炼铁讲义第六章高炉炼铁工艺

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第六章 高炉炼铁工艺,6.1 高炉炼铁生产的原则,6.2 高炉操作制度,6.3 高炉强化冶炼的技术措施,6.1 高炉炼铁生产的原则,各类因素之间关系的分析,1）产量和消耗之间的关系,2）效益与产量、消耗之间的关系,3）产量与高炉寿命、效益之间的关系,4）产量与质量之间的关系,1）产量和消耗之间的关系,高炉有效容积利用系数=冶炼强度/焦比,为了使高炉产量有4种途径：,I不变，K,K不变，I,随I，K有所,随I，K有所但K上升的幅度不如冶炼强度增长的幅度大（一般不采用）,对一个实际高炉而言，存在与最低焦比相适宜的冶炼强度I,适,冶炼强度和焦比之间的关系,冶炼强度和焦比的关系分析,II,适,时：煤气流速低，动压头小,煤气分布不均匀（边缘发展）,煤气热能、化学能利用不充分,直接还原发展,焦比升高,随I 煤气流分布改善（风量、煤气量，煤气速度）,煤气热能、化学能利用改善,间接还原发展, 焦比降低（直到与I,适,相对应的最低焦比值）,冶炼强度和焦比的关系分析,II,适,时：煤气流速过大,适宜冶炼强度和焦比的关系,冶炼条件改善,加强原料准备,采取合理的炉料结构,提高炉顶煤气压力,使用综合鼓风,改造设备,各类因素之间关系的分析,1）产量和消耗之间的关系,2）效益与产量、消耗之间的关系（自学）,3）产量与高炉寿命、效益之间的关系,4）产量与质量之间的关系,各类因素之间关系的分析,1）产量和消耗之间的关系,2）效益与产量、消耗之间的关系（自学）,3）产量与高炉寿命、效益之间的关系,4）产量与质量之间的关系,3）产量与高炉寿命、效益之间的关系,提高高炉寿命的对策,采用高质量炉衬（碳砖、碳化硅砖等）,改进高炉冷却设备和采取先进的冷却技术,采用钒钛炉渣护炉,提高高炉的操作水平,各类因素之间关系的分析,1）产量和消耗之间的关系,2）效益与产量、消耗之间的关系（自学）,3）产量与高炉寿命、效益之间的关系,4）产量与质量之间的关系,4）产量与质量之间的关系,6.2 高炉操作制度,1）装料制度,炉料装入炉内方式的总称；,不同炉料对煤气流的阻力有差异；,炉料在高炉截面上的分布状况影响煤气流的分布；,煤气流分布直接影响矿石的下降、还原、软化熔融等。,炉料性质对布料的影响（A）,炉料性质对布料的影响（B）,炉料性质对布料的影响（C）,高炉炉顶装料设备,料车钟式,PW无钟式,影响炉顶装料状况的因素,（1）料线的定义,钟式炉顶大钟在开启位置时的下沿至料面的垂直距离,无钟炉顶旋转溜槽在最小夹角时其出口至料面的垂直距离,料线,生产上料线一般是相对稳定的，只有在装料顺序调节不能满足要求时才改变料线。,料线不宜选得太深，因为过深的料线不仅使炉喉部分容积得不到利用，而且矿焦界面混合效应加大，不利于煤气流运动和炉矿顺行。,料线对布料的影响,料线越高，炉料堆尖离炉墙越远,发展边缘气流，抑制中心气流,（2）料批批重定义,炉料是分批加入高炉的。,每批矿石的重量称为矿石批重；,每批焦炭的重量称为焦炭批重。,炉料批重对布料的影响,（3）装料顺序定义,炉料中矿石和焦炭装入高炉内的先后顺序称为装料顺序,一般而言：,先入炉的料在炉墙边沿分布较多,堆积到一定程度后才会滚向中心,装料顺序对布料的影响,6.2 高炉操作制度,2）送风制度,通过风口向炉内鼓风的各种控制参数的总称。,包括：风量、风温、风压、风中含氧量、湿分、风口直径、喷吹量等参数风速和鼓风动能,影响炉内原始煤气流的分布。,6.2 高炉操作制度,3）造渣制度,3）造渣制度,终渣性能控制是指炉渣具有良好的,热稳定性,和,化学稳定性,以保证良好的炉缸热状态和合理的渣铁温度，以控制好生铁成分：Si和S。,造渣制度应相对稳定。,只有在改换冶炼产品品种或原料成分大变动造成有害杂质增加或出现不合格产品，炉衬结厚需要洗炉，炉衬严重侵蚀需要护炉，排碱以及处理炉矿失常等特殊情况下才调整造渣制度。,6.2 高炉操作制度,4）热制度,在工艺操作上控制高炉内热状态的方法的总称。,高炉热状态是指炉子各部位具有足够相应温度的热量以满足冶炼过程中加热炉料和各种物理化学反应所需的热量，以及过热液态产品达到要求的温度。,通常用热量是否充沛、炉温是否稳定来衡量热状态。,4）热制度,5）炉矿判断,高炉冶炼是在密闭的竖炉内进行的极为复杂的物理化学反应和热交换过程，同时它又是一个依靠各辅助系统工作，以及生产组织等支撑的过程。因此受到诸如内部、外部、主观和客观的众多因素的影响，造成高炉炉况的波动是绝对的，经常性的。,生产者的重要任务是及时准确地判断炉况，并在此基础上采用各种调节措施，保证高炉顺行，避免炉况剧烈波动而造成炉况失常，甚至生产事故。,5）炉矿判断,炉况判断是生产者通过直接观察和仪表监测显示获得可靠信息，然后进行逻辑思维分析而得出炉况走向，可能发生的波动性质和幅度。现代先进高炉还借助于计算机高炉数学模型及人工智能专家系统等进行炉况判断。,炉矿正常的标志,项目,征象,煤气流,分布,1.炉喉、炉身各层径向的温度（流量）分布均匀稳定,2.炉喉、炉身各层周向的温度（流量）分布均匀稳定,3.煤气利用好，炉顶温度随装料而规律性波动,4.CO,2,曲线及温度曲线与基本操作制度的经验值相符,风压、,风量,1.风压与风量的数值互相适应,2.稳定，仅有微小波动,静压力、压差、透气性指数,稳定，仅有微小波动,料尺,1.各尺料位相同、无停滞、滑料或陷落，时间间隔均匀,2.单位时间内装料批数与冶炼强度相适应,炉矿正常的标志,项目,征象,风口,1.各风口工作均匀、明亮、活跃、无升降、无挂渣、涌渣现象,2.喷吹物无结焦现象,3.风口破损少,渣,1.渣温适宜，流动性好，上下渣及各渣口渣温相同,2.渣样断口与冶炼铁种及造渣制度相适应,3.上渣带铁少，渣口破损少,铁,1.含S、S量符合要求，铁温适宜，出铁始末铁温相近，相邻铁次的铁温及成分相近,2.铁流稳定，出铁量与预计量相近,炉顶压力,均匀，向上或向下的尖峰很小,炉顶温度,各点温度记录成一适当宽度的曲线，随装料前后而均匀摆动,炉矿失常,最常见的：低料线、管道行程、崩料、悬料,利用上下部调节及时处理，能较快的恢复炉矿,若处理不及时或处理不当，会发展成较严重的失常，如：炉缸堆积、大凉、炉缸冻结等,煤气流长期分布不合理及炉温大幅度波动,炉墙结厚或结瘤,最严重的：炉缸和炉底烧穿,6.3 高炉强化冶炼的措施,6.3.1 精 料,焦炭质量的比较,6.3 高炉强化冶炼的措施,6.3.2 高压操作,2）高压操作对冶炼的影响,高压操作的综合结果,提高高炉产量,降低高炉焦比,改善生铁质量,减少炉尘吹出量,高压操作对高炉冶炼的具体影响,（2）对还原的影响(rd，Si ),（3）料柱阻力损失P,（4）大幅度减少炉尘吹出量,（5）降低焦比,高压操作后降低焦比的原因：,炉矿顺行，煤气利用率提高；,炉尘吹出量大幅度减少；,产量提高，单位生铁热损减少；,有利于间接还原发展；,生铁含硅可控制在下限水平。,6.3 高炉强化冶炼的措施,6.3.3 高风温,一、高风温对高炉冶炼的影响,二、提高风温降低焦比的效果,三、高炉接受高风温的条件,四、高风温的获得,6.3 高炉强化冶炼的措施,6.3.4 喷吹燃料,1）喷煤对高炉冶炼的影响,b. 扩大燃烧带,c.风口前理论燃烧温度,d. 直接还原度,e.煤气阻力损失（P）,f. 炉内温度场变化,g.存在热滞后现象,2）煤粉的置换比与喷吹量,影响喷煤置换比的因素,煤粉含C量和含H,2,量,煤粉燃烧率,炉矿顺行程度,是否有补偿手段,. 喷吹量,影响高炉接受煤粉喷吹量的因素,高炉精料水平（炉内透气性）,炉缸热量水平（炉内热补偿）,煤粉理化特性（炉内燃烧率）,喷煤的均匀性（喷吹设备）,3）补偿手段,4）高炉喷煤的效果,降低焦比,煤粉代替焦炭,间接还原发展,炉缸热状态稳定,为接受高风温创造条件,改善生铁质量,降低生铁成本,6.3 高炉强化冶炼的措施,6.3.5 综合鼓风,1. 鼓风湿度调整,不喷煤高炉加湿鼓风,2. 富氧,富氧与高风温的异同,富氧与喷煤相结合,第六章 思考题,1.何谓高炉四大操作制度，何谓“上部调节”和“下部调节”。,2.高压操作对高炉冶炼的影响有哪些？说明原因。,3.提高风温后高炉冶炼进程将发生什么变化？说明原因。,4.提高风温可采取什么措施？风温的进一步提高受何限制？5.高炉喷煤的效果何在？喷吹煤粉对高炉冶炼的影响如何？其原因何在。,6.何谓“加湿鼓风”、“脱湿鼓风”？说明各自对高炉冶炼的影响。,7.说明富氧鼓风对高炉冶炼的影响及其原因。富氧鼓风与喷吹煤粉有何关系？,