高炉强化冶炼

2.从高炉对热量的需求看，高炉下部由于熔融及各种 化学反应的吸热，可以说是热量供不应求。如果在炉凉 时，采用增加焦比的办法来满足热量的需求，此时必然 增加煤气体积，使炉顶温度提高，上部的热量供应进一 步过剩。而且煤气带走的热损失更多。同时由于焦比提 高，产量降低，热损失也会增加，所以KT又会降低。如 果采用提高风温的办法满足热量需求则是有利的。特别 是高炉使用难熔矿冶炼高硅铸造铁时更需提高风温满足 炉缸温度的需要。 另一方面，采用喷吹燃料(或加湿鼓风) 之后，为了补偿炉缸由于喷吹物(或水分)分解造成的温度 降低，必须要提高风温，这样有利增加喷吹量和提高喷 吹效果
• 高压操作需注意以下事项
• l)提高炉顶压力，要防止边缘气流发展，注意保持足够 的风速或鼓风动能，要相应缩小风口面积，控制压差 略低于或接近常压操作压差水平。 • 2) 常压转高压操作必须在顺行基础上进行。炉况不顺 时不得提高炉顶压力。 • 3) 高炉发生崩料或悬料时，必须转常压处理。待风量 和风压适应后，再逐渐转高压操作。 • 4) 高压操作悬料往往发生在炉子下部。因此，要特别 注意改善软熔带透气性，如改善原燃料质量，减少粉 末。提高焦炭强度等。操作上采用正分装，以扩大软 熔带焦窗面积。 • 5) 设备出现故障，需要大量减风甚至休风，首先必须 转常压操作，严禁不改常压减风至零或休风。
提高风温对高炉冶炼的作用: 1.高炉内热量来源于两方面，一是风口前碳素燃烧放出的 化学热，二是热风带入的物理热。后者增加，前者减少，焦比 即可降低。但是碳素燃烧放出的化学热不能在炉内全部利用(随 着碳素燃烧必然产生大量的煤气，这些煤气将携带部分热量从 炉顶逸出炉外，即热损失)。高炉内的热量有效利用率KT随冶 炼操作水平不同而变化，一般情况KT＝80%左右。 提高热风温度带入的物理热将使焦比降低，产量提高，单 位生铁的煤气量减少，炉顶温度有所降低，热能利用率提高， 故可认为这部分热量在高炉内是100%被有效利用。可以说，热 风带入的热量比碳素燃烧放出的热量要有用得多。例如，高炉 有效热量利用率KT＝0.8时，如果风温提高多带入100kJ的热量， 其它冶炼条件未变，从而节省风口前燃烧的碳素。相当 100/0.8=125kJ热量的碳。
• 6) 高压操作出铁速度加快，必须保持足够的铁口深度， 适当缩小开口机钻头直径，提高炮泥质量，以保证铁 口正常工作。 • 7) 高压操作设备漏风率和磨损率加大，特别是炉顶大 小钟、料斗和托圈、大小钟拉杆、煤气切断阀拉杆及 热风阀法兰和风渣口大套法兰等部位，磨损加重，必 须采取强有力的密封措施，并注意提高备品质量和加 强设备的检查、维护工作。 • 8) 新建高压高炉，高炉本体、送风、煤气和煤气清洗 系统结构强度要加大，鼓风机、供料、泥炮和开口机 能力要匹配和提高，以保证高压效果充分发挥。
3 高风温
提高热风温度是降低焦比和强化高炉冶炼的重要 措施。采用喷吹技术之后，使用高风温更为迫切。 高风温能为提高喷吹量和喷吹效率创造条件。据统 计，风温在950～1350℃之间，每提高100 ℃可降 低焦比8～20kg ，增加产量2～3%。 当前我国大高炉平均风温在1050～1100 ℃ ， 先进高炉可达1200 ℃，国外高炉风温水平达1300～ 1350 ℃，日本高炉的燃料比，1955～1979年间降 低了 253kg/t，其中提高风温的因素占31％。据资料， 风温由1000℃提高到1250 ℃ ，焦比降低22. 5kg/t， 增产12.5%。 目前采用高风温已经不是高炉能否接受的问题， 而是如何能提供更高的风温。
• (3) 煤气停留时间延长 • 提高炉顶压力，煤气在炉内停留时间延长，有利于还原反 应进行，也有利于焦比降低。 • (4) 有利稳定顺行 • 提高炉顶压力，由于压头损失降低，流速减慢，作用于炉 料的浮力也相应降低，炉料比较容易下降，因而有利于炉 况稳定顺行。 • (5) 除尘器瓦斯灰量减少 • 炉顶压力由常压转为0.08MPa时，炉尘量降了20％～50％， 现代高炉炉顶压力提高到 0.15 ～ 0.25MPa ，炉尘量常低于 10/kg/t。
• 2稳 • （1）烧结矿TFe波动↓，R波动↓ • TFe波动从1%↘0.5%—产量↑1.5~2.0%—焦比↓ • 1~1.5% • （2）焦炭水份、固定碳含量稳定 • 3 熟 • 提高熟料率：高炉使用人造富矿（烧结矿和球团矿） • （1）熟矿气孔率高，还原性好，低温还原粉化率低； • （2）熟矿化学成分稳定，且可以调整； • （3）熟矿硫含量低； • （4）熟矿可以减少高炉石灰石用量； • （5）高炉操作稳定，炉缸热量充沛。

4 小 （1）矿石粒度小——直接还原度↓ 缩小入炉矿石粒度:大型高炉<45mm 中小型高炉<20~25mm （2）石灰石粒度小——进入高温区前分解 （1）小块填充大块的空隙内ε↓； （2）布料易产生偏析。 5 匀 矿石粒度均匀，若矿石粒度相差悬殊
（1）小块填充大块的空隙内ε↓； （2）布料易产生偏析。 分级入炉：25~40mm 12~25mm 5~12mm
• 国外高压操作起步较早，特别是前苏联和西欧各国， 50年代初就拥有很多高压高炉，当时炉顶压力一般 为0.06～0.08MPa。
• 目前我国部分中型高炉的顶压已提到0.08MPa左右， • 部分 300 ～ 600m3 高炉没有采用高压操作技术，需 改造为高压高炉，这是一项强化高炉冶炼，提高产 量，降低焦比的重大措施。 • 随着炉顶压力提高，高炉冶炼进程和炉前工作节奏 加快，必须采取一系列适应措施，才能保证高压操 作顺利进行。
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（2）高还原性：低FeO、多气孔低温固结型烧结矿 FeO↓1%——K↓1.5%——产量↑1.5% （3）焦炭固定碳含量高：CS = 100 – A – V A↓——焦炭热值↑——渣量↓ （4）熔剂CaO含量高：CaO有效 = CaO – R×SiO2 （5）高强度：冷态强度——转鼓指数 热态强度——烧结矿低温还原粉化RDI 球团矿还原膨胀RSI 焦炭反应性↓ C + CO2 = CO
• 高压操作可降低焦比，其主要原因有: • 1) 提高炉顶压力，则煤气体积缩小，在风量大致不变的情 况下，煤气在炉内停留时间延长，增加了矿石与煤气的接 触时间，有利于矿石还原。 • 2) 由于现在使用的球团矿和烧结矿都具有微孔隙和小孔隙， 存在着大量的内表面，高压加快了气体在这些微小孔隙内 的扩散速度。 • 3) 气体扩散速度加快使得矿石还原速度加快，并且提高炉 顶压力后，加速了CO分解(2CO→CO2+C)反应，分解出碳 存于矿石之间，也能加速矿石还原反应。 • 4) 提高炉顶压力后瓦斯灰吹出量降低，吹出的碳量也相应 减少。
高压操作冶炼特征
• (1) 压头损失降低 • 提高炉顶压力，在冶炼强度不变的情况下，总压头损失降 低，但沿高度方向各部位降低幅度并不一致，下部风口至 炉腰间增加，炉腰以上降低幅度较大。因此，生产过程产 生的难行或悬料多发生在炉子下部。故高压操作时如何采 取措施减少下部压头损失，对充分发挥高压效果具有重要 意义。 • (2) 边缘气流发展 • 提高炉顶压力，煤气速度降低，特别是边缘降低幅度较大。 • 据日本福山高炉测定，炉顶压力每提高0.01MPa，炉喉煤 气速度降低 5.6 ％，从而促进边缘气流发展。所以，高压 操作必须相应加风，特别是炉顶压力增加幅度较大时，应 适当缩小风口面积。
• 6净 • 筛除粉末（-6.3mm）。在高炉中粉末会增加料柱阻损、 引起悬料、崩料、结瘤，使高炉不接受风量，同时增加炉 尘吹出量。Biblioteka Baidu• 大高炉使用的烧结矿一般经三次筛粉：烧结机尾部破碎 后筛分—烧结厂整粒筛分—高炉槽下筛分，使-6.3mm部分 控制在3~5%以下。
二 、高压操作
• 在高炉的净煤气管道上设调压阀组，依据阀组阀门关闭的程 度来升高和调控炉顶压力，一般认为使高炉处于0.03MPa以 上的高压下工作，叫高压操作。 • 我国高炉高压操作始于50年代中后期，第一座料罐式高压高 炉为鞍钢9号高炉，1956年7月投产，第一座料车式高压高炉 为 鞍 钢 3 号 高 炉 ， 1957 年 8 月 投 产 ， 炉 顶 压 力 为 0.06 ～ 0.08MPa。紧接着鞍钢10号高炉、本钢、武钢、包钢等新建 高炉全部采用高压操作，炉顶压力0.1～0.15MPa。70年代后 新建的大中型高炉，特别是宝钢巨型高炉炉顶压力达到 0.2～0.25MPa，跃居世界先进行列。
高压效果
• 对产量的影响 • 高压操作压头损失降低，有利于加风，因而有利于 提高产量。早期研究高压对冶炼强度的影响时，许 多人都推荐用 H.M. 查沃隆科夫 (H.M) 的计算压头损 失来计算
• 对产量的影响 • 对产量的影响根据上式计算，炉顶压力每提高 0.01MPa ， 大约可增加风量 3％，即可提高冶炼强度 3％，亦即在焦比 不变的情况下增产3％。而高压操作后，焦比总有所下降， 增产效果应略高于3％。但是随着炉顶压力的进一步提高， 例如由 0l 提高到 0.30MPa 时每提高 0.01MPa ，冶炼强度只 能提高1.7％左右。 • 各高炉由于冶炼条件和操作指导思想不同，高压实际增产 效果差别很大。1958～1959年鞍钢3号和9号高炉侧重提高 冶炼强度增产，顶压提高0.0lMPa，增产效果大于3％。高 压操作时压差高于常压操作压差，但炉况不顺。一般高炉 每提高顶压 0.01MPa ，增产率为 2％～3 ％，且随顶压提高 增产率递减。在现代高炉上，顶压每提高 0.01MPa ，增产 率降为1.1±0.2％。
高炉强化冶炼
精料 高压 高风温 喷吹燃料 富氧鼓风
高炉二车间 罗玉强
高炉强化冶炼包括：精料、高压操作、高风温、富氧 鼓风、喷吹燃料 一、 精料
精
料：品位高，有害杂质少，化学成分稳定，能达到自 熔，强度好，粉末少，粒度均匀、块度合适、还原性好。 具体工作就落实在高、熟、净、稳、匀、小六字方针上。 1 高 （1）高入炉品位：提高矿石入炉品位，品位越高脉石 量就越少，相应加入的熔剂量就少——渣量小、熔剂分解 耗热少、高炉下部透气性好——焦比低、产量高——喷煤 量↑。 TFe↑——渣量↓——下部透气性↑——喷煤量↑
• 对生铁成分的影响 • 提 高 炉 顶 压 力 ， 有 碍 硅 还 原 反 应 进 行 (SiO2 ＋ 2C=[Si]+2CO) ，因而高压操作有利于降低生铁＆硅量。 有利于获得低硅生铁。
• 高压操作以后，还观察到铁水中含碳量升高 (约0.4％～ 0.5 ％ ) ，这可能是高压后析碳反应 (2CO=CO2 ＋ C) 产生 的烟碳量增加而使海绵铁渗碳量增多。在现代高炉上， 炼钢生铁的含碳量与炉顶煤气中 CO 的分压有如下的统 计关系:
高风温与炉况顺行 当风温提高到一定水平后，如果不采取相应措施，炉况 顺行将受到影响，原因有两方面，一是风温提高后，炉缸温 度随之升高，高温区域下移，炉缸煤气体积膨胀，煤气流速 增大，特别是高炉下部的△P增大，不利顺行；二是风口燃 烧区有SiO的挥发，据北科大研究，从1500高炉焦炭灰分中 的SiO2开始挥发为SiO，在1800℃时大约有30%的Si02(灰分 中)挥发为SiO。另外，据计算，风口前温度超过2000℃后， 将大量产生SiO，并随煤气上升到炉腹以上的较低温度部位， 又凝结为细小颗粒的SiO或SiO2，沉积于炉料的空隙间，严 重恶化料柱透气性，导致炉况不顺，造成崩料甚至悬料。为 避免以上不良影响，应改善料柱透气性，如加强整粒，筛除 粉料，改善炉料的高温冶金性能以及改善造渣制度减少渣量 等；另一方面，在提高风温的同时增加喷吹量或加湿鼓风等， 防止炉缸温度过高，保持炉况顺行。
3.提高风温还可加快风口前焦炭的燃烧速度，提高T理，热 量更集中干炉缸，使高温区域下移，中温区域扩大，有利间 接还原发展，直接还原度rd降低。 4.风温的改变也是调剂炉况的重要手段之一。
高炉接受高风温的条件 凡是能降低炉缸燃烧温度和改善料柱透气性的措施，都 有利高炉接受高风温。 1.改善原燃料条件精料是高炉接受高风温的基本条件。只 有原料强度好，粒度组成均匀、粉未少，才能在高温条件下 保持顺行。 2.喷吹的燃料在风口前燃烧时分解、吸热，使理论燃烧温 度降低，高炉容易接受高风温。为了维持风口燃烧区域具有 足够的温度，需要提高风温进行补偿。 3.加湿鼓风时.因水分解吸热要降低理论燃烧温度，相应提 高风温进行热补偿。 4.搞好上下部调剂。保证高炉顺行的情况下才可提高风温。