高炉炼铁基本理论试题 (2)

高炉炼铁基本理论试题

一、填空

1、高炉解剖研究证明，按炉料物理状态的不同，高炉大致分为五个区域，分别为块状带、软熔带、滴落带、风口带、渣铁带。

2、软熔带的上沿为软化（固相）线，下沿是熔化（液相）线。

3、高炉料中铁的氧化物有多种，但最后都是经FeO的形态还原成金属铁。

4、根据温度不同，高炉内还原过程划分为三个区，低于800℃的块状带是间接还原区；800～1100℃的是间接还原与直接还原共存区；高于1100℃的是直接还原区。

5、还原1kgSi的耗热相当于还原1kgFe所需热量的8倍。

6、高炉冶炼所得液态生铁的含碳量一般为4%左右。一般在生铁的含碳范围内其熔点在1150℃～1300℃。熔点最低的生铁含碳为4.3%，一般在高炉的炉腰部位就可能出现生铁。

7、碳元素在生铁中存在的状态一方面与生铁中Si、Mn等元素含量有关，另一方面与铁水的冷却速度有关。

8、铁水密度一般为6.8～7.0t/m3，炉渣密度一般为2.8～3.0t/m3。

9、熔化性指炉渣熔化的难易程度，它可用熔化温度和熔化性温度来表示。

10、炉渣的稳定性包括热稳定性和化学稳定性。

11、燃烧1t焦碳所需风量一般波动在2500～3000m3/t。

12、喷吹燃料的热滞后时间一般为3～5小时。

13、炉料下降的必要条件是炉内不断存在着促使炉料下降的自由空间。炉料下降

的充分条件是P＝Q

炉料－P

墙摩

－P

料摩

－△P＝Q有效－△P＞0，且其值越大越有利

于炉料下降。影响下料速度的因素，主要取决于单位时间内焦碳燃烧的数量，即下料速度与鼓风量和鼓风中的含氧量成正比。

14、大钟与炉喉之间的间隙，一般大中型高炉在900～1000mm。一般大钟的倾斜角度为53°。

二、简答

1、高炉解剖研究

指把正在生产的高炉突然停止鼓风，并急速降温以保持炉内原状，然后将高炉剖开，进行观察、录象、分析化验等各项研究工作。

2、高炉内低于685℃的低温区域，为什么有Fe还原出来？

（1）高炉内由于煤气流速很大，煤气在炉内停留时间很短（2—6秒），煤气中CO浓度又很高，故使还原反应未达到平衡。

（2）碳的气化反应在低温下有利于反应向左进行。但任何反应在低温下速度都很慢，反应达不到平衡，所以气相中CO成分在低温下远远高于其平衡气相成分。故在高炉中除风口前的燃烧区域为氧化区域外，都是较强的还原气氛。铁的氧化物则易被还原成Fe。

（3）685℃是在压力为P

CO +P

CO2

=105Pa前提下获得的，而实际高炉内的

CO%+CO

2%=40%左右，即P

CO

+P

CO2

=0.4×105Pa。外界压力降低，碳的气化反应平衡曲

线应向左移动，故交点应低于685℃。

（4）碳的气化反应不仅与温度、压力有关，还与焦碳的反应性有关。3、熔化温度

是指熔渣完全熔化为液相时的温度，或液态炉渣冷却时开始析出固相的温度。

4、在高炉冶炼过程中，炉渣应满足哪些要求。

（1）炉渣应具有合适的化学成分，良好的物理性质，在高炉内能熔融成液体并与金属分离，还能顺利从高炉流出。

（2）具有充分的脱硫能力，保证炼出合格优质的生铁。

（3）有利于高炉顺行，能使高炉获得良好的冶炼技术经济指标。

（4）炉渣成分要有利于一些元素的还原，抑制另一些元素的还原，具有调整生铁成分的作用。

（5）有利于保护炉衬，延长高炉寿命。

5、风口前焦碳燃烧在高炉内的作用。

（1）燃料燃烧后产生还原性气体，并放出大量的热，满足高炉对炉料的加热、分解、还原熔化、造渣等过程的需要。燃烧反应提供了还原剂和热量。

（2）燃烧反应使固体碳不断气化，在炉缸形成自由空间，为上部炉料不断下降创造了先决条件。风口前燃烧是否均匀有效，对炉内煤气流的初始分布、温度分布、热量分布以及炉料的顺行情况都有很大影响。一旦鼓风停止，高炉内一切过程都将停止。

（3）炉缸反应既是高炉冶炼过程的开始，又是高炉冶炼过程的归宿，炉缸工作的好坏对高炉冶炼过程起决定作用。

6、鼓风动能

指从风口鼓入炉内的风克服风口前料层的阻力后向炉缸中心扩大和穿透的能力，即鼓风所具有的机械能。

7、影响炉顶煤气变化的主要因素有哪些？

（1）当焦比升高时，单位生铁炉缸煤气量增加，煤气化学能利用降低，CO

量升高，CO

2量降低，及CO

2

/CO比值降低。同时由于入炉风量增大，故使（CO+CO

2

）%

相对含量下降。

（2）当炉内铁的直接还原度提高，煤气CO增加，CO

2

下降，同时由于风口

前燃烧碳素减少，入炉风量降低，鼓风带入的N

2量降低，（CO+CO

2

）相对增加；

（3）熔剂用量增加时，分解出CO

2增加，煤气中CO

2

和（CO+CO

2

）量增加，

含N

2

量相对下降；

（4）矿石氧化度提高，即矿石中Fe

2O

3

增加，间接还原消耗CO增加，同时

产生同体积的CO2，则煤气中CO

2量增加，CO量降低，（CO+CO

2

）没有变化；

（5）鼓风中氧气增加，鼓风带入的氮气减少，炉顶煤气中N

2

量减少，CO、

CO

2

均相对提高；

（6）喷吹燃料时由于煤气中H

2含量增加，则N

2

和（CO+CO

2

）均会降低。

8、影响炉料有效重量的因素

（1）炉腹角α减小，炉身角β增大，此时炉料与炉墙的摩擦力会增大，有效重量则减小，不利于炉料顺行。反之，有利于炉料顺行。

（2）当料柱逐渐增高时，料柱的有效重量系数是不断降低的。

（3）凡是运动状态的炉料下降过程中的摩擦阻力均小于静止状态的炉料，所以说运动状态的炉料其有效重量都比静止状态炉料的有效重量大。

（4）增加风口数目，有利于提高有效重量。这是因为随着风口数目的增加，

扩大了燃烧带炉料的活动区域，减少了P

墙摩和P

料摩

。

（5）炉料的堆密度越大，Q

炉料增大，有利于Q

有效

增大。因此焦比降低后，

随着焦碳负荷的提高，炉料堆密度提高，对顺行有利。