第一篇：高爐工藝流程

高爐煉鐵生產工藝流程簡介

----冶金自動化系列專題

[導讀]:高爐煉鐵生產是冶金(鋼鐵)工業最主要的環節。高爐冶煉是把鐵礦石還原成生鐵的連續生產過程。鐵礦石、焦炭和熔劑等固體原料按規定配料比由爐頂裝料裝置分批送入高爐，并使爐喉料面保持一定的高度。焦炭和礦石在爐內形成交替分層結構。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。高爐生產是連續進行的。一代高爐（從開爐到大修停爐為一代）能連續生產幾年到十幾年。本專題將詳細介紹高爐煉鐵生產的工藝流程，主要工藝設備的工作原理以及控制要求等信息。由于時間的倉促和編輯水平有限，專題中難免出現遺漏或錯誤的地方，歡迎大家補充指正。

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

高爐冶煉原理簡介：

高爐生產是連續進行的。一代高爐（從開爐到大修停爐為一代）能連續生產幾年到十幾年。生產時，從爐頂（一般爐頂是由料鐘與料斗組成，現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，從高爐下部的風口吹進熱風（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，這個過程叫做還原。鐵礦石通過還原反應煉出生鐵，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的石灰石等熔劑結合生成爐渣，從出鐵口和出渣口分別排出。煤氣從爐頂導出，經除塵后，作為工業用煤氣。現代化高爐還可以利用爐頂的高壓，用導出的部分煤氣發電。

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生產過程。鐵礦石、焦炭和熔劑等固體原料按規定配料比由爐頂裝料裝置分批送入高爐，并使爐喉料面保持一定的高度。焦炭和礦石在爐內形成交替分層結構。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

1、利用開口機、泥炮、堵渣機等專用設備和各種工具，按規定的時間分別打開渣、鐵口，放出渣、鐵，并經渣鐵溝分別流人渣、鐵罐內，渣鐵出完后封堵渣、鐵口，以保證高爐生產的連續進行。2.完成渣、鐵口和各種爐前專用設備的維護工作。

3、制作和修補撇渣器、出鐵主溝及渣、鐵溝。

4、更換風、渣口等冷卻設備及清理渣鐵運輸線等一系列與出渣出鐵相關的工作。

高爐冶煉工藝--高爐基本操作 :

高爐基本操作制度:

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

操作制度：根據高爐具體條件(如高爐爐型、設備水平、原料條件、生產計劃及品種指標要求)制定的高爐操作準則。

高爐基本操作制度：裝料制度、送風制度、爐缸熱制度和造渣制度。

高爐冶煉主要工藝設備簡介：

[高爐設備]高爐 ：

橫斷面為圓形的煉鐵豎爐。用鋼板作爐殼，殼內砌耐火磚內襯。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 術經濟指標良好，工藝 簡單，生產量大，勞動生產效率高，能耗低等優點，故這種方法生產的鐵占世界鐵總產量的絕大部分。高爐生產時從爐頂裝入鐵礦石、焦炭、造渣用熔劑（石灰石），從位于爐子下部沿爐周的風口吹入經預熱的空氣。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和石灰石等熔劑結合生成爐渣，從渣口排出。產生的煤氣從爐頂排出，經除塵后，作為熱風爐、加熱爐、焦爐、鍋爐等的燃料。高爐冶煉的主要產品是生鐵，還有副產高爐渣和高爐煤氣。

[高爐設備]高爐熱風爐介紹 :

熱風爐是為高爐加熱鼓風的設備，是現代高爐不可缺少的重要組成部分。提高風溫可以通過提高煤氣熱值、優化熱風爐及送風管道結構、預熱煤氣和助燃空氣、改善熱風爐操作等技術措施來實現。理論研究和生產實踐表明，采用優化的熱風爐結構、提高熱風爐熱效率、延長熱風爐壽命是提高風溫的有效途徑。

[高爐設備]鐵水罐車:

鐵水罐車用于運送鐵水，實現鐵水在脫硫跨與加料跨之間的轉移或放置在混鐵爐下，用于高爐或混鐵爐等出鐵。【 查看全文】

高爐是一個比較復雜的系統，用到的自動化產品比較多，下面列舉部分產品出來：

常用到的自動化設備：PLC、組態軟件、變頻器、工控機、工業以太網交換機等等。

高爐及其結構介紹

----冶金自動化系列專題

高爐:煉鐵一般是在高爐里連續進行的。高爐又叫鼓風爐，這是因為要把熱空氣吹入爐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。因為碳比鐵的性質活潑，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、二氧化碳和氮氣混合氣體叫高爐煤氣。高爐煤氣里含有大量灰塵和有害氣體，必須經過凈化處理，以防止污染環境

冶煉原理

高爐生產是連續進行的。一代高爐（從開爐到大修停爐為一代）能連續生產幾年到十幾年。生產時，從爐頂（一般爐頂是由料種與料斗組成，現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，從高爐下部的風口吹進熱風（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，這個過程叫做還原。鐵礦石通過還原反應煉出生鐵，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的石灰石等熔劑結合生成爐渣，從出鐵口和出渣口分別排出。煤氣從爐頂導出，經除塵后，作為工業用煤氣。現代化高爐還可以利用爐頂的高壓，用導出的部分煤氣發電。

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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生產過程。鐵礦石、焦炭和熔劑等固體原料按規定配料比由爐頂裝料裝置分批送入高爐，并使爐喉料面保持一定的高度。焦炭和礦石在爐內形成交替分層結構。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，從點火轉入正常生產的過程叫開爐。開爐前爐襯要烘干，一切機電設備要認真檢查或試車。配料采用比正常生產高一些的焦比；送風后，按爐溫情況逐步過渡到正常焦比。開爐時要注意安全操作，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 高爐生產若干年后，爐襯和爐型嚴重損壞，繼續生產不經濟或不安全，需要停爐進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，一般常規檢修叫小修）。通常把開爐到停爐的時間稱為高爐壽命，長的可達十年以上。

鋼鐵行業主要工藝設備簡單介紹

高爐:煉鐵一般是在高爐里連續進行的。高爐又叫鼓風爐，這是因為要把熱空氣吹入爐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。因為碳比鐵的性質活潑，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：現代化高爐廣泛使用焊接的鋼板爐殼，只有極少數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，還要承受熱應力和內部的煤氣壓力，有時要抵抗崩料、坐料甚至可能發生的煤氣爆炸的突然沖擊，因此要有足夠的強度。爐殼外形尺寸應與高爐內型、爐體各部厚度、冷卻設備結構形式相適應。

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，也是煤氣的導出口。它對爐料和煤氣的上部分布起控制和調節作用。爐喉直徑應和爐缸直徑、爐腰直徑及大鐘直徑比例適當。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域，呈圓錐臺簡稱圓臺形，由上向下逐漸擴大，用以使爐料在遇熱發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。它使爐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使爐料透氣性惡化，為減小煤氣流的阻力，在渣量大時可適當擴大爐腰直徑，但仍要使它和其他部位尺寸保持合適的比例關系，比值以取上限為宜。爐腰高度對高爐冶煉過程影響不很顯著，一般只在很小范圍內變動。

爐腹：高爐熔化和造渣的主要區段，呈倒錐臺形。為適應爐料熔化后體積收縮的特點，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、渣鐵反應和貯存及排放區域，呈圓筒形。出鐵口、渣口和風口都設在爐缸部位，因此它也是承受高溫煤氣及渣鐵物理和化學侵蝕最劇烈的部位，對高爐煤氣的初始分布、熱制度、生鐵質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、機械和化學侵蝕、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），才能阻止其進一步受到侵蝕，所以必需對爐底進行冷卻。通常采用風冷或水冷。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％。高爐爐基應有足夠的強度和耐熱能力，使其在各種應力作用下不致產生裂縫。爐基常做成圓形或多邊形，以減少熱應力的不均勻分布。

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、保護爐殼和其它金屬結構免受熱應力和化學侵蝕的作用。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，受損壞的機理也不同，因此必須根據部位、冷卻和高爐操作等因素，選用不同的耐火材料。

爐喉護板：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，維護其圓筒形狀不被破壞是高爐上部調節的先決條件。為此，在爐喉設置保護板（鋼磚）。小高爐的爐喉保護板可以用鑄鐵做成開口的匣子形狀；大高爐的爐喉護板則用100～150mm厚的鑄鋼做成。爐喉護板主要有塊狀、條狀和變徑幾種形式。變徑爐喉護板還起著調節爐料和煤氣流分布的作用。

高爐解體

為了在操作技術上能正確處理高爐冶煉中經常出現的復雜現象，就要切實了解爐內狀況。在盡量保持高爐的原有生產狀態下停爐、注水冷卻或充氮冷卻后，對從爐喉的爐料開始一直到爐底的積鐵所進行的細致的解體調查，稱為高爐解體調查。它雖不能完全了解高爐生產的動態情況，但對了解高爐過程、強化高爐冶煉很有參考價值。

高爐冷卻裝置

高爐爐襯內部溫度高達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置的，用以使爐襯內的熱量傳遞出動，并在高爐下部使爐渣在爐襯上冷凝成一層保護性渣皮，按結構不同，高爐冷卻設備大致可分為：外部噴水冷卻、風口渣口冷卻、冷卻壁和冷卻水箱以及風冷(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。其數量除了與高爐冶煉強度、爐頂壓力有關外，還與爐料的性質有很大關系。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。燒結料中加入部分高爐灰，可節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備。高爐用除塵器有重力除塵器、離心除塵器、旋風除塵器、洗滌塔、文氏管、洗氣機、電除塵器、布袋除塵器等。粗粒灰塵（＞60～90um），可用重力除塵器、離心除塵器及旋風除塵器等除塵；細粒灰塵則需用洗氣機、電除塵器等除塵設備。

高爐鼓風機

高爐最重要的動力設備。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力。現代大、中型高爐所用的鼓風機，大多用汽輪機驅動的離心式鼓風機和軸流式鼓風機。近年來使用大容量同步電動鼓風機。這種鼓風機耗電雖多，但啟動方便，易于維修，投資較少。高爐冶煉要求鼓風機能供給一定量的空氣，以保證燃燒一定的碳；其所需風量的大小不僅與爐容成正比，而且與高爐強化程度有關、一般按單位爐容2.1～2.5m3／min的風量配備。但實際上不少的高爐考慮到生產的發展，配備的風機能力都大于這一比例。

煉鐵生產工藝流程圖

煉鐵過程實質上是將鐵從其自然形態——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CO、H2、C；適宜溫度等）通過物化反應獲取還原后的生鐵。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，總計需要2-3噸原料。為了保證高爐生產的連續性，要求有足夠數量的原料供應。

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。

高爐生產是連續進行的。一代高爐（從開爐到大修停爐為一代）能連續生產幾年到十幾年。生產時，從爐頂（一般爐頂是由料種與料斗組成，現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，從高爐下部的風口吹進熱風（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，這個過程叫做還原。鐵礦石通過還原反應煉出生鐵，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的石灰石等熔劑結合生成爐渣，從出鐵口和出渣口分別排出。煤氣從爐頂導出，經除塵后，作為工業用煤氣。現代化高爐還可以利用爐頂的高壓，用導出的部分煤氣發電。

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

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

目前國內單一性生鐵廠家，高爐容積也以達到500左右立方米，但多數仍維持在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，其產品質量參差不齊，公布分散，不具有期規模性，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生產過程。鐵礦石、焦炭和熔劑等固體原料按規定配料比由爐頂裝料裝置分批送入高爐，并使爐喉料面保持一定的高度。焦炭和礦石在爐內形成交替分層結構。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。

鼓風機送出的冷空氣在熱風爐加熱到800～1350℃以后，經風口連續而穩定地進入爐缸，熱風使風口前的焦炭燃燒，產生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；并使鐵礦石完成一系列物理化學變化，煤氣流則逐漸冷卻。下降料柱與上升煤氣流之間進行劇烈的傳熱、傳質和傳動量的過程。

下降爐料中的毛細水分當受熱到100～200℃即蒸發，褐鐵礦和某些脈石中的結晶水要到500～800℃才分解蒸發。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,只是到風口前才燃燒氣化,少部分焦炭在還原氧化物時氣化成CO。而礦石在部分還原并升溫到1000～1100℃時就開始軟化；到1350～1400℃時完全熔化；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構。由于高爐中的逆流熱交換,形成了溫度分布不同的幾個區域。在圖1中，①區是礦石與焦炭分層的干區，稱塊狀帶，沒有液體；②區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區是液態渣、鐵的滴落帶，帶內只有焦炭仍是固體；④風口前有一個袋形的焦炭回旋區，在這里，焦炭強烈地回旋和燃燒，是爐內熱量和氣體還原劑的主要產生地。

液態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過程，順利地完成加熱、還原鐵礦石和熔化渣、鐵等過程，達到高產、低耗、優質的要求。

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計算）286公斤。

主要還原劑 焦炭中的碳和鼓風中的氧燃燒生成的CO氣體，以及鼓風和燃料在爐內反應生成的H2是高爐中的主要還原劑。約從400℃開始,氧化鐵逐步從高價鐵還原成低價鐵，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。還原順序為: Fe2O3─→Fe3O4─→FeO─→Fe（低于570℃時，FeO不穩定,還原順序為：Fe2O3─→Fe3O4─→Fe）。從圖2可看到各級氧化鐵與氣相的平衡關系。

氧化鐵還原的主要還原反應為：

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同時作為還原劑存在時，受水煤氣反應的制約：

H2+CO2─→H2O+CO-9870千卡

注：式內反應熱從工程習慣按公斤分子計。

直接還原 在高溫區（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,轉化成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。因為直接還原比間接還原耗熱大得多，所以在高爐內應盡可能提高中溫區的間接還原率，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（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節：①還原氣體通過礦粒表面的氣膜向礦石表面擴散；②還原氣體通過已還原金屬層向礦石內部擴散；③金屬鐵－浮氏體兩相界面上的化學反應；④還原氣體產物通過已還原金屬層向外擴散；⑤還原氣體通過附面氣膜向外擴散。

還原模式有兩種：當礦石結構致密，還原金屬層是自外表逐步向礦粒中心擴展，中心未反應的核心部分逐步縮小，可稱為“未反應核”還原模式；如果礦石多孔疏松，內擴散十分容易，且粒徑不大，則還原過程將同時在整個礦石內部環繞每一個氧化鐵微晶進行氧化鐵的氣固還原反應，這是另一種模式。

整個反應速度決定于化學反應速度和擴散速度。如果化學反應慢，稱為反應處于“化學控制”；如果擴散慢，則稱反應處于“擴散控制”。溫度提高，化學反應速度加快，氣體的擴散速度也會增加，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，則趨向于擴散控制范圍。如果能出現擴散與化學反應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。因為H2的擴散速度比CO高，H2的還原速度也高于CO。當煤氣中存在CO2或H2O分子時,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。對礦石則要求氣孔度大，使還原過程不受擴散的限制；致密的鐵礦石應適當減小粒度，這樣不僅能使內擴散距離縮短，而且會使氣－固相接觸總面積增大，有利于還原過程（見冶金過程動力學）。

高爐中其他元素的還原 進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。各種氧化物因化學穩定性不同，有的在高爐內全部還原，有的部分還原，有的完全不能還原，不還原的氧化物就進入爐渣。

硅的還原 硅比鐵難還原，要到高溫區才能被碳還原出來，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元素。

大部分生鐵中的硅是焦炭灰分或渣中的SiO2，通過風口附近高溫區（1700℃以上）時，先被還原生成氣態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，有一部分 SiO隨煤氣逸出爐外。含硅愈高，揮發愈多；SiO冷卻后又被氧化成極細的SiO2粉末,除增加能耗外，還會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,反應熱耗又多，生產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形態進入高爐的磷，以及以氧化物或硫化物形態存在的銅、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％。二氧化鈦在高爐內只有少量被還原。

鉀、鈉、鋅等金屬的沸點低，其化合物在高爐下部高溫區被還原成金屬后立即揮發，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。再還原，再揮發，再沉積,循環積累,造成以下嚴重危害：破壞礦石和焦炭的強度和爐料的透氣性；沉積在爐襯中破壞耐火材料，引起結瘤。因此，對高爐原料中這些元素的含量要有一定的限制,必要時,可以定期降低爐渣堿度,使K2O和Na2O更多地進入爐渣，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，現已找到解決途徑。

釩、銅、鎳、鈷、鈮等是寶貴的合金元素，它們在鐵礦石中如達到一定含量，應考慮回收利用。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,在進一步處理和回收釩、鈮上,取得良好的成果。

鐵水中的碳 因為在高爐內還會出現還原和滲碳到Fe3C的反應：

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到飽和后，剩余的碳化物便留在爐渣中，例如煉高硅生鐵時的SiC,在爐料含TiO2較多時形成的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，使爐渣流動性變壞，造成冶煉上的困難。

高爐爐渣及渣鐵反應 一般高爐爐渣主要由SiO2、Al2O3、CaO、MgO組成,另含少量 FeO、MnO、CaS。冶煉復合礦時,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，爐渣流動性差,冶煉困難，中國在實踐中發展一項新工藝可在含TiO2為25～30％的爐渣下進行冶煉。

高爐冶煉對爐渣的要求 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，并能順利地從爐內放出。②爐渣性能既要有利于去除生鐵中的有害雜質（如硫等），也要能根據需要控制某些反應的程度（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的爐渣的區間(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化冶煉。④爐渣性能穩定，不因爐溫和爐渣成分的小量波動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，先進高爐每噸生鐵的渣量已降到300公斤以下。⑥要有利于保護爐襯。

爐渣堿度 是表征和決定爐渣物理化學性能的最重要的特性指數。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Al2O3和MgO的含量高、波動大時，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，熔融時流動性好；但溫度偏低時，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，流動性也較好。在高爐中，為了保證爐況順行和某些反應的順利進行，爐渣在爐缸溫度范圍內的粘度最好不大于5泊，最高不宜超過25泊。同時,粘度也不宜過低，過低時容易侵蝕爐襯，縮短高爐壽命。

渣鐵反應 在高爐下部，渣鐵間進行一系列反應。部分親氧力較鐵強的金屬如錳、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。這些反應決定了鐵水的成分和有關元素的回收率。

各種氧化物從渣中還原的反應式為：

(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元素和渣中有關氧化物的活度以及爐缸溫度。一般規律是：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，將決定生鐵的質量。CaO的脫硫反應式為：

【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的溫度和動力學條件。從熱力學角度看，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,又能改善爐渣的流動性,所以它們的存在對脫硫有利。高爐爐渣的堿度首先根據脫硫需要確定，一般在0.9～1.3。過高的堿度會使爐渣的熔化溫度過高，爐渣流動性變壞，反而不利于脫硫。

當渣鐵間脫硫反應達到平衡時,硫分配系數Ls=(S)/【S】，決定于反應平衡常數的大小，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間和反應動力學條件的限制，Ls達不到平衡值。一般高爐渣平衡時的Ls可達200以上,而實際生產中的僅為30～80。因此，提高爐缸溫度、降低爐渣粘度等改善脫硫的動力學條件的措施，都有利于爐內脫硫。

優質鋼的含硫量一般為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。如果進一步提高高爐脫硫能力，又不經濟。因此現在多采用鐵水爐外脫硫。

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

爐料能夠下降是因為：①風口前的焦炭不斷燃燒氣化,經渣口、鐵口定期放出渣和鐵,使爐缸中有了自由空間。②促使料柱下降的重力能克服爐墻的摩擦阻力、煤氣流動的阻力和浮力以及爐缸爐腹中心以焦炭為骨架的相對運動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,無因次(∮＜1)，g為重力加速度(米/秒2)，μg為氣體粘度系數(公斤力·秒／米2)，γg為煤氣重度（公斤力／米3），vg為空爐時煤氣流速（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,對高爐順行和強化冶煉至為重要。②爐料粒度愈小，雖對還原速度有利，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。高爐采用高壓操作可以減小vg，這是強化高爐冶煉和促進順行的有效手段。

為了充分利用煤氣流的熱焓和化學勢以獲得最佳生產指標，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。但一些屬于結構和設備的原因，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。又如傳統的雙鐘布料方法，使爐喉處料面堆成一個帶尖峰的圓圈，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）來調節煤氣分布。新型無鐘爐頂的旋轉溜槽和可調爐喉等，為達到最佳的煤氣分布創造了有利的條件。

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必然溫度高，礦石軟熔早。如爐頂裝料時邊緣透氣差的礦石少于其他地區，或者風口風速過低，煤氣流不易達到爐缸中心，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,導致不順行和產生出高硫生鐵。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，使爐缸內渣、鐵反應充分進行，溫度均勻，熱量充足，獲得良好的冶煉效果。煤氣流是經過軟熔帶的焦炭夾層進入塊狀帶的，所以軟熔帶起著煤氣流分布器的作用。中心頂點過高的倒 V形軟熔帶雖然有利于高爐強化，但會減少間接還原所依賴的塊狀帶空間。通過調整爐喉礦石分布和風口送風制度，可適當控制倒V形軟熔帶的高度，以降低煉鐵能耗,充分進行間接還原。

高爐冶煉工藝--爐前操作

高爐爐前操作

一、爐前操作的任務

1、利用開口機、泥炮、堵渣機等專用設備和各種工具，按規定的時間分別打開渣、鐵口，放出渣、鐵，并經渣鐵溝分別流人渣、鐵罐內，渣鐵出完后封堵渣、鐵口，以保證高爐生產的連續進行。

2..、完成渣、鐵口和各種爐前專用設備的維護工作。

3、制作和修補撇渣器、出鐵主溝及渣、鐵溝。

4、更換風、渣口等冷卻設備及清理渣鐵運輸線等一系列與出渣出鐵相關的工作。

二、高爐不能及時出凈渣鐵，會帶來以下不利影響：

1、影響爐缸料柱的透氣性，造成壓差升高，下料速度變慢，嚴重時還會導致崩料、懸料以及風口灌渣事故。

2、爐缸內積存的渣鐵過多，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，有的還會導致高爐長期休風檢修，損失慘重。

三、爐前操作平臺

1．風口平臺

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

◆作用：為便于觀察風口和檢查冷卻設備以及進行更換風、渣口等冷卻設備的操作。

◆要求：寬敞平坦；留有一定的泄水坡度；設有環形吊車。

2．出鐵場

出鐵場的要求：

◆采用環形或矩形出鐵場。

◆上空設有天棚。◆設有排煙機和除塵裝置。

◆設有各種出鐵設備。

◆鋪設有鐵水主溝。

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

表4—8各種類型高爐主溝長度參考數據

大型高爐一般采用貯鐵式主溝，溝內經常貯存一定深度的鐵水(450～600 mm)，使鐵水流射落時不致直接沖擊溝底，見圖4—5。貯鐵式主溝的另一個優點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—與鐵水體積對應的主溝長度； 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、預制塊型。

◆鋪設有撇渣器。

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鍵設備。大型高爐撇渣器與大溝成為一個整體。◆鋪設有支鐵溝

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

1．出鐵次數的確定

出鐵次數的確定原則：

◆每次最大出鐵量不超過爐缸的安全容鐵量；

◆足夠的出鐵準備工作時間；

◆有利于高爐順行；

◆有利于鐵口的維護。

2．爐前操作指標

◆出鐵正點率

出鐵正點是指按時打開鐵口并在規定的時間內出凈渣鐵。

不按正點出鐵，會使渣鐵出不凈，鐵口難以維護，影響高爐的順行，還會影響運輸和煉鋼生產。

◆鐵口深度合格率

鐵口深度合格率是指鐵口深度合格次數與實際出鐵次數的比值。

鐵口過淺容易造成出鐵事故，長期過淺甚至會導致爐缸燒穿，鐵口過深則延長出鐵時間。

◆鐵量差

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

鐵量差=nt理—t實

式中 n——兩次出鐵間的下料批數，批；

t理——每批料的理論出鐵量，t；

t實——本次實際出鐵量，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。

◆全風堵口率

正常出鐵堵鐵口應在全風下進行，不應放風。

◆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，減少了爐渣對鐵口的沖刷和侵蝕作用，有利于鐵口的維護。

五、出鐵操作

1．出鐵口的構造和工作條件

◆出鐵口的構造

出鐵口的整體構造如圖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 鐵口整體結構剖面示意圖 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—鐵口保護板；9—泥套

◆出鐵口的工作條件

受到高溫、機械沖刷和化學侵蝕等一系列的破壞作用，工作條件十分惡劣。

◆開爐后生產中鐵口的狀況

開爐后生產中鐵口的狀況見圖4—7。

圖4—7開爐后生產中鐵口的狀況

1—爐缸焦炭；2—爐墻渣皮；3—舊堵泥；4—殘存的爐墻磚；

5—出鐵時泥包被渣鐵侵蝕變化情況；6—殘存的爐底磚；7—新堵泥

高爐生產一段時間后，鐵口區的爐底、爐墻都受到嚴重的侵蝕，僅靠出鐵后堵泥形成的泥包和渣皮來維持，2．鐵口的維護

◆保持正常的鐵口深度

生產中鐵口深度是指從鐵口保護板到紅點(與液態渣鐵接觸的硬殼)間的長度。根據鐵口的構造，正常的鐵口深度應稍大于鐵口區爐襯的厚度。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，可促進高爐中心渣鐵流動，抑制渣鐵對爐底周圍的環流侵蝕，起到保護爐底的效果。同時由于深度較深，鐵口通道沿程阻力增加，鐵口前泥包穩定，鉆鐵口時不易斷裂。

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

鐵口過淺的危害：

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

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

③鐵口過淺，渣鐵出不盡，使爐缸內積存過多的渣鐵，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，在退炮時還容易發生鐵水沖開堵泥流出，造成泥炮倒灌，燒壞炮頭，甚至發生渣鐵漫到鐵道上，燒壞鐵道的事故。有時鐵水也會自動從鐵口流出，造成漫鐵的事故。

保持正常的鐵口深度的操作：

①每次按時出凈渣鐵，并且渣鐵出凈時，全風堵出鐵口。

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。炮泥制備時配比準確、混合均勻、粒度達到標準及采用塑料袋對炮泥進行包裝。

④加強鐵口泥套的維護。

⑤放好上渣。

⑥嚴禁潮鐵口出鐵。

◆固定適宜的鐵口角度

鐵口角度是指出鐵時鐵口孔道的中心線與水平面間的夾角。

使用水平導向梁國產電動開鐵口機，鐵口角度的確定是把鉆頭伸進鐵口泥套尚未轉動時鉆桿與水平面的最初角度。

對風動旋轉沖擊式開口機而言，鐵口角度由開口機導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

平時鐵口角度應固定，以便保持死鐵層的厚度，保護爐底和出凈渣鐵。同時也可使堵鐵口時，鐵口孔道內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。

開口機鉆頭可參考表4—12選用。

表4—12壓力、鐵種選用開口機鉆頭直徑

◆定期修補、制作泥套

在鐵口框架內距鐵口保護板250～300mm的空間內，用泥套泥填實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，才能使炮泥在堵口時能順利地將泥打人鐵口的孔道內。

更換泥套的方法：

①更換舊泥套時，應將舊泥套泥和殘渣鐵摳凈，深度應大于150～250mm。

②填泥套泥時應充分搗實，再用炮頭準確地壓出30～50mm的深窩。

③退炮后挖出直徑小于炮頭內徑，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，深度在鐵口保護板內50～80 mm，發現損壞立即修補和新做。

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，長期休風時泥套必須重新制作。詳細檢查鐵口區是否有漏水、漏煤氣現象；鐵口框是否完好；鐵口孔道中心線是否發生變化。

④堵口操作時，連續發生兩次鐵口跑泥，應重新做鐵口泥套。

⑤如果在出鐵中發現泥套損壞，應拉風低壓或休風堵鐵口。

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

⑦制作泥套時應兩人以上作業，防止煤氣中毒。在渣鐵未出凈、鐵口深度過淺時，禁止制作鐵口泥套。

⑧解體舊泥套使用的切削刮刀角度應和泥炮角度一致。

⑨制作泥套應盡量選擇在高爐計劃休風時進行。

◆控制好爐缸內安全渣鐵量

3．打開出鐵口的方法

◆打開出鐵口時間

打開鐵口時間有以下情況：

①有渣口高爐鐵口堵口后，經過一定的時間或若干批料后放上渣，直至爐前出鐵。

②大型高爐一個出鐵口出完鐵后堵口，再間隔一段時問，打開另一個出鐵口出鐵。

③大型高爐多個出鐵口輪流出鐵時，即一個鐵口堵塞后，馬上按對角線原則打開另一個鐵口。

④現代大高爐(>4000 m3)為保證渣鐵出凈及爐況穩定，采用連續出鐵，即一個出鐵口尚未堵上即打開另一個鐵口，兩個鐵口有重疊出鐵時間。

◆打開出鐵口方法

打開出鐵口的方法如下：

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

②用開口機將鐵口鉆漏，然后將開口機迅速退出。

③采用雙桿或換桿的開口機，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，然后將開口機鉆進鐵口深度的2／3，此時將一個長5 m的圓鋼棒(≯40～50 mm)打入鐵口內，出鐵時用開口機拔出。

⑤燒鐵口。采用一種特制的氧槍燒鐵口，事先將送風風口和鐵口區域燒通。

4.堵鐵口及拔炮作業程序

鐵口見噴時進行堵前試炮，確認打泥活塞堵泥接觸貼緊，鐵口前殘渣鐵清理干凈，鐵口泥套完好，進行堵鐵口操作。程序如下：

◆啟動轉炮對正鐵口，并完成鎖炮動作。

◆啟動壓炮將鐵口壓嚴，做到不噴火、不冒渣。

◆啟動打泥機構打泥，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殘渣。

◆堵鐵口后拔炮時間：有水炮泥5～10 min，無水炮泥20～30 min。

◆拔炮時要觀察鐵口正面無人方可作業。

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

◆啟動壓炮，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(或自鎖同樣時間)。

◆泥炮脫鉤后，啟動轉炮退回停放處。

5．出鐵操作

◆出鐵前的準備工作

出鐵前的準備工作如下：

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，發現破損及時修補和烤干。

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

④開口機、泥炮等機械設備都要進行試運轉，有故障應立即處理。

⑤檢查渣鐵罐是否配好，檢查渣鐵罐內是否有水或潮濕雜物，有沒有其他異常，發現問題及時聯系處理，如沖水渣應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鐵水表面殘渣凝蓋打開，保證撇渣器大閘前后的鐵流通暢。

⑦準備好出鐵用的河沙、覆蓋劑、焦粉等材料及有關的工具。

◆鐵溝的操作 新做的鐵溝應徹底烤干，每次出完鐵后應清理干凈，如有損壞要進行修補，修補時必須把舊料及殘渣鐵清理干凈，然后填進新料按規定尺寸搗緊烤干。

◆出鐵操作安全注意事項

出鐵操作安全注意事項包括：

①穿戴好勞保用品，以防燒傷。

②開鐵口時，鐵口前不準站人，打錘時先要檢查錘頭是否牢固，錘頭的軌跡內無人。

③出鐵時，不準跨越渣、鐵溝，接觸鐵水的工具要先烤熱。

④濕手不準操作電器。

⑤干渣不準倒入沖制箱內。

⑥裝炮泥時，手不準伸進裝泥孔。

⑦不準戴油手套開氧氣，嚴禁吸煙，燒氧氣時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、炮泥強度(耐磨蝕與熔蝕的能力)、出鐵口內徑粗糙度、爐缸鐵水和熔渣層水平面的厚度、爐內的煤氣壓力等因素有關，見表4—13。

表4—13

工作因素對出鐵量的影響

◆出鐵事故及處理

鐵口事故發生的現象、產生的原因及處理方法如表4—14

表4—14鐵口事故的現象、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，導致撇渣器過渣，孔道過小對鐵流阻力大，易發生憋流，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，達到渣鐵分離的目的。浮在鐵水面上的熔渣，被大閘擋住，當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。

5．撇渣器的操作及注意事項

撇渣器的操作及注意事項包括：

◆鉆鐵口前必須把撇渣器鐵水面上(擋渣板前后)的殘渣凝結蓋打開，殘渣凝鐵從主溝兩側清除。

◆出鐵過程中見少量下渣時，可適當往大閘前的渣面上撒一層覆蓋劑保溫。

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

◆出鐵作業結束并確認鐵口堵塞后，將砂閘推開，用推耙推出撇渣器內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，不直接與鐵水接觸，熱負荷較低，因而采用中間嵌有循環冷卻水管的鑄鐵結構。

三套和渣口直接與渣鐵接觸，熱負荷大，采用導熱性好的銅質空腔式結構。

渣口大套安裝在固定于爐殼上的大套法蘭內，各套之間的接觸面均加工成圓錐面，使彼此接觸嚴密，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．放渣時間的確定

確切的放渣時間應該是熔渣面已達到或超過渣口中心線時開始打開渣口放渣。

實際生產中放渣時間的確定通常根據上次出鐵堵口后至打開渣口出渣的間隔時間依據鐵渣量、上次出鐵情況和上料批數來確定。

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，說明爐缸內積存的熔渣還沒有達到渣口水平面，此時應堵上渣口稍后再放。

3．放渣操作

放好上渣的意義：

◆可減輕爐渣對爐墻壁的侵蝕。

◆及時放出上渣可減少爐缸中的存渣，改善爐內料柱的透氣性，為爐況順行創造條件。

◆多放上渣，下渣量必定減少，可減輕熔渣對鐵口的沖刷侵蝕，有利于鐵口的維護。

放渣前的準備工作：

◆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。

◆檢查堵渣機是否正常好用，冷卻水、壓縮空氣是否已開啟，堵渣機頭與渣口小套是否對好，防止到時堵不上渣口。

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

◆檢查渣口各套有無漏水，固定裝置是否堅固，冷卻水是否正常。

◆準備好放渣用的工具，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：

◆采用帶風堵渣機時，堵渣機頭拔出，爐渣會自動流出，一般應用鐵釬子打開渣口。如渣口眼內有鐵打不動時，可用氧氣燒開渣口。正常情況下是不需要的。

◆放渣過程中應隨時觀察放渣情況，渣口破損或帶鐵嚴重時應立即堵上；如發現渣罐將滿(要求罐內液面距罐的上沿300 mm)或機車來拉渣罐時，也應立即堵口。

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

4．渣口的維護

◆按高爐規定的料批及時打開渣口放渣，要求上下渣比的合格率達到70％以上，渣中帶鐵多時，應勤透、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，發現破損應在放渣前及時修補，做新泥套時一定要把殘渣摳凈，泥套要與渣口嚴密接觸，與渣口眼下沿平齊，不得偏高或偏低，新泥套應烤干后使用。

◆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，做到定時檢查。

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

◆渣鐵連續出不凈，鐵面上升到渣口水平面時，嚴禁放渣。

◆正確使用堵渣機，拔堵渣機時應先輕拔，拔不動時應用大錘敲打堵渣機后再放。防止渣口松動帶活，造成渣口冒渣的事故。對于新換的渣口放第一次渣時，原則上用耬耙堵渣口。

◆發現渣口損壞應及時堵上并更換，嚴禁用壞渣口放渣。

5．渣口帶鐵的判斷方法

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

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

◆在不易做出判斷時，可堵上渣口，觀察渣溝內有無沉在溝底的鐵水細流。

6．渣口事故及處理

◆渣口冒渣

冒渣的原因：因新換的渣口沒上嚴或堵渣口時，堵渣機沖力過大；堵渣機頭與渣口的接觸過緊，拔堵渣機時又沒事先打松堵渣機頭，硬拔時把渣口帶出，使渣口和中套間產生縫隙，熔渣從縫隙中流出。

處理方法：發現渣口冒渣，高爐應先降壓減風，緩解熔渣對接觸面的沖刷侵蝕，同時減慢料速，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。出完鐵后即可休風處理，如渣口已壞應立即更換。

預防措施：新換渣口一定要上到位并打緊固定楔，如渣口的保護性渣皮層上有突出的殘鐵或殘渣阻擋著上不嚴時，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渣鐵連續出不凈，使爐缸的鐵水超過安全容鐵量；

②爐缸工作不活躍，有堆積現象；

③長期休風后開爐或爐缸凍結，爐底結厚，使爐內鐵水面升高；

④小套破損未及時發現，放渣時帶鐵多。

避免渣口爆炸事故發生采取的措施：

①嚴禁壞渣口放渣；

②發現渣中帶鐵嚴重時，應立即堵上渣口，渣流小時應勤透；

③不能正點出鐵時，應適當減風控制爐缸內渣鐵的數量；

④爐缸凍結時，可采用特制的炭磚套制成的渣口放渣；

⑤中修開爐時可不放上渣，大修開爐放上渣以疏通為主；

⑥發生爆炸要立即減風或休風，盡快出鐵，組織搶修。

◆渣口連續破損

渣口在短時間內連續燒壞，這種現象稱為渣口連續破損。

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

防止渣口連續破損的措施：在高爐操作中采用使爐缸工作均勻活躍的調劑手段。

◆渣口自動流渣

渣口自動流渣的處理：立即堵上渣口或用原渣口堵上打緊。

渣口自動流渣的防止方法：渣鐵未出凈前不得更換渣口。

◆渣口有凝鐵堵不上

事故產生原因：

(①堵渣機塞頭運行軌跡偏斜；

②泥套破損或不正，塞頭不能正常入內；

③渣口小套與泥套接合處有凝鐵；

④塞頭老化、不規則，上面粘有渣鐵。

采取的措施：

①加強設備的檢查，接班后應試堵；

②保持泥套的完好，不用泥套損壞的渣口放渣；

③塞頭應完好；

④對用氧氣燒開的渣口，放渣時應勤透，堵口前適當噴射后再堵；

⑤渣口堵不上時應酌情減風或用耬耙堵；

⑥當爐況失常時，無論用堵渣機還是用人工堵耙都堵不住，熔渣繼續外流，可將渣口捅大一些或拉風降壓用人工堵上渣口，渣口堵上后即可恢復風量，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

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

操作制度：根據高爐具體條件(如高爐爐型、設備水平、原料條件、生產計劃及品種指標要求)制定的高爐操作準則。

高爐基本操作制度：裝料制度、送風制度、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℃。

生產中常用生鐵含硅量的高低來表示高爐爐溫水平，即“化學熱”。

2.爐缸熱制度的作用

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

◆根據生產鐵種的需要，選擇生鐵含硅量在經濟合理的水平。

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

◆根據原料條件選擇生鐵含硅量。

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

◆結合高爐設備情況。

如爐缸嚴重侵蝕時，以冶煉鑄造鐵為好。

◆結合技術操作水平與管理水平。

原燃料強度差、粉末多、含硫高、穩定性較差時，應維持較高的爐溫；反之在原燃料管理穩定、強度好、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

◆原燃料性質變化

主要包括焦炭灰分、含硫量、焦炭強度、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％，產量提高3％。

燒結礦中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，還應充分考慮煤粉發熱量、含硫量和灰分含量的波動對熱制度的影響。

◆冶煉參數的變動

主要包括冶煉強度、風溫、濕度、富氧量、爐頂壓力、爐頂煤氣CO2含量等的變化。

調節風溫可以很快改變爐缸熱制度。

噴吹燃料會改變爐缸煤氣流分布。

風量的增減使料速發生變化，風量增加，煤氣停留時間縮短，直接還原增加，會造成爐溫向涼。

裝料制度如批重和料線等對煤氣分布、熱交換和還原反應產生直接影響。

◆設備故障及其他方面的變化

下雨等天氣變化導致入爐原燃料含水量增加、入爐料稱量誤差等。

高爐爐頂設備故障，懸料、崩料和低料線時，爐料與煤氣流分布受到破壞，大量未經預熱的爐料直接進入爐缸，爐缸熱量消耗的增加使爐缸溫度降低，爐溫向涼甚至大涼。

冷卻設備漏水，導致爐缸熱量消耗的增加使爐缸溫度降低，造成爐冷直至爐缸凍結。

二.送風制度

1.送風制度的概念

在一定的冶煉條件下，確定合適的鼓風參數和風口進風狀態。

2.適宜鼓風動能的選擇

高爐鼓風所具有的機械能叫鼓風動能。適宜鼓風動能應根據下列因素選擇：

◆原料條件

原燃料條件好，能改善爐料透氣性，利于高爐強化冶煉，允許使用較高的鼓風動能。原燃料條件差，透氣性不好，不利于高爐強化冶煉，只能維持較低的鼓風動能。

◆燃料噴吹量

高爐噴吹煤粉，爐缸煤氣體積增加，中心氣流趨于發展，需適當擴大風口面積，降低鼓風動能，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。這時不但不能擴大風口面積，反而應縮小風口面積。因此，煤比變動量大時，鼓風動能的變化方向應根據具體實際情況而定。

◆風口面積和長度

在一定風量條件下，風口面積和長度對風口的進風狀態起決定性作用。

風口面積一定，增加風量，冶強提高，鼓風動能加大，促使中心氣流發展。為保持合理的氣流分布，維持適宜的回旋區長度，必須相應擴大風口面積，降低鼓風動能。◆高爐有效容積

在一定冶煉強度下，高爐有效容積與鼓風動能的關系見表4—1。

表4—1 高爐有效容積與鼓風動能的關系

高爐適宜的鼓風動能隨爐容的擴大而增加。爐容相近，矮胖多風口高爐鼓風動能相應增加。

鼓風動能是否合適的直觀表象見表4—2。

表4—2 鼓風動能變化對有關參數的影響

3.合理的理論燃燒溫度的選擇

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

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

適宜的理論燃燒溫度，應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的順利進行。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，嚴重時會導致風口灌渣，甚至爐冷事故。

理論燃燒溫度提高，渣鐵溫度相應提高，見圖4—1。

圖4—1 理論燃燒溫度t理與鐵水溫度的關系

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理的關系

影響理論燃燒溫度的因素

◆鼓風溫度

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

◆鼓風濕分

由于水分分解吸熱，鼓風濕分增加，t理降低。鼓風中±1g／m3濕分，風溫干9℃。

◆鼓風富氧率

鼓風富氧率提高，N2含量降低，從而使t理升高。鼓風含氧量±l％，風溫±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t理的影響也不同。對t理影響的順序為天然氣、重油、煙煤、無煙煤，噴吹天然氣時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.送風制度的調節

◆風量

增加風量，綜合冶煉強度提高。在燃料比降低或燃料比維持不變的情況下，風量增加，下料速度加快，生鐵產量增加。

料速超過正常規定應及時減少風量。

當高爐出現懸料、崩料或低料線時，要及時減風，并一次減到所需水平。

渣鐵未出凈時，減風應密切注意風口狀況，防止風口灌渣。

當爐況轉順，需要加風時，不能一次到位，防止高爐順行破壞。兩次加風應有一定的時間間隔。

◆風溫

提高風溫可大幅度地降低焦比。

提高風溫能增加鼓風動能，提高爐缸溫度活躍爐缸工作，促進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，一般不使用風溫調節爐況，而是將風溫固定在較高水平上，通過噴吹量的增減來調節爐溫。

當爐熱難行需要撤風溫時，幅度要大些，一次撤到高爐需要的水平；爐況恢復時逐漸將風溫提高到需要的水平，提高風溫速度不超過50℃／h。

在操作過程中，應保持風溫穩定，換爐前后風溫波動應小于30℃。

◆風壓

風壓直接反映爐內煤氣與料柱透氣性的適應情況。

◆鼓風濕分

鼓風中濕分增加lg／m3，相當于風溫降低9℃，但水分分解出的氫在爐內參加還原反應，又放出相當于3℃風溫的熱量。

加濕鼓風需要熱補償，對降低焦比不利。

◆噴吹燃料

噴吹燃料在熱能和化學能方面可以取代焦炭的作用。

把單位燃料能替換焦炭的數量稱為置換比。

隨著噴吹量的增加，置換比逐漸降低，對高爐冶煉會帶來不利影響。提高置換比措施有提高風溫給予熱補償、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”。即噴吹燃料進入風口后，爐溫的變化要經過一段時間才能反映出來，這種爐溫變化滯后于噴吹量變化的特性稱為“熱滯后性”。熱滯后時間大約為冶煉周期的70％，熱滯后性隨爐容、冶煉強度、噴吹量等不同而不同。

用噴吹量調節爐溫時，要注意爐溫的趨勢，根據熱滯后時間，做到早調，調劑量準確。

◆富氧鼓風

富氧后能夠提高冶煉強度，增加產量。

富氧鼓風能提高風口前理論燃燒溫度，有利于提高爐缸溫度，補償噴煤引起的理論燃燒溫度的下降。

增加鼓風含氧量，有利于改善噴吹燃料的燃燒。

富氧鼓風使煤氣中N2含量減少，爐腹CO濃度相對增加，有利于間接反應進行；同時爐頂煤氣熱值提高，有利于熱風爐的燃燒，為提高風溫創造條件。

富氧鼓風只有在爐況順行的情況下才能進行。

在大噴吹情況下，高爐停止噴煤或大幅度減少煤量時，應及時減氧或停氧。

三．裝料制度

1.裝料制度的概念

爐料裝入爐內的方式方法的有關規定，包括裝入順序、裝入方法、旋轉溜槽傾角、料線和批重等。

2.爐料裝入爐內的設備

鐘式爐頂裝料設備和無鐘爐頂裝料設備。

3.影響爐料分布的因素

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

大鐘傾角愈大，爐料愈布向中心。現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，大鐘行程大，布料有疏松邊緣的趨勢。大鐘下降進度大于爐料滑落速度時，大鐘行程的大小對布料無明顯影響。大鐘下降速度小于爐料滑落速度時，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；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)。

◆旋轉溜槽傾角、轉速、旋轉角。

◆活動爐喉位置。

◆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

◆礦石對焦炭的推擠作用。

礦石落入爐內時，對其下的焦炭層產生推擠作用，使焦炭產生徑向遷移。

礦石落點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象更為嚴重，以致中心出現無礦區。

◆不同裝入順序對氣流分布的影響。

爐料落入爐內，從堆尖兩側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。

先裝入礦石加重邊緣，先加入焦炭則發展邊緣。

5.無料鐘布料

無料鐘布料特征

◆焦炭平臺：高爐通過旋轉溜槽進行多環布料，易形成一個焦炭平臺，即料面由平臺和漏斗組成，通過平臺形式調整中心焦炭和礦石量。

平臺小，漏斗深，料面不穩定。平臺大，漏斗淺，中心氣流受抑制。

◆采用多環布料，形成數個堆尖，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，由于滾動作用，大粒度居多。

◆無料鐘高爐旋轉滑槽布料時，料流小而面寬，布料時間長，礦石對焦炭的推移作用小，焦炭料面被改動的程度輕，平臺范圍內的O／C比穩定，層狀比較清晰，有利于穩定邊緣氣流。

布料方式

◆單環布料。溜槽只在一個預定角度做旋轉運動。其控制較為簡單，調節手段相當靈活，大鐘布料是固定的角度，旋轉溜槽傾角可任意選定，溜槽傾角α越大爐料越布向邊緣。當αC>αO時邊緣焦炭增多，發展邊緣。當αO>αC時邊緣礦石增多，加重邊緣。

◆螺旋布料。從一個固定角位出發，爐料以定中形式在進行螺旋式的旋轉布料。每批料分成一定份數，每個傾角上份數根據氣流分布情況決定。如發展邊緣氣流，可增加高傾角位置焦炭分數，或減少高傾角位置礦石份數，否則相反。每環布料份數可任意調整，使煤氣流合理分布。

◆扇形布料。可在6個預選水平旋轉角度中選擇任意兩個角度，重復進行布料。可預選的角度有0°、60°、l20°、l80°、240°、300°。這種布料方式為手動操作，只適用于處理煤氣流分布失常，且時間不宜太長。

◆定點布料。可在11個傾角位置中任意角度進行布料。這種布料方式手動進行，其作用是堵塞煤氣管道行程。

無鐘爐頂的運用

運用要求：

◆焦炭平臺是根本性的，一般情況下不作調節對象；

◆高爐中間和中心的礦石在焦炭平臺邊緣附近落下為好；

◆漏斗內用少量的焦炭來穩定中心氣流。

運用要求的控制：

正確地選擇布料的環位和每個環位上的布料份數。

環位和份數變更對氣流的影響如表4—3所示。

表4—3環位和份數對氣流分布影響

表中可知，從l～6對布料的影響程度逐漸減小，1、2變動幅度太大，一般不宜采用。3、4、5、6變動幅度較小，可作為日常調節使用。

無鐘爐頂和鐘式爐頂布料的區別

無鐘爐頂和鐘式爐頂布料的區別如表4—4所示。

表4—4無鐘爐頂和鐘式爐頂布料的區別

6.批重

批重對爐喉爐料分布的影響

批重變化時，爐料在爐喉的分布變化如圖4—3所示。

圖4—3 批重對爐喉分布的影響

◆當y0=0，即批重剛好使中心無礦區的半徑為0，令此時的批重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n=d／2時，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的關系構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個區間：激變區、緩變區和微變區，其意義如下：

◆批重值在激變區時，批重波動對布料影響較大，邊緣和中心的負荷變化劇烈，正常生產不宜選用此種批重。

◆原料好，設備和操作水平高時，批重可選在微變區，此區爐料分布和氣流分布都穩定，順行和煤氣利用較好；但增減批重來調劑氣流的作用減弱。

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

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

批重的選擇

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

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，批重應相應增加。

◆原燃料。原燃料品位越高，粉末越少，則爐料透氣性越好，批重可適當擴大。

◆冶煉強度。隨冶煉強度提高，風量增加，中心氣流加大，需適當擴大批重，以抑制中心氣流。

◆噴吹量。當冶煉強度不變，高爐噴吹燃料時，由于噴吹物在風口內燃燒，爐缸煤氣體積和爐腹煤氣速度增加，促使中心氣流發展，需適當擴大批重，抑制中心氣流。隨著冶煉條件的變化，噴吹量增加，中心氣流不易發展，邊緣氣流反而發展，這時則不能加大批重。

7.爐喉煤氣速度對布料的影響

煤氣對爐料的浮力的增長與煤氣速度的平方成正比。

煤氣浮力對不同粒度爐料的影響不同，在一般冶煉條件下，煤氣浮力只相當于直徑19mm粒度礦石重量的5％～8％，相當于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，一般冶煉強度的煤氣速度很容易達到4～8m／s，可把0.3～2mm的礦粉和l～3mm的焦粉吹出料層。煤氣離開料層進入空區后速度驟降，攜帶的粉料又落至料面，如果邊緣氣流較強，則粉末落向中心，若中心氣流較強則落向邊緣。

由于氣流浮力將產生爐料在爐喉落下時出現分級的現象；冶煉強度較大時，小于5mm爐料的落點較大于5mm爐料的落點向邊緣外移。

使用含粉較多的爐料，以較高冶煉強度操作時，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形帶內，以保持兩條煤氣通路和高爐順行；否則無論是只發展中心或只發展邊緣，都避免不了粉末形成局部堵塞現象，導致爐況失常。

由于煤氣速度對布料的影響，日常操作中使爐喉煤氣體積發生變化的原因(如改變冶煉強度、富氧鼓風、改變爐頂壓力等)，都會影響爐料分布。

8.料線

◆料線深度 鐘式高爐大鐘全開時，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。

◆料線對氣流分布的影響

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

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

碰點的位置與爐料性質、爐喉問隙及大鐘邊緣伸出漏斗的長度有關。

◆料面堆角

爐內實測的堆角變化規律：

①爐容越大，爐料的堆角越大，但都小于其自然堆角。

②在碰點以上，料線越深，堆角越小。

③焦炭堆角大于礦石堆角。

④生產中的爐料堆角遠小于送風前的堆角。

為減少低料線對布料的影響，無料鐘按料線小于2m，2～4m，4～6m3個區間，以料流軌跡落點相同，求出對應的溜槽角。輸入上料微機，在低料線時控制落點不變，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：落點指距中心距離。

8.控制合理的氣流分布和裝料制度的調節 ◆高爐合理氣流分布規律

首先要保持爐況穩定順行，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、高風溫和噴吹技術的應用，形成了邊緣CO2略高于中心的“平峰”式曲線，綜合煤氣CO2達到l6％～l8％。

③燒結礦整粒技術和爐料品位的提高及爐料結構的改善，出現了控制邊緣煤氣CO2高于中心，而且差距較大的“展翅”形煤氣曲線，綜合CO2達到l9％～20％，最高達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。

CCT值的波動反映了中心氣流的穩定程度，高爐進人良好狀態時，波動值小于±50℃。

控制邊緣氣流穩定非常必要，在達到200℃時，將呈現不穩定現象。

◆邊緣與中心兩股氣流和裝料制度的關系

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

②冶煉強度變化。由于某種原因被迫降低冶煉強度時，除適當地縮小風口面積外，上部要采取較為發展邊緣的裝料制度，同時要相應縮小批重。

③與送風制度相適宜。當風速低、回旋區較小，爐缸初始氣流分布邊緣較多時，不宜采用過分加重邊緣的裝料制度，應在適當加重邊緣的同時強調疏導中心氣流，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。若下部風速高回旋區大，爐缸初始氣流邊緣較少時，也不宜采用過分加重中心的裝料制度，應先適當疏導邊緣，然后再擴大批重相應增加負荷。

④臨時改變裝料制度調節爐況。

爐子難行、休風后送風、低料線下達時，可臨時改若干批強烈發展邊緣的裝料制度，以防崩料和懸料。

改若干批雙裝、扇形布料和定點布料時，可消除煤氣管道行程。

連續崩料或大涼時，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。

爐墻結厚時，可采取強烈發展邊緣的裝料制度，提高邊緣氣流溫度，消除結厚。

為保持爐溫穩定，改倒裝或強烈發展邊緣裝料制度時，要相應減輕焦炭負荷。全倒裝時應減輕負荷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性和穩定性，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，當硫負荷小于5 kg／t時，硫分配系數Ls為25～30，當硫負荷大于5kg／t時，Ls為30～50。

◆對高爐磚襯侵蝕能力較弱。

◆在爐溫和爐渣堿度正常條件下，應能煉出優質生鐵。

2.對原燃料的基本要求

為滿足造渣制度要求，對原燃料必須有如下基本要求：

◆原燃料含硫低，硫負荷不大于5．0kg／t。

◆原料難熔和易熔組分低。

◆易揮發的鉀、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

◆根據不同的生鐵品種規格，選擇不同的造渣制度。生鐵品種與爐渣堿度的關系見表4—6。

表4—6生鐵品種與爐渣堿度的關系

堿度高的爐渣熔點高而且流動性差，穩定性不好，不利于順行。但為了獲得低硅生鐵，在原燃料粉末少、波動小、料柱透氣性好的條件下，可以適當提高堿度。

◆根據不同的原燃料條件，選擇不同的造渣制度。渣中適宜MgO含量與堿度有關，CaO／SiO，愈高，適宜的MgO應愈低。若Al2O3含量在17％以上，CaO／SiO2含量過高時，將使爐渣的黏度增加，導致爐況順行破壞。因此，適當增加MgO含量，降低CaO／SiO2，便可獲得穩定性好的爐渣。

◆我國高爐幾種有代表的爐渣成分見表4—7。

表4—7不同高爐爐渣化學成分(質量分數)(％)

4.爐渣堿度的調整

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

◆根據不同鐵種的需要利用爐渣成分促進或抑制硅、錳還原。

冶煉硅鐵、鑄造鐵時，應選擇較低的爐渣堿度。

冶煉煉鋼生鐵時，應選擇較高的爐渣堿度。

冶煉錳鐵時需要較高的堿度。

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

若爐料含硫較高時，需提高爐渣堿度。

5.爐渣中的氧化物對爐渣的影響

◆堿金屬

堿金屬對高爐冶煉有如下危害

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

②堿金屬會引起球團礦“異常膨脹”而嚴重粉化。

③堿金屬對焦炭氣化反應起催化作用，使焦炭粉化增加，強度和粒度減小。

④高爐中、上部生成的液態或固態粉末狀堿金屬化合物能黏附在爐襯上，促使爐墻結厚或結瘤，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

①MgO可改善原料的高溫特性。MgO為高熔點化合物，增加MgO使礦石熔點升高，促使軟熔帶的下移。

②渣中含適量MgO時，有利于脫硫。

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

第二篇：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

工藝設備相見文庫文檔： 工藝設備相見文庫文檔：

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

煉鐵過程實質上是將鐵從其自然形態——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 CO、H2、C；適宜溫度等）通過物化反應獲取還原后的生 鐵。生鐵除了少部分用于鑄造外，絕大部分是作為煉鋼原料。高爐煉鐵是現代煉鐵的主要 方法，鋼鐵生產中的重要環節。這種方法是由古代豎爐煉鐵發展、改進而成的。盡管世界各國研究發 展了很多新的煉鐵法，但由于高爐煉鐵技術經濟指標良好，工藝簡單，生產量大,勞動生產率高,能耗低，這種方法生產的鐵仍占世界鐵總產 量的 95％以上。煉鐵工藝是是將含鐵原料（燒結礦、球團礦或鐵礦）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，并由熱風爐在高爐下部沿爐周的風口向高爐 內鼓入熱風助焦炭燃燒（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、燃料隨著爐內熔煉等過程的進行而下降，在爐料下降

和上升的煤氣相遇，先后發生傳熱、還原、熔化、脫炭作用而生成生 鐵，鐵礦石原料中的雜質與加入爐內的熔劑相結合而成渣，爐底鐵水 間斷地放出裝入鐵水罐，送往煉鋼廠。同時產生高爐煤氣，爐渣兩種 副產品，高爐渣鐵主要礦石中不還原的雜質和石灰石等熔劑結合生 成，自渣口排出后，經水淬處理后全部作為水泥生產原料；產生的煤 氣從爐頂導出，經除塵后，作為熱風爐、加熱爐、焦爐、鍋爐等的燃 料。煉鐵工藝流程和主要排污節點見上圖。

三、高爐冶煉主要工藝設備簡介

高護煉鐵設備組成有：①高爐本體；②供料設備；③送風設備； ④噴吹設備；⑤煤氣處理設備；⑥渣鐵處理設備。通常，輔助系統的建設投資是高爐本體的 4~5 倍。生產中，各個 系統互相配合、互相制約，形成一個連續的、大規模的高溫生產過程。高爐開爐之后，整個系統必須日以繼夜地連續生產，除了計劃檢修和 特殊事故暫時休風外，一般要到一代壽命終了時才停爐。

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

1、高爐、高爐爐本體較為復雜，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，殼內砌耐火磚內襯。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 術經濟指標良 好，工藝 簡單，生產量大，勞 動生產效率高，能耗低等優點，故這種方法生產的鐵占世界鐵總產量的絕大部分。高爐生產時從爐頂 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 的風口吹入經預熱的空氣。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和石灰石等熔劑結合 生成爐渣，從渣口排出。產生的煤氣從爐頂排出，經除塵后，作為熱 風爐、加熱 爐、焦爐、鍋爐等的燃 料。高爐冶 煉的主要產 品是生鐵，還有副產高 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備。高爐用除塵器有重力除塵 器、離心除塵器、旋風除塵器、洗滌塔、文氏管、洗氣機、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 塵器及旋風除塵器等除塵；細粒灰塵則需用洗氣機、電除塵器等除塵 設備。

3、高爐鼓風機、高爐最重要的動力設備。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力。現代大、中型高爐所用 的鼓風機，大多用汽輪機驅動的離心式鼓風機和軸流式鼓風機。近年 來使用大容量同步電動鼓風機。這種鼓風機耗電雖多，但啟動方便，易于維修，投資較少。高爐冶煉要求鼓風機能供給一定量的空氣，以 保證燃燒一定的碳；其所需風量的大小不僅與爐容成正比，而且與高 爐強化程度有關、一般按單位爐容 2.1～2.5m3／min 的風量配備。但 實際上不少的高爐考慮到生產的發展，配備的風機能力都大于這一比 例

4、高爐熱風爐、熱風爐是為高爐加熱鼓風的設備，是現代高爐不可缺少的重要組 成部分。現代熱風爐是一種蓄熱式換熱器。目前風溫水平為 1000℃ ~1200 ℃，高的為 1250 ℃~1350 ℃，最高可達 1450 ℃~1550 ℃。提高風溫可以通過提高煤氣熱值、優化熱風爐及送風管道結構、預熱 煤氣和助燃空氣、改善熱風爐操作等技術措施來實現。理論研究和生 產實踐表明，采用優化的熱風爐結構、提高熱風爐熱效率、延長熱風 爐壽命是提高風溫的有效途徑。

5、鐵水罐車、鐵水罐車用于運送鐵水，實現鐵水在脫硫跨與加料跨之間的轉移或 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，總計需要 2-3 噸原料。為了保證高爐生產的連續性，要求有 足夠數量的原料供應。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。高爐生產是連續進行的。一代高爐（從開爐到大修停爐為一代）能連續生產幾年到十幾年。生產時，從爐頂（一般爐頂是由料種與料 斗組成，現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，從高爐下部的風口吹進熱風（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，這個過程叫做還原。鐵礦石通過還 原反應煉出生鐵，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的石灰石等熔劑結合生成爐渣，從出鐵口和出 渣口分別排出。煤氣從爐頂導出，經除塵后，作為工業用煤氣。現代 化高爐還可以利用爐頂的高壓，用導出的部分煤氣發電。生鐵是高爐產品（指高爐冶煉生鐵），而高爐的產品不只是生鐵，還有錳鐵等，屬于鐵合金產品。錳鐵高爐不參加煉鐵高爐各種指標的 計算。高爐煉鐵過程中還產生副產品水渣、礦渣棉和高爐煤氣等。高爐煉鐵的特點：規模大，不論是世界其它國家還是中國，高爐的容 積在不斷擴大，如我國寶鋼高爐是 4063 立方米，日產生鐵超過 10000 噸，爐渣 4000 多噸，日耗焦 4000 多噸。目前國內單一性生鐵廠家，高爐容積也以達到 500 左右立方米，但多數仍維持在 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，其產品質量參差不齊，公布分散，不具有期 規模性，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：現代化高爐廣泛使用焊接的鋼板爐殼，只有極少數最 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，還要承受熱應力和內部的煤氣壓力，有時要抵抗崩料、坐料 甚至可能發生的煤氣爆炸的突然沖擊，因此要有足夠的強度。爐殼外 形尺寸應與高爐內型、爐體各部厚度、冷卻設備結構形式相適應。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，也是煤氣的導出口。它對爐料和煤氣的上部分布起控制和調節作用。爐喉直徑應和爐缸直徑、爐腰直徑及大鐘直徑比例適當。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域，呈圓錐臺簡稱圓臺形，由上向下逐漸擴大，用以使爐料在遇熱發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。它使爐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使爐料透氣性惡化，為減小煤氣流的阻力，在渣量大時可適當擴大爐腰直徑，但仍要使它 和其他部位尺寸保持合適的比例關系，比值以取上限為宜。爐腰高度 對高爐冶煉過程影響不很顯著，一般只在很小范圍內變動。

爐腹：高爐熔化和造渣的主要區段，呈倒錐臺形。為適應爐料熔 爐腹 化后體積收縮的特點，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、渣鐵反應和貯存及排放區域，呈圓筒形。爐缸 出鐵口、渣口和風口都設在爐缸部位，因此它也是承受高溫煤氣及渣 鐵物理和化學侵蝕最劇烈的部位，對高爐煤氣的初始分布、熱制度、生鐵質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、機械和化學侵蝕、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），才能阻止其進一步受到侵蝕，所 以必需對爐底進行冷卻。通常采用風冷或水冷。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％。高爐爐基應有足夠的強度和耐熱能力，使其在各種應力作用下不致產生裂縫。爐基常做成圓形或多邊形，以 減少熱應力的不均勻分布。

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 保護爐殼和其它金屬結構免受熱應力和化學侵蝕的作用。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，受損壞的機理也不同，因此必須根據部位、冷卻和高爐操作等因素，選用不同的耐火材料。爐喉護板：爐喉在爐料頻繁撞擊和高溫的煤氣流沖刷下，工作條 爐喉護板 件十分惡劣，維護其圓筒形狀不被破壞是高爐上部調節的先決條件。為此，在爐喉設置保護板（鋼磚）。小高爐的爐喉保護板可以用鑄鐵 做成開口的匣子形狀； 大高爐的爐喉護板則用 100～150mm 厚的鑄鋼 做成。爐喉護板主要有塊狀、條狀和變徑幾種形式。變徑爐喉護板還 起著調節爐料和煤氣流分布的作用。

高爐解體 為了在操作技術上能正確處理高爐冶煉中經常出現的復雜現象，就要切實了解爐內狀況。在盡量保持高爐的原有生產狀態下停爐、注 水冷卻或充氮冷卻后，對從爐喉的爐料開始一直到爐底的積鐵所進行 的細致的解體調查，稱為高爐解體調查。它雖不能完全了解高爐生產的動態情況，但對了解高爐過程、強化高爐冶煉很有參考價值。高爐冷卻裝置 高爐爐襯內部溫度高達 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置的，用以使爐襯內的熱量傳遞 出動，并在高爐下部使爐渣在爐襯上冷凝成一層保護性渣皮，按結構 不同，高爐冷卻設備大致可分為：外部噴水冷卻、風口渣口冷卻、冷 卻壁和冷卻水箱以及風冷(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。其數量除了與高爐冶煉 強度、爐頂壓力有關外，還與爐料的性質有很大關系。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。燒結料中加入部分高爐灰，可節約熔劑和降低燃 料消耗。高爐基本操作制度

1、爐前操作的任務 ①、利用開口機、泥炮、堵渣機等專用設備和各種工具，按規定 的時間分別打開渣、鐵口，放出渣、鐵，并經渣鐵溝分別流人渣、鐵 罐內，渣鐵出完后封堵渣、鐵口，以保證高爐生產的連續進行。②、完成渣、鐵口和各種爐前專用設備的維護工作。③、制作和修補撇渣器、出鐵主溝及渣、鐵溝。④、更換風、渣口等冷卻設備及清理渣鐵運輸線等一系列與出渣 出鐵相關的工作。

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

3、操作制度：根據高爐具體條件(如高爐爐型、設備水平、原料 條件、生產計劃及品種指標要求)制定的高爐操作準則。

4、高爐基本操作制度：裝料制度、送風制度、爐缸熱制度和造 渣制度。

第三篇：高爐煉鐵工藝流程

本文是我根據我的上傳的上一個文庫資料繼續修改的，以前那個因自己也沒有吃透，沒有條理性，現在這個是我在基本掌握高爐冶煉的知識之后再次整理的，比上次更具有系統性。同時也增加了一些圖片，增加大家的感性認識。希望本文對你有所幫助。

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

工藝設備相見文庫文檔： 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] 燒結礦；一種

acidic酸性球團，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），球團礦主要成分是鐵精粉（而鐵精粉是經過礦石破碎球磨水洗精選出來的，當然還有焙燒球磨后精選的），在造球機上滾動形成，然后經過球團豎爐燒結硬化而成，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，為了將鐵元素分離出來，就需要將堿性燒結礦中氧化鈣和鐵礦石（球團、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

煉鐵過程實質上是將鐵從其自然形態——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CO、H2、C；適宜溫度等）通過物化反應獲取還原后的生鐵。生鐵除了少部分用于鑄造外，絕大部分是作為煉鋼原料。

高爐煉鐵是現代煉鐵的主要方法，鋼鐵生產中的重要環節。這種方法是由古代豎爐煉鐵發展、改進而成的。盡管世界各國研究發展了很多新的煉鐵法，但由于高爐煉鐵技術經濟指標良好，工藝簡單，生產量大,勞動生產率高,能耗低，這種方法生產的鐵仍占世界鐵總產量的95％以上。

煉鐵工藝是是將含鐵原料（燒結礦、球團礦或鐵礦）、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，并由熱風爐在高爐下部沿爐周的風口向高爐內鼓入熱風助焦炭燃燒（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、燃料隨著爐內熔煉等過程的進行而下降，在爐料下降和上升的煤氣相遇，先后發生傳熱、還原、熔化、脫炭作用而生成生鐵，鐵礦石原料中的雜質與加入爐內的熔劑相結合而成渣，爐底鐵水間斷地放出裝入鐵水罐，送往煉鋼廠。同時產生高爐煤氣，爐渣兩種副產品，高爐渣鐵主要礦石中不還原的雜質和石灰石等熔劑結合生成，自渣口排出后，經水淬處理后全部作為水泥生產原料；產生的煤氣從爐頂導出，經除塵后，作為熱風爐、加熱爐、焦爐、鍋爐等的燃料。煉鐵工藝流程和主要排污節點見上圖。

三、高爐冶煉主要工藝設備簡介

高護煉鐵設備組成有：①高爐本體；②供料設備；③送風設備；④噴吹設備；⑤煤氣處理設備；⑥渣鐵處理設備。

通常，輔助系統的建設投資是高爐本體的4~5倍。生產中，各個系統互相配合、互相制約，形成一個連續的、大規模的高溫生產過程。高爐開爐之后，整個系統必須日以繼夜地連續生產，除了計劃檢修和特殊事故暫時休風外，一般要到一代壽命終了時才停爐。

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

1、高爐

高爐爐本體較為復雜，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，殼內砌耐火磚內襯。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 術經濟指標良好，工藝 簡單，生產量大，勞動生產效率高，能耗低等優點，故這種方法生產的鐵占世界鐵總產量的絕大部分。高爐生產時從爐頂裝入鐵礦石、焦炭、造渣用熔劑（石灰石），從位于爐子下部沿爐周的風口吹入經預熱的空氣。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和石灰石等熔劑結合生成爐渣，從渣口排出。產生的煤氣從爐頂排出，經除塵后，作為熱風爐、加熱爐、焦爐、鍋爐等的燃料。高爐冶煉的主要產品是生鐵，還有副產高爐渣和高爐煤氣。

2、高爐除塵器

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

3、高爐鼓風機

高爐最重要的動力設備。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力。現代大、中型高爐所用的鼓風機，大多用汽輪機驅動的離心式鼓風機和軸流式鼓風機。近年來使用大容量同步電動鼓風機。這種鼓風機耗電雖多，但啟動方便，易于維修，投資較少。高爐冶煉要求鼓風機能供給一定量的空氣，以保證燃燒一定的碳；其所需風量的大小不僅與爐容成正比，而且與高爐強化程度有關、一般按單位爐容2.1～2.5m3／min的風量配備。但實際上不少的高爐考慮到生產的發展，配備的風機能力都大于這一比例

4、高爐熱風爐

熱風爐是為高爐加熱鼓風的設備，是現代高爐不可缺少的重要組成部分。現代熱風爐是一種蓄熱式換熱器。目前風溫水平為1000℃~1200 ℃，高的為1250 ℃~1350 ℃，最高可達1450 ℃~1550 ℃。提高風溫可以通過提高煤氣熱值、優化熱風爐及送風管道結構、預熱煤氣和助燃空氣、改善熱風爐操作等技術措施來實現。理論研究和生產實踐表明，采用優化的熱風爐結構、提高熱風爐熱效率、延長熱風爐壽命是提高風溫的有效途徑。

5、鐵水罐車

鐵水罐車用于運送鐵水，實現鐵水在脫硫跨與加料跨之間的轉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，總計需要2-3噸原料。為了保證高爐生產的連續性，要求有足夠數量的原料供應。

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。

高爐生產是連續進行的。一代高爐（從開爐到大修停爐為一代）能連續生產幾年到十幾年。生產時，從爐頂（一般爐頂是由料種與料斗組成，現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，從高爐下部的風口吹進熱風（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，這個過程叫做還原。鐵礦石通過還原反應煉出生鐵，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的石灰石等熔劑結合生成爐渣，從出鐵口和出渣口分別排出。煤氣從爐頂導出，經除塵后，作為工業用煤氣。現代化高爐還可以利用爐頂的高壓，用導出的部分煤氣發電。

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

目前國內單一性生鐵廠家，高爐容積也以達到500左右立方米，但多數仍維持在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，其產品質量參差不齊，公布分散，不具有期規模性，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：現代化高爐廣泛使用焊接的鋼板爐殼，只有極少數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，還要承受熱應力和內部的煤氣壓力，有時要抵抗崩料、坐料甚至可能發生的煤氣爆炸的突然沖擊，因此要有足夠的強度。爐殼外形尺寸應與高爐內型、爐體各部厚度、冷卻設備結構形式相適應。

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，也是煤氣的導出口。它對爐料和煤氣的上部分布起控制和調節作用。爐喉直徑應和爐缸直徑、爐腰直徑及大鐘直徑比例適當。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域，呈圓錐臺簡稱圓臺形，由上向下逐漸擴大，用以使爐料在遇熱發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。它使爐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使爐料透氣性惡化，為減小煤氣流的阻力，在渣量大時可適當擴大爐腰直徑，但仍要使它和其他部位尺寸保持合適的比例關系，比值以取上限為宜。爐腰高度對高爐冶煉過程影響不很顯著，一般只在很小范圍內變動。

爐腹：高爐熔化和造渣的主要區段，呈倒錐臺形。為適應爐料熔化后體積收縮的特點，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、渣鐵反應和貯存及排放區域，呈圓筒形。出鐵口、渣口和風口都設在爐缸部位，因此它也是承受高溫煤氣及渣鐵物理和化學侵蝕最劇烈的部位，對高爐煤氣的初始分布、熱制度、生鐵質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、機械和化學侵蝕、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），才能阻止其進一步受到侵蝕，所以必需對爐底進行冷卻。通常采用風冷或水冷。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％。高爐爐基應有足夠的強度和耐熱能力，使其在各種應力作用下不致產生裂縫。爐基常做成圓形或多邊形，以減少熱應力的不均勻分布。

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、保護爐殼和其它金屬結構免受熱應力和化學侵蝕的作用。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，受損壞的機理也不同，因此必須根據部位、冷卻和高爐操作等因素，選用不同的耐火材料。

爐喉護板：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，維護其圓筒形狀不被破壞是高爐上部調節的先決條件。為此，在爐喉設置保護板（鋼磚）。小高爐的爐喉保護板可以用鑄鐵做成開口的匣子形狀；大高爐的爐喉護板則用100～150mm厚的鑄鋼做成。爐喉護板主要有塊狀、條狀和變徑幾種形式。變徑爐喉護板還起著調節爐料和煤氣流分布的作用。

高爐解體

為了在操作技術上能正確處理高爐冶煉中經常出現的復雜現象，就要切實了解爐內狀況。在盡量保持高爐的原有生產狀態下停爐、注水冷卻或充氮冷卻后，對從爐喉的爐料開始一直到爐底的積鐵所進行的細致的解體調查，稱為高爐解體調查。它雖不能完全了解高爐生產的動態情況，但對了解高爐過程、強化高爐冶煉很有參考價值。

高爐冷卻裝置

高爐爐襯內部溫度高達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置的，用以使爐襯內的熱量傳遞出動，并在高爐下部使爐渣在爐襯上冷凝成一層保護性渣皮，按結構不同，高爐冷卻設備大致可分為：外部噴水冷卻、風口渣口冷卻、冷卻壁和冷卻水箱以及風冷(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。其數量除了與高爐冶煉強度、爐頂壓力有關外，還與爐料的性質有很大關系。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。燒結料中加入部分高爐灰，可節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

①、利用開口機、泥炮、堵渣機等專用設備和各種工具，按規定的時間分別打開渣、鐵口，放出渣、鐵，并經渣鐵溝分別流人渣、鐵罐內，渣鐵出完后封堵渣、鐵口，以保證高爐生產的連續進行。

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

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

3、操作制度：根據高爐具體條件(如高爐爐型、設備水平、原料條件、生產計劃及品種指標要求)制定的高爐操作準則。

4、高爐基本操作制度：裝料制度、送風制度、爐缸熱制度和造渣制度。

第四篇：高爐、燒結、球團工藝流程

煉鐵工藝是將含鐵原料（燒結礦、球團礦或鐵礦）、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，并由熱風爐向高爐內鼓入熱風助焦炭燃燒，原料、燃料隨著爐內熔煉等過程的進行而下降。在爐料下降和煤氣上升過程中，先后發生傳熱、還原、溶化、脫炭作用而生成生鐵，鐵礦石原料中的雜質與加入爐內的溶劑相結合而成渣，爐底鐵水間斷地放出裝入鐵水罐，送往煉鋼廠。同時產生高爐煤氣、爐渣兩種副產品，高爐渣水淬后全部作為水泥生產原料。

高爐是用焦炭、鐵礦石和熔劑煉鐵的一種豎式的反應爐（如圖2-3）。高爐是一個豎立的圓筒形爐子，其內部工作空間的形狀稱為高爐內型，即通過高爐中心線的剖面輪廓。現代高爐內型一般由圓柱體和截頭圓錐體組成，由下而上分為爐缸、爐腹、爐腰、爐身和爐喉五段。由于高爐煉鐵是在高溫下進行的，所以它的工作空間是用耐火材料圍砌而成，外面再用鋼板作爐殼。

1-爐底耐火材料； 2-爐殼；

3-生產后爐內磚襯侵蝕線； 4-爐喉鋼磚； 5-煤氣導出管； 6-爐體夸襯； 7-帶凸臺鑲磚冷卻壁； 8-鑲磚冷卻壁； 9-爐底碳磚； 10-爐底水冷管； 11-光面冷卻壁； 12-耐熱基墩； 13-基座

l圖2-3 高爐的結構

在高爐爐頂設有裝料裝置，通過它將冶煉用的爐料（由焦炭和礦石按一定比例組成）按批裝入爐內。在高爐下部爐缸的上沿，沿圓周均勻地布置了若干個風口（100m3小高爐有 8-10個，4000m3以上的大高爐則有36-42 個）。加熱到1000℃以上的熱風，經銅質水冷風口送入爐內，供焦炭燃燒形成高溫煤氣。在爐缸的底部設有鐵口，可周期性或連續性地排放出液態生鐵和爐渣。在風口和鐵口之間還設有渣口以排放部分爐渣，減輕鐵口負擔。

l現代高爐采用優質耐火材料，例如爐底、爐缸部位用微碳孔碳磚，爐身下部和爐腰部位用鋁碳磚或碳化硅磚，其它部位用優質高鋁磚和高致密度的粘土磚等作爐襯。爐殼用含錳的高強度低合金鋼制作，安裝有性能好的含鉻耐熱鑄鐵、球墨鑄鐵或銅質立式冷卻器，或銅質的臥式冷卻器。

l4 工藝流程：

高爐冶煉過程是一個連續的生產過程，全過程是在爐料自上而下，煤氣自下而上的相互接觸過程中完成的。如圖2-4所示。

l爐料從受料斗進入爐腔。在高爐底部的爐缸和爐腹中裝滿焦炭。爐腰和爐身中則是鐵礦石、焦炭和石灰石，層層相間，一直裝到爐喉。

l從風口鼓入的熱風溫度高達1000-1300℃，爐料中焦炭在風口前燃燒，迅速產生大量的熱，使風口附近爐腔中心溫度高達1800℃以上。

l由于底部焦炭很厚，燃燒不完全，因此，爐氣中存在大量CO氣體，在爐內造成了良好的還原性氣氛，產生的CO氣體在爐體中上升。同時，由于下部的焦炭燃燒產生空隙，上面的焦炭、礦石和熔劑在爐體內緩慢下降，速度大約為0.5-1mm/s。熾熱的CO氣體在爐內上升過程中加熱緩慢下降的爐料，并把鐵礦石中鐵氧化物還原為金屬鐵，鐵礦石在570-1200℃之間受到CO氣體和紅熱焦炭的還原，形成了海綿鐵。海綿鐵在1000-1100℃的高溫下溶入大量的碳，因而鐵的熔點下降，形成了生鐵。生鐵的熔點約為1200℃，以液體狀態滴入爐缸。礦石中未被還原的物質形成熔渣，實現渣鐵分離。最后調整鐵液的成分和溫度達到終點，定期從爐內排入爐渣和生鐵。上升的高爐煤氣流，由于將能量傳給爐料而溫度不斷下降，最終形成高爐煤氣從爐頂導出管排出。1-料斗；2-大鐘； 3-焦炭；4-燃料帶； 5-爐渣；6-鐵水； 7-渣罐；8-鐵罐； 9-鐵口；10-風口； 11-礦石；12-上升煤氣

l圖2-3 高爐治煉過程示意圖

燒結工藝流程介紹2010-04-29 08:42 燒結工藝流程介紹

為了保證供給高爐的鐵礦石中鐵含量均勻，并且保證高爐的透氣性，需要把選礦工藝產出的鐵精礦制成10-25mm的塊狀原料。鐵礦粉造塊目前主要有兩種方法：燒結法和球團法。兩種方法所獲得的塊礦分別為燒結礦和球團礦。本專題將詳細介紹燒結生產的工藝流程，主要工藝設備的工作原理以及控制要求等信息，其次，我們將簡要介紹球團法生產的工藝流程，主要工藝設備的工作原理以及控制要求等信息。由于時間的倉促和編輯水平有限，欄目中難免出現遺漏或錯誤的地方，歡迎大家補充指正。

鐵礦粉造塊的目的：

◆綜合利用資源，擴大煉鐵用的原料種類。

◆去除有害雜質，回收有益元素，保護環境。

◆改善礦石的冶金性能，適應高爐冶煉對鐵礦石的質量要求。

鐵礦粉造塊的方法：燒結法和球團法。

鐵礦粉造塊后的產品：分別為燒結礦和球團礦。（供高爐煉鐵生產的主要原料）

一、燒結生產的工藝流程介紹：

查看 冶金自動化頻道-> 燒結頻道

燒結是鋼鐵生產工藝中的一個重要環節，它是將鐵礦粉、粉（無煙煤）和石灰、高爐爐塵、軋鋼皮、鋼渣按一定配比混勻。經燒結而成的有足夠強度和粒度的燒結礦可作為煉鐵的熟料。利用燒結熟料煉鐵對于提高高爐利用系數、降低焦比、提高高爐透氣性保證高爐運行均有一定意義。

燒結生產的流程

目前生產上廣泛采用帶式抽風燒結機生產燒結礦。燒結生產的工藝流程如圖下所示。主要包括燒結料的準備，配料與混合，燒結和產品處理等工序。

燒結的原材料準備:

含鐵原料：含鐵量較高、粒度<5mm的礦粉，鐵精礦，高爐爐塵，軋鋼皮，鋼渣等。一般要求含鐵原料品位高，成分穩定，雜質少。

熔劑：要求熔劑中有效CaO含量高，雜質少，成分穩定，含水3％左右，粒度小于3mm的占90％以上。在燒結料中加入一定量的白云石，使燒結礦含有適當的MgO，對燒結過程有良好的作用，可以提高燒結礦的質量。

燃料： 主要為焦粉和無煙煤。對燃料的要求是固定碳含量高，灰分低，揮發分低，含硫低，成分穩定，含水小于10％，粒度小于3mm的占95％以上。

燒結的配料與混合:

配料目的：獲得化學成分和物理性質穩定的燒結礦，滿足高爐冶煉的要求。

配料方法：質量配料法，即按原料的質量配料；通過電子計量設備，按一定比例配兌原材料。

混合目的：使燒結料的成分均勻，水分合適，易于造球，從而獲得粒度組成良好的燒結混合料，以保證燒結礦的質量和提高產量。

混合的方法：加水潤濕、混勻和造球。根據原料性質不同，可采用一次混合或二次混合兩種流程。一次混合的目的：潤濕與混勻，當加熱返礦時還可使物料預熱。二次混合的目的：繼續混勻，造球，以改善燒結料層透氣性。用粒度10～Omm的富礦粉燒結時，因其粒度已經達到造球需要，采用一次混合，混合時間約50s。使用細磨精礦粉燒結時，因粒度過細，料層透氣性差，為改善高爐透氣性，必須在混合過程中造球，所以采用二次混合，混合時間一般不少于2．5～3min。我國燒結廠大多采用二次混合。

配料與混合的主要設備:

電子計量稱：對放置在皮帶上并隨皮帶連續通過的松散物料進行自動稱量的衡器。主要有機械式(常見的為滾輪皮帶秤)和電子式兩大類。電子皮帶秤是使用最廣泛的皮帶秤。由承重裝置、稱重傳感器、速度傳感器和稱重顯示器組成。

主要用到的自動化產品：稱重傳感器、速度傳感器、數顯表、變頻器、電動機

混合機：混合機械是利用機械力和重力等，將兩種或兩種以上物料均勻混合起來的機械。混合機械廣泛用于各類工業和日常生活中。常用的混合機械分為氣體和低粘度液體混合器、中高粘度液體和膏狀物混合機械、熱塑性物料混合機、粉狀與粒狀固體物料混合機械四大類。

主要用到的自動化產品：斷路器、接觸器、電動機

燒結生產：

燒結作業是燒結生產的中心環節，它包括布料、點火、燒結等主要工序。

布料:將鋪底料、混合料鋪在燒結機臺車上的作業

點火：點火操作是對臺車上的料層表面進行點燃，并使之燃燒。

燒結：準確控制燒結的風量、真空度、料層厚度、機速和燒結終點。

二、球團礦生產工藝流程

把細磨鐵精礦粉或其他含鐵粉料添加少量添加劑混合后，在加水潤濕的條件下，通過造球機滾動成球，再經過干燥焙燒，固結成為具有一定強度和冶金性能的球型含鐵原料。

球團礦生產的流程：

一般包括原料準備、配料、混合、造球、干燥和焙燒、冷卻、成品和返礦處理等工序，如下圖所示。

球團礦的生產流程中，配料、混合與燒結礦的方法一致；將混合好的原料經造球機制成10-25mm的球狀。

球團礦生產中的主要設備：

圓盤造球機：將焦炭粉、石灰石粉或生石灰、鐵精礦粉混合后，輸入圓盤造球機上部的混合料倉內，均勻地向造球機布料，同時由水管供給霧狀噴淋水，傾斜（傾角一般為40一50°）布置的圓盤造球機，由機械傳動旋轉，混合料加噴淋水在圓盤內滾動成球。

主要用到的自動化產品：斷路器、接觸器、電動機

帶式焙燒機：帶式焙燒機工藝使球團焙燒的整個工藝過程——干燥、預熱、焙燒、冷卻都在一個設備上完成，具有工藝過程簡單、布置緊湊、所需設備噸位輕等特點，為工廠縮小占地面積、減少工程量、實現焙燒氣體的循環利用以及降低熱耗和電耗創造了條件。

主要用到的自動化產品：斷路器、接觸器、電動機

第五篇：工藝流程

試樣加工工藝流程

圖號LY-01-01

1.用鋸床切取試樣寬度為C+10 mm。

2.將試樣長度切至300+/-5mm（鋸切）。

3.試樣寬度方向銑切5mm。

4.銑切試樣寬度方向另一面至寬度尺寸C。

5.畫線，銑切試樣一面凹槽部分，6.銑切試樣另一面凹槽至寬度D。

深度(C-D)/2約為6mm。

7.打磨毛刺。

備注：按照圖紙要求進行加工，試樣對稱。

圖號LY-01-01

試樣加工工藝流程

圖號LY-03

1.用鋸床切取試樣寬度為60 mm。

2.將試樣長度切至300+/-5mm（鋸切）。

3.試樣寬度方向銑切5mm。

4.銑切試樣寬度方向另一面至寬度尺寸50。

5.畫線，銑切試樣一面凹槽部分，6.銑切試樣另一面凹槽至寬度38。

深度約為6mm。

7.打磨毛刺。

備注：按照圖紙要求進行加工，試樣對稱。

圖號LY-03

試樣加工工藝流程

圖號：ZXCJ-01

1.用鋸床切取試樣寬度為20 mm（兩條）。

2.將試樣長度切至55mm（鋸切3條）。

3.試樣寬度方向銑切去5mm。

4.銑切試樣寬度方向另一面至寬度10.2mm。

5.銑切接箍內圓面，銑切為平面。

6.銑切接箍外圓面至厚度尺寸5.2mm。

7.磨削試樣四面至圖紙尺寸。備注：按照圖紙要求進行加工。

圖號：ZXCJ-01

試樣加工工藝流程

圖號：ZXCJ-02

1.用鋸床切取試樣寬度為20 mm（兩條）。

2.將試樣長度切至55mm（鋸切3條）。

3.試樣寬度方向銑切去5mm。

4.銑切試樣寬度方向另一面至寬度10.2mm。

5.銑切接箍內圓面，銑切為平面。

6.銑切接箍外圓面至厚度尺寸7.7mm。

7.磨削試樣四面至圖紙尺寸。備注：按照圖紙要求進行加工。

圖號：ZXCJ-02

試樣加工工藝流程

圖號：HXCJ-01

1.用鋸床切取試樣寬度為65 mm。

2.試樣寬度方向銑切5mm。

3.銑切試樣寬度方向另一面至寬度尺寸55mm。

4.鋸切試樣20mm三條。

5.試樣寬度方向銑切去5mm。

6.銑切試樣寬度方向另一面至寬度10.2mm。

7.銑切接箍內圓面，銑切為平面。

8.銑切接箍外圓面至厚度尺寸5.2mm。

9.磨削試樣四面至圖紙尺寸。

備注：按照圖紙要求進行加工。

圖號：HXCJ-01

試樣加工工藝流程

圖號：HXCJ-02

1.用鋸床切取試樣寬度為65 mm。

2.試樣寬度方向銑切5mm。

3.銑切試樣寬度方向另一面至寬度尺寸55mm。

4.鋸切試樣20mm三條。

5.試樣寬度方向銑切去5mm。

6.銑切試樣寬度方向另一面至寬度10.2mm。

7.銑切接箍內圓面，銑切為平面。

8.銑切接箍外圓面至厚度尺寸7.7mm。

9.磨削試樣四面至圖紙尺寸。

備注：按照圖紙要求進行加工。

圖號：HXCJ-02

試樣加工工藝流程

圖號：HXCJ-03

1.用鋸床切取試樣寬度為65 mm。

2.試樣寬度方向銑切5mm。

3.銑切試樣寬度方向另一面至寬度尺寸55mm。

4.鋸切試樣20mm三條。

5.試樣寬度方向銑切去5mm。

6.銑切試樣寬度方向另一面至寬度10.2mm。

7.銑切接箍內圓面，銑切為平面。

8.銑切接箍外圓面厚度尺寸至 10.2mm。

9.磨削試樣四面至圖紙尺寸。

備注：按照圖紙要求進行加工。

圖號：HXCJ-03

試樣加工工藝流程

圖號：HFW-JB-CJ-01

1.用鋸床切取試樣寬度65 mm長200mm。

2.試樣寬度方向銑切5mm。

3.銑切試樣寬度方向另一面至寬度尺寸55mm。

4.鋸切試樣20mm三條。

5.試樣寬度方向銑切去5mm。

6.銑切試樣寬度方向另一面至寬度10.2mm。

7.銑板材表面，銑切出平面。

8.銑板材另一表面至厚度尺寸10.2/7.7/5.2mm。

9.磨削試樣四面至圖紙尺寸。

備注：按照圖紙要求進行加工。

圖號：HFW-JB-CJ-01

試樣加工工藝流程

圖號：LY-01-02

1.用鋸床切取試樣寬度等同于壁厚。

2.將試樣切至所需的長度≥140mm。

3.打中心工藝孔，將試樣車為直徑18mm的圓棒

并倒角。

4.將試樣中部直徑粗車至13.5mm。

5.將試樣中部直徑精車至12.7mm。

備注：按照圖紙要求進行加工。

圖號：LY-01-02

試樣加工工藝流程

圖號：LY-02-01

1.用鋸床切取試樣寬度等同于壁厚。

2.將試樣切至所需的長度≥84mm。

3.打中心工藝孔，將試樣車為直徑12mm的圓棒

并倒角。

4.將試樣中部直徑粗車至9.5mm。

5.將試樣中部直徑精車至8.9mm。

6.試樣兩端車螺紋。

備注：按照圖紙要求進行加工。

圖號：LY-02-01

試樣加工工藝流程

圖號：LY-02-02

1.用鋸床切取試樣寬度等同于壁厚。

2.將試樣切至所需的長度≥70mm。

3.打中心工藝孔，將試樣車為直徑8mm的圓棒并

倒角。

4.將試樣中部直徑粗車至7mm。

5.將試樣中部直徑精車至6.25mm。

6.試樣兩端車螺紋。

備注：按照圖紙要求進行加工。

圖號：LY-02-02

試樣加工工藝流程

圖號：LY-02-03

1.用鋸床切取試樣寬度等同于壁厚。

2.將試樣切至所需的長度≥60mm。

3.打中心工藝孔，將試樣車為直徑5mm的圓棒并

倒角。

4.將試樣中部直徑粗車至4.6mm。

5.將試樣中部直徑精車至4mm。

6.試樣兩端車螺紋。

備注：按照圖紙要求進行加工。

圖號：LY-02-03

試樣加工工藝流程

圖號：LY-02-04

1.用鋸床切取試樣寬度等同于壁厚。

2.將試樣切至所需的長度≥56mm。

3.打中心工藝孔，將試樣車為直徑4mm的圓棒

并倒角。

4.將試樣中部直徑粗車至3mm。

5.將試樣中部直徑精車至2.5mm。

6.試樣兩端車螺紋。

備注：按照圖紙要求進行加工。

圖號：LY-02-04