盡可能與鐵礦石多接觸是正常冶煉的基本前題。

爐料能夠下降是因?yàn)椋孩亠L(fēng)口前的焦炭不斷燃燒氣化,經(jīng)渣口、鐵口定期放出渣和鐵,使?fàn)t缸中有了自由空間。②促使料柱下降的重力能克服爐墻的摩擦阻力、煤氣流動(dòng)的阻力和浮力以及爐缸爐腹中心以焦炭為骨架的相對(duì)運(yùn)動(dòng)較慢的死料柱的阻力，其中最主要的是煤氣流的阻力。愛根(Ergun)公式能較全面、近似地反映出多種因素對(duì)煤氣阻力的影響。煤氣流的壓力梯度表示為：

式中Δp為壓力降(公斤力/米2),h為料層高度(米)，ε為爐料空隙度（無因次）, dp為爐料直徑(米)，∮為形狀系數(shù),無因次(∮＜1)，g為重力加速度(米/秒2)，μg為氣體粘度系數(shù)(公斤力·秒／米2)，γg為煤氣重度（公斤力／米3），vg為空爐時(shí)煤氣流速（米／秒）。

由上式看出：

① 爐料空隙度(ε)影響透氣性最大。篩凈爐料粉末,爐料粒度均勻,對(duì)高爐順行和強(qiáng)化冶煉至為重要。②爐料粒度愈小，雖對(duì)還原速度有利，但增加煤氣流的阻力。③壓力梯度的增加與氣流速度(vg)平方相關(guān)。高爐采用高壓操作可以減小vg，這是強(qiáng)化高爐冶煉和促進(jìn)順行的有效手段。

為了充分利用煤氣流的熱焓和化學(xué)勢以獲得最佳生產(chǎn)指標(biāo)，還要求煤氣流在高爐橫斷面合理分布，以求與礦石充分接觸。在理論上，如果斷面上各點(diǎn)爐料粒度和空隙度大致相等，將得到最佳的煤氣流分布。但一些屬于結(jié)構(gòu)和設(shè)備的原因，造成斷面上煤氣分布不均。例如爐墻表面平滑，透氣性比他處好。又如傳統(tǒng)的雙鐘布料方法，使?fàn)t喉處料面堆成一個(gè)帶尖峰的圓圈，一批礦石料沿半徑分布厚薄不勻，并且有粒度偏析，必然導(dǎo)致煤氣分布不勻。為此，通過改變裝料制度（批重大小、裝料順序、料線高低等）來調(diào)節(jié)煤氣分布。新型無鐘爐頂?shù)男D(zhuǎn)溜槽和可調(diào)爐喉等，為達(dá)到最佳的煤氣分布創(chuàng)造了有利的條件。

在煤氣流與爐料柱熱交換的過程中，煤氣流是載熱體。同一水平面上煤氣通過多的地區(qū)必然溫度高，礦石軟熔早。如爐頂裝料時(shí)邊緣透氣差的礦石少于其他地區(qū)，或者風(fēng)口風(fēng)速過低，煤氣流不易達(dá)到爐缸中心，則沿高爐爐墻附近通過的煤氣較多，靠爐墻的礦石將比爐中心礦石提前軟熔。結(jié)果軟熔帶將不是如圖1中的倒V字形,而是正V字形。在這種情況下,不僅爐腹磚襯和冷卻器容易燒壞，而且爐缸中心容易堆積爐料,導(dǎo)致不順行和產(chǎn)生出高硫生鐵。如形成圖1中的倒 V形軟熔帶，則中心錐型焦炭滴落帶透氣性好，高溫煤氣通過較多，滴下的渣和鐵得到充分還原和加熱，使?fàn)t缸內(nèi)渣、鐵反應(yīng)充分進(jìn)行，溫度均勻，熱量充足，獲得良好的冶煉效果。煤氣流是經(jīng)過軟熔帶的焦炭夾層進(jìn)入塊狀帶的，所以軟熔帶起著煤氣流分布器的作用。中心頂點(diǎn)過高的倒 V形軟熔帶雖然有利于高爐強(qiáng)化，但會(huì)減少間接還原所依賴的塊狀帶空間。通過調(diào)整爐喉礦石分布和風(fēng)口送風(fēng)制度，可適當(dāng)控制倒V形軟熔帶的高度，以降低煉鐵能耗,充分進(jìn)行間接還原。

高爐冶煉工藝--爐前操作

高爐爐前操作

一、爐前操作的任務(wù)

1、利用開口機(jī)、泥炮、堵渣機(jī)等專用設(shè)備和各種工具，按規(guī)定的時(shí)間分別打開渣、鐵口，放出渣、鐵，并經(jīng)渣鐵溝分別流人渣、鐵罐內(nèi)，渣鐵出完后封堵渣、鐵口，以保證高爐生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行。

2..、完成渣、鐵口和各種爐前專用設(shè)備的維護(hù)工作。

3、制作和修補(bǔ)撇渣器、出鐵主溝及渣、鐵溝。

4、更換風(fēng)、渣口等冷卻設(shè)備及清理渣鐵運(yùn)輸線等一系列與出渣出鐵相關(guān)的工作。

二、高爐不能及時(shí)出凈渣鐵，會(huì)帶來以下不利影響：

1、影響爐缸料柱的透氣性，造成壓差升高，下料速度變慢，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致崩料、懸料以及風(fēng)口灌渣事故。

2、爐缸內(nèi)積存的渣鐵過多，造成渣中帶鐵，燒壞渣口甚至引起爆炸。

3、上渣放不好，引起鐵口工作失常。

4、鐵口維護(hù)不好。鐵口長期過淺，不僅高爐不易出好鐵，引起跑大流、漫鐵道等爐前事故，直至燒壞爐缸冷卻壁，危及高爐的安全生產(chǎn)，有的還會(huì)導(dǎo)致高爐長期休風(fēng)檢修，損失慘重。

三、爐前操作平臺(tái)

1．風(fēng)口平臺(tái)

◆概念：在風(fēng)口下方沿爐缸四周設(shè)置的高度距風(fēng)口中心線1150～1250mm的工作平臺(tái)，稱為風(fēng)口平臺(tái)。

◆作用：為便于觀察風(fēng)口和檢查冷卻設(shè)備以及進(jìn)行更換風(fēng)、渣口等冷卻設(shè)備的操作。

◆要求：寬敞平坦；留有一定的泄水坡度；設(shè)有環(huán)形吊車。

2．出鐵場

出鐵場的要求：

◆采用環(huán)形或矩形出鐵場。

◆上空設(shè)有天棚。◆設(shè)有排煙機(jī)和除塵裝置。

◆設(shè)有各種出鐵設(shè)備。

◆鋪設(shè)有鐵水主溝。

鐵水主溝是從鐵口泥套外至撇渣器的鐵水溝，鐵水和下渣都經(jīng)此流至撇渣器，一般坡度為5％～l0％。各種類型高爐主溝長度數(shù)據(jù)見表4—8。

表4—8各種類型高爐主溝長度參考數(shù)據(jù)

大型高爐一般采用貯鐵式主溝，溝內(nèi)經(jīng)常貯存一定深度的鐵水(450～600 mm)，使鐵水流射落時(shí)不致直接沖擊溝底，見圖4—5。貯鐵式主溝的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可避免大幅度急冷急熱的破壞作用，延長主溝的壽命。

圖4—5鐵口處的鐵水以射流狀落人貯鐵式主溝的情況示意圖

1—鐵口孔道；2—落差；3—最小射流距離；4—最大射流距離；5—與鐵水體積對(duì)應(yīng)的主溝長度； 6—落入范圍；7—射流落入體積；8—溝底泥料；α—鐵口角度；β—落入角度

墊溝料采用氧化鋁一碳化硅一炭系列，制作工藝采用澆注型、預(yù)制塊型。

◆鋪設(shè)有撇渣器。

撇渣器又稱砂口，它位于出鐵主溝末端，是出鐵過程中利用渣鐵密度的不同而使之分離的關(guān)鍵設(shè)備。大型高爐撇渣器與大溝成為一個(gè)整體。◆鋪設(shè)有支鐵溝

支鐵溝又稱彎溝，它是位于撇渣器后至鐵水溝流嘴之間的鐵水溝。

◆設(shè)有貯備爐前常用的炮泥、覆蓋劑、焦粉、河沙等耐火材料和一些必要工具的倉庫。

四、高爐爐前操作指標(biāo)

1．出鐵次數(shù)的確定

出鐵次數(shù)的確定原則：

◆每次最大出鐵量不超過爐缸的安全容鐵量；

◆足夠的出鐵準(zhǔn)備工作時(shí)間；

◆有利于高爐順行；

◆有利于鐵口的維護(hù)。

2．爐前操作指標(biāo)

◆出鐵正點(diǎn)率

出鐵正點(diǎn)是指按時(shí)打開鐵口并在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)出凈渣鐵。

不按正點(diǎn)出鐵，會(huì)使渣鐵出不凈，鐵口難以維護(hù)，影響高爐的順行，還會(huì)影響運(yùn)輸和煉鋼生產(chǎn)。

◆鐵口深度合格率

鐵口深度合格率是指鐵口深度合格次數(shù)與實(shí)際出鐵次數(shù)的比值。

鐵口過淺容易造成出鐵事故，長期過淺甚至?xí)?dǎo)致爐缸燒穿，鐵口過深則延長出鐵時(shí)間。

◆鐵量差

為了保持最低的鐵水液面的穩(wěn)定，要求每次實(shí)際出鐵量與理論計(jì)算出鐵量差值(即鐵量差)不大于l0％～l5％：

鐵量差=nt理—t實(shí)

式中 n——兩次出鐵間的下料批數(shù)，批；

t理——每批料的理論出鐵量，t；

t實(shí)——本次實(shí)際出鐵量，t。

鐵量差小表示出鐵正常，這樣就有利于高爐的順行和鐵口的維護(hù)。

◆全風(fēng)堵口率

正常出鐵堵鐵口應(yīng)在全風(fēng)下進(jìn)行，不應(yīng)放風(fēng)。

◆上渣率

有渣口的高爐，從渣口排放的爐渣稱為上渣，從鐵口排出的爐渣稱為下渣。

上渣率是指從渣口排放的爐渣量占全部爐渣量的百分比。

上渣率高(一般要求在70％以上)，說明上渣放得多，從鐵口流出的渣量就少，減少了爐渣對(duì)鐵口的沖刷和侵蝕作用，有利于鐵口的維護(hù)。

五、出鐵操作

1．出鐵口的構(gòu)造和工作條件

◆出鐵口的構(gòu)造

出鐵口的整體構(gòu)造如圖4—6所示。鐵口由鐵口框架、冷卻板、磚套、鐵口孔道等組成。

圖4—6 鐵口整體結(jié)構(gòu)剖面示意圖 1—鐵口孔道；2—鐵口框架：3—爐皮；4—爐缸冷卻壁；5—填充料；

6—磚套；

7—磚墻；8—鐵口保護(hù)板；9—泥套

◆出鐵口的工作條件

受到高溫、機(jī)械沖刷和化學(xué)侵蝕等一系列的破壞作用，工作條件十分惡劣。

◆開爐后生產(chǎn)中鐵口的狀況

開爐后生產(chǎn)中鐵口的狀況見圖4—7。

圖4—7開爐后生產(chǎn)中鐵口的狀況

1—爐缸焦炭；2—爐墻渣皮；3—舊堵泥；4—?dú)埓娴臓t墻磚；

5—出鐵時(shí)泥包被渣鐵侵蝕變化情況；6—?dú)埓娴臓t底磚；7—新堵泥

高爐生產(chǎn)一段時(shí)間后，鐵口區(qū)的爐底、爐墻都受到嚴(yán)重的侵蝕，僅靠出鐵后堵泥形成的泥包和渣皮來維持，2．鐵口的維護(hù)

◆保持正常的鐵口深度

生產(chǎn)中鐵口深度是指從鐵口保護(hù)板到紅點(diǎn)(與液態(tài)渣鐵接觸的硬殼)間的長度。根據(jù)鐵口的構(gòu)造，正常的鐵口深度應(yīng)稍大于鐵口區(qū)爐襯的厚度。不同爐容的高爐，要求的鐵口正常深度范圍見表4—9

表4—9鐵口深度

維持正常足夠的鐵口深度，可促進(jìn)高爐中心渣鐵流動(dòng)，抑制渣鐵對(duì)爐底周圍的環(huán)流侵蝕，起到保護(hù)爐底的效果。同時(shí)由于深度較深，鐵口通道沿程阻力增加，鐵口前泥包穩(wěn)定，鉆鐵口時(shí)不易斷裂。

在高爐出鐵口角度一定的條件下，鐵口深度增長時(shí)，鐵口通道穩(wěn)定，有利于出凈渣鐵，促進(jìn)爐況穩(wěn)定順行。

鐵口過淺的危害：

①鐵口過淺，無固定的泥包保護(hù)爐墻，在渣鐵的沖刷侵蝕作用下，爐墻越來越薄，使鐵口難以維護(hù)，容易造成鐵水穿透殘余的磚襯而燒壞冷卻壁，甚至發(fā)生鐵口爆炸或爐缸燒芽等重大惡性事故。

②鐵口過淺，出鐵時(shí)往往發(fā)生“跑大流”和“跑焦炭”事故，高爐被迫減風(fēng)出鐵，造成煤氣流分布失常、崩料、懸料和爐溫的波動(dòng)。

③鐵口過淺，渣鐵出不盡，使?fàn)t缸內(nèi)積存過多的渣鐵，惡化爐缸料柱的透氣性，影響爐況的順行，同時(shí)還造成上渣帶鐵多，易燒壞渣口，給放渣操作帶來困難，甚至造成渣口爆炸。

④鐵口過淺，在退炮時(shí)還容易發(fā)生鐵水沖開堵泥流出，造成泥炮倒灌，燒壞炮頭，甚至發(fā)生渣鐵漫到鐵道上，燒壞鐵道的事故。有時(shí)鐵水也會(huì)自動(dòng)從鐵口流出，造成漫鐵的事故。

保持正常的鐵口深度的操作：

①每次按時(shí)出凈渣鐵，并且渣鐵出凈時(shí)，全風(fēng)堵出鐵口。

②正確地控制打泥量。2500 m3高爐通常每次泥炮打泥量在300 kg，炮泥單耗0．8 k／t。

③炮泥要有良好的塑性及耐高溫渣鐵磨蝕和熔蝕的能力。炮泥制備時(shí)配比準(zhǔn)確、混合均勻、粒度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)及采用塑料袋對(duì)炮泥進(jìn)行包裝。

④加強(qiáng)鐵口泥套的維護(hù)。

⑤放好上渣。

⑥嚴(yán)禁潮鐵口出鐵。

◆固定適宜的鐵口角度

鐵口角度是指出鐵時(shí)鐵口孔道的中心線與水平面間的夾角。

使用水平導(dǎo)向梁國產(chǎn)電動(dòng)開鐵口機(jī)，鐵口角度的確定是把鉆頭伸進(jìn)鐵口泥套尚未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)鉆桿與水平面的最初角度。

對(duì)風(fēng)動(dòng)旋轉(zhuǎn)沖擊式開口機(jī)而言，鐵口角度由開口機(jī)導(dǎo)向梁的傾斜度來確定。

高爐一代爐齡鐵口角度變化見表4—10和表4—11。

表4—10一代爐役中鐵口角度變化參考值

表4—11 高爐一代爐齒各鏈口角變化

平時(shí)鐵口角度應(yīng)固定，以便保持死鐵層的厚度，保護(hù)爐底和出凈渣鐵。同時(shí)也可使堵鐵口時(shí)，鐵口孔道內(nèi)的渣鐵水能全部倒回爐缸中，避免渣鐵夾入泥包中，引起破壞和給開鐵口造成困難。

◆保持正常的鐵口直徑

鐵口孔道直徑變化直接影響到渣鐵流速。

開口機(jī)鉆頭可參考表4—12選用。

表4—12壓力、鐵種選用開口機(jī)鉆頭直徑

◆定期修補(bǔ)、制作泥套

在鐵口框架內(nèi)距鐵口保護(hù)板250～300mm的空間內(nèi)，用泥套泥填實(shí)壓緊的可容納炮嘴的部分叫鐵口泥套。

只有在泥炮的炮嘴和泥套緊密吻合時(shí)，才能使炮泥在堵口時(shí)能順利地將泥打人鐵口的孔道內(nèi)。

更換泥套的方法：

①更換舊泥套時(shí)，應(yīng)將舊泥套泥和殘?jiān)F摳凈，深度應(yīng)大于150～250mm。

②填泥套泥時(shí)應(yīng)充分搗實(shí)，再用炮頭準(zhǔn)確地壓出30～50mm的深窩。

③退炮后挖出直徑小于炮頭內(nèi)徑，深150mm，與鐵口角度基本一致的深窩。

④用煤氣烤干。

泥套的使用與管理：

①鐵口泥套必須保持完好，深度在鐵口保護(hù)板內(nèi)50～80 mm，發(fā)現(xiàn)損壞立即修補(bǔ)和新做。

②使用有水炮泥高爐搗打料泥套每周做一次，無水炮泥高爐定期制作。

③在日常工作中，長期休風(fēng)時(shí)泥套必須重新制作。詳細(xì)檢查鐵口區(qū)是否有漏水、漏煤氣現(xiàn)象；鐵口框是否完好；鐵口孔道中心線是否發(fā)生變化。

④堵口操作時(shí)，連續(xù)發(fā)生兩次鐵口跑泥，應(yīng)重新做鐵口泥套。

⑤如果在出鐵中發(fā)現(xiàn)泥套損壞，應(yīng)拉風(fēng)低壓或休風(fēng)堵鐵口。

⑥堵鐵口時(shí)，鐵口前不得有凝渣。為使泥炮頭有較強(qiáng)的抗渣鐵沖刷能力，可在炮頭處采取加保護(hù)套及使用復(fù)合炮頭。

⑦制作泥套時(shí)應(yīng)兩人以上作業(yè)，防止煤氣中毒。在渣鐵未出凈、鐵口深度過淺時(shí)，禁止制作鐵口泥套。

⑧解體舊泥套使用的切削刮刀角度應(yīng)和泥炮角度一致。

⑨制作泥套應(yīng)盡量選擇在高爐計(jì)劃休風(fēng)時(shí)進(jìn)行。

◆控制好爐缸內(nèi)安全渣鐵量

3．打開出鐵口的方法

◆打開出鐵口時(shí)間

打開鐵口時(shí)間有以下情況：

①有渣口高爐鐵口堵口后，經(jīng)過一定的時(shí)間或若干批料后放上渣，直至爐前出鐵。

②大型高爐一個(gè)出鐵口出完鐵后堵口，再間隔一段時(shí)問，打開另一個(gè)出鐵口出鐵。

③大型高爐多個(gè)出鐵口輪流出鐵時(shí)，即一個(gè)鐵口堵塞后，馬上按對(duì)角線原則打開另一個(gè)鐵口。

④現(xiàn)代大高爐(>4000 m3)為保證渣鐵出凈及爐況穩(wěn)定，采用連續(xù)出鐵，即一個(gè)出鐵口尚未堵上即打開另一個(gè)鐵口，兩個(gè)鐵口有重疊出鐵時(shí)間。

◆打開出鐵口方法

打開出鐵口的方法如下：

①用開口機(jī)鉆到赤熱層(出現(xiàn)紅點(diǎn))，然后捅開鐵口，赤熱層有凝鐵時(shí)，可用氧氣燒開。

②用開口機(jī)將鐵口鉆漏，然后將開口機(jī)迅速退出。

③采用雙桿或換桿的開口機(jī)，用一桿鉆到赤熱層，另一桿將赤熱層捅開。

④埋置鋼棒法。將出鐵口堵上后20～30 min拔炮，然后將開口機(jī)鉆進(jìn)鐵口深度的2／3，此時(shí)將一個(gè)長5 m的圓鋼棒(≯40～50 mm)打入鐵口內(nèi)，出鐵時(shí)用開口機(jī)拔出。

⑤燒鐵口。采用一種特制的氧槍燒鐵口，事先將送風(fēng)風(fēng)口和鐵口區(qū)域燒通。

4.堵鐵口及拔炮作業(yè)程序

鐵口見噴時(shí)進(jìn)行堵前試炮，確認(rèn)打泥活塞堵泥接觸貼緊，鐵口前殘?jiān)F清理干凈，鐵口泥套完好，進(jìn)行堵鐵口操作。程序如下：

◆啟動(dòng)轉(zhuǎn)炮對(duì)正鐵口，并完成鎖炮動(dòng)作。

◆啟動(dòng)壓炮將鐵口壓嚴(yán)，做到不噴火、不冒渣。

◆啟動(dòng)打泥機(jī)構(gòu)打泥，打泥量多少取決于鐵口深度和出鐵情況。

◆用推耙推出撇渣器內(nèi)殘?jiān)?/p>

◆堵鐵口后拔炮時(shí)間：有水炮泥5～10 min，無水炮泥20～30 min。

◆拔炮時(shí)要觀察鐵口正面無人方可作業(yè)。

◆抽回打泥活塞200～300 min，無異常再向前推進(jìn)100～150 min。

◆啟動(dòng)壓炮，緩慢間歇地使炮頭從鐵口退出抬起。

◆保持掛鉤在爐上2～3 min(或自鎖同樣時(shí)間)。

◆泥炮脫鉤后，啟動(dòng)轉(zhuǎn)炮退回停放處。

5．出鐵操作

◆出鐵前的準(zhǔn)備工作

出鐵前的準(zhǔn)備工作如下：

①清理好渣、鐵溝，壘好砂壩和砂閘。

②檢查鐵口泥套、撇渣器、渣鐵流嘴是否完好，發(fā)現(xiàn)破損及時(shí)修補(bǔ)和烤干。

③泥炮裝好泥并頂緊打泥活塞，裝泥時(shí)要注意不要把硬泥、太軟的泥和凍泥裝進(jìn)泥缸內(nèi)。

④開口機(jī)、泥炮等機(jī)械設(shè)備都要進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)，有故障應(yīng)立即處理。

⑤檢查渣鐵罐是否配好，檢查渣鐵罐內(nèi)是否有水或潮濕雜物，有沒有其他異常，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)聯(lián)系處理，如沖水渣應(yīng)檢查水壓是否正常并打開正常噴水。

⑥鉆鐵口前把撇渣器內(nèi)鐵水表面殘?jiān)w打開，保證撇渣器大閘前后的鐵流通暢。

⑦準(zhǔn)備好出鐵用的河沙、覆蓋劑、焦粉等材料及有關(guān)的工具。

◆鐵溝的操作 新做的鐵溝應(yīng)徹底烤干，每次出完鐵后應(yīng)清理干凈，如有損壞要進(jìn)行修補(bǔ)，修補(bǔ)時(shí)必須把舊料及殘?jiān)F清理干凈，然后填進(jìn)新料按規(guī)定尺寸搗緊烤干。

◆出鐵操作安全注意事項(xiàng)

出鐵操作安全注意事項(xiàng)包括：

①穿戴好勞保用品，以防燒傷。

②開鐵口時(shí)，鐵口前不準(zhǔn)站人，打錘時(shí)先要檢查錘頭是否牢固，錘頭的軌跡內(nèi)無人。

③出鐵時(shí)，不準(zhǔn)跨越渣、鐵溝，接觸鐵水的工具要先烤熱。

④濕手不準(zhǔn)操作電器。

⑤干渣不準(zhǔn)倒入沖制箱內(nèi)。

⑥裝炮泥時(shí)，手不準(zhǔn)伸進(jìn)裝泥孔。

⑦不準(zhǔn)戴油手套開氧氣，嚴(yán)禁吸煙，燒氧氣時(shí)手不可握在膠管和氧氣管的接頭處。

◆鐵水和爐渣的流速

渣鐵流速與鐵口直徑、鐵口深度、炮泥強(qiáng)度(耐磨蝕與熔蝕的能力)、出鐵口內(nèi)徑粗糙度、爐缸鐵水和熔渣層水平面的厚度、爐內(nèi)的煤氣壓力等因素有關(guān)，見表4—13。

表4—13

工作因素對(duì)出鐵量的影響

◆出鐵事故及處理

鐵口事故發(fā)生的現(xiàn)象、產(chǎn)生的原因及處理方法如表4—14

表4—14鐵口事故的現(xiàn)象、原因及處理

高爐爐前操作 六．撇渣器的操作

1．撇渣器的構(gòu)造

撇渣器由前溝槽、大閘、過道眼、小井、砂壩、砂閘和殘鐵眼組成。

2．撇渣器的種類

活動(dòng)式可整體更換的撇渣器、雙撇渣器和水冷式撇渣器。

3．撇渣器的要求

◆撇渣器的尺寸要合適，孔道過大，渣鐵分離不好，導(dǎo)致撇渣器過渣，孔道過小對(duì)鐵流阻力大，易發(fā)生憋流，造成鐵水流人渣罐的事故。

◆渣溝不過鐵，鐵溝不過渣。

4．撇渣器的工作原理

利用渣鐵密度的不同，使熔渣浮在鐵水面上，撇渣器的鐵水出口處(小井)有一定的高度，使大閘前后保持一定的鐵水深度，過道眼連通著前溝槽和小井，僅讓鐵水通過，達(dá)到渣鐵分離的目的。浮在鐵水面上的熔渣，被大閘擋住，當(dāng)前溝槽中的鐵水面上積聚了一定量的熔渣后，推開砂壩使熔渣流入下渣溝內(nèi)。

5．撇渣器的操作及注意事項(xiàng)

撇渣器的操作及注意事項(xiàng)包括：

◆鉆鐵口前必須把撇渣器鐵水面上(擋渣板前后)的殘?jiān)Y(jié)蓋打開，殘?jiān)F從主溝兩側(cè)清除。

◆出鐵過程中見少量下渣時(shí)，可適當(dāng)往大閘前的渣面上撒一層覆蓋劑保溫。

◆當(dāng)主溝中鐵水表面被熔渣覆蓋后，熔渣將要外溢出主溝時(shí)，打開砂壩，使熔渣流入下渣溝(此時(shí)沖渣系統(tǒng)處于待工作狀態(tài))。

◆出鐵作業(yè)結(jié)束并確認(rèn)鐵口堵塞后，將砂閘推開，用推耙推出撇渣器內(nèi)鐵水面上剩余的熔渣。

◆主溝撇渣器的表面(包括小井的鐵水面)撒覆蓋劑進(jìn)行保溫。

七．放渣操作

1．渣口裝置

一般小型高爐的渣口裝置均由4個(gè)套(大套、二套、三套和小套)組成，目前部分大型高爐已取消了渣口。如圖4—8所示。

圖4－8 渣口裝置

l－渣口小套；2－渣口三套；3－渣口二套；4－渣口大套； 5－冷卻水管；6－擋桿；7－固定楔；8－爐皮；9－大套法蘭；l0－石棉繩

大套和二套由于有磚襯保護(hù)，不直接與鐵水接觸，熱負(fù)荷較低，因而采用中間嵌有循環(huán)冷卻水管的鑄鐵結(jié)構(gòu)。

三套和渣口直接與渣鐵接觸，熱負(fù)荷大，采用導(dǎo)熱性好的銅質(zhì)空腔式結(jié)構(gòu)。

渣口大套安裝在固定于爐殼上的大套法蘭內(nèi)，各套之間的接觸面均加工成圓錐面，使彼此接觸嚴(yán)密，又便于拆卸更換。大套和法蘭接觸面的間隙，必須用粘有耐火泥加玻璃水的石棉繩塞緊，以免漏煤氣。

2．放渣時(shí)間的確定

確切的放渣時(shí)間應(yīng)該是熔渣面已達(dá)到或超過渣口中心線時(shí)開始打開渣口放渣。

實(shí)際生產(chǎn)中放渣時(shí)間的確定通常根據(jù)上次出鐵堵口后至打開渣口出渣的間隔時(shí)間依據(jù)鐵渣量、上次出鐵情況和上料批數(shù)來確定。

渣口打開后，如果從渣口往外噴煤氣或火星，渣流很小或沒有渣流，說明爐缸內(nèi)積存的熔渣還沒有達(dá)到渣口水平面，此時(shí)應(yīng)堵上渣口稍后再放。

3．放渣操作

放好上渣的意義：

◆可減輕爐渣對(duì)爐墻壁的侵蝕。

◆及時(shí)放出上渣可減少爐缸中的存渣，改善爐內(nèi)料柱的透氣性，為爐況順行創(chuàng)造條件。

◆多放上渣，下渣量必定減少，可減輕熔渣對(duì)鐵口的沖刷侵蝕，有利于鐵口的維護(hù)。

放渣前的準(zhǔn)備工作：

◆放渣前要清理好并墊好渣溝，檢查渣口泥套、水槽及溝嘴是否完好，疊好各道撥流閘板。

◆檢查堵渣機(jī)是否正常好用，冷卻水、壓縮空氣是否已開啟，堵渣機(jī)頭與渣口小套是否對(duì)好，防止到時(shí)堵不上渣口。

◆檢查渣罐是否對(duì)正溝嘴，罐內(nèi)有無積水和潮濕雜物，防止發(fā)生渣罐爆炸。如沖水渣，按沖水渣要求辦。

◆檢查渣口各套有無漏水，固定裝置是否堅(jiān)固，冷卻水是否正常。

◆準(zhǔn)備好放渣用的工具，如長短鋼釬、大錘、瓦套、楔子、鐵鍬、通渣口用的長鐵棍、人工堵渣口用的堵耙等。

放渣操作：

◆采用帶風(fēng)堵渣機(jī)時(shí)，堵渣機(jī)頭拔出，爐渣會(huì)自動(dòng)流出，一般應(yīng)用鐵釬子打開渣口。如渣口眼內(nèi)有鐵打不動(dòng)時(shí)，可用氧氣燒開渣口。正常情況下是不需要的。

◆放渣過程中應(yīng)隨時(shí)觀察放渣情況，渣口破損或帶鐵嚴(yán)重時(shí)應(yīng)立即堵上；如發(fā)現(xiàn)渣罐將滿(要求罐內(nèi)液面距罐的上沿300 mm)或機(jī)車來拉渣罐時(shí)，也應(yīng)立即堵口。

◆放渣過程中應(yīng)做到勤放、勤捅、勤堵，渣口兩側(cè)如有積渣要隨時(shí)清理，防止積渣影響堵口工作。

4．渣口的維護(hù)

◆按高爐規(guī)定的料批及時(shí)打開渣口放渣，要求上下渣比的合格率達(dá)到70％以上，渣中帶鐵多時(shí)，應(yīng)勤透、勤堵、勤放。

◆渣口泥套必須完整無缺，保持完整適宜的渣口泥套，發(fā)現(xiàn)破損應(yīng)在放渣前及時(shí)修補(bǔ)，做新泥套時(shí)一定要把殘?jiān)鼡竷簦嗵滓c渣口嚴(yán)密接觸，與渣口眼下沿平齊，不得偏高或偏低，新泥套應(yīng)烤干后使用。

◆保持渣口大套和二套表面的砌磚完好，三套的頂輥和小套的固定銷子要牢固，做到定時(shí)檢查。

◆長期休風(fēng)和中修開爐，在鐵口角度尚未達(dá)到正常及爐溫未達(dá)正常水平時(shí)，不允許渣口放渣。

◆渣鐵連續(xù)出不凈，鐵面上升到渣口水平面時(shí)，嚴(yán)禁放渣。

◆正確使用堵渣機(jī)，拔堵渣機(jī)時(shí)應(yīng)先輕拔，拔不動(dòng)時(shí)應(yīng)用大錘敲打堵渣機(jī)后再放。防止渣口松動(dòng)帶活，造成渣口冒渣的事故。對(duì)于新?lián)Q的渣口放第一次渣時(shí)，原則上用耬耙堵渣口。

◆發(fā)現(xiàn)渣口損壞應(yīng)及時(shí)堵上并更換，嚴(yán)禁用壞渣口放渣。

5．渣口帶鐵的判斷方法

◆爐溫偏低時(shí)，渣流中有許多細(xì)密的小火星跳躍，類似低爐溫出鐵時(shí)鐵溝中的“牛毛”火花。

◆爐溫充足，放渣時(shí)從渣口往外噴火花，從流嘴處也可看到渣流下面有鐵滴細(xì)流和火花。

◆在不易做出判斷時(shí)，可堵上渣口，觀察渣溝內(nèi)有無沉在溝底的鐵水細(xì)流。

6．渣口事故及處理

◆渣口冒渣

冒渣的原因：因新?lián)Q的渣口沒上嚴(yán)或堵渣口時(shí)，堵渣機(jī)沖力過大；堵渣機(jī)頭與渣口的接觸過緊，拔堵渣機(jī)時(shí)又沒事先打松堵渣機(jī)頭，硬拔時(shí)把渣口帶出，使渣口和中套間產(chǎn)生縫隙，熔渣從縫隙中流出。

處理方法：發(fā)現(xiàn)渣口冒渣，高爐應(yīng)先降壓減風(fēng)，緩解熔渣對(duì)接觸面的沖刷侵蝕，同時(shí)減慢料速，防止鐵水面上升到冒渣部位。第二步立即組織出鐵，使渣面快速回落而終止冒渣。出完鐵后即可休風(fēng)處理，如渣口已壞應(yīng)立即更換。

預(yù)防措施：新?lián)Q渣口一定要上到位并打緊固定楔，如渣口的保護(hù)性渣皮層上有突出的殘鐵或殘?jiān)钃踔喜粐?yán)時(shí)，可用釬子打掉，若打不掉，可用氧氣燒，確保渣口上到位。

◆渣口爆炸

渣口爆炸的原因：

①渣鐵連續(xù)出不凈，使?fàn)t缸的鐵水超過安全容鐵量；

②爐缸工作不活躍，有堆積現(xiàn)象；

③長期休風(fēng)后開爐或爐缸凍結(jié)，爐底結(jié)厚，使?fàn)t內(nèi)鐵水面升高；

④小套破損未及時(shí)發(fā)現(xiàn)，放渣時(shí)帶鐵多。

避免渣口爆炸事故發(fā)生采取的措施：

①嚴(yán)禁壞渣口放渣；

②發(fā)現(xiàn)渣中帶鐵嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)立即堵上渣口，渣流小時(shí)應(yīng)勤透；

③不能正點(diǎn)出鐵時(shí)，應(yīng)適當(dāng)減風(fēng)控制爐缸內(nèi)渣鐵的數(shù)量；

④爐缸凍結(jié)時(shí)，可采用特制的炭磚套制成的渣口放渣；

⑤中修開爐時(shí)可不放上渣，大修開爐放上渣以疏通為主；

⑥發(fā)生爆炸要立即減風(fēng)或休風(fēng)，盡快出鐵，組織搶修。

◆渣口連續(xù)破損

渣口在短時(shí)間內(nèi)連續(xù)燒壞，這種現(xiàn)象稱為渣口連續(xù)破損。

造成渣口連續(xù)破損的主要原因是：爐缸堆積，渣口區(qū)域有鐵水聚積，或者因邊緣太重，煤氣流分布失調(diào)，渣鐵分離不好，放渣時(shí)渣流不正常，渣口帶鐵多。

防止渣口連續(xù)破損的措施：在高爐操作中采用使?fàn)t缸工作均勻活躍的調(diào)劑手段。

◆渣口自動(dòng)流渣

渣口自動(dòng)流渣的處理：立即堵上渣口或用原渣口堵上打緊。

渣口自動(dòng)流渣的防止方法：渣鐵未出凈前不得更換渣口。

◆渣口有凝鐵堵不上

事故產(chǎn)生原因：

(①堵渣機(jī)塞頭運(yùn)行軌跡偏斜；

②泥套破損或不正，塞頭不能正常入內(nèi)；

③渣口小套與泥套接合處有凝鐵；

④塞頭老化、不規(guī)則，上面粘有渣鐵。

采取的措施：

①加強(qiáng)設(shè)備的檢查，接班后應(yīng)試堵；

②保持泥套的完好，不用泥套損壞的渣口放渣；

③塞頭應(yīng)完好；

④對(duì)用氧氣燒開的渣口，放渣時(shí)應(yīng)勤透，堵口前適當(dāng)噴射后再堵；

⑤渣口堵不上時(shí)應(yīng)酌情減風(fēng)或用耬耙堵；

⑥當(dāng)爐況失常時(shí)，無論用堵渣機(jī)還是用人工堵耙都堵不住，熔渣繼續(xù)外流，可將渣口捅大一些或拉風(fēng)降壓用人工堵上渣口，渣口堵上后即可恢復(fù)風(fēng)量，待出完鐵后再更換渣口。

高爐冶煉工藝--高爐基本操作

高爐基本操作制度

高爐爐況穩(wěn)定順行：一般是指爐內(nèi)的爐料下降與煤氣流上升均勻，爐溫穩(wěn)定充沛，生鐵合格，高產(chǎn)低耗。

操作制度：根據(jù)高爐具體條件(如高爐爐型、設(shè)備水平、原料條件、生產(chǎn)計(jì)劃及品種指標(biāo)要求)制定的高爐操作準(zhǔn)則。

高爐基本操作制度：裝料制度、送風(fēng)制度、爐缸熱制度和造渣制度。

一、爐缸熱制度

1.爐缸熱制度的概念

高爐爐缸所應(yīng)具有的溫度和熱量水平。

爐溫一般指高爐爐渣和鐵水的溫度，即“物理熱”。一般鐵水溫度為1350～1550℃，爐渣溫度比鐵水溫度高50～100℃。

生產(chǎn)中常用生鐵含硅量的高低來表示高爐爐溫水平，即“化學(xué)熱”。

2.爐缸熱制度的作用

直接反映爐缸的工作狀態(tài)，穩(wěn)定均勻而充沛的熱制度是高爐穩(wěn)定順行的基礎(chǔ)。3.熱制度的選擇

◆根據(jù)生產(chǎn)鐵種的需要，選擇生鐵含硅量在經(jīng)濟(jì)合理的水平。

冶煉煉鋼生鐵時(shí)，[Si]含量一般控制在0.3％～0.6％之間。冶煉鑄造生鐵時(shí)，按用戶要求選擇[Si]含量。且上、下兩爐[Si]含量波動(dòng)應(yīng)小于0.1％。

◆根據(jù)原料條件選擇生鐵含硅量。

冶煉含釩鈦鐵礦石時(shí)，允許較低的生鐵含硅量；用鐵水的[Si]+[Ti]來表示爐溫。

◆結(jié)合高爐設(shè)備情況。

如爐缸嚴(yán)重侵蝕時(shí)，以冶煉鑄造鐵為好。

◆結(jié)合技術(shù)操作水平與管理水平。

原燃料強(qiáng)度差、粉末多、含硫高、穩(wěn)定性較差時(shí)，應(yīng)維持較高的爐溫；反之在原燃料管理穩(wěn)定、強(qiáng)度好、粉末少、含硫低的條件下，可維持較低的生鐵含硅量。

4.影響熱制度的主要因素

◆原燃料性質(zhì)變化

主要包括焦炭灰分、含硫量、焦炭強(qiáng)度、礦石品位、還原性、粒度、含粉率、熟料率、熔劑量等的變化。

礦石品位提高1％，焦比約降低2％，產(chǎn)量提高3％。

燒結(jié)礦中FeO含量增加l％，焦比升高l．5％。

礦石粒度均勻有利于透氣性改善和煤氣利用率提高。

焦炭含硫增加0．1％，焦比升高l．2％～2．0％；灰分增加l％，焦比上升2％左右。

隨著高爐煤比的提高，還應(yīng)充分考慮煤粉發(fā)熱量、含硫量和灰分含量的波動(dòng)對(duì)熱制度的影響。

◆冶煉參數(shù)的變動(dòng)

主要包括冶煉強(qiáng)度、風(fēng)溫、濕度、富氧量、爐頂壓力、爐頂煤氣CO2含量等的變化。

調(diào)節(jié)風(fēng)溫可以很快改變爐缸熱制度。

噴吹燃料會(huì)改變爐缸煤氣流分布。

風(fēng)量的增減使料速發(fā)生變化，風(fēng)量增加，煤氣停留時(shí)間縮短，直接還原增加，會(huì)造成爐溫向涼。

裝料制度如批重和料線等對(duì)煤氣分布、熱交換和還原反應(yīng)產(chǎn)生直接影響。

◆設(shè)備故障及其他方面的變化

下雨等天氣變化導(dǎo)致入爐原燃料含水量增加、入爐料稱量誤差等。

高爐爐頂設(shè)備故障，懸料、崩料和低料線時(shí)，爐料與煤氣流分布受到破壞，大量未經(jīng)預(yù)熱的爐料直接進(jìn)入爐缸，爐缸熱量消耗的增加使?fàn)t缸溫度降低，爐溫向涼甚至大涼。

冷卻設(shè)備漏水，導(dǎo)致爐缸熱量消耗的增加使?fàn)t缸溫度降低，造成爐冷直至爐缸凍結(jié)。

二.送風(fēng)制度

1.送風(fēng)制度的概念

在一定的冶煉條件下，確定合適的鼓風(fēng)參數(shù)和風(fēng)口進(jìn)風(fēng)狀態(tài)。

2.適宜鼓風(fēng)動(dòng)能的選擇

高爐鼓風(fēng)所具有的機(jī)械能叫鼓風(fēng)動(dòng)能。適宜鼓風(fēng)動(dòng)能應(yīng)根據(jù)下列因素選擇：

◆原料條件

原燃料條件好，能改善爐料透氣性，利于高爐強(qiáng)化冶煉，允許使用較高的鼓風(fēng)動(dòng)能。原燃料條件差，透氣性不好，不利于高爐強(qiáng)化冶煉，只能維持較低的鼓風(fēng)動(dòng)能。

◆燃料噴吹量

高爐噴吹煤粉，爐缸煤氣體積增加，中心氣流趨于發(fā)展，需適當(dāng)擴(kuò)大風(fēng)口面積，降低鼓風(fēng)動(dòng)能，以維持合理的煤氣分布。但隨著冶煉條件的變化，噴吹煤粉量增加，邊緣氣流增加。這時(shí)不但不能擴(kuò)大風(fēng)口面積，反而應(yīng)縮小風(fēng)口面積。因此，煤比變動(dòng)量大時(shí)，鼓風(fēng)動(dòng)能的變化方向應(yīng)根據(jù)具體實(shí)際情況而定。

◆風(fēng)口面積和長度

在一定風(fēng)量條件下，風(fēng)口面積和長度對(duì)風(fēng)口的進(jìn)風(fēng)狀態(tài)起決定性作用。

風(fēng)口面積一定，增加風(fēng)量，冶強(qiáng)提高，鼓風(fēng)動(dòng)能加大，促使中心氣流發(fā)展。為保持合理的氣流分布，維持適宜的回旋區(qū)長度，必須相應(yīng)擴(kuò)大風(fēng)口面積，降低鼓風(fēng)動(dòng)能。◆高爐有效容積

在一定冶煉強(qiáng)度下，高爐有效容積與鼓風(fēng)動(dòng)能的關(guān)系見表4—1。

表4—1 高爐有效容積與鼓風(fēng)動(dòng)能的關(guān)系

高爐適宜的鼓風(fēng)動(dòng)能隨爐容的擴(kuò)大而增加。爐容相近，矮胖多風(fēng)口高爐鼓風(fēng)動(dòng)能相應(yīng)增加。

鼓風(fēng)動(dòng)能是否合適的直觀表象見表4—2。

表4—2 鼓風(fēng)動(dòng)能變化對(duì)有關(guān)參數(shù)的影響

3.合理的理論燃燒溫度的選擇

風(fēng)口前焦炭和噴吹燃料燃燒所能達(dá)到的最高絕熱溫度，即假定風(fēng)口前燃料燃燒放出的熱量全部用來加熱燃燒產(chǎn)物時(shí)所能達(dá)到的最高溫度，叫風(fēng)口前理論燃燒溫度。

理論燃燒溫度的高低不僅決定了爐缸的熱狀態(tài)，而且決定爐缸煤氣溫度，對(duì)爐料加熱和還原以及渣鐵溫度和成分、脫硫等產(chǎn)生重大影響。

適宜的理論燃燒溫度，應(yīng)能滿足高爐正常冶煉所需的爐缸溫度和熱量，保證渣鐵的充分加熱和還原反應(yīng)的順利進(jìn)行。理論燃燒溫度過高，高爐壓差升高，爐況不順。理論燃燒溫度過低，渣鐵溫度不足，爐況不順，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致風(fēng)口灌渣，甚至爐冷事故。

理論燃燒溫度提高，渣鐵溫度相應(yīng)提高，見圖4—1。

圖4—1 理論燃燒溫度t理與鐵水溫度的關(guān)系

大高爐爐缸直徑大，爐缸中心溫度低，為維持其透氣性和透液性，應(yīng)采用較高的理論燃燒溫度，見圖4—2。

圖4—2 爐容與理論燃燒溫度t理的關(guān)系

影響理論燃燒溫度的因素

◆鼓風(fēng)溫度

鼓風(fēng)溫度升高，則帶入爐缸的物理熱增加，從而使t理升高。一般每±100℃風(fēng)溫可影響理論燃燒溫度±80℃。

◆鼓風(fēng)濕分

由于水分分解吸熱，鼓風(fēng)濕分增加，t理降低。鼓風(fēng)中±1g／m3濕分，風(fēng)溫干9℃。

◆鼓風(fēng)富氧率

鼓風(fēng)富氧率提高，N2含量降低，從而使t理升高。鼓風(fēng)含氧量±l％，風(fēng)溫±35～45℃ ◆噴吹燃料

高爐噴吹燃料后，噴吹物的加熱、分解和裂化使t理降低。

各種燃料的分解熱不同，對(duì)t理的影響也不同。對(duì)t理影響的順序?yàn)樘烊粴狻⒅赜汀熋骸o煙煤，噴吹天然氣時(shí)t理降低幅度最大。每噴吹10kg煤粉t理降低20～30℃，無煙煤為下限，煙煤為上限。

4.送風(fēng)制度的調(diào)節(jié)

◆風(fēng)量

增加風(fēng)量，綜合冶煉強(qiáng)度提高。在燃料比降低或燃料比維持不變的情況下，風(fēng)量增加，下料速度加快，生鐵產(chǎn)量增加。

料速超過正常規(guī)定應(yīng)及時(shí)減少風(fēng)量。

當(dāng)高爐出現(xiàn)懸料、崩料或低料線時(shí)，要及時(shí)減風(fēng)，并一次減到所需水平。

渣鐵未出凈時(shí)，減風(fēng)應(yīng)密切注意風(fēng)口狀況，防止風(fēng)口灌渣。

當(dāng)爐況轉(zhuǎn)順，需要加風(fēng)時(shí)，不能一次到位，防止高爐順行破壞。兩次加風(fēng)應(yīng)有一定的時(shí)間間隔。

◆風(fēng)溫

提高風(fēng)溫可大幅度地降低焦比。

提高風(fēng)溫能增加鼓風(fēng)動(dòng)能，提高爐缸溫度活躍爐缸工作，促進(jìn)煤氣流初始分布合理，改善噴吹燃料的效果。

在噴吹燃料情況下，一般不使用風(fēng)溫調(diào)節(jié)爐況，而是將風(fēng)溫固定在較高水平上，通過噴吹量的增減來調(diào)節(jié)爐溫。

當(dāng)爐熱難行需要撤風(fēng)溫時(shí)，幅度要大些，一次撤到高爐需要的水平；爐況恢復(fù)時(shí)逐漸將風(fēng)溫提高到需要的水平，提高風(fēng)溫速度不超過50℃／h。

在操作過程中，應(yīng)保持風(fēng)溫穩(wěn)定，換爐前后風(fēng)溫波動(dòng)應(yīng)小于30℃。

◆風(fēng)壓

風(fēng)壓直接反映爐內(nèi)煤氣與料柱透氣性的適應(yīng)情況。

◆鼓風(fēng)濕分

鼓風(fēng)中濕分增加lg／m3，相當(dāng)于風(fēng)溫降低9℃，但水分分解出的氫在爐內(nèi)參加還原反應(yīng)，又放出相當(dāng)于3℃風(fēng)溫的熱量。

加濕鼓風(fēng)需要熱補(bǔ)償，對(duì)降低焦比不利。

◆噴吹燃料

噴吹燃料在熱能和化學(xué)能方面可以取代焦炭的作用。

把單位燃料能替換焦炭的數(shù)量稱為置換比。

隨著噴吹量的增加，置換比逐漸降低，對(duì)高爐冶煉會(huì)帶來不利影響。提高置換比措施有提高風(fēng)溫給予熱補(bǔ)償、提高燃燒率、改善原料條件以及選用合適的操作制度。

噴吹燃料具有“熱滯后性”。即噴吹燃料進(jìn)入風(fēng)口后，爐溫的變化要經(jīng)過一段時(shí)間才能反映出來，這種爐溫變化滯后于噴吹量變化的特性稱為“熱滯后性”。熱滯后時(shí)間大約為冶煉周期的70％，熱滯后性隨爐容、冶煉強(qiáng)度、噴吹量等不同而不同。

用噴吹量調(diào)節(jié)爐溫時(shí)，要注意爐溫的趨勢，根據(jù)熱滯后時(shí)間，做到早調(diào)，調(diào)劑量準(zhǔn)確。

◆富氧鼓風(fēng)

富氧后能夠提高冶煉強(qiáng)度，增加產(chǎn)量。

富氧鼓風(fēng)能提高風(fēng)口前理論燃燒溫度，有利于提高爐缸溫度，補(bǔ)償噴煤引起的理論燃燒溫度的下降。

增加鼓風(fēng)含氧量，有利于改善噴吹燃料的燃燒。

富氧鼓風(fēng)使煤氣中N2含量減少，爐腹CO濃度相對(duì)增加，有利于間接反應(yīng)進(jìn)行；同時(shí)爐頂煤氣熱值提高，有利于熱風(fēng)爐的燃燒，為提高風(fēng)溫創(chuàng)造條件。

富氧鼓風(fēng)只有在爐況順行的情況下才能進(jìn)行。

在大噴吹情況下，高爐停止噴煤或大幅度減少煤量時(shí)，應(yīng)及時(shí)減氧或停氧。

三．裝料制度

1.裝料制度的概念

爐料裝入爐內(nèi)的方式方法的有關(guān)規(guī)定，包括裝入順序、裝入方法、旋轉(zhuǎn)溜槽傾角、料線和批重等。

2.爐料裝入爐內(nèi)的設(shè)備

鐘式爐頂裝料設(shè)備和無鐘爐頂裝料設(shè)備。

3.影響爐料分布的因素

◆裝料設(shè)備類型(主要分鐘式爐頂和布料器，無鐘爐頂)和結(jié)構(gòu)尺寸(如大鐘傾角、下降速度、邊緣伸出料斗外長度，旋轉(zhuǎn)溜槽長度等)。

大鐘傾角愈大，爐料愈布向中心。現(xiàn)在高爐大鐘傾角多為50°～53°。

大鐘下降速度和爐料滑落速度相等時(shí)，大鐘行程大，布料有疏松邊緣的趨勢。大鐘下降進(jìn)度大于爐料滑落速度時(shí)，大鐘行程的大小對(duì)布料無明顯影響。大鐘下降速度小于爐料滑落速度時(shí)，大鐘行程大有加重邊緣的趨勢。

大鐘邊緣伸出料斗外的長度愈大，爐料愈易布向爐墻。

◆爐喉間隙。

爐喉間隙愈大，爐料堆尖距爐墻越遠(yuǎn)；反之則愈近。

批重較大，爐喉間隙小的高爐，總是形成“V”形料面。

只有爐喉間隙較大，或采用可調(diào)爐喉板，方能形成“倒W”形料面。

◆爐料自身特性(粒度、堆角、堆密度、形狀等)。

◆旋轉(zhuǎn)溜槽傾角、轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)角。

◆活動(dòng)爐喉位置。

◆料線高度。

◆爐料裝入順序。

◆批重。◆煤氣流速。

4.鐘式爐頂布料的特征

◆礦石對(duì)焦炭的推擠作用。

礦石落入爐內(nèi)時(shí)，對(duì)其下的焦炭層產(chǎn)生推擠作用，使焦炭產(chǎn)生徑向遷移。

礦石落點(diǎn)附近的焦炭層厚度減薄，礦石層自身厚度則增厚；但爐喉中心區(qū)焦炭層卻增厚，礦石層厚度隨之減薄。

大型高爐爐喉直徑大，推向中心的焦炭阻擋礦石布向中心的現(xiàn)象更為嚴(yán)重，以致中心出現(xiàn)無礦區(qū)。

◆不同裝入順序?qū)饬鞣植嫉挠绊憽?/p>

爐料落入爐內(nèi)，從堆尖兩側(cè)按一定角度形成斜面。

堆尖位置與料線、批重、爐料粒度、密度和堆角以及煤氣速度有關(guān)。

先裝入礦石加重邊緣，先加入焦炭則發(fā)展邊緣。

5.無料鐘布料

無料鐘布料特征

◆焦炭平臺(tái)：高爐通過旋轉(zhuǎn)溜槽進(jìn)行多環(huán)布料，易形成一個(gè)焦炭平臺(tái)，即料面由平臺(tái)和漏斗組成，通過平臺(tái)形式調(diào)整中心焦炭和礦石量。

平臺(tái)小，漏斗深，料面不穩(wěn)定。平臺(tái)大，漏斗淺，中心氣流受抑制。

◆采用多環(huán)布料，形成數(shù)個(gè)堆尖，小粒度爐料有較寬的范圍，主要集中在堆尖附近。在中心方向，由于滾動(dòng)作用，大粒度居多。

◆無料鐘高爐旋轉(zhuǎn)滑槽布料時(shí)，料流小而面寬，布料時(shí)間長，礦石對(duì)焦炭的推移作用小，焦炭料面被改動(dòng)的程度輕，平臺(tái)范圍內(nèi)的O／C比穩(wěn)定，層狀比較清晰，有利于穩(wěn)定邊緣氣流。

布料方式

◆單環(huán)布料。溜槽只在一個(gè)預(yù)定角度做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。其控制較為簡單，調(diào)節(jié)手段相當(dāng)靈活，大鐘布料是固定的角度，旋轉(zhuǎn)溜槽傾角可任意選定，溜槽傾角α越大爐料越布向邊緣。當(dāng)αC>αO時(shí)邊緣焦炭增多，發(fā)展邊緣。當(dāng)αO>αC時(shí)邊緣礦石增多，加重邊緣。

◆螺旋布料。從一個(gè)固定角位出發(fā)，爐料以定中形式在進(jìn)行螺旋式的旋轉(zhuǎn)布料。每批料分成一定份數(shù)，每個(gè)傾角上份數(shù)根據(jù)氣流分布情況決定。如發(fā)展邊緣氣流，可增加高傾角位置焦炭分?jǐn)?shù)，或減少高傾角位置礦石份數(shù)，否則相反。每環(huán)布料份數(shù)可任意調(diào)整，使煤氣流合理分布。

◆扇形布料。可在6個(gè)預(yù)選水平旋轉(zhuǎn)角度中選擇任意兩個(gè)角度，重復(fù)進(jìn)行布料。可預(yù)選的角度有0°、60°、l20°、l80°、240°、300°。這種布料方式為手動(dòng)操作，只適用于處理煤氣流分布失常，且時(shí)間不宜太長。

◆定點(diǎn)布料。可在11個(gè)傾角位置中任意角度進(jìn)行布料。這種布料方式手動(dòng)進(jìn)行，其作用是堵塞煤氣管道行程。

無鐘爐頂?shù)倪\(yùn)用

運(yùn)用要求：

◆焦炭平臺(tái)是根本性的，一般情況下不作調(diào)節(jié)對(duì)象；

◆高爐中間和中心的礦石在焦炭平臺(tái)邊緣附近落下為好；

◆漏斗內(nèi)用少量的焦炭來穩(wěn)定中心氣流。

運(yùn)用要求的控制：

正確地選擇布料的環(huán)位和每個(gè)環(huán)位上的布料份數(shù)。

環(huán)位和份數(shù)變更對(duì)氣流的影響如表4—3所示。

表4—3環(huán)位和份數(shù)對(duì)氣流分布影響

表中可知，從l～6對(duì)布料的影響程度逐漸減小，1、2變動(dòng)幅度太大，一般不宜采用。3、4、5、6變動(dòng)幅度較小，可作為日常調(diào)節(jié)使用。

無鐘爐頂和鐘式爐頂布料的區(qū)別

無鐘爐頂和鐘式爐頂布料的區(qū)別如表4—4所示。

表4—4無鐘爐頂和鐘式爐頂布料的區(qū)別

6.批重

批重對(duì)爐喉爐料分布的影響

批重變化時(shí)，爐料在爐喉的分布變化如圖4—3所示。

圖4—3 批重對(duì)爐喉分布的影響

◆當(dāng)y0=0，即批重剛好使中心無礦區(qū)的半徑為0，令此時(shí)的批重W=W0，稱為臨界批重。

◆如批重W>W0，隨著批重增加，中心y0增厚，邊緣yB也增厚，爐料分布趨向均勻，邊緣和中心都加重。

◆如批重W

◆當(dāng)n=d／2時(shí)，即堆尖移至爐墻，W減小則中心減輕；若W

給批重W0和△W以一定值，可算出yB、y0和yG，即邊緣、中心和堆尖處的料層厚度。yB／y0、yG／y0和W0+N△W的關(guān)系構(gòu)成的爐料批重特征曲線圖4—4。

W0+N△W

圖4—4 爐料批重的特征曲線

曲線有3個(gè)區(qū)間：激變區(qū)、緩變區(qū)和微變區(qū)，其意義如下：

◆批重值在激變區(qū)時(shí)，批重波動(dòng)對(duì)布料影響較大，邊緣和中心的負(fù)荷變化劇烈，正常生產(chǎn)不宜選用此種批重。

◆原料好，設(shè)備和操作水平高時(shí)，批重可選在微變區(qū)，此區(qū)爐料分布和氣流分布都穩(wěn)定，順行和煤氣利用較好；但增減批重來調(diào)劑氣流的作用減弱。

◆若爐料粉末較多，料柱透氣性較差，為防止微變區(qū)批重，宜選用緩變區(qū)批重，其增減對(duì)布料的影響介于上述兩者之間。少許波動(dòng)不致引起氣流較大變化，適當(dāng)改變批重又可調(diào)節(jié)氣流分布。

批重決定爐內(nèi)料層的厚度。批重越大，料層越厚，軟熔帶焦層厚度越大；此外料柱的層數(shù)減少，界面效應(yīng)減小，利于改善透氣性。但批重?cái)U(kuò)大不僅增大中心氣流阻力，也增大邊緣氣流的阻力，所以一般隨批重?cái)U(kuò)大壓差有所升高。

批重的選擇

確定微變區(qū)批重值應(yīng)注意爐料含粉末(<5mm)量，粉末含量越少批重可以越大。粉末含量多時(shí)，可在緩變區(qū)靠近微變區(qū)側(cè)選擇操作批重。

大中型高爐適宜焦批厚度0．45～0．50m，礦批厚度0．4～0．45m，隨著噴吹物的增加焦批與礦批已互相接近。

影響批重的因素

◆爐容。爐容越大，爐喉直徑也越大，批重應(yīng)相應(yīng)增加。

◆原燃料。原燃料品位越高，粉末越少，則爐料透氣性越好，批重可適當(dāng)擴(kuò)大。

◆冶煉強(qiáng)度。隨冶煉強(qiáng)度提高，風(fēng)量增加，中心氣流加大，需適當(dāng)擴(kuò)大批重，以抑制中心氣流。

◆噴吹量。當(dāng)冶煉強(qiáng)度不變，高爐噴吹燃料時(shí)，由于噴吹物在風(fēng)口內(nèi)燃燒，爐缸煤氣體積和爐腹煤氣速度增加，促使中心氣流發(fā)展，需適當(dāng)擴(kuò)大批重，抑制中心氣流。隨著冶煉條件的變化，噴吹量增加，中心氣流不易發(fā)展，邊緣氣流反而發(fā)展，這時(shí)則不能加大批重。

7.爐喉煤氣速度對(duì)布料的影響

煤氣對(duì)爐料的浮力的增長與煤氣速度的平方成正比。

煤氣浮力對(duì)不同粒度爐料的影響不同，在一般冶煉條件下，煤氣浮力只相當(dāng)于直徑19mm粒度礦石重量的5％～8％，相當(dāng)于10mm焦炭重量的1％～2％，但煤氣浮力P與爐料重量Q的比值(P／Q)因粒度縮小而迅速升高，對(duì)于小于5mm爐料的影響不容忽視。

如果塊狀帶中爐料的孔隙度在0.3～0.4mm，一般冶煉強(qiáng)度的煤氣速度很容易達(dá)到4～8m／s，可把0.3～2mm的礦粉和l～3mm的焦粉吹出料層。煤氣離開料層進(jìn)入空區(qū)后速度驟降，攜帶的粉料又落至料面，如果邊緣氣流較強(qiáng)，則粉末落向中心，若中心氣流較強(qiáng)則落向邊緣。

由于氣流浮力將產(chǎn)生爐料在爐喉落下時(shí)出現(xiàn)分級(jí)的現(xiàn)象；冶煉強(qiáng)度較大時(shí)，小于5mm爐料的落點(diǎn)較大于5mm爐料的落點(diǎn)向邊緣外移。

使用含粉較多的爐料，以較高冶煉強(qiáng)度操作時(shí)，必須保持使粉末集中于既不靠近爐墻，也不靠近中心的中間環(huán)形帶內(nèi)，以保持兩條煤氣通路和高爐順行；否則無論是只發(fā)展中心或只發(fā)展邊緣，都避免不了粉末形成局部堵塞現(xiàn)象，導(dǎo)致爐況失常。

由于煤氣速度對(duì)布料的影響，日常操作中使?fàn)t喉煤氣體積發(fā)生變化的原因(如改變冶煉強(qiáng)度、富氧鼓風(fēng)、改變爐頂壓力等)，都會(huì)影響爐料分布。

8.料線

◆料線深度 鐘式高爐大鐘全開時(shí)，大鐘下沿為料線的零位。無料鐘高爐料線零位在爐喉鋼磚上沿。零位到料面間距離為料線深度。一般高爐正常料線深度為1．5～2．0m。

◆料線對(duì)氣流分布的影響

大鐘開啟時(shí)爐料堆尖靠近爐墻的位置，稱為碰點(diǎn)，此處邊緣最重。在碰點(diǎn)之上，提高料線，布料堆尖遠(yuǎn)離墻，則發(fā)展邊緣；降低料線，堆尖接近邊緣，則加重邊緣。

料線在碰點(diǎn)以下時(shí)，爐料先撞擊爐墻。然后反彈落下，礦石對(duì)焦炭的沖擊作用增大，強(qiáng)度差的爐料撞碎，使布料層紊亂，氣流分布失去控制。

碰點(diǎn)的位置與爐料性質(zhì)、爐喉問隙及大鐘邊緣伸出漏斗的長度有關(guān)。

◆料面堆角

爐內(nèi)實(shí)測的堆角變化規(guī)律：

①爐容越大，爐料的堆角越大，但都小于其自然堆角。

②在碰點(diǎn)以上，料線越深，堆角越小。

③焦炭堆角大于礦石堆角。

④生產(chǎn)中的爐料堆角遠(yuǎn)小于送風(fēng)前的堆角。

為減少低料線對(duì)布料的影響，無料鐘按料線小于2m，2～4m，4～6m3個(gè)區(qū)間，以料流軌跡落點(diǎn)相同，求出對(duì)應(yīng)的溜槽角。輸入上料微機(jī)，在低料線時(shí)控制落點(diǎn)不變，以避免爐料分布變壞。溜槽傾角如表4—5所示。

表4—5溜槽傾角與位置

注：落點(diǎn)指距中心距離。

8.控制合理的氣流分布和裝料制度的調(diào)節(jié) ◆高爐合理氣流分布規(guī)律

首先要保持爐況穩(wěn)定順行，控制邊緣與中心兩股氣流；其次是最大限度地改善煤氣利用，降低焦炭消耗。

①原料粉末多，無篩分整粒設(shè)備，必須控制邊緣與中心CO2相近的“雙峰”式煤氣分布。

②原燃料改善，高壓、高風(fēng)溫和噴吹技術(shù)的應(yīng)用，形成了邊緣CO2略高于中心的“平峰”式曲線，綜合煤氣CO2達(dá)到l6％～l8％。

③燒結(jié)礦整粒技術(shù)和爐料品位的提高及爐料結(jié)構(gòu)的改善，出現(xiàn)了控制邊緣煤氣CO2高于中心，而且差距較大的“展翅”形煤氣曲線，綜合CO2達(dá)到l9％～20％，最高達(dá)21％～22％。

◆合理氣流分布的溫度特征

爐子中心溫度值(CCT)約為500～600℃，邊緣至中間的溫度呈平緩的狀態(tài)。

CCT值的波動(dòng)反映了中心氣流的穩(wěn)定程度，高爐進(jìn)人良好狀態(tài)時(shí)，波動(dòng)值小于±50℃。

控制邊緣氣流穩(wěn)定非常必要，在達(dá)到200℃時(shí)，將呈現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。

◆邊緣與中心兩股氣流和裝料制度的關(guān)系

①原燃料條件變化。原燃料條件變差，特別是粉末增多，出現(xiàn)氣流分布和溫度失常時(shí)，應(yīng)及早改用邊緣與中心均較發(fā)展的裝料制度。原料條件改善，順行狀況好時(shí)，為提高煤氣利用，可適當(dāng)擴(kuò)大批重和加重邊緣。

②冶煉強(qiáng)度變化。由于某種原因被迫降低冶煉強(qiáng)度時(shí)，除適當(dāng)?shù)乜s小風(fēng)口面積外，上部要采取較為發(fā)展邊緣的裝料制度，同時(shí)要相應(yīng)縮小批重。

③與送風(fēng)制度相適宜。當(dāng)風(fēng)速低、回旋區(qū)較小，爐缸初始?xì)饬鞣植歼吘壿^多時(shí)，不宜采用過分加重邊緣的裝料制度，應(yīng)在適當(dāng)加重邊緣的同時(shí)強(qiáng)調(diào)疏導(dǎo)中心氣流，防止邊緣突然加重而破壞順行。可縮小批重，維持兩股氣流分布。若下部風(fēng)速高回旋區(qū)大，爐缸初始?xì)饬鬟吘壿^少時(shí)，也不宜采用過分加重中心的裝料制度，應(yīng)先適當(dāng)疏導(dǎo)邊緣，然后再擴(kuò)大批重相應(yīng)增加負(fù)荷。

④臨時(shí)改變裝料制度調(diào)節(jié)爐況。

爐子難行、休風(fēng)后送風(fēng)、低料線下達(dá)時(shí)，可臨時(shí)改若干批強(qiáng)烈發(fā)展邊緣的裝料制度，以防崩料和懸料。

改若干批雙裝、扇形布料和定點(diǎn)布料時(shí)，可消除煤氣管道行程。

連續(xù)崩料或大涼時(shí)，可集中加若干批凈焦，可提高爐溫，改善透氣性，減少事故，加速恢復(fù)。

爐墻結(jié)厚時(shí)，可采取強(qiáng)烈發(fā)展邊緣的裝料制度，提高邊緣氣流溫度，消除結(jié)厚。

為保持爐溫穩(wěn)定，改倒裝或強(qiáng)烈發(fā)展邊緣裝料制度時(shí)，要相應(yīng)減輕焦炭負(fù)荷。全倒裝時(shí)應(yīng)減輕負(fù)荷20％～25％。

四．造渣制度

1.造渣制度的要求

造渣有如下要求：

◆要求爐渣有良好的流動(dòng)性和穩(wěn)定性，熔化溫度在1300～1400℃，在1400℃左右黏度小于lPa·S，可操作的溫度范圍大于150℃。

◆有足夠的脫硫能力，在爐溫和堿度適宜的條件下，當(dāng)硫負(fù)荷小于5 kg／t時(shí)，硫分配系數(shù)Ls為25～30，當(dāng)硫負(fù)荷大于5kg／t時(shí)，Ls為30～50。

◆對(duì)高爐磚襯侵蝕能力較弱。

◆在爐溫和爐渣堿度正常條件下，應(yīng)能煉出優(yōu)質(zhì)生鐵。

2.對(duì)原燃料的基本要求

為滿足造渣制度要求，對(duì)原燃料必須有如下基本要求：

◆原燃料含硫低，硫負(fù)荷不大于5．0kg／t。

◆原料難熔和易熔組分低。

◆易揮發(fā)的鉀、鈉成分越低越好。

◆原料含有少量的氧化錳、氧化鎂。

3.爐渣的基本特點(diǎn)

◆根據(jù)不同的生鐵品種規(guī)格，選擇不同的造渣制度。生鐵品種與爐渣堿度的關(guān)系見表4—6。

表4—6生鐵品種與爐渣堿度的關(guān)系

堿度高的爐渣熔點(diǎn)高而且流動(dòng)性差，穩(wěn)定性不好，不利于順行。但為了獲得低硅生鐵，在原燃料粉末少、波動(dòng)小、料柱透氣性好的條件下，可以適當(dāng)提高堿度。

◆根據(jù)不同的原燃料條件，選擇不同的造渣制度。渣中適宜MgO含量與堿度有關(guān)，CaO／SiO，愈高，適宜的MgO應(yīng)愈低。若Al2O3含量在17％以上，CaO／SiO2含量過高時(shí)，將使?fàn)t渣的黏度增加，導(dǎo)致爐況順行破壞。因此，適當(dāng)增加MgO含量，降低CaO／SiO2，便可獲得穩(wěn)定性好的爐渣。

◆我國高爐幾種有代表的爐渣成分見表4—7。

表4—7不同高爐爐渣化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))(％)

4.爐渣堿度的調(diào)整

◆因爐渣堿度過高而產(chǎn)生爐缸堆積時(shí)，可用比正常堿度低的酸性渣去清洗。若高爐下部有黏結(jié)物或爐缸堆積嚴(yán)重時(shí)，可以加入螢石(CaF2)，以降低爐渣黏度和熔化溫度，清洗下部黏結(jié)物。

◆根據(jù)不同鐵種的需要利用爐渣成分促進(jìn)或抑制硅、錳還原。

冶煉硅鐵、鑄造鐵時(shí)，應(yīng)選擇較低的爐渣堿度。

冶煉煉鋼生鐵時(shí)，應(yīng)選擇較高的爐渣堿度。

冶煉錳鐵時(shí)需要較高的堿度。

◆利用爐渣成分脫除有害雜質(zhì)。當(dāng)?shù)V石含堿金屬(鉀、鈉)較高時(shí)，需要選用熔化溫度較低的酸性爐渣。

若爐料含硫較高時(shí)，需提高爐渣堿度。

5.爐渣中的氧化物對(duì)爐渣的影響

◆堿金屬

堿金屬對(duì)高爐冶煉有如下危害

①鐵礦石含有較多堿金屬時(shí)，爐料透氣性惡化，易形成低熔點(diǎn)化合物而降低軟化溫度，使軟熔帶上移。

②堿金屬會(huì)引起球團(tuán)礦“異常膨脹”而嚴(yán)重粉化。

③堿金屬對(duì)焦炭氣化反應(yīng)起催化作用，使焦炭粉化增加，強(qiáng)度和粒度減小。

④高爐中、上部生成的液態(tài)或固態(tài)粉末狀堿金屬化合物能黏附在爐襯上，促使?fàn)t墻結(jié)厚或結(jié)瘤，或破壞爐襯。

防止堿金屬危害的主要措施

除了減少入爐料的堿金屬含量，降低堿負(fù)荷以外，提高爐渣排堿能力是主要措施。高爐排堿的主要措施有：

①降低爐渣堿度。自由堿度±0.1，影響渣中堿金屬氧化物干0.30％。

②降低爐渣堿度或爐渣堿度不變，降低生鐵含硅量。[Si]±0.1％，影響渣中堿金屬氧化物干0.045％。

③降低渣中MgO含量。渣中MgO±1％，影響渣中堿金屬氧化物干0.21％。

④提高渣中氟化物。渣中含氟±1％，影響渣中堿金屬氧化物±0.16％。

⑤提高(MnO／Mn)比。

◆MgO

①M(fèi)gO可改善原料的高溫特性。MgO為高熔點(diǎn)化合物，增加MgO使礦石熔點(diǎn)升高，促使軟熔帶的下移。

②渣中含適量MgO時(shí)，有利于脫硫。

③MgO抑制爐內(nèi)[Si]的還原。MgO提高初渣熔點(diǎn)，使軟熔帶下移，滴落帶高度降低；MgO

第四篇：高爐煉鐵討論題

高爐煉鐵討論

怎樣選擇合理的熱制度？ 答案：

(1)根據(jù)生產(chǎn)鐵種的需要，選擇生鐵含硅量在經(jīng)濟(jì)合理水平；(2)根據(jù)原料條件選擇生鐵含硅量；

(3)結(jié)合技術(shù)水平與管理能力水平選擇熱制度；(4)結(jié)合設(shè)備情況選擇熱制度。

如何理解高爐以下部調(diào)劑為基礎(chǔ)，上下部調(diào)劑相結(jié)合的調(diào)劑原則？

答案：下部調(diào)劑決定爐缸初始煤氣徑向與園周的分布，通過確定適宜的風(fēng)速和鼓風(fēng)動(dòng)能，力求煤氣在上升過程中徑向與園周分布均勻。上部調(diào)劑是使?fàn)t料在爐喉截面上分布均勻，使其在下降過程中能同上升的煤氣密切接觸以利傳熱傳質(zhì)過程的進(jìn)行。爐料與煤氣的交互作用還取決于軟熔帶的位置與形狀以及料柱透氣性好壞。無論爐況順行與否、還原過程好壞，其冶煉效果最終都將由爐缸工作狀態(tài)反應(yīng)出來，所以爐缸是最主要的工作部位，而下部調(diào)劑正是保證爐缸工作的基礎(chǔ)。因此，在任何情況下都不能動(dòng)搖這個(gè)基礎(chǔ)。

連續(xù)崩料的征兆是什么？應(yīng)如何處理？ 答案：

連續(xù)崩料的征兆是：

(1)料尺連續(xù)出現(xiàn)停滯和塌落現(xiàn)象；

(2)風(fēng)壓、風(fēng)量不穩(wěn)，劇烈波動(dòng)，接受風(fēng)量能力很差；(3)爐頂煤氣壓力出現(xiàn)尖峰、劇烈波動(dòng)。

(4)風(fēng)口工作不均，部分風(fēng)口有生降和涌渣現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)自動(dòng)灌渣；(5)爐溫波動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)，渣鐵溫度顯著下降，放渣困難。處理方法是：

(1)立即減風(fēng)至能夠制止崩料的程度，使風(fēng)壓、風(fēng)量達(dá)到平穩(wěn)；(2)加入適當(dāng)數(shù)量的凈焦；

(3)臨時(shí)縮小礦批，減輕焦炭負(fù)荷，適當(dāng)發(fā)展邊緣；(4)出鐵后徹底放風(fēng)坐料，回風(fēng)壓力應(yīng)低于放風(fēng)前壓力；(5)只有爐況轉(zhuǎn)為順行，爐溫回升時(shí)才能逐步恢復(fù)風(fēng)量。

論述料線高低對(duì)布料的影響

答案：料線是指大鐘全開情況下沿到料面的距離，對(duì)無鐘爐頂為溜槽下端距料面的距離。料線的高低可以改變爐料堆尖位置與爐墻的距離，料線在爐喉碰撞點(diǎn)以上時(shí)，提高料線，爐料堆尖逐漸離開爐墻；在碰撞點(diǎn)下面時(shí)，提高料線會(huì)得到相反的效果。一般選用料線在碰撞點(diǎn)以上，并保證加完一批后仍有0.5ｍ以上的余量，以免影響大鐘或溜槽的動(dòng)作，損壞設(shè)備。

高爐爐體內(nèi)襯磚有哪些質(zhì)量要求？ 答案：

(1)對(duì)長期處在高溫高壓條件下工作的部位，要求耐火度高，高溫下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大(荷重軟化點(diǎn)高、高溫機(jī)械強(qiáng)度大)，高溫下的體積穩(wěn)定性好(包括殘存收縮和膨脹、重?zé)€收縮和膨脹要小)；

高爐煉鐵討論

(2)組織致密，體積密度大，氣孔率小，特別是顯氣孔率要小，提高抗渣性和減小碳黑沉積的可能；

(3)Fe2O3含量低，防止與CO在爐襯內(nèi)作用，降低磚的耐火性能和在磚表面上形成黑點(diǎn)、熔洞、熔疤、鼓脹等外觀和尺寸方面的缺陷；

(4)機(jī)械強(qiáng)度高，具有良好的耐磨性和抗沖擊能力。

試述合理熱制度的選擇？

答案：在一定的原燃料條件下，合理的熱制度要根據(jù)高爐的具體特點(diǎn)及冶煉品種來定。首先應(yīng)根據(jù)鐵種的需要，保證生鐵含硅量、含硫量在所規(guī)定的范圍內(nèi)。冶煉制鋼鐵時(shí)，［Si］含量應(yīng)控制在0.2~0.5%之間。其次，原燃料含硫高，物理性能好時(shí)，可維持偏高的爐溫；在原燃料管理穩(wěn)定的條件下，可維持偏低的生鐵含硅量；在保證順行的基礎(chǔ)上，可維持稍高的爐渣堿度，適當(dāng)降低生鐵含硅量；高爐爐缸侵蝕嚴(yán)重或冶煉過程出現(xiàn)嚴(yán)重故障時(shí)，要規(guī)定較高的爐溫。重視鐵水溫度指標(biāo)。2000m3以上的高爐順行狀態(tài)時(shí)鐵水溫度不應(yīng)低于1470℃，中小高爐一般為1450℃。

試述爐涼的處理原則？ 答案：

(1)必須抓住初期征兆，及時(shí)增加噴吹燃料量，提高風(fēng)溫，必要時(shí)減少風(fēng)量，控制料速，使料速與風(fēng)量相適應(yīng)。

(2)如果爐涼因素是長期性的，應(yīng)減輕焦炭負(fù)荷。

(3)劇涼時(shí)，風(fēng)量應(yīng)減少到風(fēng)口不灌渣的最低程度，為防止提溫造成懸料，可臨時(shí)改為按風(fēng)壓操作。(4)劇涼時(shí)除采取下部提高風(fēng)溫、減少風(fēng)量、增加噴吹燃料量等提高爐溫的措施外，上部要適當(dāng)加入凈焦和減輕焦炭負(fù)荷。

(5)組織好爐前工作，當(dāng)風(fēng)口涌渣時(shí)，及時(shí)排放渣、鐵，并組織專人看守風(fēng)口，防止自動(dòng)灌渣燒出。(6)爐溫劇涼又已懸料時(shí)，要以處理爐涼為主，首先保持順利出渣出鐵，在出渣出鐵后坐料。必須在保持一定的渣、鐵溫度的同時(shí)，照顧爐料的順利下降。

試述爐渣離子結(jié)構(gòu)理論是如何解釋爐渣堿度與粘度之間的關(guān)系的。

答案：爐渣離子結(jié)構(gòu)理論認(rèn)為，爐渣粘度取決于構(gòu)成爐渣的硅氧復(fù)合負(fù)離子的結(jié)構(gòu)形態(tài)，爐渣粘度隨堿度而變，是由于隨著爐渣堿度的變化，硅氧復(fù)合負(fù)離子的結(jié)構(gòu)形態(tài)發(fā)生了變化。由于堿性氧化物能提供氧離子而酸性氧化物吸收氧離子，所以，熔渣堿度不同，熔渣中的O/Si比值不同，從而形成結(jié)構(gòu)形態(tài)不同的硅氧復(fù)合負(fù)離子，形成的負(fù)離子群體越龐大越復(fù)雜，爐渣粘度也越大。反之，爐渣中增加堿性氧化物CaO、MgO、FeO、MnO等，增加氧離子濃度，從而提高O/Si比值，則復(fù)雜結(jié)構(gòu)開始裂解結(jié)構(gòu)變簡單，熔渣粘度降低。不過，堿度過高時(shí)，粘度又會(huì)上升。原因是堿度過高時(shí)形成熔化溫度很高的渣相，熔渣中開始出現(xiàn)不能熔化的固相懸浮物所致。

試述高爐內(nèi)碳的氣化反應(yīng)和CO的分解反應(yīng)對(duì)高爐的影響。

答案：CO2與固體C之間的反應(yīng)(CO2+C=2CO－165766kJ)稱為碳的氣化反應(yīng)(或稱CO2的分解反應(yīng))，它是一個(gè)吸熱反應(yīng)，吸熱量很大，因此高溫對(duì)這個(gè)反應(yīng)是有利的。高爐冶煉過程中，氣化反應(yīng)的發(fā)展程度決定直接還原與間接還原。由于高溫下氣化反應(yīng)很快，通過反映FeO+CO=Fe+CO2產(chǎn)生的CO2立即與固體C作用形成CO，總的結(jié)果是FeO+C=Fe+CO，即直接還原。所以，高溫區(qū)只有直接還原。低溫下氣化反應(yīng)很慢，產(chǎn)生的CO2不變?yōu)镃O，即間接還原。因此，高爐低溫區(qū)只有間接還原。這個(gè)溫度界限大約為900～1000℃。

另外，由于氣化反應(yīng)的存在，一部分(大約50%)碳酸鹽在高溫區(qū)分解產(chǎn)生的CO2與固體C

高爐煉鐵討論

作用，不僅消耗了焦炭，而且吸收熱量，增加高爐熱量消耗，降低風(fēng)口前燃燒的碳量，對(duì)高爐冶煉不利；氣化反應(yīng)的逆反應(yīng)(2CO=C+CO2+165766kJ)叫做CO的分解反應(yīng)。低溫對(duì)這個(gè)反應(yīng)有利，450～600℃范圍內(nèi)有明顯發(fā)展，反應(yīng)產(chǎn)生的碳黑(粒度極細(xì)的固體碳)非常活潑，滲入到礦石空隙中參加還原，并且與高爐上部還原產(chǎn)生的海綿鐵發(fā)生滲碳反應(yīng)，降低鐵的熔點(diǎn)，還可能滲入爐襯耐火磚縫隙中侵蝕爐襯。如果發(fā)生大量的分解反應(yīng)，則分解產(chǎn)生的固體C沉積在料塊中間，惡化高爐透氣性，對(duì)高爐冶煉產(chǎn)生不利影響。

10.封爐（或長期休風(fēng)）應(yīng)注意哪些問題？ 答案：

（1)裝封爐料過程中，應(yīng)加強(qiáng)爐況判斷和調(diào)節(jié)，消滅崩料和懸料，保持充足的爐溫，生鐵含硅量控制在0.6～1.0%；

（2)各崗位要精心操作和加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)檢查，嚴(yán)防裝封爐料過程發(fā)生事故，而造成減風(fēng)或休風(fēng)；

（3)封爐料填充方式，同高爐大中修開爐料填充方式，即爐缸、爐腹裝凈焦，爐腰裝空焦，爐身中下部裝綜合料(空焦和正常料)，爐身上部裝正常料；

（4)封爐料下達(dá)爐腹中下部，出最后一次鐵，鐵口角度加大到14°，大噴后堵上。通知熱風(fēng)爐休風(fēng)，爐頂點(diǎn)火，處理煤氣；

（5)休風(fēng)后進(jìn)行爐體密封。爐頂裝水渣，厚度500～1000mm左右。卸下風(fēng)口，內(nèi)部砌磚，渣口、鐵口堵泥。焊補(bǔ)爐殼，大縫焊死，小縫刷瀝青或水玻璃密封；

（6)根除漏水因素。關(guān)爐殼噴水，切斷爐頂打水裝置，損壞的冷卻設(shè)備全部閉水，切斷爐頂蒸汽來源；

（7)降低爐體冷卻強(qiáng)度。封爐休風(fēng)后，風(fēng)口以上冷卻設(shè)備，水量、水壓減少至30%～45%，3d后風(fēng)口以下水壓降低至50%。3月以上的封爐，上部冷卻水全部閉死，管內(nèi)積水用壓縮空氣吹掃干凈；

（8)封爐2d后，為減少爐內(nèi)抽力，可關(guān)閉一個(gè)爐頂煤氣放散閥；

（9)封爐期間要定期檢查爐體各部位(重點(diǎn)是風(fēng)口、渣口、鐵口)有無漏風(fēng)情況，發(fā)現(xiàn)漏風(fēng)及時(shí)封嚴(yán)。

11.試簡述高爐操作的任務(wù)。答案：高爐操作的任務(wù)是在已有原燃料和設(shè)備等物質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，靈活運(yùn)用一切操作手段，調(diào)整好爐內(nèi)煤氣流與爐料的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使?fàn)t料和煤氣流分布合理，在保證高爐順行的同時(shí)，加快爐料的加熱、還原、熔化、造渣、脫硫、滲碳等過程，充分利用能量，獲得合格生鐵，達(dá)到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、長壽、高效益的最佳冶煉效果。

12.風(fēng)口裝置的破損機(jī)理？ 提高風(fēng)口壽命的措施？ 答案：

（1）a、熔損；b、開裂；c、磨損。

（2）a、提高制作風(fēng)口的紫銅純度，以提高風(fēng)口的導(dǎo)熱性能；b、改進(jìn)風(fēng)口結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)風(fēng)口冷卻效果；c、對(duì)風(fēng)口前端進(jìn)行表面處理，提高其承受高溫和磨損的能力。

13.試述高爐要進(jìn)行低硅生鐵冶煉，需要采取哪些措施？ 答案：

（1）保持爐況穩(wěn)定順行；

（2）提高礦石入爐品味、改善爐料結(jié)構(gòu)、增加熟料比；

高爐煉鐵討論

（3）減少原料化學(xué)成分波動(dòng)；（4）提高焦炭強(qiáng)度；（5）適當(dāng)提高爐渣堿度；（6）提高爐頂壓力；

（7）控制合理的氣流分布；

（8）采用合理的上下部調(diào)劑及提高煤氣利用率。

14.試述高壓操作對(duì)高爐冶煉的影響 答案：

（1）高壓操作有利于提高高爐的冶強(qiáng)；

（2）高壓操作有利于爐況順行，減少管道行程，降低爐塵吹出量；（3）高壓操作可降低焦比；

（4）高壓操作有利于降低生鐵含硅量，有利于獲得低硅生鐵。

15.試述我國高爐噴煤技術(shù)的發(fā)展方向是什么？實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵問題是什么 答案：噴吹煙煤是我國高爐噴煤技術(shù)的發(fā)展方向。實(shí)現(xiàn)煙煤噴吹的關(guān)鍵是解決噴吹煙煤工藝的安全問題，因?yàn)闊熋簱]發(fā)分含量更高，更容易產(chǎn)生爆炸現(xiàn)象。國內(nèi)外高爐煙煤防爆系統(tǒng)的構(gòu)成主要有兩大類：一是使用藥劑抑爆的煙煤噴吹系統(tǒng)；二是以降低工藝工程中氧濃度為主的煙煤噴吹系統(tǒng)。

16.簡要論述下 高爐工長職責(zé)是什么？ 答案：

（1）對(duì)本班生產(chǎn)的組織，指揮，技術(shù)操作行政管理和職工思想政治工作全權(quán)負(fù)責(zé)；（2）在工段內(nèi)部直接接受爐長領(lǐng)導(dǎo)；（3）負(fù)責(zé)當(dāng)班的爐況調(diào)劑，保證爐況順行穩(wěn)定，完成作業(yè)計(jì)劃指標(biāo)；（4）教育檢查本班職工嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)規(guī)章制度和操作規(guī)程，進(jìn)行安全文明生產(chǎn)；（5）負(fù)責(zé)組織處理當(dāng)班發(fā)生的各種事故；（6）認(rèn)真進(jìn)行交接班并與上下班工長共同分析情況，協(xié)商處理交接班中的爭議；（7）負(fù)責(zé)記錄作業(yè)時(shí)間，填寫工長交接班本，簡要說本班的情況；（8）遇有特殊情況工段領(lǐng)導(dǎo)不在時(shí)，及時(shí)向廠調(diào)和執(zhí)勤人員請(qǐng)示匯報(bào)，服從調(diào)度和執(zhí)勤人員的指揮 ；（9）負(fù)責(zé)本班人員的經(jīng)濟(jì)責(zé)任制，考核及獎(jiǎng)罰意見；（10）負(fù)責(zé)本班人員的考勤和組織每天的班前會(huì)。

17.如何選擇爐渣的熔化性。答案：

（1）對(duì)軟熔帶位置高低的影響。難熔渣開始軟熔溫度較高，從軟熔到熔化的范圍小，則在高爐內(nèi)軟熔帶的位置低，軟熔層薄，有利于高爐順行；在爐內(nèi)溫度不足的情況下可能粘度升高，影響料柱透氣性，不利于順行。易熔渣在高爐內(nèi)軟熔位置較高，軟熔層厚，料柱透氣性差；另一方面易熔渣流動(dòng)性好，有利于高爐順行；

（2）對(duì)高爐爐缸溫度的影響。難熔爐渣在熔化前吸收的熱量多，進(jìn)入爐缸時(shí)攜帶的熱量多，有利于提高爐缸溫度；易熔渣則相反；

（3）影響高爐內(nèi)熱量消耗和熱量損失。難熔爐渣要消耗更多的熱量，流出爐外時(shí)爐渣帶走的熱量較多，熱損失增加，使焦比升高；易熔渣則相反；

（4）對(duì)爐襯壽命的影響。當(dāng)爐渣熔化性溫度高于高爐某處的爐墻溫度時(shí)爐渣易凝結(jié)而形成渣皮，對(duì)爐襯起保護(hù)作用；易熔爐渣因其流動(dòng)性過大會(huì)沖刷爐墻。

高爐煉鐵討論

18.無鐘爐頂布料有哪四種基本布料方式？其工作特點(diǎn)如何？ 答案：

(1)環(huán)形布料，工作特點(diǎn)是傾角固定的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；

(2)螺旋形布料，傾角變化的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，就傾角變化的特點(diǎn)分為傾角漸變的螺旋形布料和傾角跳變的同心圓布料；

(3)定點(diǎn)布料，方位角固定的布料；

(4)扇形布料，方位角在規(guī)定范圍內(nèi)（如1200）反復(fù)變化的布料。

19.長期停爐（封爐、中修）后，為使高爐開爐后盡快轉(zhuǎn)為正常生產(chǎn)，?對(duì)爐前操作提哪些特殊要 答案：

(1)保持鐵口能與爐缸上部貫通，讓高溫煤氣流向鐵口，達(dá)到加熱鐵口區(qū)域的目的；

(2)先打開鐵口兩側(cè)風(fēng)口送風(fēng)，一方面控制爐缸上部產(chǎn)生的渣鐵量，另一方面，依靠流通的高溫煤氣就能促使鐵口附近加熱，?在爐缸下部造成一個(gè)高溫區(qū)域，以利鐵口的燒開；(3)做好從渣口出鐵的準(zhǔn)備，防止鐵口燒不開釀成風(fēng)口灌渣和燒壞風(fēng)、渣口事故。

20.更換風(fēng)口或渣口各套時(shí)有哪些注意事項(xiàng)？ 答案：

(1)更換風(fēng)渣口各套時(shí)，必須放凈渣鐵后，才能進(jìn)行休風(fēng)；

(2)更換風(fēng)渣口各套時(shí)，用氧氣燒時(shí)應(yīng)注意嚴(yán)禁燒壞各套的接觸加工面；(3)更換時(shí)各部位的球面接觸應(yīng)上嚴(yán)、上正、不能漏風(fēng)；

(4)備品備件及使用工具齊全，在保證完全和質(zhì)量的基礎(chǔ)上，應(yīng)爭取盡快換完。

第五篇：高爐煉鐵論文

高爐煉鐵論文

時(shí)間：2010-11-12 08:12:40|瀏覽：112次|評(píng)論：0條 [收藏] [評(píng)論] [進(jìn)入論壇] 本文針對(duì)高爐煉鐵工藝的生產(chǎn)現(xiàn)狀進(jìn)行了其技術(shù)性研究，使其高爐煉鐵具有規(guī)模大、效率高、成本低等諸多優(yōu)勢，隨著技術(shù)的發(fā)展，高爐正朝著大型化、高效化和自動(dòng)化邁進(jìn)。實(shí)現(xiàn)渣鐵分離。已熔化的渣?

本文針對(duì)高爐煉鐵工藝的生產(chǎn)現(xiàn)狀進(jìn)行了其技術(shù)性研究，使其高爐煉鐵具有規(guī)模大、效率高、成本低等諸多優(yōu)勢，隨著技術(shù)的發(fā)展，高爐正朝著大型化、高效化和自動(dòng)化邁進(jìn)。實(shí)現(xiàn)渣鐵分離。已熔化的渣鐵之間及與固態(tài)焦炭接觸過程中，發(fā)生諸多反應(yīng)，最后調(diào)整鐵液的成分和溫度達(dá)到終點(diǎn)。故保證爐料均勻穩(wěn)定的下降，控制煤氣流均勻合理分布是高質(zhì)量完成冶煉過程的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞: 固態(tài)焦炭 渣鐵分離 爐料均勻 煤氣流分布

緒論

高爐是煉鐵的專用設(shè)備。雖然近代技術(shù)研究了直接還原、熔融技術(shù)還原等冶煉工藝，但它們都不能取代高爐，高爐生產(chǎn)是目前獲得大量生鐵的主要手段。高爐生產(chǎn)是可持續(xù)的，他的一代壽命從開爐到大修的工作日一般為7-8年，有的已達(dá)到十年或十年以上。高爐煉鐵具有規(guī)模大、效率高、成本低等諸多優(yōu)勢，隨著技術(shù)的發(fā)展，高爐正朝著大型化、高效化和自動(dòng)化邁進(jìn)。1.1我國鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀

近代來高爐向大型化發(fā)方向發(fā)展，目前世界上已有數(shù)座5000立方米以上容積的高爐在生產(chǎn)。我過也已經(jīng)有4300立方米的高爐投入生產(chǎn)，日產(chǎn)生鐵萬噸以上，日消耗礦石等近2萬噸，焦炭等燃料5千噸。這樣每天有數(shù)萬噸的原、燃料運(yùn)進(jìn)和產(chǎn)品輸出，還需要消耗大量的水、風(fēng)、電氣，生產(chǎn)規(guī)模及吞吐量如此之大，是其他企業(yè)不可比擬的。1.2加入世貿(mào)對(duì)我國鋼鐵經(jīng)濟(jì)的影響

鋼鐵工業(yè)是人類社會(huì)活動(dòng)中占有著極其重要的地位，對(duì)發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)起著極其重要的作用。無論工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、建筑及國防均離不開鋼鐵。一個(gè)國家的鋼鐵生產(chǎn)水平，就直接反映了這個(gè)國家的科學(xué)技術(shù)發(fā)展和人民的生活水平。那么自中國加入世貿(mào)組織之后，自2001年底以來，全球鋼鐵價(jià)格已上漲2倍，提升了該行業(yè)的盈利水平。同期，由所有上市鋼鐵公司股價(jià)構(gòu)成的全球鋼鐵股價(jià)格綜合指數(shù)，表現(xiàn)超過所有上市公司平均股價(jià)表現(xiàn)近4倍。2003年，中國鋼鐵凈進(jìn)口量(進(jìn)口減去出口)約為3500萬噸。但今年，預(yù)計(jì)中國鋼鐵凈出口量大約為5000萬噸。假設(shè)這種趨勢持續(xù)下去，中國鋼鐵公司出口量的上升，的確有可能影響全球鋼鐵行業(yè)的前景。中國從2006 年開始，從鋼凈進(jìn)口國轉(zhuǎn)變?yōu)閮舫隹趪?007 年中國粗鋼凈出口量占中國粗鋼產(chǎn)量的11.27%，占全球除中國外粗鋼產(chǎn)量的6.47%。今年9 月受美國金融危機(jī)的影響，國內(nèi)鋼材出口量減少為667 萬噸，較8 月份高點(diǎn)回落101 萬噸。奧巴馬上臺(tái)后誓言要實(shí)施自己的金融新政，力爭讓美國經(jīng)濟(jì)在任期內(nèi)重新好轉(zhuǎn)。而積極的新政，無疑也會(huì)為中國鋼鐵出口帶來新的消費(fèi)希望。1.3唐鋼不銹鋼高爐的情況介紹

唐鋼不銹鋼高爐現(xiàn)共有四座煉鐵高爐分別有兩座450t、兩座550t高爐煉鐵設(shè)備，其中兩座550t高爐是由唐鋼設(shè)計(jì)院主持設(shè)計(jì)的。不銹鋼高爐現(xiàn)今以持續(xù)使用五年以上，日產(chǎn)量高，出鐵效率高，并且在三號(hào)高爐中使用了TRT自動(dòng)化控制系統(tǒng)，使得在隨后的生產(chǎn)過程中，高爐出鐵高效化，自動(dòng)化邁進(jìn)。2唐鋼不銹鋼擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模化的可行性研究 2.1唐鋼不銹鋼生產(chǎn)規(guī)模能力近一年來唐鋼不銹鋼在河北鋼鐵集團(tuán)的帶領(lǐng)下，生產(chǎn)能力逐步提高，并且在近一年的生產(chǎn)效益中都有純利收入，也使得在不銹鋼擴(kuò)建豎爐設(shè)備中有了充足的信心，擴(kuò)建豎爐使得不銹鋼在高爐煉鐵的過程中效率提高的更快，更高效。2.2唐鋼不銹鋼擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模的條件

在成立了河北鋼鐵集團(tuán)后正確領(lǐng)導(dǎo)下，唐鋼不銹鋼的年利潤逐年提高，且唐鋼不銹鋼公司深入開展與先進(jìn)企業(yè)對(duì)標(biāo)，通過與優(yōu)秀企業(yè)對(duì)標(biāo)，找準(zhǔn)差距，確立工作重點(diǎn)，開展好提高高爐配比、降低煉鋼鋼鐵料消耗、降低白灰消耗，軋鋼1580提高成材率，以及各工序降低能源成本，全面趕超先進(jìn)企業(yè)指標(biāo)。嚴(yán)格的費(fèi)用控制。加強(qiáng)設(shè)備檢修管理，建設(shè)精干的高效干部團(tuán)隊(duì)，狠抓兩個(gè)“端口”通過加強(qiáng)市場管理，切實(shí)踏準(zhǔn)市場節(jié)拍和實(shí)現(xiàn)順向操作。

3高爐煉鐵工藝技術(shù)研究 3.1工藝技術(shù)參數(shù)研究

高爐冶煉過程是在一個(gè)密閉的豎爐內(nèi)進(jìn)行的。高爐冶煉過程的特點(diǎn)是，在爐料與煤氣逆流運(yùn)動(dòng)的過程中完成了多種錯(cuò)綜復(fù)雜地交織在一起的化學(xué)反應(yīng)和物理變化，且由于高爐是密封的容器，除去投入（裝料）及產(chǎn)出（鐵、渣及煤氣）外，操作人員無法直接觀察到反應(yīng)過程的狀況，只能憑借儀器儀表間接觀察。為了弄清楚這些反應(yīng)和變化的規(guī)律，首先應(yīng)對(duì)冶煉的全過程有個(gè)總體和概括的了解，這體現(xiàn)在能正確地描繪出運(yùn)行中的高爐的縱剖面和不同高度上橫截面的圖像。這將有助于正確地理解和把握各種單一過程和因素間的相互關(guān)系。高爐冶煉過程的主要目的是用鐵礦石經(jīng)濟(jì)而高效率地得到溫度和成分合乎要求的液態(tài)生鐵。為此，一方面要實(shí)現(xiàn)礦石中金屬元素（主要為Fe）和氧元素的化學(xué)分離——即還原過程；另一方面還要實(shí)現(xiàn)已被還原的金屬與脈石的機(jī)械分離——即熔化與造渣過程。最后控制溫度和液態(tài)渣鐵之間的交互作用得到溫度和化學(xué)成分合格的鐵液。全過程是在爐料自上而下、煤氣自下而上的相互緊密接觸過程中完成的。低溫的礦石在下降的過程中被煤氣由外向內(nèi)逐漸奪去氧而還原，同時(shí)又自高溫煤氣得到熱量。礦石升到一定的溫度界限時(shí)先軟化，后熔融滴落，實(shí)現(xiàn)渣鐵分離。已熔化的渣鐵之間及與固態(tài)焦炭接觸過程中，發(fā)生諸多反應(yīng)，最后調(diào)整鐵液的成分和溫度達(dá)到終點(diǎn)。故保證爐料均勻穩(wěn)定的下降，控制煤氣流均勻合理分布是高質(zhì)量完成冶煉過程的關(guān)鍵。3.2上料系統(tǒng)的工藝

高爐供上料系統(tǒng)由貯礦槽、貯焦槽、槽下篩分、稱量運(yùn)輸和向爐頂上料裝置等組成。其作用是將來自原料場，燒結(jié)廠及焦化廠的原燃料和冶金輔料，經(jīng)由貯礦槽、槽下篩分、稱量和運(yùn)輸、爐料裝入料車或皮帶機(jī)，最后裝入高爐爐頂。隨著煉鐵技術(shù)的發(fā)展，中小型高爐的強(qiáng)化、大型高爐和無鐘頂?shù)某霈F(xiàn)，對(duì)上料系統(tǒng)設(shè)備的作業(yè)連續(xù)性、自動(dòng)化控制等提出來更高的要求，以此來保證高爐的正常生產(chǎn)。3.3煉鐵工藝

高爐煉鐵的原料：鐵礦石、燃料、熔劑 3.3.1鐵礦石

鐵都是以化合物的狀態(tài)存在于自然界中，尤其是以氧化鐵的狀態(tài)存在的量特別多。現(xiàn)在將幾種比較重要的鐵礦石提出來說明：

（1）磁鐵礦（Magnetite）是一種氧化鐵的礦石，主要成份為Fe3O4，是Fe2O3和 FeO 的復(fù)合物，呈黑灰色，比重大約5.15左右，含F(xiàn)e72.4％，O 27.6％，具有磁性。在選礦（Beneficiation）時(shí)可利用磁選法，處理非常方便；但是由于其結(jié)構(gòu)細(xì)密，故被還原性較差。經(jīng)過長期風(fēng)化作用后即變成赤鐵礦。

（2）赤鐵礦（Hematite）也是一種氧化鐵的礦石，主要成份為Fe2O3，呈暗紅色，比重大約為5.26，含F(xiàn)e70％，O 30％，是最主要的鐵礦石。由其本身結(jié)構(gòu)狀況的不同又可分成很多類別，如赤色赤鐵礦（Red hematite）、鏡鐵礦（Specularhematite）、云母鐵礦（Micaceous hematite）、粘土質(zhì)赤鐵（Red Ocher）等。（3）褐鐵礦（Limonite）這是含有氫氧化鐵的礦石。它是針鐵礦（Goethite）HFeO2和鱗鐵礦（Lepidocrocite）FeO（OH）兩種不同結(jié)構(gòu)礦石的統(tǒng)稱，也有人把它主要成份的化學(xué)式寫成mFe2O3．nH2O，呈現(xiàn)土黃或棕色，含有Fe約62％，O 27％，H2O 11％，比重約為3.6～4.0，多半是附存在其它鐵礦石之中。

（4）菱鐵礦（Siderite）是含有碳酸鐵的礦石，主要成份為FeCO3，呈現(xiàn)青灰色，比重在3.8左右。這種礦石多半含有相當(dāng)多數(shù)量的鈣鹽和鎂鹽。由于碳酸根在高溫約800～900℃時(shí)會(huì)吸收大量的熱而放出二氧化碳，所以我們多半先把這一類礦石加以焙燒之后再加入鼓風(fēng)爐。

另外還有鐵的硅酸鹽礦（Silicate Iron）硫化鐵礦（Sulphide iron）3.3.2燃料

煉鐵的主要燃料是焦炭。煙煤在隔絕空氣的條件下，加熱到950-1050℃，經(jīng)過干燥、熱解、熔融、粘結(jié)、固化、收縮等階段最終制成焦炭，這一過程叫高溫?zé)捊梗ǜ邷馗绅s）。其作用是熔化爐料并使鐵水過熱，支撐料柱保持其良好的透氣性。因此，鑄造焦應(yīng)具備塊度大、反應(yīng)性低、氣孔率小、具有足夠的抗沖擊破碎強(qiáng)度、灰分和硫分低等特點(diǎn)。(1)、焦炭分布

從我國焦炭產(chǎn)量分布情況看，我國煉焦企業(yè)地域分布不平衡，主要分布于華北、華東和東北地區(qū)。

(2)、焦炭主要用于高爐煉鐵和用于銅、鉛、鋅、鈦、銻、汞等有色金屬的鼓風(fēng)爐冶煉，起還原劑、發(fā)熱劑和料柱骨架作用。(3)、焦炭的物理性質(zhì)

焦炭物理性質(zhì)包括焦炭篩分組成、焦炭散密度、焦炭真相對(duì)密度、焦炭視相對(duì)密度、焦炭氣孔率、焦炭比熱容、焦炭熱導(dǎo)率、焦炭熱應(yīng)力、焦炭著火溫度、焦炭熱膨脹系數(shù)、焦炭收縮率、焦炭電阻率和焦炭透氣性等。

焦炭的物理性質(zhì)與其常溫機(jī)械強(qiáng)度和熱強(qiáng)度及化學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)。焦炭的主要物理性質(zhì)如下：

真密度為1.8-1.95g/cm3； 視密度為0.88-1.08g/cm3； 氣孔率為35-55%；

散密度為400-500kg/m3；

平均比熱容為0.808kj/（kgk）（100℃），1.465kj/（kgk）（1000℃）； 熱導(dǎo)率為2.64kj/（mhk）（常溫），6.91kg/（mhk）（900℃）； 著火溫度（空氣中）為450-650℃； 干燥無灰基低熱值為30-32KJ/g； 比表面積為0.6-0.8m2/g。(4)、焦炭的質(zhì)量指標(biāo)

焦炭是高溫干餾的固體產(chǎn)物，主要成分是碳，是具有裂紋和不規(guī)則的孔孢結(jié)構(gòu)體（或孔孢多孔體）。裂紋的多少直接影響到焦炭的力度和抗碎強(qiáng)度，其指標(biāo)一般以裂紋度（指單位體積焦炭內(nèi)的裂紋長度的多少）來衡量。衡量孔孢結(jié)構(gòu)的指標(biāo)主要用氣孔率（只焦炭氣孔體積占總體積的百分?jǐn)?shù)）來表示，它影響到焦炭的反應(yīng)性和強(qiáng)度。不同用途的焦炭，對(duì)氣孔率指標(biāo)要求不同，一般冶金焦氣孔率要求在40～45%，鑄造焦要求在35～40%，出口焦要求在30%左右。焦炭裂紋度與氣孔率的高低，與煉焦所用煤種有直接關(guān)系，如以氣煤為主煉得的焦炭，裂紋多，氣孔率高，強(qiáng)度低；而以焦煤作為基礎(chǔ)煤煉得的焦炭裂紋少、氣孔率低、強(qiáng)度高。焦炭強(qiáng)度通常用抗碎強(qiáng)度和耐磨強(qiáng)度兩個(gè)指標(biāo)來表示。焦炭的抗碎強(qiáng)度是指焦炭能抵抗受外來沖擊力而不沿結(jié)構(gòu)的裂紋或缺陷處破碎的能力，用M40值表示；焦炭的耐磨強(qiáng)度是指焦炭能抵抗外來摩檫力而不產(chǎn)生表面玻璃形成碎屑或粉末的能力，用M10值表示。焦炭的裂紋度影響其抗碎強(qiáng)度M40值，焦炭的孔孢結(jié)構(gòu)影響耐磨強(qiáng)度M10值。M40和M10值的測定方法很多，我國多采用德國米貢轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)的方法。

(5)、焦炭質(zhì)量的評(píng)價(jià)

①、焦炭中的硫分：硫是生鐵冶煉的有害雜質(zhì)之一，它使生鐵質(zhì)量降低。在煉鋼生鐵中硫含量大于0.07%即為廢品。由高爐爐料帶入爐內(nèi)的硫有11%來自礦石；3.5%來自石灰石；82.5%來自焦炭，所以焦炭是爐料中硫的主要來源。焦炭硫分的高低直接影響到高爐煉鐵生產(chǎn)。當(dāng)焦炭硫分大于1.6%，硫份每增加0.1%，焦炭使用量增加1.8%，石灰石加入量增加3.7%,礦石加入量增加0.3%高爐產(chǎn)量降低1.5—2.0%.冶金焦的含硫量規(guī)定不大于1%，大中型高爐使用的冶金焦含硫量小于0.4—0.7%。

②、焦炭中的磷分：煉鐵用的冶金焦含磷量應(yīng)在0.02—0.03%以下。

③、焦炭中的灰分：焦炭的灰分對(duì)高爐冶煉的影響是十分顯著的。焦炭灰分增加1%，焦炭用量增加2—2.5%因此，焦炭灰分的降低是十分必要的。

④、焦炭中的揮發(fā)分：根據(jù)焦炭的揮發(fā)分含量可判斷焦炭成熟度。如揮發(fā)分大于1.5%，則表示生焦；揮發(fā)分小于0.5—0.7%,則表示過火，一般成熟的冶金焦揮發(fā)分為1%左右。⑤、焦炭中的水分：水分波動(dòng)會(huì)使焦炭計(jì)量不準(zhǔn)，從而引起爐況波動(dòng)。此外，焦炭水分提高會(huì)使M04偏高，M10偏低，給轉(zhuǎn)鼓指標(biāo)帶來誤差。

⑥、焦炭的篩分組成：在高爐冶煉中焦炭的粒度也是很重要的。我國過去對(duì)焦炭粒度要求為：對(duì)大焦?fàn)t（1300—2000平方米）焦炭粒度大于40毫米；中、小高爐焦炭粒度大于25毫米。但目前一些鋼廠的試驗(yàn)表明，焦炭粒度在40—25毫米為好。大于80毫米的焦炭要整粒，使其粒度范圍變化不大。這樣焦炭塊度均一，空隙大，阻力小，爐況運(yùn)行良好。3.3.3熔劑

(1)、熔劑的作用

熔劑在冶煉過程中的主要作用有：

①.使還原出來的鐵與脈石和灰分實(shí)現(xiàn)良好分離，并順利從爐缸流出，即渣鐵分離。②.生成一定數(shù)量和一定物理、化學(xué)性能的爐渣，去除有害雜質(zhì)硫，確保生鐵質(zhì)量。(2)、熔劑的種類

根據(jù)礦石中脈石成分的不同，高爐冶煉使用的熔劑，按其性質(zhì)可分為堿性、酸性和中性三類。

①．堿性熔劑

常用的堿性熔劑有石灰石(CaC03)和白云石(CaC03·MgC03)。

②．酸性熔劑

作為酸性熔劑使用的有石英石(Si02)、均熱爐渣(主要成分為2FeO、Si02)及含酸性脈石的貧鐵礦等。

③．中性熔劑

高鋁原料。如鐵釩土和粘土頁巖。

三、對(duì)堿性熔劑的質(zhì)量要求

對(duì)堿性熔劑的質(zhì)量有如下要求：

1.堿性氧化物(CaO+MgO)含量高，酸性氧化物(Si02+A1203)愈少愈好。或熔劑的有效熔劑性愈高愈好。

一般要求石灰石中Ca0的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不低于50％，Si02+A1203的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過3．5％。

熔劑的有效熔劑性是指熔劑按爐渣堿度的要求，除去本身酸性氧化物含量所消耗的堿性氧化物外，剩余部分的堿性氧化物含量。可用下式表示：

當(dāng)熔劑中與爐渣中Mg0含量很少時(shí)，計(jì)算式可簡化為： 2.有害雜質(zhì)硫、磷含量要少。石灰石中一般硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)只有0．01％～0．08％，磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0．001％～0．03％。

3.較高的機(jī)械強(qiáng)度，粒度要均勻，大小適中。

適宜的石灰石入爐粒度范圍是：大中型高爐為20～50mm，小型高爐為l0～30mm。當(dāng)爐渣黏稠引起爐況失常時(shí)，還可短期適量加入螢石(CaF2)，以稀釋爐渣和洗掉爐襯上的堆積物

四．高爐煉鐵的工藝流程

煉鐵工藝是是將含鐵原料（燒結(jié)礦、球團(tuán)礦或鐵礦）、燃料（焦炭、煤粉等）及其它輔助原料（石灰石、白云石、錳礦等）按一定比例裝入高爐，并由熱風(fēng)爐向高爐內(nèi)鼓入熱風(fēng)助焦炭燃燒，原料、燃料隨著爐內(nèi)熔煉等過程的進(jìn)行而下降。在爐料下降和煤氣上升過程中，先后發(fā)生傳熱、還原、熔化、脫炭作用而生成生鐵，鐵礦石原料中的雜質(zhì)與加入爐內(nèi)的熔劑相結(jié)合而成渣，爐底鐵水間斷地放出裝入鐵水罐，送往煉鋼廠。同時(shí)產(chǎn)生高爐煤氣，爐渣兩種副產(chǎn)品，高爐渣水淬后全部作為水泥生產(chǎn)原料。煉鐵工藝流程和主要排污節(jié)點(diǎn)見上圖 3.3.4高爐煉鐵原的理

煉鐵過程實(shí)質(zhì)上是將鐵從其自然形態(tài)——礦石等含鐵化合物中還原出來的過程。

煉鐵方法主要有高爐法、直接還原法、熔融還原法等，其原理是礦石在特定的氣氛中（還原物質(zhì)CO、H2、C；適宜溫度等）通過物化反應(yīng)獲取還原后的生鐵。生鐵除了少部分用于鑄造外，絕大部分是作為煉鋼原料。

高爐煉鐵是現(xiàn)代煉鐵的主要方法，鋼鐵生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)。這種方法是由古代豎爐煉鐵發(fā)展、改進(jìn)而成的。盡管世界各國研究發(fā)展了很多新的煉鐵法，但由于高爐煉鐵技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)良好，工藝簡單，生產(chǎn)量大,勞動(dòng)生產(chǎn)率高,能耗低，這種方法生產(chǎn)的鐵仍占世界鐵總產(chǎn)量的95％以上。

高爐生產(chǎn)時(shí)從爐頂裝入鐵礦石、焦炭、造渣用熔劑(石灰石)，從位于爐子下部沿爐周的風(fēng)口吹入經(jīng)預(yù)熱的空氣。在高溫下焦炭（有的高爐也噴吹煤粉、重油、天然氣等輔助燃料）中的碳同鼓入空氣中的氧燃燒生成的一氧化碳和氫氣，在爐內(nèi)上升過程中除去鐵礦石中的氧，從而還原得到鐵。煉出的鐵水從鐵口放出。鐵礦石中不還原的雜質(zhì)和石灰石等熔劑結(jié)合生成爐渣，從渣口排出。產(chǎn)生的煤氣從爐頂導(dǎo)出，經(jīng)除塵后，作為熱風(fēng)爐、加熱爐、焦?fàn)t、鍋爐等的燃料。3.3.5高爐的主要組成部分

高爐爐殼：爐殼的作用是固定冷卻設(shè)備，保證高爐砌體牢固，密封爐體，有的還承受爐頂載荷、熱應(yīng)力和內(nèi)部的煤氣壓力，有時(shí)要抵抗崩料、坐料甚至可能發(fā)生的煤氣爆炸的突然沖擊，因此要有足夠的強(qiáng)度。

爐喉：高爐本體的最上部分，呈圓筒形。爐喉既是爐料的加入口，也是煤氣的導(dǎo)出口。它對(duì)爐料和煤氣的上部分布起控制和調(diào)節(jié)作用。

爐身：高爐鐵礦石間接還原的主要區(qū)域，呈圓錐臺(tái)簡稱圓臺(tái)形，由上向下逐漸擴(kuò)大，用以使?fàn)t料在遇熱發(fā)生體積膨脹后不致形成料拱，并減小爐料下降阻找力。爐身角的大小對(duì)爐料下降和煤氣流分布有很大影響。

爐腰：高爐直徑最大的部位。它使?fàn)t身和爐腹得以合理過渡。由于在爐腰部位有爐渣形成，并且粘稠的初成渣會(huì)使?fàn)t料透氣性惡化，為減小煤氣流的阻力，在渣量大時(shí)可適當(dāng)擴(kuò)大爐腰直徑，但仍要使它和其他部位尺寸保持合適的比例關(guān)系，比值以取上限為宜。爐腰高度對(duì)高爐冶煉過程影響不很顯著，一般只在很小范圍內(nèi)變動(dòng)。

爐腹：高爐熔化和造渣的主要區(qū)段，呈倒錐臺(tái)形。為適應(yīng)爐料熔化后體積收縮的特點(diǎn)，其直徑自上而下逐漸縮小，形成一定的爐腹角。爐腹的存在，使燃燒帶處于合適位置，有利于氣流均勻分布。爐腹高度隨高爐容積大小而定，但不能過高或過低，一般為3．0～3．6m。爐腹角一般為79～82 ；過大，不利于煤氣流分布；過小，則不利于爐料順行。

爐缸：高爐燃料燃燒、渣鐵反應(yīng)和貯存及排放區(qū)域，呈圓筒形。出鐵口、渣口和風(fēng)口都設(shè)在爐缸部位，因此它也是承受高溫煤氣及渣鐵物理和化學(xué)侵蝕最劇烈的部位，對(duì)高爐煤氣的初始分布、熱制度、生鐵質(zhì)量和品種都有極重要的影響。

爐底：高爐爐底砌體不僅要承受爐料、渣液及鐵水的靜壓力，而且受到1400～4600℃的高溫、機(jī)械和化學(xué)侵蝕、其侵蝕程度決定著高爐的一代壽命。只有砌體表面溫度降低到它所接觸的渣鐵凝固溫度，并且表面生成渣皮（或鐵殼），才能阻止其進(jìn)一步受到侵蝕，所以必需對(duì)爐底進(jìn)行冷卻。通常采用風(fēng)冷或水冷。目前我國大中型高爐大都采用全碳磚爐底或碳磚和高鋁磚綜合爐底，大大改善了爐底的散熱能力。

爐基：它的作用是將所集中承擔(dān)的重量按照地層承載能力均勻地傳給地層，因而其形狀都是向下擴(kuò)大的。高爐和爐基的總重量常為高爐容積的10～18倍（噸）。爐基不許有不均勻的下沉，一般爐基的傾斜值不大于0.1％～0．5％。高爐爐基應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和耐熱能力，使其在各種應(yīng)力作用下不致產(chǎn)生裂縫。爐基常做成圓形或多邊形，以減少熱應(yīng)力的不均勻分布。

爐襯：高爐爐襯組成高爐的工作空間，并起到減少高爐熱損失、保護(hù)爐殼和其它金屬結(jié)構(gòu)免受熱應(yīng)力和化學(xué)侵蝕的作用。爐襯是用能夠抵抗高溫作用的耐火材料砌筑而成的。爐襯的損壞受多種因素的影響，各部位工作條件不同，受損壞的機(jī)理也不同，因此必須根據(jù)部位、冷卻和高爐操作等因素，選用不同的耐火材料。

爐喉護(hù)板：爐喉在爐料頻繁撞擊和高溫的煤氣流沖刷下，工作條件十分惡劣，維護(hù)其圓筒形狀不被破壞是高爐上部調(diào)節(jié)的先決條件。為此，在爐喉設(shè)置保護(hù)板（鋼磚）。小高爐的爐喉保護(hù)板可以用鑄鐵做成開口的匣子形狀；大高爐的爐喉護(hù)板則用100～150mm厚的鑄鋼做成。爐喉護(hù)板主要有塊狀、條狀和變徑幾種形式。變徑爐喉護(hù)板還起著調(diào)節(jié)爐料和煤氣流分布的作用。

3.3.6高爐解體

為了在操作技術(shù)上能正確處理高爐冶煉中經(jīng)常出現(xiàn)的復(fù)雜現(xiàn)象，就要切實(shí)了解爐內(nèi)狀況。在盡量保持高爐的原有生產(chǎn)狀態(tài)下停爐、注水冷卻或充氮冷卻后，對(duì)從爐喉的爐料開始一直到爐底的積鐵所進(jìn)行的細(xì)致的解體調(diào)查，稱為高爐解體調(diào)查。它雖不能完全了解高爐生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)情況，但對(duì)了解高爐過程、強(qiáng)化高爐冶煉很有參考價(jià)值。

3.3.7高爐冷卻裝置

高爐爐襯內(nèi)部溫度高達(dá)1400℃，一般耐火磚都要軟化和變形。高爐冷卻裝置是為延長磚襯壽命而設(shè)置的，用以使?fàn)t襯內(nèi)的熱量傳遞出動(dòng)，并在高爐下部使?fàn)t渣在爐襯上冷凝成一層保護(hù)性渣皮，按結(jié)構(gòu)不同，高爐冷卻設(shè)備大致可分為：外部噴水冷卻、風(fēng)口渣口冷卻、冷卻壁和冷卻水箱以及風(fēng)冷(水冷)爐底等裝置。

3.3.8高爐灰

也叫爐塵，系高爐煤氣帶出的爐料粉末。其數(shù)量除了與高爐冶煉強(qiáng)度、爐頂壓力有關(guān)外，還與爐料的性質(zhì)有很大關(guān)系。爐料粉末多，帶出的爐塵量就大。目前，每煉一噸鐵約有 10～100kg的高爐灰。高爐灰通常含鐵40％左右，并含有較多的碳和堿性氧化物；其主要成分是焦末和礦粉。燒結(jié)料中加入部分高爐灰，可節(jié)約熔劑和降低燃料消耗。

3.3.9高爐除塵器

用來收集高爐煤氣中所含灰塵的設(shè)備。高爐用除塵器有重力除塵器、離心除塵器、旋風(fēng)除塵器、洗滌塔、文氏管、洗氣機(jī)、電除塵器、布袋除塵器等。粗粒灰塵（＞60～90um），可用重力除塵器、離心除塵器及旋風(fēng)除塵器等除塵；細(xì)粒灰塵則需用洗氣機(jī)、電除塵器等除塵設(shè)備。

3.3.10高爐鼓風(fēng)機(jī)

高爐最重要的動(dòng)力設(shè)備。它不但直接提供高爐冶煉所需的氧氣，而且提供克服高爐料柱阻力所需的氣體動(dòng)力。現(xiàn)代大、中型高爐所用的鼓風(fēng)機(jī)，大多用汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的離心式鼓風(fēng)機(jī)和軸流式鼓風(fēng)機(jī)。近年來使用大容量同步電動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)。這種鼓風(fēng)機(jī)耗電雖多，但啟動(dòng)方便，易于維修，投資較少。高爐冶煉要求鼓風(fēng)機(jī)能供給一定量的空氣，以保證燃燒一定的碳；其所需風(fēng)量的大小不僅與爐容成正比，而且與高爐強(qiáng)化程度有關(guān)、一般按單位爐容2.1～2.5m3／min的風(fēng)量配備。但實(shí)際上不少的高爐考慮到生產(chǎn)的發(fā)展，配備的風(fēng)機(jī)能力都大于這一比例

高爐煉鐵生產(chǎn)是冶金(鋼鐵)工業(yè)最主要的環(huán)節(jié)。高爐冶煉是把鐵礦石還原成生鐵的連續(xù)生產(chǎn)過程。鐵礦石、焦炭和熔劑等固體原料按規(guī)定配料比由爐頂裝料裝置分批送入高爐，并使?fàn)t喉料面保持一定的高度。焦炭和礦石在爐內(nèi)形成交替分層結(jié)構(gòu)。礦石料在下降過程中逐步被還原、熔化成鐵和渣，聚集在爐缸中，定期從鐵口、渣口放出。高爐生產(chǎn)是連續(xù)進(jìn)行的。一代高爐（從開爐到大修停爐為一代）能連續(xù)生產(chǎn)幾年到十幾年。本專題將詳細(xì)介紹高爐煉鐵生產(chǎn)的工藝流程，主要工藝設(shè)備的工作原理以及控制要求等信息。由于時(shí)間的倉促和編輯水平有限，專題中難免出現(xiàn)遺漏或錯(cuò)誤的地方，歡迎大家補(bǔ)充指正。

高爐冶煉目的：將礦石中的鐵元素提取出來，生產(chǎn)出來的主要產(chǎn)品為鐵水。付產(chǎn)品有：水渣、礦渣棉和高爐煤氣等。

3.3.11高爐冶煉工藝--爐前操作

一、爐前操作的任務(wù)

1、利用開口機(jī)、泥炮、堵渣機(jī)等專用設(shè)備和各種工具，按規(guī)定的時(shí)間分別打開渣、鐵口，放出渣、鐵，并經(jīng)渣鐵溝分別流人渣、鐵罐內(nèi)，渣鐵出完后封堵渣、鐵口，以保證高爐生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行。

2.完成渣、鐵口和各種爐前專用設(shè)備的維護(hù)工作。

3、制作和修補(bǔ)撇渣器、出鐵主溝及渣、鐵溝。

4、更換風(fēng)、渣口等冷卻設(shè)備及清理渣鐵運(yùn)輸線等一系列與出渣出鐵相關(guān)的工作。

高爐冶煉工藝--高爐基本操作 :

高爐基本操作制度:

高爐爐況穩(wěn)定順行：一般是指爐內(nèi)的爐料下降與煤氣流上升均勻，爐溫穩(wěn)定充沛，生鐵合格，高產(chǎn)低耗。

操作制度：根據(jù)高爐具體條件(如高爐爐型、設(shè)備水平、原料條件、生產(chǎn)計(jì)劃及品種指標(biāo)要求)制定的高爐操作準(zhǔn)則。

高爐基本操作制度：裝料制度、送風(fēng)制度、爐缸熱制度和造渣制度。

高爐冶煉主要工藝設(shè)備簡介： [高爐設(shè)備]高爐 ：

橫斷面為圓形的煉鐵豎爐。用鋼板作爐殼，殼內(nèi)砌耐火磚內(nèi)襯。高爐本體自上而下分為爐喉、爐身、爐腰、爐腹、爐缸5部分。由于高爐煉鐵技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)良好，工藝 簡單，生產(chǎn)量大，勞動(dòng)生產(chǎn)效率高，能耗低等優(yōu)點(diǎn)，故這種方法生產(chǎn)的鐵占世界鐵總產(chǎn)量的絕大部分。高爐生產(chǎn)時(shí)從爐頂裝入鐵礦石、焦炭、造渣用熔劑（石灰石），從位于爐子下部沿爐周的風(fēng)口吹入經(jīng)預(yù)熱的空氣。在高溫下焦炭（有的高爐也噴吹煤粉、重油、天然氣等輔助燃料）中的碳同鼓入空氣中的氧燃燒生成的一氧化碳和氫氣，在爐內(nèi)上升過程中除去鐵礦石中的氧，從而還原得到鐵。煉出的鐵水從鐵口放出。鐵礦石中未還原的雜質(zhì)和石灰石等熔劑結(jié)合生成爐渣，從渣口排出。產(chǎn)生的煤氣從爐頂排出，經(jīng)除塵后，作為熱風(fēng)爐、加熱爐、焦?fàn)t、鍋爐等的燃料。高爐冶煉的主要產(chǎn)品是生鐵，還有副產(chǎn)高爐渣和高爐煤氣。[高爐設(shè)備]高爐熱風(fēng)爐介紹 :

熱風(fēng)爐是為高爐加熱鼓風(fēng)的設(shè)備，是現(xiàn)代高爐不可缺少的重要組成部分。提高風(fēng)溫可以通過提高煤氣熱值、優(yōu)化熱風(fēng)爐及送風(fēng)管道結(jié)構(gòu)、預(yù)熱煤氣和助燃空氣、改善熱風(fēng)爐操作等技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)。理論研究和生產(chǎn)實(shí)踐表明，采用優(yōu)化的熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)、提高熱風(fēng)爐熱效率、延長熱風(fēng)爐壽命是提高風(fēng)溫的有效途徑。[高爐設(shè)備]鐵水罐車:

鐵水罐車用于運(yùn)送鐵水，實(shí)現(xiàn)鐵水在脫硫跨與加料跨之間的轉(zhuǎn)移或放置在混鐵爐下，用于高爐或混鐵爐等出鐵。3.4高爐煤氣清洗系統(tǒng)

從高爐爐頂排出的煤氣一般汗CO2 15-20%,CO 20-26%，其發(fā)熱值大于3200KJ/m3，裝入高爐的焦炭等燃料的熱量約有三分之一通過高爐煤氣排出。因此將高爐煤氣作為鋼鐵廠的一部分充分加以利用，在經(jīng)濟(jì)上十分重要。一般是將高爐煤氣單獨(dú)使用，或者和焦?fàn)t煤氣摻合使用，作為熱風(fēng)爐、焦?fàn)t、加熱爐、發(fā)電廠鍋爐的燃料。但從爐頂排出的高爐粗煤氣含有10-40g/m3的粉塵，具體數(shù)值取決與爐料中的粉塵率和爐頂壓力、煤氣流速，使用富氧等情況。

3.4.1高爐煤氣除塵系統(tǒng)的組成

我國1000m3以上的高爐采用煤氣除塵系統(tǒng)，從爐喉出來的煤氣先經(jīng)過重力除塵器進(jìn)行除塵，然后經(jīng)過洗滌塔進(jìn)行半精除塵在進(jìn)入文氏管進(jìn)行精除塵，除塵后的煤氣經(jīng)過脫水器進(jìn)入凈煤氣總管。但隨著爐頂壓力的增高，促進(jìn)了文氏管的效率提高，近年來大型高爐已用串聯(lián)雙級(jí)文氏管系統(tǒng)來代替塔后文氏管系統(tǒng)。3.4.1脫泥脫水設(shè)備

高爐煤氣經(jīng)過洗滌塔、文氏管等除塵裝置濕法清洗后，煤氣中夾帶部分水泥和灰泥。水分會(huì)降低煤氣發(fā)熱值，同時(shí)由于水滴中帶有灰塵，影響煤氣的實(shí)際除塵效果，必須采用脫泥脫水設(shè)備使其從煤氣中分離出來。目前，高爐煤氣清洗系統(tǒng)中采用的脫泥脫水設(shè)備主要有重力式灰泥捕集器、旋風(fēng)式灰泥捕集器、傘形或傘旋脫水器和填料式脫水器。3.4.1.2重力式灰泥捕集器

氣流進(jìn)入重力式灰泥捕集器后，速度降低，并且改變氣流方向，而氣流中的灰泥和水滴仍直線加速沉降，產(chǎn)生了水氣分離，重力式灰泥捕集器結(jié)構(gòu)簡單，不易堵塞，但對(duì)細(xì)塵粒和水滴的脫塵效率不高。

重力式灰泥捕集器有擋板式和直入式兩種型式 3.4.1.3旋風(fēng)式灰泥捕集器

把煤氣從切向引入捕集器，利用氣流的回旋運(yùn)動(dòng)，灰泥由于離心力的作業(yè)碰撞圓筒壁而沉降，達(dá)到捕集灰泥的目的。3.4.1.4傘形或傘旋脫水器

傘形脫水器是一種利用改變煤氣流向，使水滴撞于傘形擋板上，因失去動(dòng)能而分離的脫水器設(shè)備。

3.4.1.5填料脫水器

填料脫水器一般作為最后一級(jí)的脫水設(shè)備，同題高度約為二倍筒體直徑。筒內(nèi)填料目前多用角鋼代替木材。材料脫水器的脫水效率為85%，煤氣流經(jīng)脫水器的壓力降為500-1000Pa。

結(jié)論: 高爐工作者應(yīng)努力防止各種事故的發(fā)生，保證聯(lián)合企業(yè)的生產(chǎn)進(jìn)行。目前上料系統(tǒng)多采用皮帶上料，電子計(jì)算機(jī)，工業(yè)電視等，但必須保證其可持續(xù)作業(yè)。高爐從開爐投產(chǎn)到停爐中，此期間連續(xù)不間斷生產(chǎn)，僅在設(shè)備檢修或發(fā)生時(shí)候是才停產(chǎn)。那么我們必須保證各個(gè)環(huán)節(jié)都步步到位，要不必然會(huì)影響整個(gè)高爐冶煉過程，甚至停產(chǎn)，給企業(yè)造成巨大損失。

參考文獻(xiàn)；

1.李士玲主編 煉鐵工藝

2.韓志進(jìn)主編 趙育新副主編 高爐煉鐵實(shí)習(xí)3.陳坤楠主編 煉鐵設(shè)備