高炉炼铁操作制度Word文件下载.docx
《高炉炼铁操作制度Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高炉炼铁操作制度Word文件下载.docx（87页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
选择合理的热制度应结合以下几方面来考虑：
1.根据生产铁种的需要，选择生铁含硅量在经济合理的水平。
冶炼炼钢生铁时，[Si]含量一般控制在0．3％～0．6％之间。
冶炼铸造生铁时，按用户要求选择[Si]含量。
为稳定炉温，上、下两炉[Si]含量波动应小于0．1％，并努力降低[Si]含量的标准偏差。
2.根据原料条件选择生铁含硅量。
冶炼含钒钛铁矿石时，允许较低的生铁含硅量。
对高炉炉温的要求不但要选择铁水中的[Si]，还应与铁水中的[Ti]综合考虑，可以用铁水的[Si]+[Ti]来表示炉温。
3.结合高炉设备情况选择热制度，如炉缸严重侵蚀时，以冶炼铸造铁为好，因为提高生铁含硅量，可促进石墨碳的析出，对炉缸有一定的维护作用。
4.结合技术操作水平与管理水平选择热制度，原燃料强度差、粉末多、含硫高、稳定性较差时，应维持较高的炉温；
反之在原燃料管理稳定、强度好、粉末少、含硫低的条件下，可维持较低的生铁含硅量。
（二）影响热制度的主要因素
高炉生产中影响热制度波动的因素很多。
任何影响炉内热量收支平衡的因素都会引起热制度波动，影响因素主要有以下几个方面：
1．原燃料性质变化：
主要包括焦炭灰分、含硫量、焦炭强度、矿石品位、还原性、粒度、含粉率、熟料率、熔剂量等的变化。
矿石品位、粒度、还原性等的波动对炉况影响较大，一般矿石品位提高1％，焦比约降低2％，产量提高3％。
烧结矿中FeO含量增加l％，焦比升高l．5％。
矿石粒度均匀有利于透气性改善和煤气利用率提高。
上述因素都会带来热制度的变化。
一般情况下，焦炭带入炉内的硫量约为硫负荷的70％～80％。
生产统计表明，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。
因此，焦炭含硫量及灰分的波动，对高炉热制度都有很大的影响。
随着高炉煤比的提高，在考虑焦炭含硫量和灰分对热制度影响的同时，还应充分考虑煤粉发热量、含硫量和灰分含量的波动对热制度的影响。
2.冶炼参数的变动：
主要包括冶炼强度、风温、湿度、富氧量、炉顶压力、炉顶煤气CO2含量等的变化。
鼓风带入的物理热是高炉生产主要热量来源之一，调节风温可以很快改变炉缸热制度。
喷吹燃料也是高炉热量和还原剂的来源，喷吹燃料会改变炉缸煤气流分布。
风量的增减使料速发生变化，风量增加，煤气停留时问缩短，直接还原增加，会造成炉温向凉；
装料制度如批重和料线等对煤气分布、热交换和还原反应产生直接影响。
3.设备故障及其他方面的变化：
下雨等天气变化导致入炉原燃料含水量增加、入炉料称量误差等都能使炉缸热制度发生变化。
高炉炉顶设备故障，悬料、崩料和低料线时，炉料与煤气流分布受到破坏，大量未经预热的炉料直接进入炉缸，炉缸热量消耗的增加使炉缸温度降低，炉温向凉甚至大凉。
同样冷却设备漏水，导致炉缸热量消耗的增加使炉缸温度降低，造成炉冷直至炉缸冻结。
因此，为了保证炉缸温度充足，当遇到异常炉况时，必须及时而准确地调节焦炭负荷。
二.送风制度
送风制度是指在一定的冶炼条件下，确定合适的鼓风参数和风口进风状态，达到初始煤气流的合理分布，使炉缸工作均匀活跃，炉况稳定顺行。
通过选择合适的风口面积、风量、风温、湿分、喷吹量、富氧量等参数，并根据炉况变化对这些参数进行调节，达到炉况稳定顺行和煤气利用改善的目的。
（一）选择适宜的鼓风动能
高炉鼓风通过风口时所具有的速度称为风速，它有标准风速和实际风速两种表示方法；
而高炉鼓风所具有的机械能叫鼓风动能。
鼓风动能与冶炼条件相关，它决定初始气流的分布。
因此，根据冶炼条件变化，选择适宜鼓风动能，是维持气流合理分布的关键。
1．鼓风动能与原料条件的关系。
原燃料条件好，能改善炉料透气性，利于高炉强化冶炼，允许使用较高的鼓风动能。
原燃料条件差，透气性不好，不利于高炉强化冶炼，只能维持较低的鼓风动能。
2．鼓风动能与燃料喷吹量的关系。
高炉喷吹煤粉，炉缸煤气体积增加，中心气流趋于发展，需适当扩大风口面积，降低鼓风动能，以维持合理的煤气分布。
但随着冶炼条件的变化，喷吹煤粉量增加，边缘气流增加。
这时不但不能扩大风口面积，反而应缩小风口面积。
因此，煤比变动量大时，鼓风动能的变化方向应根据具体实际情况而定。
3．选择适宜的风口面积和长度。
在一定风量条件下，风口面积和长度对风口的进风状态起决定性作用。
冶炼强度必须与合适的鼓风动能相配合。
风口面积一定，增加风量，冶强提高，鼓风动能加大，促使中心气流发展。
为保持合理的气流分布，维持适宜的回旋区长度，必须相应扩大风口面积，降低鼓风动能。
在一定冶炼强度下，高炉有效容积与鼓风动能的关系见表4—1。
高炉适宜的鼓风动能随炉容的扩大而增加。
大型高炉炉缸直径较大，要使煤气分布合理，应提高鼓风动能，适当增加回旋区长度。
炉容相近，矮胖多风口高炉鼓风动能相应增加。
鼓风动能是否合适的直观表象见表4—2。
在高强度冶炼时，由于风量、风温保持最高水平，通常根据合适的鼓风动能来选择风口进风面积，有时也用改变风口长度的办法调节边缘与中心气流，调节风口直径和长度便成为下部调节的重要手段。
高炉失常时，由于长期减风操作而造成炉缸中心堆积，炉缸工作状态出现异常。
为尽快消除炉况失常，可以采取发展中心气流，活跃炉缸工作的措施，即缩小风口面积或堵死部分风口。
但堵风口时间不宜过长，以免产生炉缸局部堆积和炉墙局部积厚。
为保持合理的初始煤气分布，应尽量采用等径的风口，大小风口混用时，力求均匀分布。
但为了纠正炉型或煤气流分布失常除外。
使用长风口送风易使循环区向炉缸中心移动，有利于吹透中心和保护炉墙。
如高炉炉墙侵蚀严重或长期低冶炼强度生产时，可采用长风口操作。
为提高炉缸温度，风口角度可控制在3°
～5°
。
表4—1
高炉有效容积与鼓风动能的关系
表4—2
鼓风动能变化对有关参数的影响
（二）选择合理的理论燃烧温度
1．合理的理论燃烧温度
高炉的热量几乎全部来自风口前燃料燃烧和鼓风带入的物理热。
风口前焦炭和喷吹燃料燃烧所能达到的最高绝热温度，即假定风口前燃料燃烧放出的热量全部用来加热燃烧产物时所能达到的最高温度，叫风口前理论燃烧温度。
理论燃烧温度的高低不仅决定了炉缸的热状态，而且决定炉缸煤气温度，对炉料加热和还原以及渣铁温度和成分、脱硫等产生重大影响。
适宜的理论燃烧温度，应能满足高炉正常冶炼所需的炉缸温度和热量，保证渣铁的充分加热和还原反应的顺利进行。
理论燃烧温度提高，渣铁温度相应提高，见图4—1。
大高炉炉缸直径大，炉缸中心温度低，为维持其透气性和透液性，应采用较高的理论燃烧温度，见图4—2。
理论燃烧温度过高，高炉压差升高，炉况不顺。
理论燃烧温度过低，渣铁温度不足，炉况不顺，严重时会导致风口灌渣，甚至炉冷事故。
图4—1理论燃烧温度t理与铁水温度的关系
图4—2炉容与理论燃烧温度t理的关系
2．影响理论燃烧温度的因素
（1）
鼓风温度。
鼓风温度升高，则带入炉缸的物理热增加，从而使t理升高。
一般每±
100℃风温可影响理论燃烧温度±
80℃。
（2）
鼓风湿分。
由于水分分解吸热，鼓风湿分增加，t理降低。
鼓风中±
1g／m3湿分，风温干9℃。
（3）
鼓风富氧率。
鼓风富氧率提高，N2含量降低，从而使t理升高。
鼓风含氧量±
l％，风温±
35～45℃
（4）
喷吹燃料。
高炉喷吹燃料后，喷吹物的加热、分解和裂化使t理降低。
各种燃料的分解热不同，对t理的影响也不同。
对t理影响的顺序为天然气、重油、烟煤、无烟煤，喷吹天然气时t理降低幅度最大。
每喷吹10kg煤粉t理降低20～30℃，无烟煤为下限，烟煤为上限。
（三）送风制度的调节
风量。
风量对炉料下降、煤气流分布和热制度都将产生影响。
一般情况下，增加风量，综合冶炼强度提高。
在燃料比降低或燃料比维持不变的情况下，风量增加，下料速度加快，生铁产量增加。
在炉况稳定的条件下，风量波动不宜太大，并保持料批稳定，料速超过正常规定应及时减少风量。
当高炉出现悬料、崩料或低料线时，要及时减风，并一次减到所需水平。
渣铁未出净时，减风应密切注意风口状况，防止风口灌渣。
当炉况转顺，需要加风时，不能一次到位，防止高炉顺行破坏。
两次加风应有一定的时间间隔。
风温。
提高风温可大幅度地降低焦比，是强化高炉冶炼的主要措施。
提高风温能增加鼓风动能，提高炉缸温度活跃炉缸工作，促进煤气流初始分布合理，改善喷吹燃料的效果。
因此，高炉生产应采用高风温操作，充分发挥热风炉的能力。
在喷吹燃料情况下，一般不使用风温调节炉况，而是将风温固定在较高水平上，通过喷吹量的增减来调节炉温。
这样可最大限度发挥高风温的作用，维持合理的风口前理论燃烧温度。
当炉热难行需要撤风温时，幅度要大些，一次撤到高炉需要的水平；
炉况恢复时提高风温幅度要小，可根据炉温和炉况接受程度，逐渐将风温提高到需要的水平，防止煤气体积迅速膨胀而破坏顺行。
提高风温速度不超过50℃／h。
在操作过程中，应保持风温稳定，换炉前后风温波动应小于30℃。
目前热风炉采用交叉并联送风制度风温波动降低。
风压。
风压直接反映炉内煤气与料柱透气性的适应情况，它的波动是冶炼过程的综合反映。
目前高炉普遍装备有透气性指数仪表，对炉况变化反应灵敏，有利于操作者判断炉况。
鼓风中湿分增加lg／m3，相当于风温降低9℃，但水分分解出的氢在炉内参加还原反应，又放出相当于3℃风温的热量。
加湿鼓风需要热补偿，对降低焦比不利。
因此，喷吹燃料的高炉，基本上不采用加湿鼓风。
有些大气温度变化较大地区的高炉，采用脱湿鼓风技术，取得炉况稳定、焦比降低的良好效果。
（5）
喷吹燃料在热能和化学能方面可以取代焦炭的作用。
但是，不同燃料在不同情况下，代替焦炭的数量是不一样的。
通常把单位燃料能替换焦炭的数量称为置换比。
随着喷吹量的增加，置换比逐渐降低。
这是由于喷吹的燃料在风口回旋区加热、分解和气化时要消耗一定的热量，导致炉缸温度降低。
喷吹燃料越多，炉缸温度降低也越多。
而炉缸温度的降低，燃料的燃烧率也降低。
因此，在喷吹量不断增加的同时，应充分考虑由于置换比降低对高炉冶炼带来的不利影响，并采取措施提高置换比。
这些措施包括提高风温给予热补偿、提高燃烧率，改善原料条件以及选用合适的操作制度。
喷吹燃料进入风口后，其组分分解需要吸收热量，其燃烧反应、分解反应的产物参加对矿石的加热和还原后才放出热量，因此炉温的变化要经过一段时间才能反映出来，这种炉温变化滞后于喷吹量变化的特性称为“热滞后性”。
热滞后时间大约为冶炼周期的70％，热滞后性随炉容、冶炼强度、喷吹量等不同而不同。
用喷吹量调节炉温时，要注意炉温的趋势，根据热滞后时间，做到早调，调剂量准确。
喷吹设备临时发生故障时，必须根据热滞后时间，准确地进行变料，以防炉温波动。
（6）
富氧鼓风。
富氧后能够提高冶炼强度，增加产量。
由于煤气含氮量减少，单位生铁煤气生成量减少，可以提高风口前理论燃烧温度，有利于提高炉缸温度，补偿喷煤引起的理论燃烧温度的下降；
增加鼓风含氧量，有利于改善喷吹燃料的燃烧；
煤气中N2含量减少，炉腹CO浓度相对增加，有利于间接反应进行；
同时炉顶煤气热值提高，有利于热风炉的燃烧，为提高风温创造条件。
富氧鼓风只有在炉况顺行的情况下才能进行，在炉况顺行不好（如发生悬料、塌料等情况及炉内压差高，不接受风量时）不宜使用富氧。
在大喷吹情况下，高炉停止喷煤或大幅度减少煤量时，应及时减氧或停氧。
三．装料制度
装料制度指炉料装入炉内的方式方法的有关规定，包括装入顺序、装入方法、旋转溜槽倾角、料线和批重等。
高炉上部气流分布调节是通过变更装料制度，调节炉料在炉喉的分布状态，从而使气流分布更合理，充分利用煤气的热能和化学能，以达到高炉稳定顺行的目的。
炉料装入炉内的设备有钟式炉顶装料设备和无钟炉顶装料设备。
（一）影响炉料分布的因素
影响炉料分布的因素包括固定条件和可变条件两个方面。
1．固定条件
装料设备类型（主要分钟式炉顶和布料器，无钟炉顶）和结构尺寸（如大钟倾角、下降速度、边缘伸出料斗外长度，旋转溜槽长度等）；
炉喉间隙；
炉料自身特性（粒度、堆角、堆密度、形状等）。
2．可变条件
旋转溜槽倾角、转速、旋转角；
活动炉喉位置；
料线高度；
炉料装入顺序；
批重；
煤气流速等。
（二）固定因素对布料的影响
炉喉间隙。
在高炉正常料线范围内，料流中心离炉墙很近。
炉喉间隙愈大，炉料堆尖距炉墙越远；
反之则愈近。
批重较大，炉喉间隙小的高炉，总是形成“V”形料面。
只有炉喉间隙较大，或采用可调炉喉板，方能形成“倒W”形料面。
（2）大钟倾角。
现在高炉大钟倾角多为50°
～53°
大钟倾角愈大，炉料愈布向中心。
小高炉炉喉直径小，边缘和中心的料面高度差不大，故大钟倾角可小些，以便于向边缘布料。
（3）大钟下降速度及行程。
大钟下降速度和炉料滑落速度相等时，大钟行程大，布料有疏松边缘的趋势。
大钟下降进度大于炉料滑落速度时，大钟行程的大小对布料无明显影响。
大钟下降速度小于炉料滑落速度时，大钟行程大有加重边缘的趋势。
（4）大钟边缘伸出料斗外的长度。
大钟边缘伸出料斗外的长度愈大，炉料愈易布向炉墙
（三）钟式炉顶布料
改变装入顺序可使炉喉径向料层的矿焦比发生改变，从而影响煤气流的分布。
矿石对焦炭的推挤作用。
矿石落入炉内时，对其下的焦炭层产生推挤作用，使焦炭产生径向迁移；
于是矿石落点附近的焦炭层厚度减薄，矿石层自身厚度则增厚；
但炉喉中心区焦炭层却增厚，矿石层厚度随之减薄。
大型高炉炉喉直径大，推向中心的焦炭阻挡矿石布向中心的现象更为严重，以致中心出现无矿区。
（2）不同装入顺序对气流分布的影响。
炉料落入炉内，从堆尖两侧按一定角度形成斜面。
堆尖位置与料线、批重、炉料粒度、密度和堆角以及煤气速度有关；
当这些因素一定时，不同装入顺序对煤气流的分布有不同影响。
由于炉内焦炭的堆角大于矿石的堆角，所以先装入矿石加重边缘，先加入焦炭则发展边缘。
（四）无料钟布料
1．无料钟布料特征
焦炭平台。
钟式高炉大钟布料堆尖靠近炉墙，不易形成一个布料平台，漏斗很深，料面不稳定。
无料钟高炉通过旋转溜槽进行多环布料，易形成一个焦炭平台，即料面由平台和漏斗组成，通过平台形式调整中心焦炭和矿石量。
平台小，漏斗深，料面不稳定。
平台大，漏斗浅，中心气流受抑制。
适宜的平台宽度由实践决定。
一旦形成，就保持相对稳定，不作为调整对象。
钟式布料小粒度随落点变化，由于堆尖靠近炉墙，故小粒度炉料多集中在边缘，大粒度炉料滚向中心。
无料钟采用多环布料，形成数个堆尖，故小粒度炉料有较宽的范围，主要集中在堆尖附近。
在中心方向，由于滚动作用，还是大粒度居多。
钟式高炉大钟布料时，矿石把焦炭推向中心，使边缘和中间部位O／C比增加，中心部位焦炭增多。
无料钟高炉旋转滑槽布料时，料流小而面宽，布料时间长，因而矿石对焦炭的推移作用小，焦炭料面被改动的程度轻，平台范围内的O／C比稳定，层状比较清晰，有利于稳定边缘气流。
2．布料方式
无料钟旋转溜槽一般设置11个环位，每个环位对应一个倾角，由里向外，倾角逐渐加大。
不同炉喉直径的高炉，环位对应的倾角不同。
布料时由外环开始，逐渐向里环进行，可实现多种布料方式。
单环布料。
单环布料的控制较为简单，溜槽只在一个预定角度做旋转运动。
其作用与钟式布料无大的区别。
但调节手段相当灵活，大钟布料是固定的角度，旋转溜槽倾角可任意选定，溜槽倾角α越大炉料越布向边缘。
当αC>
αO时边缘焦炭增多，发展边缘。
当αO>
αC时边缘矿石增多，加重边缘。
螺旋布料。
螺旋布料自动进行，它是无料钟最基本的布料方式。
螺旋布料从一个固定角位出发，炉料以定中形式在进行螺旋式的旋转布料。
每批料分成一定份数，每个倾角上份数根据气流分布情况决定。
如发展边缘气流，可增加高倾角位置焦炭分数，或减少高倾角位置矿石份数，否则相反。
每环布料份数可任意调整，使煤气流合理分布。
扇形布料。
这种布料方式为手动操作。
扇形布料时，可在6个预选水平旋转角度中选择任意两个角度，重复进行布料。
可预选的角度有0°
、60°
、l20°
、
l80°
、240°
、300°
这种布料方式只适用于处理煤气流分布失常，且时间不宜太长。
定点布料。
这种布料方式手动进行。
定点布料可在11个倾角位置中任意角度进行布料，其作用是堵塞煤气管道行程。
3．无钟炉顶的运用
根据无钟布料方式和特点，炉喉料面应由一个适当的平台和由滚动为主的漏斗组成。
为此，应考虑以下问题：
焦炭平台是根本性的，一般情况下不作调节对象；
高炉中间和中心的矿石在焦炭平台边缘附近落下为好；
漏斗内用少量的焦炭来稳定中心气流。
为满足上述要求必须正确地选择布料的环位和每个环位上的布料份数。
环位和份数变更对气流的影响如表4—3所示，从l～6对布料的影响程度逐渐减小，1、2变动幅度太大，一般不宜采用。
3、4、5、6变动幅度较小，可作为日常调节使用。
无钟炉顶和钟式炉顶布料的区别如表4—4所示。
表4—3环位和份数对气流分布影响
表4—4无钟炉顶和钟式炉顶布料的区别
（五）批重
1．批重对炉喉炉料分布的影响
批重变化时，炉料在炉喉的分布变化如图4—3所示。
当y0=0，即批重刚好使中心无矿区的半径为0，令此时的批重W=W0，称为临界批重。
如批重W>
W0，随着批重增加，中心y0增厚，边缘yB也增厚，炉料分布趋向均匀，边缘和中心都加重。
如批重W<
W0，随着批重减小，不仅中心无矿区半径增大，边缘yB也减薄，甚至出现边缘和中心两空的局面。
当n=d／2时，即堆尖移至炉墙，W减小则中心减轻；
若W<
W0后继续减小，炉料仍将落至边缘。
给批重W0和△W以一定值，可算出yB、y0和yG，即边缘、中心和堆尖处的料层厚度。
yB／y0、yG／y0和W0+N△W的关系构成的炉料批重特征曲线图4—4，曲线有3个区间：
激变区、缓变区和微变区，其意义如下：
批重值在激变区时，批重波动对布料影响较大，边缘和中心的负荷变化剧烈，正常生产不宜选用此种批重。
原料好，设备和操作水平高时，批重可选在微变区，此区炉料分布和气流分布都稳定，顺行和煤气利用较好；
但增减批重来调剂气流的作用减弱。
若炉料粉末较多，料柱透气性较差，为防止微变区批重，宜选用缓变区批重，其增减对布料的影响介于上述两者之间。
少许波动不致引起气流较大变化，适当改变批重又可调节气流分布。
批重决定炉内料层的厚度。
批重越大，料层越厚，软熔带焦层厚度越大；
此外料柱的层数减少，界面效应减小，利于改善透气性。
但批重扩大不仅增大中心气流阻力，也增大边缘气流的阻力，所以一般随批重扩大压差有所升高。
图4—批重对炉喉分布的影响
W0+N△W
图4—4炉料批重的特征曲线
2．批重的选择
批重对高炉操作和上料设备设计都有重要意义：
确定微变区批重值应注意炉料含粉末（<
5mm）量，粉末含量越少批重可以越大。
粉末含量多时，可在缓变区靠近微变区侧选择操作批重。
通过实践摸索，大中型高炉适宜焦批厚度0．45～0．50m，矿批厚度0．4～0．45m，随着喷吹物的增加焦批与矿批已互相接近。
3．影响批重的因素
批重与炉容的关系。
炉容越大，炉喉直径也越大，批重应相应增加。
批重与原燃料的关系。
批重与原燃料性能有关，品位越高，粉末越少，则炉料透气性越好，批重可适当扩大。
批重与冶炼强度的关系。
随冶炼强度提高，风量增加，中心气流加大，需适当扩大批重，以抑制中心气流。
批重与喷吹量的关系。
当冶炼强度不变，高炉喷吹燃料时，由于喷吹物在风口内燃烧，炉缸煤气体积和炉腹煤气速度增加，促使中心气流发展，需适当扩大批重，抑制中心气流。
但是随着冶炼条件的变化，近几年来在大喷煤量的高炉上出现了相反的情况。
随着喷吹量增加，中心气流不易发展，边缘气流反而发展。
这时则不能加大批重。
（六）炉喉煤气速度的影响
煤气对炉料的阻力在空区是向上的，可称作浮力，这个力的增长与煤气速度的平方成正比。
煤气浮力对不同粒度炉料的影响不同，在一般冶炼条件下，煤气浮力只相当于直径19mm粒度矿石重量的5％～8％，相当于10mm焦炭重量的1％～2％，但煤气浮力P与炉料重量Q的比值（P／Q）因粒度缩小而迅速升高，对于小于5mm炉料的影响不容忽视。
如果块状带中炉料的孔隙度在0．3～0．4mm，一般冶炼强度的煤气速度很容易达到4～8m／s，可把0．3～2mm的矿粉和l～3mm的焦粉吹出料层。
煤气离开料层进入空区后速度骤降，携带的粉料又落至料面，如果边缘气流较强，则粉末落向中心，若中心气流较强则落向边缘。
由于气流浮力将产生炉料在炉喉落下时出现分级的现象；
冶炼强度较大时，小于5mm炉料的落点较大于5mm炉料的落点向边缘外移。
使用含粉较多的炉料，以较高冶炼强度操作时，必须保持使粉末集中于既不靠近炉墙，也不靠近中心的中间环形带内，以保持两条煤气通路和高炉顺行；
否则无论是只发展中心或只发展边
升级会员 