高炉冶炼学.docx

高炉冶炼学.docx

《高炉冶炼学.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高炉冶炼学.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

高炉冶炼学

1．影响高炉软熔带形状的因素有哪些？

答：

根据高炉解剖研究及矿石的软熔特性，软熔带形状与炉内等温线相适应，而等温线又与煤气中CO2分布相适应。

在高炉操作中炉喉煤气CO2曲线形状主要靠改变布料制度调节，其次是受送风制度影响。

因此，软熔带的形状主要是受装料制度与送风制度影响，前者属上部调剂，后者属下部调剂，对正装比例为主的高炉，一般都是接近倒V形软熔带；对倒装为主或全倒装的高炉，基本上属V形状软熔带；对正、倒装各占一定比例的高炉，一般接近W形软熔带。

2．高炉冶炼过程中铁水含P、Cu能否控制？

为什么？

答：

在高炉的冶炼过程中不能控制铁水中的P、Cu。

原因是根据化学热力学的基本原理，通过查看多种氧化物的氧势图可知：

Cu极易被CO所还原，因此在高炉的条件下Cu几乎100%被还原为金属态，可溶入液态Fe中形成合金。

而P在较高温度下可被固体C还原，其还原反应的开始温度大约是870ºC，所以，P在高炉中几乎100%还原。

3．高炉中降低rd的措施有哪些？

答：

生产中采用降低rd的主要措施有：

高压操作、高风温、富氧、喷吹燃料及加入精料等。

压力对还原的影响是通过压力对反应CO2+C=2CO的影响体现的，压力的增加有利于反应向左进行，有利于的CO2存在，这就有利于间接还原的进行。

   富氧对间接还原发展有利的方面是炉缸煤气中CO浓度的提高与氮含量降低。

   喷吹燃料以后，改变了铁氧化物还原和碳气化的条件，炉内温度变化使焦炭中的碳与CO2发生反应的下部区温度降低，而氧化铁间接还原的区域温度升高，这样明显有利于间接还原的发展和直接还原度的降低。

   由于精料是使用高品位、低渣量、高还原性、低FeO的自熔性富矿，这有助于间接反应的进行。

4．为什么高压操作的高炉有利于降低焦比和炉况顺行？

答：

高炉采用高压操作后，使炉内煤气流速降低，从而减小煤气通过料柱的阻力可使炉况顺行。

   如果维持高压前煤气通过料柱的阻力，则可获得增加产量的效果，并且减少炉尘吹出量，所以根据焦比的公式可知，高压操作可降低焦比。

5．为什么铁水含[Si]可作为炉热状态的标志？

答：

由于Si还原是强吸热反应，一般还原出1kgSi需热量约相当于从FeO中荒原出1kgFe所需的热量的8倍。

所以生铁中含Si量愈高，炉温也升高，生产中常以生铁含Si的高低来反应炉温变化。

6．影响焦比的因素有哪些？

答：

焦比是指冶炼每吨生铁消耗的干焦（或综合焦炭）的千克数：

影响焦比的因素主要有入炉品位，精料的使用，直接还原度，以及利用煤气的热能和化学能的状况；高炉采用的改进操作制度，如是否采用高压操作，喷吹燃料，高温风，高富氧等技术在改变焦比方面有重要的影响。

7．影响炉渣粘度的因素有哪些？

答：

对于均相的液态炉渣来说，决定其粘度的主要因素是成分及温度。

而在非均相状态下，固态悬浮物的性质和数量对粘度有重大影响。

温度降低到一定值后，粘度急剧上升称为“短渣”；随温度下降粘度上升缓慢者称为“长渣”。

高炉渣多为短渣。

渣成分对粘度影响的一般规律是，酸性渣虽然熔点不高，但在过热度相当大的区间内粘度都很大。

随碱性物的加入粘度降低。

8．影响S分配系数（LS）的因素有哪些？

答：

由炉渣去硫的基本反应式：

               [FeS]+（CaO）=（CaS）+（FeO）

得硫的分配系数Ls的表达式：

从上式可知：

Ls与温度、炉渣碱度、炉渣氧势以及铁液中硫的活度系数有关。

当提高温度、炉渣碱度、、或降低渣氧势，可提高硫的分配系数Ls。

9．炉缸热制度主要受哪些因素影响？

答：

（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。

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。

随着高炉煤比的提高，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。

调节风温可以很快改变炉缸热制度。

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，煤气停留时间缩短，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。

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。

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。

10．炉渣中Al2O3高时炉渣有何影响？

如何解决？

答：

随着高炉炼铁原料中外矿比例的增加，其Al2O3的含量不断提高,炉渣中的含Al2O3量也随之提高，引起炉渣粘度增加、使炉渣的流动性变差、脱硫能力下降。

为了使高Al2O3含量条件下高炉冶炼能够顺利进行，应调整炉渣的碱度保持适度，以确保在正常高炉操作条件下炉渣能够充分熔化，避免炉缸冻结事故的发生。

   为了解决高Al2O3含量渣系粘度大、脱硫能力低的问题，应着眼于调整炉渣的组成。

通过高Al2O3含量炉渣中添加MgO的适宜渣系组成，

可以提高炉渣的脱硫能力，原因是由于MgO属于碱性物质，在熔融状态下将发生如下离解反应：

上述反应的存在提高了熔渣中自由氧阴离子的浓度，有利于炉渣脱硫。

根据CaO?

SiO2?

Al2O3?

MgO四元渣系的等粘度图，可以看出在碱度等一定的前提下，适当提高渣中MgO含量有利于降低炉渣的粘度。

11．炉墙结厚与炉渣是否有关？

为什么？

答：

有关。

高炉炉墙结厚主要是由于低料线作业时间长、炉内温度场失衡、原燃料质量波动、炉渣碱度大幅度波动、送风参数不合理、冷却制度不合理以及冷却设备漏水等因素引起的，如对炉墙结厚处理不及时或处理不当，极易导致高炉结瘤，高炉结厚按部位可分为上部结厚和下部结厚。

处理结厚的一般原则是上炸下洗，运用综合调剂手段对炉墙结厚进行处理。

造渣过程的稳定性十分重要。

无论是原燃料性质、性能、品种配比等的波动或变化，还是操作制度的改变与调节失误，都会影响到成渣过程的变化，轻则影响炉况的顺行和煤气流的分布失常，重则造成炉况难行和下部崩悬料现象等发生。

特别是高FeO和高CaO的初渣稳定性很差，当温度波动急剧升高时，使FeO急速被还原时，炉渣的融化温度会急剧升高、已融化的初渣甚至会重新凝固，其粘于炉墙上就会形成局部结厚，甚至结成炉瘤。

上部结厚的处理措施：

（1）对结厚不严重的高炉重新匹配送风制度和装料制度，减轻焦炭负荷，改善原燃料质量，尤其应降低粉末量，以保证高炉顺行为前提，进行处理；

（2）如炉况顺行被破坏，炉况经常出现难行、悬料、崩料，应采取果断措施，判断好结厚部位，休风进行爆破，一般可采用吊炮进行处理；（3）对冷却系统进行彻底检查，对漏水设备及时控制水量或做停水处理，增设炉外喷水设施；（4）处理后还应根据炉况采取发展边缘的装料制度进行洗炉2~3个周期；（5）视监测参数，决定是否调整固定布料器或炉喉活动挡板；（6）必要时可适当降低高炉冶炼强度，对炉况进行适应性调整。

?

 下部结厚的处理措施：

（1）对下部结厚的原因进行排查，有针对性地采取措施及时进行调剂；

（2）调整炉顶设备，进行短期的偏析布料；（3）送风风口进行相应的调整，综合使用长短风口、直斜风口；（4）调整相应的冷却设备，有目的的控制冷却参数；（5）采用集中加焦，利用高温煤气流进行洗炉；（6）酌情加洗炉料进行洗炉，处理炉缸堆积和炉墙结厚；（7）处理下部结厚期间应保证高炉炉况顺行，防止热悬料、顶温居高不下，引发上部结厚，炉墙结厚区域进一步扩大；（8）处理结厚应防止炉凉、高碱和其它炉况失常事故连锁出现。

?

验证处理的效果：

（1）瘤根是否被彻底清除；

（2）炉况是否稳定顺行；（3）焦炭负荷是否有明显提升；（4）高炉主要技术经济指标是否有所改善等。

?

12．洗炉时的炉渣有何特点？

答：

由于加入CaF2，粘度变小，流动性变好。

13．风口前焦炭燃烧与煤粉燃烧各有何特点？

有何区别？

答：

煤粉燃烧特点：

（1）非常有限的燃烧空间和时间。

煤粉的燃烧过程，燃烧空间和燃烧时间都是很重要的条件。

燃烧空间和时间不足将导致燃料的不完全燃烧。

高炉煤粉喷枪位于直吹管的前段、离高炉风口回旋曲很近，一般经过400～600mm，煤粉就进入了高炉，直吹管内径一般为200mm，风口则更小，这样连同回旋区在内的煤粉燃烧空间很小。

另外直吹管内的热风速度可达100～150m/s，所以煤粉的停留时间很有限，一般认为只有10ms左右。

（2）高加热速度和高温环境燃烧。

一般喷煤枪喷入直吹管的煤粉一般低于80℃，，被突然喷入900～1200℃的热风，煤粉的加热速率可达到103～106K/s，煤粉燃烧温度可以达到2000℃。

（3）高炉炉缸内燃烧反应与其它一般的燃烧反应不同，它是在充满焦炭且没有过剩氧的条件下进行的，煤粉与鼓风中的氧气燃烧的最终产物是CO、H2和N2，并放出一定的热量；

（4）煤煤粉要在风口前经过脱气、结焦和残焦燃烧三个过程；

（5）高炉煤粉是加压下的分解燃烧过程。

高炉喷煤的煤粉燃烧是在高压高温条件下进行的；

（6）粉脱气的碳氢化合物燃烧时，碳氧化成CO放出的热量，有部分被碳氢化合物分解成为碳和氢的反应所吸收，这种分解热随H/C重量比的增大而增大。

因此，随着这一比例的增加，风口前燃料的热量也降低；

（7）煤粉与鼓风应尽可能完全和均匀地混合，以促进喷吹燃料的充分气化。

随着喷吹量的增加，完全气化的难度增加；

（8）风口前喷吹煤粉的燃烧速率是目前限制喷吹量的限制环节。

影响燃烧速率的因素有喷吹煤种、煤粉粒度、热风温度、热风富氧浓度以及鼓风流股与煤粉之间的相对运动速度或混合程度以及煤粉本身结构等等。

鞍钢研究结果是含氧21％的气氛中，风温由800℃提高到1000℃，煤粉的燃烧率提高近30％。

14．影响鼓风动能的主要因素有哪些？

答：

经验公式：

许多高炉工作者对风速和鼓风动能与高炉炉容和炉缸直径的关系做了研究，得出经验公式：

，

适用于级及其一下高炉。

（1）、冶炼强度与鼓风动能的关系。

生产实践证明在相似的冶炼条件下，鼓风动能随冶炼强度的提高而降低，并形成双曲线关系。

这是因为随冶炼强度的提高，风量增大，风口前煤气的量加大，回旋区扩大为维持适宜的回旋区长度以保持合理的煤气流分布，并应扩大风口，降低风速和鼓风动能。

（2）、入炉原燃料质量与鼓风动能的关系。

长期生产实践证明，原料含铁量高、渣量少、粒度均匀、含粉率低，高温冶金性能好能适应较大的风速和鼓风动能。

而且相比之下，含粉率高的不利影响更加明显，这是因含铁量低时需要增加单位生铁的焦炭消耗量，焦炭的透气性好，可以减轻含铁量低渣量大对炉料透气性的不利影响。

（3）、喷吹燃料与鼓风性能的关系。

高炉采用富氧鼓风时，由于风中含氧量提高，同等冶炼强度所需要的空气体积减少（主要是氮气减少），使生成的煤气量减少，所以要求富氧时的风速、鼓风动能比不富氧时高一些。

（4）、冶炼不同铁种与鼓风动能的关系。

同一高炉在相似的条件下，由于冶炼不同铁种，单位生铁所生成的煤气量时不同的，所以与之相适应的风速和鼓风动能也不同。

如冶炼铸造铁比冶炼炼钢铁的燃料比高，煤气量多、炉缸热度高。

因此，冶炼铸造铁时的风速和鼓风动能应低于冶炼炼钢铁。

（5）、风口长短与鼓风动能的关系。

所谓风口长短，是指风口伸入炉缸内部的长短。

伸入炉缸内较长的风口，易使风口前的回旋区向炉缸中心推移，等于相对缩小炉缸直径，所以它比伸入炉缸内短的风口的风速和鼓风动能应小一些。

一般长风口适用于低冶炼强度或炉墙侵蚀严重、边缘煤气容