高爐煉鐵操作 教學(xué)PPT課件

高爐煉鐵操作 教學(xué)PPT課件,高爐煉鐵操作,教學(xué)PPT課件,高爐,煉鐵,操作,教學(xué),PPT,課件 項(xiàng)目四項(xiàng)目四 高爐煉鐵原料選別高爐煉鐵原料選別2022/10/92022/10/9高爐煉鐵操作高爐煉鐵操作 原料是高爐冶煉的物質(zhì)基礎(chǔ),高爐煉鐵原料的質(zhì)量好壞是決定其煉鐵產(chǎn)品生鐵質(zhì)量的直接因素。優(yōu)質(zhì)的礦石是保證冶煉獲得良好生鐵的關(guān)鍵因素;原料性能的改變勢必引起高爐爐況的波動,嚴(yán)重會引發(fā)高爐爐況的失常。能夠熟知煉鐵原料的性能,并對其質(zhì)量做出準(zhǔn)確的判斷,是保證高爐鐵水質(zhì)量優(yōu)良,保證煉鐵過程順利進(jìn)行的先決條件。本項(xiàng)目意在對高爐煉鐵原料進(jìn)行選用和識別,進(jìn)而加強(qiáng)學(xué)生的認(rèn)知能力,使學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)施過程中,對高爐煉鐵原料有一個感性認(rèn)識,為后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。項(xiàng)目導(dǎo)入項(xiàng)目導(dǎo)入目錄目錄CONTENTS識別選用高爐煉鐵用鐵礦石1識別選用高爐煉鐵燃料與熔劑2任務(wù)一任務(wù)一識別選用高爐煉鐵用鐵礦石一 鐵礦石的種類及性質(zhì)二 高爐冶煉對鐵礦石的要求任務(wù)一學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)目標(biāo)目標(biāo) 掌握高爐煉鐵用鐵礦石的種類、性質(zhì)。掌握高爐冶煉對鐵礦石的質(zhì)量要求。能夠根據(jù)原料的外觀識別煉鐵常用的鐵礦石。能夠從外觀以及相關(guān)數(shù)據(jù)判斷分析燒結(jié)礦的質(zhì)量。任務(wù)任務(wù)描述描述 鐵礦石是高爐煉鐵的主要原料,高爐煉鐵用鐵礦石有天然鐵礦和人造富礦。鐵礦石質(zhì)量的好壞與冶煉進(jìn)程及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有極為密切的關(guān)系。決定鐵礦石質(zhì)量的主要因素是化學(xué)成分、物理性質(zhì)及其冶金性能。一、鐵礦石的種類及性質(zhì) 高爐煉鐵用鐵礦石有天然鐵礦和人造富礦天然鐵礦和人造富礦兩大類。人造富礦主要是燒結(jié)礦與球團(tuán)礦。1.1.天然鐵礦天然鐵礦 自然界中含鐵礦物很多,但能被高爐煉鐵利用的主要是磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦和釩鈦磁鐵礦等類型。(1)磁鐵礦(圖 4-1)磁鐵礦化學(xué)式為 Fe 3 O 4,脈石主要是硅酸鹽。結(jié)構(gòu)致密,晶粒細(xì)小,用粗瓷片在礦石上刻劃時,留下黑色條痕,相對密度 4.95.2g/cm3。具有強(qiáng)磁性,半金屬光澤,含 S、P 較高,還原性差。相關(guān)知識一、鐵礦石的種類及性質(zhì)(2)赤鐵礦(圖4-2)赤鐵礦化學(xué)式為 Fe2O3,脈石大部分是硅酸鹽。半金屬光澤,組織致密,顏色暗紅。含鐵量越高,顏色就越深,甚至接近黑色,但條痕為櫻紅色,具有弱磁性,呈致密塊狀或結(jié)晶塊狀(稱鏡鐵礦)產(chǎn)出,也有呈土狀產(chǎn)出。相對密度為4.95.3 g/cm3,含S、P較低,易破碎、易還原。(3)褐鐵礦(圖4-3)褐鐵礦是含結(jié)晶水的氧化鐵,化學(xué)式為 nFe2O3mH2O(n=13,m=14),褐鐵礦中絕大部分含鐵礦物是以2Fe2O33H2O的形式存在的,脈石多為砂質(zhì)粘土和石英。有黃褐、褐色和黑褐色多種顏色,呈黃褐色條痕,還原性好,無磁性,相對密度為 3.34g/cm3。相關(guān)知識一、鐵礦石的種類及性質(zhì)(4)菱鐵礦(圖4-4)菱鐵礦化學(xué)式為 FeCO3,脈石含堿性氧化物。顏色有黃白、淺褐色或深褐色等多種顏色,性脆,無磁性。菱鐵礦經(jīng)過焙燒,分解出 CO2氣體,含鐵量即提高,礦石也變得疏松多孔,易破碎,還原性好。其含S低,含P較高,相對密度為 3.83.9 g/cm3。(5)釩鈦磁鐵礦(圖4-5)釩鈦磁鐵礦是鐵、釩、鈦共生的磁性鐵礦,釩絕大部分和鐵礦物呈現(xiàn)類質(zhì)同相賦存于鈦磁鐵礦中。所以釩鈦磁鐵礦有時也稱鈦磁鐵礦。相關(guān)知識一、鐵礦石的種類及性質(zhì)2.2.燒結(jié)礦燒結(jié)礦 燒結(jié)礦(圖 4-6)是一種由不同成分粘結(jié)相將鐵礦物粘結(jié)而成的多孔塊狀集合體。它是混合料經(jīng)干燥(水分蒸發(fā))、預(yù)熱(結(jié)晶水和碳酸鹽分解)、燃料燃燒(產(chǎn)生還原氧化和固相反應(yīng))、熔化(生成低熔點(diǎn)液相)和冷凝(鐵礦物和粘結(jié)相結(jié)晶)等多個階段后生成的產(chǎn)品。燒結(jié)礦一般可分為酸性(CaO/SiO2 1.6)三種,是我國高爐煉鐵的主要原料(約占重點(diǎn)企業(yè)含鐵原料的 70%85%),且絕大部分是高堿度燒結(jié)礦。高堿度燒結(jié)礦的含鐵礦物為磁鐵礦、赤鐵礦,粘結(jié)相主要是鐵酸一鈣(CaOFe2O3、鐵酸二鈣(2CaOFe2O3)、以 及 少 量 的 硅 酸 二 鈣(2CaOSiO2)和硅酸三 鈣(3CaOSiO2)。相關(guān)知識一、鐵礦石的種類及性質(zhì)3.3.球團(tuán)礦球團(tuán)礦 球團(tuán)礦是細(xì)磨鐵精礦在加水潤濕的條件下,通過造球機(jī)滾動成球,再經(jīng)干燥、固結(jié)而成的含有較多微孔的球形含鐵原料。目前,世界上生產(chǎn)的球團(tuán)礦有酸性氧化性球團(tuán)(包括氧化鎂酸性球團(tuán)等)、自熔性球團(tuán)和白云石熔劑性球團(tuán)三種,但我國高爐生產(chǎn)普遍采用的是堿度在 0.4 以下的酸性氧化性球團(tuán)礦,它通常與高堿度燒結(jié)礦配合作為高爐的爐料結(jié)構(gòu)。酸性球團(tuán)礦粒度在 615mm 中間,礦物主要為赤鐵礦,一般含鐵在 65%左右,含 SiO24%6%,FeO含量很低(1%左右),含硫較低,其它雜質(zhì)含量因原料的不同而異,總量不超過 3%4%。結(jié)晶完善的酸性球團(tuán)礦呈鋼灰色,條痕為赭紅色。球團(tuán)礦鐵分高,堆密度大,約 2.27t/m3,可增加高爐料柱的有效質(zhì)量。相關(guān)知識二、高爐冶煉對鐵礦石的要求 高爐冶煉對鐵礦石的要求是:含鐵量高含鐵量高,脈石少脈石少,有害雜質(zhì)少有害雜質(zhì)少,化學(xué)成分穩(wěn)定化學(xué)成分穩(wěn)定,粒度均勻粒度均勻,良好的還原性及一定的機(jī)械強(qiáng)度良好的還原性及一定的機(jī)械強(qiáng)度等性能。1.1.鐵礦石品位鐵礦石品位 鐵礦石品位即指鐵礦石的含鐵量,用 TFe%表示。品位是評價鐵礦石質(zhì)量的主要指標(biāo)。鐵礦石含鐵量高,有利于降低焦比和提高產(chǎn)量。因?yàn)殡S著礦石品位的提高,脈石數(shù)量減少,熔劑用量和渣量也相應(yīng)減少,既節(jié)省熱量消耗,又有利于爐況順行,并可降低生產(chǎn)過程污染物的排放量。2.2.脈石成分脈石成分 鐵礦脈石中 SiO2含量較高,在現(xiàn)代高爐冶煉條件下,為了得到一定堿度的爐渣,就必須在爐料中配加一定數(shù)量的堿性氧化物與 SiO2作用。相關(guān)知識二、高爐冶煉對鐵礦石的要求3.3.有害雜質(zhì)含量有害雜質(zhì)含量 礦石中的有害雜質(zhì)是指那些對冶煉有妨礙或冶煉時不易獲得優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的元素,主要有S、P、Pb、Zn、As、K、Na等。(1)硫 硫在礦石中主要以硫化物形態(tài)存在。硫的危害主要表現(xiàn)在:當(dāng)鋼中的含硫量超過一定量時,會使鋼材具有熱脆性。這是由于 FeS 和 Fe 結(jié)合而成的低熔點(diǎn)(985)合金,冷卻后凝固成薄膜狀,并分布于晶粒界面之間,當(dāng)鋼材被加熱到 11501200 時,硫化物首先熔化,使鋼材沿晶粒界面形成裂紋。降低鑄造生鐵的流動性,阻止 Fe3C分解,使鑄件產(chǎn)生氣孔、難于切削并降低其韌性。顯著降低鋼材的焊接性,抗腐蝕性和耐磨性。國家標(biāo)準(zhǔn)對生鐵的含硫量有嚴(yán)格規(guī)定,煉鋼生鐵,允許含硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)不能超過 0.07%,鑄造生鐵不超過 0.06%。相關(guān)知識二、高爐冶煉對鐵礦石的要求(2)磷 磷也是鋼材的有害成分,以 Fe2P、Fe3P形態(tài)溶于鐵水。因?yàn)榱谆锸谴嘈晕镔|(zhì),冷凝時聚集于鋼的晶界周圍,減弱晶粒間的結(jié)合力,使鋼材在冷卻時產(chǎn)生很大的脆性,從而造成鋼的冷脆現(xiàn)象。由于磷在選礦和燒結(jié)過程中不易除去,在高爐冶煉中又幾乎全部還原進(jìn)入生鐵。所以控制生鐵含磷的唯一有效途唯一有效途徑徑就是控制原料的含磷量。(3)鉛和鋅 鉛和鋅常以方鉛礦(PbS)和閃鋅礦(ZnS)的形式存在于礦石中。在高爐內(nèi)鉛是易還原元素,其密度大于鐵水,但又不溶解于鐵水,所以還原產(chǎn)生的鉛沉積于爐缸鐵水層下部,滲入磚縫破壞爐底砌磚,甚至使?fàn)t底砌磚浮起。鉛又極易揮發(fā),在高爐上部被氧化成 PbO,粘附于爐墻上,易引起結(jié)瘤。一般要求礦石中的含鉛量低于0.1%。相關(guān)知識二、高爐冶煉對鐵礦石的要求高爐冶煉中鋅全部被還原還原,不溶于鐵水,其沸點(diǎn)低(905),很容易揮發(fā)。當(dāng)鋅在爐內(nèi)又被氧化為 ZnO 時,部分 ZnO 沉積于爐身上部爐墻上,形成爐瘤;部分滲入爐襯的孔隙和磚縫中,引起爐襯膨脹,既破壞爐襯,又容易使得高爐風(fēng)口上翹,破壞爐況的順行。礦石中的含鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)小于 0.1%。(4)砷 砷在礦石中含量較少。與磷相似,在高爐冶煉過程中全部被還原進(jìn)入生鐵,鋼中含砷也會使鋼材產(chǎn)生“冷脆”現(xiàn)象,并降低鋼材焊接性能。要求礦石中的含砷量小于0.07%。相關(guān)知識二、高爐冶煉對鐵礦石的要求(5)堿金屬 堿金屬主要是鉀和鈉,一般以硅酸鹽形式存在于礦石中。其危害主要為:與爐襯作用生成鉀霞石(K2OAl2O32SiO2),體積膨脹 40%而損壞爐襯;與爐襯作用生成低熔點(diǎn)化合物,粘結(jié)在爐墻上,易導(dǎo)致高爐結(jié)瘤;與焦炭中的碳作用生成化合物(CK8、CNa8)體積膨脹很大,破壞焦炭高溫強(qiáng)度;進(jìn)入鐵礦石中,使礦石膨脹粉化,從而影響高爐料柱透氣性。因此要限制礦石中(K2O+Na2O)不超過0.1%0.6%。(6)銅 銅在鋼材中具有兩重性,銅易還原并進(jìn)入生鐵。當(dāng)鋼中含銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.3%時,能改善鋼材抗腐蝕性。當(dāng)超過0.3%時又會降低鋼材的焊接性,并引起鋼的“熱脆”現(xiàn)象,使軋制時產(chǎn)生裂紋。一般鐵礦石允許含銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過 0.2%。相關(guān)知識二、高爐冶煉對鐵礦石的要求4 4.有益元素有益元素 礦石中有益元素主要指對鋼鐵性能有改善作用或可提取的元素。如錳錳(Mn)(Mn)、鉻鉻(Cr)Cr)、鈷鈷(Co)(Co)、鎳鎳(Ni)Ni)、釩釩(v)(v)、鈦鈦(Ti)(Ti)等。當(dāng)這些元素達(dá)到一定含量時,可顯著改善鋼的可加工性、強(qiáng)度、耐磨、耐熱和耐腐蝕等性能。同時這些元素的經(jīng)濟(jì)價值很大,當(dāng)?shù)V石中這些元素含量達(dá)到一定數(shù)量時,可視為復(fù)合礦石進(jìn)行綜合利用。5.5.鐵礦石的還原性鐵礦石的還原性 鐵礦石的還原性是指鐵礦石被還原性氣體 CO或H2還原的難易程度。它是評價鐵礦石質(zhì)量的重要指標(biāo),鐵礦石的還原性好,有利于降低高爐燃料比。鐵礦石的還原性可用其還原度來評價,還原度越高,礦石的還原性越好。對于燒結(jié)礦來說,生產(chǎn)中習(xí)慣使生產(chǎn)中習(xí)慣使用用 FeO FeO 含量代表其還原性含量代表其還原性。合理的指標(biāo)是 FeO含量在8%以下,但多數(shù)企業(yè)在10%,有的甚至更高,根據(jù)國內(nèi)外實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),燒結(jié)礦中 FeO含量每減少1%,高爐焦比下降1.5%,產(chǎn)量增加1.5%。相關(guān)知識二、高爐冶煉對鐵礦石的要求 影響鐵礦石還原性的因素主要有礦物組成、礦物結(jié)構(gòu)的致密程度、粒度和氣孔率等。組織致密、氣孔度小、粒度大的礦石,還原性較差;一般磁鐵礦因結(jié)構(gòu)致密,最難還原。赤鐵礦有中等的氣孔率,比較容易還原。褐鐵礦和菱鐵礦被加熱后將分別失去結(jié)晶水和 CO2,使得礦石氣孔率大幅度增加,最易還原。6.6.礦石的粒度、機(jī)械強(qiáng)度礦石的粒度、機(jī)械強(qiáng)度礦石粒度是指礦石顆粒的直徑,它直接影響著爐料的透氣性和傳熱、傳質(zhì)條件。高爐入爐礦石粒度要求在540mm之間,小于5mm的粉末是不能直接入爐的。通常,大高爐礦石粒度 840mm,中小高爐礦石粒度為 535mm,分級入爐。落下強(qiáng)度(F)、轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度(T)和抗磨強(qiáng)度(A)是評價燒結(jié)礦與球團(tuán)礦冷強(qiáng)度、測量其抗沖擊能力的指標(biāo)。一般認(rèn)為,落下強(qiáng)度為 80%83%的燒結(jié)礦屬于合格燒結(jié)礦;落下強(qiáng)度(F)達(dá)到 86%87%,轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度(T)70.00%,抗磨強(qiáng)度(A)5.00%的燒結(jié)礦為優(yōu)質(zhì)燒結(jié)礦。對入爐球團(tuán)礦的要求是抗壓強(qiáng)度2000N/球,落下強(qiáng)度85%。相關(guān)知識二、高爐冶煉對鐵礦石的要求7 7.礦石的軟化性礦石的軟化性 鐵礦石軟化性包括鐵礦石的開始軟化溫度和軟化溫度區(qū)間兩方面。鐵礦石在一定的荷重下收縮率為 4%時的溫度通常稱為開始軟化溫度;收縮率為 40%時的溫度定為軟化終了溫度。軟化溫度區(qū)間是指礦石開始軟化到軟化終了的溫度范軟化溫度區(qū)間是指礦石開始軟化到軟化終了的溫度范圍。圍。高爐冶煉要求鐵礦石的開始軟化溫度要高(800 以上),軟化溫度區(qū)間要窄。反之,會使鐵礦石在高爐內(nèi)過早地形成初渣,成渣位置高,軟熔區(qū)大,將使料柱透氣性變差,并增加爐缸熱負(fù)荷,嚴(yán)重影響冶煉過程的正常進(jìn)行。8.8.礦石的低溫還原粉化性礦石的低溫還原粉化性 礦石的低溫還原粉化性是指鐵礦石在低溫還原過程中發(fā)生碎裂粉化的特性。爐料的低溫還原粉化一般在 400600 區(qū)間內(nèi)發(fā)生,即大約開始于料線下 35m 處,在 7m 處基本停止。相關(guān)知識二、高爐冶煉對鐵礦石的要求 爐料粉化對塊狀帶料柱的透氣性危害極大,將導(dǎo)致爐況不順、產(chǎn)量下降和焦比升高。燒結(jié)礦的粉化主要是由于-Fe2O3 轉(zhuǎn)變成-Fe2O3,發(fā)生了由立方晶系六方晶格向等軸晶系立方晶格的轉(zhuǎn)變,晶格扭曲的巨大內(nèi)應(yīng)力使其破裂和粉碎。球團(tuán)礦則在溫度為 5701000 的區(qū)間內(nèi)還原粉化較嚴(yán)重。9.9.鐵礦石各項(xiàng)指標(biāo)的穩(wěn)定性鐵礦石各項(xiàng)指標(biāo)的穩(wěn)定性 鐵礦石的各項(xiàng)理化指標(biāo)只有保持相對穩(wěn)定,才能最大限度地發(fā)揮生產(chǎn)效率。在前述各項(xiàng)指標(biāo)中,礦石品位、脈石成分與數(shù)量、有害雜質(zhì)含量礦石品位、脈石成分與數(shù)量、有害雜質(zhì)含量的穩(wěn)定性尤為重要。高爐冶煉要求成分波動范圍是:含鐵原料 TFe0.5%1.0%;w(SiO2)0.2%0.3%;燒結(jié)礦的堿度0.030.10。相關(guān)知識任務(wù)實(shí)施(1)由教師準(zhǔn)備高爐煉鐵用鐵礦石的實(shí)物、圖片和相關(guān)生產(chǎn)視頻;(2)教師引導(dǎo)學(xué)生對相關(guān)知識進(jìn)行學(xué)習(xí),利用網(wǎng)絡(luò)等工具查找相關(guān)資料,對教師給出的實(shí)物或照片進(jìn)行鐵礦石的識別和選用,學(xué)生分組討論總結(jié);(3)學(xué)生小組代表對完成任務(wù)過程以及識別和選用依據(jù)進(jìn)行匯報(bào)演講;(4)采用小組互評,學(xué)生自評,結(jié)合教師點(diǎn)評,對任務(wù)完成情況進(jìn)行評價;(5)教師對鐵礦石的識別和選用進(jìn)行總結(jié)。識別選用鐵礦石任務(wù)二任務(wù)二一 高爐煉鐵用燃料二 高爐煉鐵用熔劑識別選用高爐煉鐵燃料與熔劑任務(wù)二學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)目標(biāo)目標(biāo) 掌握高爐煉鐵用燃料的種類、作用。掌握高爐冶煉對焦炭的質(zhì)量要求。掌握高爐煉鐵對熔劑的質(zhì)量要求及常用熔劑的種類。能夠根據(jù)外觀識別煉鐵常用熔劑及焦炭。能夠從外觀以及相關(guān)數(shù)據(jù)判斷分析焦炭的質(zhì)量。任務(wù)任務(wù)描述描述 高爐煉鐵原料除了鐵礦石之外,還需要燃料和熔劑。燃料為高爐冶煉提供必要的熱量來源,同時還為鐵水提供碳源,是高爐冶煉必須要加入的原料。由于造渣的需要,高爐配料中需加入一定數(shù)量的熔劑,同時熔劑還能起到去除有害雜質(zhì)的作用。如何識別和選用合適的燃料和熔劑是高爐配料的基礎(chǔ),也是煉鐵工作者必備的理論知識和實(shí)踐技能。相關(guān)知識 目前,我國高爐使用的燃料就是焦炭和噴吹煤焦炭和噴吹煤,重油已在 20 世紀(jì) 70 年代后半期從高爐生產(chǎn)中退出。1 1.焦炭焦炭(圖圖 4 4-7)7)(1)焦炭的作用 焦炭是高爐冶煉的重要燃料,它在冶煉過程中的作用是:燃燒發(fā)熱:為高爐冶煉提供足夠的溫度,使渣鐵熔化并使各種化學(xué)反應(yīng)得以進(jìn)行。提供還原劑一氧化碳和碳:與鐵氧化物反應(yīng)將鐵還原出來。支撐料柱:維持高爐內(nèi)料柱的透氣性。作生鐵滲碳劑:純鐵熔點(diǎn)很高(1535),在高爐冶煉的溫度下難以熔化,但是當(dāng)鐵在高溫下與燃料接觸不斷滲碳后,其熔化溫度逐漸降低,可至 1150 生鐵含碳量達(dá) 3.5%4.5%,主要來自焦炭。一、高爐煉鐵用燃料相關(guān)知識(2)高爐冶煉對焦炭的質(zhì)量要求 固定碳含量要高,灰分要低:固定碳和灰分是焦炭的主要組成部分,兩者互為消長關(guān)系。固定碳含量高,單位焦炭提供的熱量和還原劑就多,灰分含量相應(yīng)降低。焦炭灰分高,不但使固定碳含量降低,還帶來一系列不良影響。硫分要少:高爐燃料(焦炭和煤粉)帶入的硫量約占高爐硫負(fù)荷的 80%,根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際,焦炭中硫每增加0.1%,焦比會增加 1%3%,生鐵減產(chǎn) 2%5%。一、高爐煉鐵用燃料相關(guān)知識 揮發(fā)分要低:揮發(fā)分是焦炭成熟程度的標(biāo)志。揮發(fā)分含量低,說明結(jié)焦后期熱分解與熱聚縮程度高,氣孔壁材質(zhì)致密,有利于焦炭顯微硬度、耐磨強(qiáng)度和反應(yīng)后強(qiáng)度的提高。因此揮發(fā)分以低為好,合適的揮發(fā)分在0.7%1.4%之間。焦炭水分要少而穩(wěn)定:焦炭水分波動會引起入爐干焦量的變化,即焦炭真實(shí)負(fù)荷的波動,從而造成熱制度的波動,因此水分穩(wěn)定比水分值更重要。磷和堿金屬也是需要控制的成分。焦炭機(jī)械強(qiáng)度要高:焦炭機(jī)械強(qiáng)度包括抗碎強(qiáng)度與耐磨強(qiáng)度。焦炭粒度合適、均勻、穩(wěn)定:焦炭的平均粒度大約是礦石平均粒度的 35 倍,約為4050mm,具體要求應(yīng)根據(jù)高爐容積、操作水平、指標(biāo)水平,并以焦炭本身強(qiáng)度為基礎(chǔ)來考慮。一、高爐煉鐵用燃料相關(guān)知識 焦炭的高溫性能:焦炭的高溫性能包括反應(yīng)性 CRI 和反應(yīng)后強(qiáng)度 CSR(見附錄)。反應(yīng)性是指焦炭發(fā)生氣化反應(yīng)的速度,它是衡量焦炭在高溫狀態(tài)下抵抗氣化能力的化學(xué)穩(wěn)定性指標(biāo)。高爐冶煉過程中焦炭破碎的主要原因是化學(xué)反應(yīng)消耗碳造成的,比如:焦炭氣化反應(yīng)(C+CO2=2CO)、焦炭與爐渣反應(yīng)(C+FeO=Fe+CO)、鐵焦反應(yīng)（C+3Fe=Fe3C)。焦炭的反應(yīng)性高,在高爐內(nèi)熔損的比例就高,最終導(dǎo)致焦炭結(jié)構(gòu)疏松、氣孔增大,氣孔壁變薄,強(qiáng)度下降過程加劇,因此希望焦炭的反應(yīng)性低些。反應(yīng)后的強(qiáng)度是衡量焦炭經(jīng)受堿金屬侵蝕狀態(tài)下,保持高溫強(qiáng)度的能力。顯然,希望焦炭反應(yīng)強(qiáng)度高些。據(jù)統(tǒng)計(jì),高爐在高冶煉強(qiáng)度和高噴煤比條件下,焦炭質(zhì)量水平對高爐指標(biāo)的影焦炭質(zhì)量水平對高爐指標(biāo)的影響率在響率在35%35%左右左右。一、高爐煉鐵用燃料相關(guān)知識2.2.噴吹煤粉噴吹煤粉(圖圖 4 4-8)8)現(xiàn)在,我國冶金企業(yè)多數(shù)高爐都采用噴吹煤粉的工藝,以節(jié)約焦炭,降低成本。高爐噴吹煤粉的類型主要是無煙煤、煙煤,亦可噴吹褐煤或焦粉。一般情況下,無煙煤揮發(fā)分低,可磨性和燃燒性差,但發(fā)熱量很高,而煙煤則揮發(fā)分高,可磨性和燃燒性好,不過發(fā)熱量低。所以單一噴吹那種煤都不經(jīng)濟(jì)。高爐冶煉對噴吹煤粉的要求是:(1)煤粉灰分越低越好 一般要求煤粉灰分低于或接近焦炭灰分,最高不大于15%。水分要低于1%,以便于輸送,并減少在爐缸中的吸熱反應(yīng)。(2)硫含量越低越好 一般要求小于0.7%,最高不大于1.0%。(3)膠質(zhì)層厚度適宜 一般要求小于10mm,以免在噴吹過程中風(fēng)口結(jié)焦和堵塞噴槍,影響噴吹和高爐正常生產(chǎn)。一、高爐煉鐵用燃料相關(guān)知識(4)煤的可磨性要好(5)煤的燃燒性能要好(6 煤的發(fā)熱值要高 因?yàn)閲娙敫郀t的煤是以其放出的熱量和形成的還原劑來代替焦炭在高爐內(nèi)提供熱源和還原劑的,其發(fā)熱值越高,在高爐內(nèi)放出的熱量越多,置換的焦炭量也越多。(7)煤的灰分熔點(diǎn)溫度高一些 當(dāng)灰分熔點(diǎn)溫度太低時,風(fēng)口容易掛渣和堵塞噴槍。灰熔點(diǎn)溫度主要取決于Al2O3含量。當(dāng)其含量占灰分總量的 40%時,煤灰的軟化溫度都會超過 1500。一、高爐煉鐵用燃料相關(guān)知識1.1.熔劑的作用熔劑的作用 傳統(tǒng)的高爐冶煉除加入鐵礦石和焦炭外,還要加熔劑。熔劑在冶煉過程中的主要作用有:(1)使還原出來的鐵與脈石和灰分實(shí)現(xiàn)良好分離,并順利從爐缸流出。鐵礦石中含有一定數(shù)量的脈石、焦炭和噴吹的固體燃料中含有相當(dāng)數(shù)量的灰分。脈石和灰分中的主要成分多為酸性氧化物 SiO2、Al 2 O 3,少量為堿性氧化物 CaO、MgO 等。(2)去除有害雜質(zhì)硫,確保生鐵質(zhì)量。鐵礦石和焦炭中都含有一定量的硫,當(dāng)加入適量堿性熔劑(常指 CaO),生成一定數(shù)量和一定物理化學(xué)性質(zhì)的爐渣,就可改善去硫條件,使更多的硫從生鐵轉(zhuǎn)入爐渣而排出。二、高爐煉鐵用熔劑相關(guān)知識2.2.熔劑的種類熔劑的種類 根據(jù)鐵礦石中脈石和焦炭中灰分成分的不同,高爐冶煉使用的熔劑可分為堿性、酸性和中性熔劑堿性、酸性和中性熔劑三種。(1)石灰石(圖 4-9)石灰石的主要成分為碳酸鈣(CaCO 3),碳酸鈣的 CaO 含量為56%,而石灰石的 CaO 實(shí)際含量為 50%左右。石灰石中除含有少量的 MgCO 3 外,還含有少量 SiO 2 和 Al2 O 3 等,扣除中和 SiO 2 所需 CaO 后,石灰石中有效的 CaO 含量為45%48%。大于300m3 的高爐,石灰石的粒度范圍應(yīng)為 050mm;小于 300m 3 的高爐,其粒度范圍為 1030mm二、高爐煉鐵用熔劑相關(guān)知識(2)白云石(圖 4-10)、菱鎂石和蛇紋石(圖 4-11)為了調(diào)整高爐渣的 MgO 含量,改善爐渣的流動性,提高脫硫能力,有時在爐料中加入含鎂熔劑。一般常用的含鎂熔劑為白云石,其理論成分為 CaCO 3 54.2%,MgCO 3 45.8%。二、高爐煉鐵用熔劑相關(guān)知識(4)消石灰(圖 4 13)消 石 灰 是 生 石 灰 加 水 消 化 后 的 熟 石 灰,其 化 學(xué) 式 為 Ca(OH)2,消石灰表面呈膠體狀態(tài),吸水性強(qiáng),黏結(jié)力大,可以改善燒結(jié)混合料成球性。消石灰密度小,大量使用會降低混合料的堆密度,影響燒結(jié)礦的強(qiáng)度和成品率,一般用量不大于 5%7%。二、高爐煉鐵用熔劑相關(guān)知識3.3.高爐冶煉對堿性熔劑的質(zhì)量要求高爐冶煉對堿性熔劑的質(zhì)量要求(1)堿性氧化物(CaO+MgO)含量要高,酸性氧化物(SiO 2+Al 2 O 3)含量要低 一般要求石灰石中 CaO 含量不低于 50%,SiO 2+Al2 O 3 的含量不超過 3.5%。否則,自耗大,降低其有效熔劑性能。石灰石的有效熔劑性,是指熔劑按爐渣堿度的要求,除去本身酸性氧化物含量所消耗的堿性氧化物外,剩余部分的堿性氧化物含量。它是評價熔劑最重要的質(zhì)量指標(biāo),可用下式表示:有效熔劑性=CaO 熔劑+MgO 熔劑-SiO 2 熔劑/(CaO+MgO)爐渣當(dāng)石灰石與爐渣中 MgO 含量很少時,為了計(jì)算簡便在工廠中多用 CaO/SiO 2 表示爐渣堿度,則有效熔劑性計(jì)算式可簡化為:有效熔劑性=CaO 熔劑-SiO 2 熔劑/(CaO+MgO)爐渣二、高爐煉鐵用熔劑相關(guān)知識二、高爐煉鐵用熔劑(2)有害雜質(zhì) S、P 愈少愈好 石灰石中一般含 S 量為 0.01%0.08%,含 P 量為0.001%0.03%。(3)石灰石要有一定的強(qiáng)度和均勻的塊度 除一種方解石在加熱過程中很易破碎產(chǎn)生粉末外,其它石灰石的強(qiáng)度還是足夠的。石灰石塊度過大,分解慢,增加高爐內(nèi)高溫區(qū)的熱量消耗,使?fàn)t缸溫度降低和焦比升高。因此,目前石灰石粒度,大、中型高爐為 2550mm,小型高爐為 1030mm。最近有些工廠把石灰石粒度降低到和鐵礦石粒度相同。近幾十年來,由于大量使用熔劑性燒結(jié)礦,高爐很少直接加入石灰石。但在一些中小高爐,特別是生礦配比比較高的高爐,石灰石的加入量仍然不少。任務(wù)實(shí)施(1)由教師準(zhǔn)備高爐煉鐵用燃料和熔劑的實(shí)物、圖片和相關(guān)生產(chǎn)視頻;(2)教師引導(dǎo)學(xué)生對相關(guān)知識進(jìn)行學(xué)習(xí),利用網(wǎng)絡(luò)等工具查找相關(guān)資料,對教師給出的實(shí)物或照片進(jìn)行燃料和熔劑的識別和選用,學(xué)生分組討論總結(jié);(3)學(xué)生小組代表對完成任務(wù)過程以及識別和選用依據(jù)進(jìn)行匯報(bào)演講;(4)采用小組互評,學(xué)生自評,結(jié)合教師點(diǎn)評,對任務(wù)完成情況進(jìn)行評價;(5)教師對燃料和熔劑的識別和選用進(jìn)行總結(jié)。識別選用燃料和熔劑項(xiàng)目小結(jié) 通過高爐煉鐵原料選別項(xiàng)目的學(xué)習(xí),要求掌握鐵礦石的種類和性質(zhì),掌握高爐冶煉對鐵礦石的質(zhì)量要求。掌握高爐冶煉過程中焦炭的作用,掌握高爐冶煉對焦炭的質(zhì)量要求。掌握煉鐵溶劑的種類及作用,了解有效熔劑性的定義。通過教師展示實(shí)物、圖片、視頻等相關(guān)資料,布置任務(wù),讓學(xué)生對高爐煉鐵原料進(jìn)行識別和選用來完成討論,最終分組進(jìn)行匯報(bào)總結(jié)。意在使學(xué)生能夠認(rèn)知高爐煉鐵原料,為后續(xù)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。THANKS!謝謝各位同學(xué)的觀看！項(xiàng)目五項(xiàng)目五 高爐四大操作制度高爐四大操作制度及高爐日常操作及高爐日常操作2022/10/92022/10/9高爐煉鐵操作高爐煉鐵操作 高爐操作的任務(wù)是在已有原燃料和設(shè)備等物質(zhì)條件的基礎(chǔ)上,靈活運(yùn)用一切操作手段,調(diào)整好爐內(nèi)煤氣流與爐料的相對運(yùn)動,使?fàn)t料和煤氣流分布合理,在保證高爐順行的同時,加快爐料的加熱、還原、熔化、造渣、脫硫、滲碳等過程,充分利用能量,獲得合格生鐵,達(dá)到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、長壽、高效益的最佳冶煉效果。實(shí)踐證明,雖然原燃料及技術(shù)裝備水平是主要的,但是,在相似的原燃料和技術(shù)裝備的條件下,由于技術(shù)操作水平的差異,冶煉效果也會相差很大,所以不斷提高高爐操作水平、充分發(fā)揮現(xiàn)有條件的潛力,是高爐工作者的一項(xiàng)經(jīng)常性的經(jīng)常性的重要任務(wù)。重要任務(wù)。項(xiàng)目導(dǎo)入項(xiàng)目導(dǎo)入目錄目錄CONTENTS高爐四大操作制度1高爐爐內(nèi)日常操作2高爐爐前日常操3任務(wù)一任務(wù)一高爐四大操作制度一 熱制度二 造渣制度三 送風(fēng)制度四 裝料制度任務(wù)一學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)目標(biāo)目標(biāo) 了解高爐煉鐵生產(chǎn)過程,掌握高爐冶煉的主要反應(yīng)。了解高爐爐渣的成分和作用、爐渣堿度的含義及表達(dá)式,掌握高爐爐渣結(jié)構(gòu)、礦物組成、性質(zhì)及其對高爐冶煉的影響。理解鐵氧化物還原反應(yīng)的熱力學(xué)規(guī)律,掌握生鐵滲碳及生鐵的形成過程。了解選擇與確定高爐基本操作制度的依據(jù)。能夠?qū)Ω郀t基本操作制度進(jìn)行分析,并根據(jù)具體條件進(jìn)行上部調(diào)劑與下部調(diào)劑。任務(wù)任務(wù)描述描述 高爐冶煉是一個連續(xù)而復(fù)雜的物理、化學(xué)過程,它不但包含爐料下降與煤氣流上升之間產(chǎn)生的熱量和動量的傳遞,還包括煤氣流與礦石之間的傳質(zhì)現(xiàn)象。高爐基本操作制度包括爐缸熱制度、造渣制度、送風(fēng)制度和裝料制度。合理的操作制度應(yīng)能保證煤氣流的合理分布和良好的爐缸工作狀態(tài),促使高爐穩(wěn)定順行,從而獲得優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗和長壽的冶煉效果。一、熱制度1.1.熱制度的含義熱制度的含義 熱制度是指在工藝操作制度上控制高爐內(nèi)熱狀態(tài)的方法的總稱。熱狀態(tài)是用熱量是否充沛、爐溫是否穩(wěn)定來衡量,即是否有足夠的熱量以滿足冶煉過程加熱爐料和各種物理化學(xué)反應(yīng),渣鐵的熔化和過熱到要求的溫度。高爐生產(chǎn)者特別重視爐缸的熱狀態(tài),因?yàn)闆Q定高爐熱量需求和燃料比的是高爐下部,所以常用說明爐缸熱狀態(tài)的一些參數(shù)作為熱制度的指標(biāo)。2 2.表示熱制度的指標(biāo)表示熱制度的指標(biāo) 傳統(tǒng)的表示熱制度的指標(biāo)是兩個。一個是鐵水溫度,正常生產(chǎn)是在 13501550 之間波動,一般為 1450 左右,俗稱“物理熱物理熱”。另一個指標(biāo)是生鐵含硅量,因硅全部是直接還原,爐缸熱量越充足,越有利于硅的還原,生鐵中含硅量就高,所有生鐵含硅量的高低,在一定條件下可以表示爐缸熱量的高低,俗稱“化學(xué)熱化學(xué)熱”。相關(guān)知識一、熱制度3 3.影響熱制度的因素影響熱制度的因素 影響熱制度的因素實(shí)際上就是影響爐缸熱狀態(tài)的因素。爐缸熱狀態(tài)是由高溫和熱量爐缸熱狀態(tài)是由高溫和熱量這兩個重要因素合在一起的高溫?zé)崃縼肀磉_(dá)的:單有高溫而沒有足夠的熱量,高溫是維持不住的,單有熱量而沒有足夠高的溫度就無法保證高溫反應(yīng)的進(jìn)行(例如硅的還原、爐渣脫硫等),也不能將渣鐵過熱到所要求的溫度。影響爐缸熱制度的因素有:(1)影響高溫(t理)方面的因素 如風(fēng)溫、富氧、噴吹燃料,鼓風(fēng)濕度等。(2)影響熱量消耗方面的因素 如原料的品位和冶金性能,爐內(nèi)間接還原發(fā)展的程度等。(3)影響爐內(nèi)熱交換的因素 例如煤氣流和爐料分布與接觸情況,傳熱速率和熱流比W料/W氣(水當(dāng)量比)等。(4)日常生產(chǎn)中設(shè)備和操作管理因素 如冷卻器是否漏水,裝料設(shè)備工作是否正常,稱量是否準(zhǔn)確,操作是否精心等。相關(guān)知識一、熱制度4 4.爐缸熱狀態(tài)的控制爐缸熱狀態(tài)的控制 爐缸熱狀態(tài)是高爐冶煉各種操作制度的綜合結(jié)果,生產(chǎn)者根據(jù)具體的冶煉條件選擇與之相適應(yīng)的焦炭負(fù)荷,輔以相應(yīng)的裝料制度、送風(fēng)制度、造渣制度來維持最佳熱狀態(tài)。日常生產(chǎn)中因某些操作參數(shù)變化而影響熱狀態(tài),影響程度輕時采用噴吹量、風(fēng)溫、風(fēng)量的增減來微調(diào)。必要時則改變負(fù)荷;而嚴(yán)重爐涼時,還要往爐內(nèi)加空焦(帶焦炭自身造渣所需要的熔劑)或凈焦(不帶熔劑)。一般調(diào)節(jié)的順序是:富氧噴吹量風(fēng)溫風(fēng)量裝料制度變動負(fù)荷加空焦或凈焦。相關(guān)知識二、造渣制度 造渣制度是指根據(jù)生鐵的品種和質(zhì)量要求,選擇使?fàn)t渣的熔化性、穩(wěn)定性以及軟熔帶的溫度區(qū)間都能滿足高爐冶煉需要的爐渣組分。1 1.高爐煉鐵對選擇造渣制度的要求高爐煉鐵對選擇造渣制度的要求(1)在選擇爐料就結(jié)構(gòu)時,應(yīng)考慮讓初渣生成較晚,軟熔的溫度區(qū)間較窄,這對爐料透氣性有利,初渣中FeO含量也少。(2)爐渣在爐缸正常溫度下應(yīng)有良好的流動性,1400 時黏度小于 1.0Pas,1500時0.2Pas0.3Pas,黏度轉(zhuǎn)折點(diǎn)不大于13001250。(3)爐渣應(yīng)具有較大的脫硫能力,Ls 應(yīng)在30以上。(4)當(dāng)冶煉不同鐵種時,爐渣應(yīng)根據(jù)鐵種的需要促進(jìn)有益元素的還原,阻止有害元素進(jìn)入生鐵。(5)當(dāng)爐渣成分或溫度發(fā)生波動(溫度波動25,CaO/SiO2波動0.5)時,能夠保持比較穩(wěn)定的物理性能。(6)爐渣中的MgO含量有利于降低爐渣的黏度和脫硫。在Al2O3高時含量可提高到12%。相關(guān)知識二、造渣制度2.2.爐渣的作用爐渣的作用 通常是利用改變爐渣成分包括堿度來滿足生產(chǎn)中的需要。(1)因爐渣堿度過高而爐缸產(chǎn)生堆積時,可用比正常堿度低的酸性渣去清洗。若高爐下部有黏結(jié)物或爐缸堆積嚴(yán)重時,可以加入螢石,以降低爐渣黏度和熔化溫度,清洗下部黏結(jié)物。(2)根據(jù)不同鐵種的需要利用爐渣成分促進(jìn)或抑制硅、錳還原。當(dāng)冶煉硅鐵、鑄造鐵時,需要促進(jìn)硅的還原,應(yīng)選擇較低的爐渣堿度;但冶煉煉鋼鐵時,既要控制硅的還原,又要較高的鐵水溫度,因此,宜選擇較高的爐渣堿度。若冶煉錳鐵,因 MnO易形成 MnSiO3轉(zhuǎn)入爐渣,而從 MnSiO3中還原錳比由MnO還原錳困難,并要多消耗 585.47kJ/kg熱量,如提高渣堿度用CaO置換渣中MnO,對錳還原有利,還可降低熱量消耗。各鐵種的爐渣堿度(表5-1)一般如下:相關(guān)知識二、造渣制度(3)利用爐渣成分脫除有害雜質(zhì)。當(dāng)?shù)V石含堿金屬(鉀、鈉)較高時,為了減少堿金屬在爐內(nèi)循環(huán)富集的危害,需要選用熔化溫度較低的酸性爐渣。相反,若爐料中含硫較高時,需要提高爐渣堿度,以利脫硫。如果單純增加CaO來提高爐渣堿度,雖然CaO與硫的結(jié)合力提高了,可是爐渣黏度增加、渣中硫的擴(kuò)散速度降低,不僅不能很好地脫硫,還會影響高爐順行;特別是當(dāng)渣中MgO含量低時,增加CaO含量對黏度等爐渣性能影響更大。因此,應(yīng)適當(dāng)增加渣中MgO含量,提高三元堿度以增加脫硫能力。雖然從熱力學(xué)的觀點(diǎn)看,MgO的脫硫能力比CaO弱,但在一定范圍內(nèi)MgO能改善脫硫的動力學(xué)條件,因而脫硫效果很好。首鋼曾經(jīng)做過將MgO含量由0.31%提高到16.76%的試驗(yàn),得到氧化鎂與氧化鈣對脫硫能力的比值是0.891.15,MgO含量以 7%12%為好。相關(guān)知識三、送風(fēng)制度1.1.送風(fēng)制度的含義送風(fēng)制度的含義 送風(fēng)制度是指在一定的冶煉條件下選定合適的鼓風(fēng)參數(shù)和風(fēng)口進(jìn)風(fēng)狀態(tài),以形成一定深度的回旋區(qū),達(dá)到原始煤氣分布合理、爐缸圓周工作均勻活躍、熱量充足。送風(fēng)制度穩(wěn)定是煤氣流穩(wěn)定的前提,是保證高爐穩(wěn)定順行、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗的重要條件,由于爐缸燃燒帶在高爐煉鐵中的重要性決定了選擇合理送風(fēng)制度的重要作用。送風(fēng)制度包括風(fēng)量、風(fēng)溫、風(fēng)壓、風(fēng)中含氧、濕分、噴吹燃料以及風(fēng)口直徑、風(fēng)口傾斜角度和風(fēng)口伸入爐內(nèi)長度等參數(shù),由此確定兩個重要參數(shù):風(fēng)速和鼓風(fēng)動能風(fēng)速和鼓風(fēng)動能。2.2.風(fēng)速和鼓風(fēng)動能的選擇風(fēng)速和鼓風(fēng)動能的選擇 總的調(diào)整原則是:凡是遇減少煤氣體積、改善透氣性和增加煤氣擴(kuò)散能力的因素就需提高風(fēng)速和鼓風(fēng)動能;相反則需降低風(fēng)速和鼓風(fēng)動能。現(xiàn)在,一般操作穩(wěn)定順行,生產(chǎn)指標(biāo)好的高爐,各風(fēng)口前理論燃燒溫度相差不大于 50。相關(guān)知識三、送風(fēng)制度3.3.送風(fēng)制度是否合理的判斷送風(fēng)制度是否合理的判斷 判斷送風(fēng)制度是否合理除了計(jì)算風(fēng)速、鼓風(fēng)動能、理論燃燒溫度、測量回旋區(qū)深度外,還可通過直觀現(xiàn)象與有關(guān)儀表的反映進(jìn)行判斷。表 5-2 列出了長期生產(chǎn)實(shí)踐中積累分析風(fēng)速和鼓風(fēng)動能過大過小的經(jīng)驗(yàn)。相關(guān)知識三、送風(fēng)制度4.4.送風(fēng)制度主要參數(shù)在日常操作中的調(diào)節(jié)送風(fēng)制度主要參數(shù)在日常操作中的調(diào)節(jié) 送風(fēng)制度主要參數(shù)的調(diào)節(jié)是在爐況出現(xiàn)波動,特別是爐缸工作出現(xiàn)波動時進(jìn)行的。調(diào)節(jié)的目的是盡快恢復(fù)爐況順行、穩(wěn)定,并維持爐缸工作均勻,熱量充沛,初始煤氣分布合理。(1)風(fēng)量 在日常生產(chǎn)時,高爐應(yīng)使用高爐料柱透氣性和爐況順行允許的最大風(fēng)量操作,即全風(fēng)量操作。在恢復(fù)風(fēng)量時,不能過猛,一次控制在3050 m3/min,間隔時間控制在2030 min。(2)風(fēng)溫 熱風(fēng)帶入爐缸的高溫?zé)崃渴歉郀t的重要熱源(收入可達(dá)總熱量的30%左右),也是降低燃料比的重要手段,高爐生產(chǎn)應(yīng)盡量采用高風(fēng)溫操作,充分發(fā)揮高風(fēng)溫對爐況的有利作用,也充分發(fā)揮熱風(fēng)爐的能力,要消除熱風(fēng)溫度保留50100作為調(diào)節(jié)手段的現(xiàn)象。生產(chǎn)中要盡量采用噴吹燃料和鼓風(fēng)濕度來調(diào)節(jié)爐缸熱狀態(tài)的波動。相關(guān)知識三、送風(fēng)制度(3)風(fēng)壓 風(fēng)壓反映著爐內(nèi)煤氣量與料柱透氣性適應(yīng)的狀況,風(fēng)壓波動是爐況波動的前兆,現(xiàn)在生產(chǎn)中廣泛采用透氣性指數(shù)來反映爐內(nèi)狀況。(4)鼓風(fēng)濕度鼓風(fēng)濕度 在不噴吹燃料的全焦冶煉時,加濕鼓風(fēng)對高爐生產(chǎn)是有利的,而且還是調(diào)節(jié)爐況的好措施,它既可消除晝夜和四季大氣濕度波動對爐況波動的影響,還可保證風(fēng)溫用在最高水平。(5)噴吹煤粉 它不僅置換了焦炭,降低了高爐焦比和生鐵成本,而且成為爐況調(diào)節(jié)的重要手段,即將過去常用的風(fēng)溫、濕分調(diào)節(jié)改為噴煤量的調(diào)節(jié)。在采用噴煤量調(diào)節(jié)時應(yīng)注意幾點(diǎn):一是要早發(fā)現(xiàn)、早調(diào)節(jié);二是調(diào)節(jié)量不宜過大,一般為 0.5t/h1.0t/h,最大控制在2t/h;三是噴煤有熱滯后現(xiàn)象,它沒有風(fēng)溫和濕分見效快,一般滯后 2h4h,所以要正確分析爐溫趨勢,做到早調(diào)而且調(diào)節(jié)量準(zhǔn)確。相關(guān)知識三、送風(fēng)制度(6)富氧 在我國富氧首先是作為保證噴煤量的措施,其次是提高冶煉強(qiáng)度以提高產(chǎn)量。一般是在噴煤量大變動時,用氧量才作調(diào)整,而且是先減氧后減煤,先停氧后停煤。(7)風(fēng)口面積和長度 風(fēng)口面積和風(fēng)口直徑是在適宜的鼓風(fēng)動能確定后再通過計(jì)算確定。一般面積確定后就不宜經(jīng)常變動。在有計(jì)劃地改變操作條件,例如換大風(fēng)機(jī)、大幅度提高噴煤量等應(yīng)相應(yīng)改變風(fēng)口面積。為活躍爐缸和保護(hù)風(fēng)口上方的爐墻也可采用長風(fēng)口操作。為提高爐缸溫度,現(xiàn)在很多廠使用斜風(fēng)口斜風(fēng)口,其角度控制在 5 左右,而中小高爐有時增大到 79 。相關(guān)知識四、裝料制度1.1.裝料制度的含義裝料制度的含義 裝料制度是爐料裝入爐內(nèi)方式的總稱或是對爐料裝入爐內(nèi)方式的有關(guān)規(guī)定。通過選擇裝料制度,用改變爐料在爐喉的分布達(dá)到煤氣流合理分布,實(shí)現(xiàn)改善煤氣熱能和化學(xué)能的利用程度以及爐況順行狀況的調(diào)節(jié)方法。相關(guān)知識四、裝料制度相關(guān)知識2.2.裝料制度的內(nèi)容裝料制度的內(nèi)容 可供高爐操作者選擇的裝料制度的內(nèi)容有:批重、裝料順序、料線、裝料裝置的布料功能變動等。任務(wù)實(shí)施1.1.高爐煉鐵生產(chǎn)過程高爐煉鐵生產(chǎn)過程(1)高爐煉鐵生產(chǎn)過程 高爐生產(chǎn)過程就是將鐵礦石在高溫下冶煉成生鐵的過程。全過程是在爐料自上而下、煤氣自下而上的運(yùn)動、相互接觸過程中完成的。高爐生產(chǎn)所用的原料是含鐵的礦石,包括燒結(jié)礦、球團(tuán)礦和天然富礦石;燃料主要是焦炭;輔助原料為熔劑和洗爐劑等。高爐實(shí)質(zhì)是一個爐料下行、煤氣上升兩個逆向流高爐實(shí)質(zhì)是一個爐料下行、煤氣上升兩個逆向流運(yùn)動的反應(yīng)器。運(yùn)動的反應(yīng)器。(2)高爐冶煉過程的主要區(qū)域 高爐冶煉過程可分為五個主要區(qū)域,這五個區(qū)域稱為五帶或五層,即塊狀帶、軟熔帶、滴落帶、風(fēng)口帶及渣鐵帶塊狀帶、軟熔帶、滴落帶、風(fēng)口帶及渣鐵帶。在下行的爐料與上升的煤氣流相向運(yùn)動的過程中,原料的吸熱、熔化、還原,渣鐵的形成,各種熱交換等在五個區(qū)域中依次進(jìn)行,如圖 5-1 所示。一、高爐冶煉的基本過程任務(wù)實(shí)施 塊狀帶:爐料以塊狀存在的區(qū)域。在爐內(nèi)料柱的上部,礦石與焦炭始終保持著明顯的固態(tài)層次而緩緩下行。但層狀逐漸趨于水平,且厚度也逐漸變薄。軟熔帶:爐料由開始軟化到軟化終了的區(qū)域。此區(qū)域是由許多固態(tài)焦炭層和粘結(jié)在一起的半熔融的礦石層組成,焦炭與礦石相間層次分明。由于礦石里軟熔狀透氣性極差,上升的煤氣流主要從像窗口一樣的焦炭層通過,因此又稱其為“焦窗”。軟熔帶的上緣是軟化線。即礦石開始軟化的溫度;下緣是熔化線,即礦石熔化的溫度,它和礦石的軟熔溫度區(qū)間相一致;其最高部位稱為軟熔帶頂部,其最低部位與爐墻相連接,稱為軟熔帶的根部。一、高爐冶煉的基本過程任務(wù)實(shí)施 滴落帶:礦石熔化后呈液滴狀滴落的區(qū)域。它位于軟熔帶之下,礦石熔化后形成的渣鐵像雨滴一樣穿過固態(tài)焦炭層而滴落進(jìn)入爐缸。風(fēng)口帶:風(fēng)口前端的區(qū)域,也稱燃燒帶。風(fēng)口前的焦炭受到鼓風(fēng)動能的作用在劇烈地回旋運(yùn)動中燃燒,形成一個半空狀態(tài)的焦炭回旋區(qū),這個小區(qū)域是高爐中唯一存在的氧化性氣氛的區(qū)域。渣鐵帶:液體渣鐵貯存的區(qū)域,位于爐缸的下部,主要是液態(tài)渣鐵以及浸入其中的焦炭。鐵滴穿過渣層及渣鐵界面后最終完成必要的渣鐵反應(yīng),得到合格的生鐵。2.2.高爐冶煉的主要反應(yīng)高爐冶煉的主要反應(yīng)(1)蒸發(fā)、分解與氣化 水分的蒸發(fā)和結(jié)晶水的分解:裝入爐內(nèi)的爐料,或多或少都含有一定的水分,這些水分包括有吸附水和結(jié)晶水。一、高爐冶煉的基本過程任務(wù)實(shí)施 吸附水在爐料加熱到 105時,就激烈蒸發(fā),蒸發(fā)消耗的熱量雖然不多,但會使?fàn)t頂溫度有所降低,對高爐冶煉過程不產(chǎn)生明顯影響。爐料中的結(jié)晶水在 200左右開始分解,到400500時激烈分解。結(jié)晶水分解完畢需要的時間與爐料顆粒大小有關(guān)。若溫度大于 1000時,結(jié)晶水尚未完全分解,分解出來的水汽則會與焦炭中的碳發(fā)生碳水反應(yīng)：H2O(氣)+C(焦)=H2+CO H=+12445kJ 這個反應(yīng)是吸熱反應(yīng),并且直接消耗碳,致使焦比升高。碳酸鹽的分解:爐料中的碳酸鹽主要是熔劑帶入的,有時礦石的脈石也含有少量碳酸鹽。帶入的碳酸鹽常以 CaCO3、MgCO3、FeCO3、MnCO3等形式存在,以前兩種為主。CaCO3分解的反應(yīng)式為:CaCO3=CaO+CO2 H=+17800kJ一、高爐冶煉的基本過程任務(wù)實(shí)施 若爐料到達(dá)高溫區(qū)石灰石還未分解完,則分解出來的 CO 2 會與焦炭中炭素反應(yīng):CO2+C(焦)=2CO H=+165800kJ 此反應(yīng)大量吸熱,并直接消耗焦炭,會使焦比升高,對冶煉不利。氣化:有些物質(zhì)在高爐內(nèi)會氣化,被還原的元素有P、As、K、Na、Pb、Zn和 S等,此外還有還原過程的中間產(chǎn)物 SiO、Al2O3和PbO等,以及在爐內(nèi)生成的化合物 SiS、CS和由原料帶入的CaF2 等。(2)燃燒反應(yīng) 在高溫和碳過剩的條件下,風(fēng)口前的炭素與風(fēng)中的氧(O2)可進(jìn)行燃燒反應(yīng),燃燒物是焦炭和噴吹燃料,最終燃燒產(chǎn)物為 CO、H2和N2,即爐缸煤氣。最終反應(yīng)結(jié)果為不完全燃燒反應(yīng):2C+O2=2CO H=-235131kJ/mol 燃燒反應(yīng)為爐內(nèi)其他物理、化學(xué)反應(yīng)提供了所需要的還原劑和熱量,同時也為爐料的下行創(chuàng)造了條件。因此燃燒反應(yīng)是高爐冶煉的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。因此燃燒反應(yīng)是高爐冶煉的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。一、高爐冶煉的基本過程任務(wù)實(shí)施(3)鐵礦石的還原 在高爐內(nèi)的反應(yīng)中,最主要的是鐵氧化物的還原反應(yīng)。還原鐵礦石的還原劑為 CO、C和H2。無論是生產(chǎn)實(shí)踐還是科學(xué)研究都已證明:鐵氧化物的還原過程不管使用何種還原劑,都將按下列順序由高價鐵氧化物逐步向低價鐵氧化物還原,即:小于 570 Fe2O3Fe304Fe大于 570 Fe2O3Fe304FeOFe(4)生鐵和爐渣的形成 生鐵的形成:生鐵的形成過程主要是滲碳和其他元素進(jìn)入的過程。最初被還原的鐵為固態(tài)海綿鐵,海綿鐵在下行過程中不斷地進(jìn)行著滲碳。熔點(diǎn)逐漸降低,最后熔化為金屬鐵滴,在穿過焦炭孔隙向爐缸滴落過程中,開始大量的滲碳。一、高爐冶煉的基本過程任務(wù)實(shí)施 爐渣的形成:礦石中除鐵氧化物外還有脈石,以 SiO2和Al2O3為主要成分,熔點(diǎn)較高,焦炭灰分中80%以上也是SiO2和Al2O3,這些高熔點(diǎn)的酸性氧化物和熔劑中的堿性氧化物如 CaO、MnO,在一定溫度下相互作用生成低熔點(diǎn)的化合物而形成初渣。初渣中含有較多的 FeOFeO和和Mn0 Mn0。若想保持高爐冶煉的正常進(jìn)行,必須正確選擇好基本操作制度并正確運(yùn)用調(diào)節(jié)手段。高爐基本操作制度包括送風(fēng)制度、裝料制度、熱制度和造渣制度送風(fēng)制度、裝料制度、熱制度和造渣制度。隨著高爐冶煉技術(shù)的進(jìn)步和高爐長壽的需要,在操作管理上又增加了噴吹制度和冷卻制度噴吹制度和冷卻制度。一、高爐冶煉的基本過程任務(wù)實(shí)施1.1.確定合理操作制度的依據(jù)確定合理操作制度的依據(jù)(1)燃料的理化性能。(2)爐容大小、上料設(shè)備的能力和爐頂裝料設(shè)備的性能。(3)高爐內(nèi)型狀況(爐襯侵蝕情況)。(4)高爐冷卻結(jié)構(gòu)形式、冷卻方式和冷卻設(shè)備的狀況。(5)風(fēng)機(jī)能力及富氧率。(6)噴吹物的品種和數(shù)量。(7)冶煉生鐵的品種。(8)大氣濕度和溫度。(9)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營計(jì)劃的要求。二、高爐冶煉的基本制度和操作調(diào)節(jié)任務(wù)實(shí)施 確定操作制度時應(yīng)該把握如下幾個環(huán)節(jié):(1)根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)及風(fēng)機(jī)能力確定冶煉強(qiáng)度。(2)根據(jù)爐缸工作狀態(tài),確定送風(fēng)制度和相應(yīng)的裝料制度。(3)根據(jù)原、燃料條件(包括硫負(fù)荷)和冶煉生鐵品種及質(zhì)量要求,選擇高爐的熱制度和造渣制度。(4)根據(jù)氣溫條件和噴吹量,確定送風(fēng)制度的調(diào)整幅度。(5)根據(jù)精料的水平和設(shè)備狀況,確定各項(xiàng)操作制度的波動范圍。確定各項(xiàng)操作制度時均應(yīng)留有余地,使之處于靈敏可調(diào)的范圍,嚴(yán)禁處于極限操作狀態(tài)。高爐操作制度確定以后,就是根據(jù)外部條件波動對爐況影響的大小,在遵循基本操作制度的原則下進(jìn)行定性和定量的調(diào)節(jié),以保持爐況的穩(wěn)定順行,使高爐冶煉獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益。二、高爐冶煉的基本制度和操作調(diào)節(jié)任務(wù)實(shí)施2.2.送風(fēng)制度送風(fēng)制度 送風(fēng)制度主要是保持適宜的鼓風(fēng)動能和理論燃燒溫度鼓風(fēng)動能和理論燃燒溫度,以達(dá)到初始?xì)饬鞣植己侠?爐缸工作均勻活躍,為爐況穩(wěn)定順行奠定基礎(chǔ)?？刂品椒ㄊ?選擇適宜的風(fēng)口直徑、長度并合理布局,在操作中穩(wěn)定適宜的風(fēng)壓、壓差、噴吹量和富氧率,并充分利用風(fēng)溫。(1)鼓風(fēng)動能 高爐鼓風(fēng)通過風(fēng)口時所具有的速度,稱為風(fēng)速。表示方法有兩種:標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速和實(shí)際風(fēng)速。鼓風(fēng)在一定速度下運(yùn)動所具有的能量稱為鼓風(fēng)動能。其大小表示鼓風(fēng)克服風(fēng)口前料層阻力后向爐缸中心穿透的能力。鼓風(fēng)動能簡易計(jì)算:鼓風(fēng)動能就是鼓風(fēng)所具有的機(jī)械能。E=1/2 mv2 式中:m鼓風(fēng)質(zhì)量,kg;v 鼓風(fēng)實(shí)際速度,m/s 二、高爐冶煉的基本制度和操作調(diào)節(jié)任務(wù)實(shí)施 因?yàn)楣娘L(fēng)質(zhì)量與熱風(fēng)溫度、氣體密度、重力加速度、碳燃燒率、燃燒的固定碳含量相關(guān);風(fēng)速與風(fēng)口面積、工作風(fēng)口數(shù)目、風(fēng)量、風(fēng)壓、碳素燃燒有關(guān)。這一系列計(jì)算都是在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下進(jìn)行的,所以風(fēng)速也必須采用標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的風(fēng)速。為了計(jì)算簡便,用高爐班報(bào)整理記錄上的數(shù)據(jù),將其代入公式,計(jì)算當(dāng)天的鼓風(fēng)動能：E=0.6457S2.78(273+t)v02/(760+75p)/n式中:S風(fēng)口工作面積,m3;t熱風(fēng)溫度,;P熱風(fēng)壓力,kPa;v0標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速,m/s;n工作風(fēng)口數(shù),個;d風(fēng)口直徑,m;Q風(fēng)量,m3/s。二、高爐冶煉的基本制度和操作調(diào)節(jié)任務(wù)實(shí)施 鼓風(fēng)動能對高爐冶煉的影響:對于爐缸直徑一定的高爐,在正常冶煉中,都對應(yīng)有一個相適應(yīng)的鼓風(fēng)動能適應(yīng)的鼓風(fēng)動能。適宜的鼓風(fēng)動能有利于爐缸工作均勻活躍,爐況穩(wěn)定順行,有利于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生鐵,高爐冶煉能取得良好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。適宜的鼓風(fēng)動能可以使煤氣流的初始分布合理,提高煤氣利用率,并有利于高爐長壽。鼓風(fēng)動能與冶煉強(qiáng)度的關(guān)系:風(fēng)口面積一定時,增加風(fēng)量可提高冶煉強(qiáng)度,風(fēng)速(鼓風(fēng)動能)也相應(yīng)增加,可促使中心氣流發(fā)展。在提高冶煉強(qiáng)度時,為保持氣流的合理分布,維持風(fēng)口回旋區(qū)的深度適宜,必須相應(yīng)擴(kuò)大風(fēng)口。我國著名煉鐵專家樊哲寬在“關(guān)于鼓風(fēng)動能和礦石批重調(diào)整的規(guī)律”中給出鼓風(fēng)動能與冶煉強(qiáng)度的經(jīng)驗(yàn)公式:E=(76412-30101+3350)d二、高爐冶煉的基本制度和操作調(diào)節(jié)任務(wù)實(shí)施 鼓風(fēng)動能與原燃料條件的關(guān)系:原、燃料條件好(強(qiáng)度高、粉末少、高溫冶金性能也好),料柱的透氣性就好,可以接受更高的風(fēng)量并擴(kuò)大批重,有利于高爐強(qiáng)化冶煉。鼓風(fēng)動能與噴吹燃料的關(guān)系:噴吹燃料以后鼓風(fēng)動能增加,中心氣流趨于發(fā)展,為保持氣流的合理分布,需要適當(dāng)擴(kuò)大風(fēng)口面積,降低鼓風(fēng)動能。鼓風(fēng)動能與風(fēng)口回旋區(qū)深度的關(guān)系:當(dāng)鼓風(fēng)動能達(dá)到一定數(shù)值后,它吹動風(fēng)口前的焦炭,形成一個疏松且近似橢圓的區(qū)域,鼓風(fēng)和煤氣的混合氣流挾帶焦炭在此回旋運(yùn)動,這個區(qū)域便稱為風(fēng)口回旋區(qū)(簡稱回旋區(qū))。(2)理論燃燒溫度(t理)風(fēng)口前燃料燃燒放出的熱量全部用來加熱燃燒產(chǎn)物時所能達(dá)到的最高溫度,稱為風(fēng)口前理論燃燒溫度。理論燃燒溫度是指在理論上能達(dá)到的最高溫度最高溫度,生產(chǎn)中一般指燃燒帶燃燒點(diǎn)的溫度。而爐缸溫度一般是指爐缸渣鐵的溫度爐缸溫度一般是指爐缸渣鐵的溫度,兩者有本質(zhì)上的區(qū)別。根據(jù)國內(nèi)外的操作經(jīng)驗(yàn),理論燃燒溫度一般控制在 21002300之間。二、高爐冶煉的基本制度和操作調(diào)節(jié)任務(wù)實(shí)施 影響理論燃燒溫度的因素有:熱風(fēng)溫度:鼓風(fēng)溫度提高,帶入爐缸的物理熱增加,從而使理論燃燒溫度升高。一般100風(fēng)溫,影響理論燃燒溫度 80。鼓風(fēng)濕分:鼓風(fēng)濕分增加,由于水分分解吸熱,使理論燃燒溫度降低。鼓風(fēng)中每增加1 g/m3 濕分,相當(dāng)于降低 9風(fēng)溫。鼓風(fēng)富氧率:鼓風(fēng)含氧量增加,N2濃度降低,從而使t理提高。鼓風(fēng)含氧量每增減1%,影響t理增減3545。噴吹燃料:各種燃料由于分解熱不同,對t理的影響也不一樣。含 H22%4%的無煙煤分解吸熱為 3350kJ/m3,煙煤比無煙煤高出 120kJ/m3。每噴吹 10kg/t煤粉,t理降低2030(無煙煤為下限,煙煤為上限)。二、高爐冶煉的基本制度和操作調(diào)節(jié)任務(wù)實(shí)施(3)風(fēng)口布局 風(fēng)口布局是指在確定好風(fēng)口直徑和長度后,根據(jù)爐缸工作狀況沿圓周進(jìn)行合理的分布。合適的風(fēng)口布局能夠保證爐缸工作均勻活躍,渣鐵物理熱充沛。高爐強(qiáng)化冶煉后風(fēng)口布局的原則如下:爐墻結(jié)厚的部位應(yīng)該用大風(fēng)口、短風(fēng)口。鐵口難以維護(hù)時,鐵口兩側(cè)應(yīng)該用小風(fēng)口、長風(fēng)口。煤氣流分布不均,爐料偏行時,下料快的方位應(yīng)當(dāng)適當(dāng)縮小風(fēng)口面積。爐缸工作不均,進(jìn)風(fēng)少的區(qū)域應(yīng)該選擇大風(fēng)口,增加進(jìn)風(fēng)量等。(4)保持適宜的壓差 在爐況波動不大的情況下,在操作中應(yīng)該把壓差穩(wěn)定在正常的范圍內(nèi),如果壓差波動太大或變化頻繁,煤氣流分布不能穩(wěn)定,則易發(fā)生崩料、懸料現(xiàn)象。特別是爐況難行(風(fēng)壓爬高、下料不暢)有懸料的征兆時,絕不能用降低頂壓的措施來降低風(fēng)壓絕不能用降低頂壓的措施來降低風(fēng)壓,這種調(diào)劑手段不能解決風(fēng)量和爐料透氣性不平衡的矛盾。二、高爐冶煉的基本制度和操作調(diào)節(jié)任務(wù)實(shí)施(5)調(diào)節(jié)送風(fēng)制度應(yīng)遵循的原則 高爐冶煉必須保持穩(wěn)定、順行,在穩(wěn)定順行的前提下才能達(dá)到優(yōu)質(zhì)、低耗、高產(chǎn)、長壽的目標(biāo)。為此,在日常操作中必須遵循以下原則:固定適宜的風(fēng)口面積,在一定冶煉條件下,每座高爐都有適宜的冶煉強(qiáng)度和適宜鼓風(fēng)動能的對應(yīng)曲線,一般情況下風(fēng)口面積不宜經(jīng)常變動。生產(chǎn)條件變化較大時,可根據(jù)變化因素對爐況影響的大小進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。在原燃料條件波動不大的情況下,操作中應(yīng)該穩(wěn)定風(fēng)量、穩(wěn)定風(fēng)壓、穩(wěn)定壓差。特別是當(dāng)原、燃料質(zhì)量變差(強(qiáng)度降低,粉末增加)、風(fēng)壓不穩(wěn)時,不能強(qiáng)行加風(fēng)。在噴吹燃料時,風(fēng)溫應(yīng)充分利用,用噴吹燃料量調(diào)節(jié)爐溫。如果爐溫急劇向熱并有懸料的征兆時,撤風(fēng)溫時必須一次到位(100150)。調(diào)節(jié)的原則是早動、少動早動、少動,以保持爐況的長期穩(wěn)定順行。二、高爐冶煉的基本制度和操作調(diào)節(jié)任務(wù)實(shí)施3.3.熱制度熱制度(1)熱制度的選擇 熱制度的選擇可以從以下幾方面考慮:根據(jù)冶煉生鐵的品種、爐容的大小、爐缸的結(jié)構(gòu)形式來確定生鐵含硅量的控制范圍。根據(jù)原料中其他元素的含量確定生鐵含硅量的范圍。根據(jù)爐缸內(nèi)襯狀況確定生鐵含硅量的范圍。根據(jù)爐缸工作狀況選擇生鐵含硅量的范圍,爐缸工作均勻活躍,生鐵含硅量可低些;如果爐缸堆積,生鐵含硅量就必須相應(yīng)提高。進(jìn)行洗爐時必須確保爐溫的變化在 0.5%1.0%的范圍內(nèi)。(2)合理熱制度的確定 根據(jù)原、燃料條件選擇熱制度。根據(jù)設(shè)備裝備的技術(shù)水平和運(yùn)行狀況,合理選擇熱制度。根據(jù)操作水平和技術(shù)管理水平確定熱制度。二、高爐冶煉的基本制度和操作調(diào)節(jié)任務(wù)實(shí)施(3)非正常爐況下的熱制度 高爐非計(jì)劃休風(fēng)(設(shè)備故障和出事故)較多時,爐溫應(yīng)該控制在中上限水平。高爐冷卻設(shè)備漏水時,必須把爐溫保持在中上限水平。爐缸工作不好時必須相應(yīng)提高爐溫并嚴(yán)禁低爐溫操作。4.4.造渣制度造渣制度 高爐爐渣成分主要來自礦石中脈石、焦炭灰分和熔劑氧化物。主要成分為 SiOSiO2 2 和和AlAl2 2O O3 3時稱酸性氧化物,主要成分為 CaO和MgO時稱堿性氧化物。此外,還有 MnO、FeO、CaS等,有的爐渣還含有 CaF2、TiO2和BaO等氧化物。(1)造渣過程對高爐冶煉的影響 造渣過程是礦石從軟化黏結(jié)形成軟熔層到溫度進(jìn)一步升高后軟熔層轉(zhuǎn)變?yōu)橐合嘣温涞娜^程。軟熔帶(層)的位置和軟熔帶的形狀及厚度,對煤氣流的流動阻力損失及再分布起決定性的作用,進(jìn)而影響到爐況能否穩(wěn)定順行。二、高爐冶煉的基本制度和操作調(diào)節(jié)任務(wù)實(shí)施 爐渣的軟熔特性:初渣形成時由于礦石軟熔性的差異,軟熔帶形成的位置也不一樣。對高爐冶煉的影響:礦石軟化溫度愈低礦石軟化溫度愈低,軟熔帶位置愈高軟熔帶位置愈高,初渣出現(xiàn)得早。初渣出現(xiàn)得早。與此同時,軟化區(qū)間愈大,軟熔帶愈寬,對煤氣的阻力愈大,對高爐順行不利。礦石軟化溫度高時軟化區(qū)間窄,這樣軟熔帶位置較低,初渣溫度較高,有利于提高爐缸溫度。另外,軟熔帶窄時對煤氣的阻力較小,有利于高爐強(qiáng)化冶煉。初渣穩(wěn)定性對爐況的影響:高 FeO 和高 CaO 的初渣穩(wěn)定性很差,當(dāng)爐溫波動急劇升高時,FeO 快速被還原,爐渣的熔化溫度急劇升高,已熔化的初渣甚至?xí)匦履?這不僅影響煤氣流的分布,還有可能黏結(jié)在爐墻上造成局部結(jié)厚或形成爐瘤。因?yàn)槌稍^程對高爐冶煉的影響,所以俗語說“要想煉好鐵,首先煉好渣”。二、高爐冶煉的基本制度和操作調(diào)節(jié)任務(wù)實(shí)施(2)高爐冶煉對爐渣性能的要求 爐渣具有良好的穩(wěn)定性(熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性)。爐渣有良好的流動性,熔化溫度在 12501350,在 1450左右時黏度小于1Pas(10泊)。爐渣中 AlAl2 2O O3 3的含量在配料時應(yīng)盡量控制 16%以下,當(dāng) AlAl2 2O O3 3的含量超過16%以上時,爐渣的流動性變差。如果受原燃料條件的限制 AlAl2 2O O3 3含量超過16%時,應(yīng)該把爐渣中 MgO含量適當(dāng)提高,以利于改善熔渣的流動性。具有足夠的脫硫能力。有利于獲得穩(wěn)定充沛的爐溫(初渣熔化溫度低,穿過料柱的時間短,不利于提高爐缸熔渣的溫度)。有利于維護(hù)高爐內(nèi)型剖面的規(guī)整。二、高爐冶煉的基本制度和操作調(diào)節(jié)任務(wù)實(shí)施 有利于形成較為穩(wěn)定的渣皮。根據(jù)生產(chǎn)需要,洗爐時爐渣既要有利于消除爐缸堆積的附著物,又要有足夠的脫硫能力,盡量減少洗爐過程中的高硫號外(廢品)。(3)確定爐渣堿度的原則 根據(jù)渣量確定爐渣堿度:若入爐料鐵分高,渣量少,爐渣中 AlAl2 2O O3 3含量又偏高時,應(yīng)適當(dāng)提高爐渣中MgO的含量,同時,把堿度(CaO/SiO2)控制在1.151.201.151.20 的范圍內(nèi)。根據(jù)入爐料的硫負(fù)荷確定爐渣堿度:若渣量少、原燃料的硫負(fù)荷又偏高時,在適當(dāng)提高爐溫的同時,使?fàn)t渣堿度(CaO/SiO2)保持在 1.151.25 1.151.25 的范圍內(nèi)。二、高爐冶煉的基本制度和操作調(diào)節(jié)任務(wù)實(shí)施 根據(jù)冶煉生鐵的品種確定爐渣堿度中、小高爐冶煉制鋼鐵時,爐渣堿度可保持在1.151.25 的范圍內(nèi)。大高爐冶煉制鋼鐵時,爐渣堿度可保持在 1.051.15 1.051.15 的范圍內(nèi)。冶煉鑄造鐵時爐渣堿度可保持在 0.901.00 的范圍內(nèi)。(4)爐渣堿度調(diào)節(jié) 調(diào)節(jié)爐渣堿度時以終渣堿度為依據(jù),在具體調(diào)節(jié)時應(yīng)注意以下幾點(diǎn):爐況不順時,可相應(yīng)選下限堿度。冶煉中錳制鋼鐵時,堿度可選中、下限。硫負(fù)荷升高至 5kg/t(Fe)及以上時,堿度應(yīng)選中、上限。爐缸水溫差升高和爐身下部及以下部位冷卻壁燒壞后爐皮破損時,選中上限堿度。二、高爐冶煉的基本制度和操作調(diào)節(jié)任務(wù)實(shí)施(5)配料要求 在配料時控制入爐原燃料的硫負(fù)荷不大于 5kg/t(含硫高的原料,必須搭配使用)。控制原料中成渣的難熔組分(TiO2)和易熔組分(CaF2)的含量,確保初成渣的適宜溫度。易揮發(fā)的鉀、鈉對爐體磚襯有很大的破壞作用,含量越低越好。原料含有少量的 MnO、MgO有利于改善爐渣的流動性并有利于脫硫。原料含鈦時,由于高鈦渣是一種熔化溫度高、流動性區(qū)間窄的短渣,液相線溫度為 13951440,固相線溫度為 10701075。因此,必須在配料中注意防止出現(xiàn)高鈦渣。5.5.裝料制度裝料制度 研究測試結(jié)果表明,各種爐料在高爐內(nèi)實(shí)際堆角與爐料下落高度,爐喉直徑及其爐料自身性質(zhì)有關(guān),并符合下式:二、高爐冶煉的基本制度和操作調(diào)節(jié)任務(wù)實(shí)施 tan =tan 0-Rh/r 式中:爐料實(shí)際堆角;0 爐料自然堆角;R 系數(shù),與爐料性質(zhì)有關(guān),它表示料下落后滾動性能;r 爐喉半徑,m;h 爐料下落高度,m。煉鐵爐料的自然堆角:天然塊礦 4030冷燒結(jié)礦 4142焦 炭 4243二、高爐冶煉的基本制度和操作調(diào)節(jié)任務(wù)實(shí)施(1)裝入順序和裝入方法 改變裝入順序和裝入方法可使?fàn)t喉徑向料層的形狀隨之改變,從而影響煤氣流的分布。爐料落入爐內(nèi)后,從堆尖兩側(cè)按一定角度形成斜面。堆尖位置與料線、批重、粒度組成、堆積密度、堆角以及煤氣流速有關(guān)。裝入順序?qū)γ簹饬鞣植嫉挠绊?不同裝入順序?qū)γ簹饬鞯姆植加胁煌挠绊?。鐘式高爐按從鐘式高爐按從加重邊緣到發(fā)展邊緣的作用程度依次排列加重邊緣到發(fā)展邊緣的作用程度依次排列二、高爐冶煉的基本制度和操作調(diào)節(jié)任務(wù)實(shí)施 對于無鐘裝料設(shè)備,采用單環(huán)布料時,布料規(guī)律和大小鐘的高爐近似。采用螺旋布料時,則是先入爐的爐料分布靠近爐墻,后入爐的爐料分布逐漸靠近中心。集中加焦集中加焦對處理大涼和爐況失常比較有效,它有較強(qiáng)的改善料柱透氣性、促進(jìn)煤氣流合理分布、加熱爐料、提高爐溫的功能。裝入方法對煤氣流分布的影響:無鐘裝料設(shè)備常用的裝入方法見表 5-4 分裝是無料鐘高爐基本裝料制度,有利于增加軟熔帶焦窗厚度,改善透氣性?；煅b只在料車式上料的無鐘高爐上,爐頂上料設(shè)備出現(xiàn)故障時應(yīng)用。二、高爐冶煉的基本制度和操作調(diào)節(jié)任務(wù)實(shí)施(2)無料鐘布料特征 中小高爐一般設(shè)置 9 個環(huán)位,大于 1000m3 的高爐一般設(shè)置11 個環(huán)位,每個環(huán)位對應(yīng)一個傾角(),由里向外傾角逐漸加大。布料時選擇從外環(huán)某一個環(huán)位開始,逐漸向里環(huán)進(jìn)行,可實(shí)現(xiàn)多種形式的布料。大、小鐘布料時靠近爐墻只有一個堆尖。無料鐘通過旋轉(zhuǎn)溜槽可進(jìn)行多環(huán)螺旋布料,能靈活地調(diào)整中心或邊緣的焦炭量或礦石量,可以形成兩個或兩個以上堆尖。無料鐘通過旋轉(zhuǎn)溜槽采用多環(huán)布料,可形成兩個以上的堆尖,小粒度的爐料可以布在較寬的范圍內(nèi)(主要集中在堆尖附近),在中心方向,由于滾動作用,還是大粒度居多?？梢酝ㄟ^扇形布料、定點(diǎn)布料方式,靈活地處理異常爐況。二、高爐冶煉的基本制度和操作調(diào)節(jié)任務(wù)實(shí)施(3)無料鐘布料方式 單環(huán)布料:單環(huán)布料控制比較簡單,旋轉(zhuǎn)溜槽只在一個指定的角度做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。其作用與鐘式布料無太大的區(qū)別,但調(diào)節(jié)手段靈活(大鐘布料是固定角度,而旋轉(zhuǎn)溜槽傾角可以根據(jù)需要選定)。溜槽傾角越大,爐料越布向邊緣。當(dāng)j k時,邊緣焦炭增多,有利于發(fā)展邊緣。當(dāng)k j時,邊緣礦石增多,加重邊緣。(k指礦角,j指焦角)螺旋布料:螺旋布料是無鐘高爐最基本的布料方式螺旋布料是無鐘高爐最基本的布料方式。螺旋布料從外環(huán)某一個環(huán)位開始,逐漸向里環(huán)進(jìn)行,爐料以一定形式進(jìn)行螺旋式的旋轉(zhuǎn)布料。每批料還可根據(jù)批重的大小分成數(shù)個等份(大高爐一般為 1416份,中型高爐可分成 812份),每個傾角上(環(huán)位上)的份數(shù)根據(jù)氣流分布情況確定。目前,我國 380m3及以上的高爐已普遍應(yīng)用無料鐘,主要經(jīng)驗(yàn)有:二、高爐冶煉的基本制度和操作調(diào)節(jié)任務(wù)實(shí)施a.螺旋布料時礦角 k應(yīng)大于焦角j,大高爐k=j+(25),中小高爐:k=j+(13)。布料時k和j同值增大,則邊緣和中心同時加重;反之 k和j同值減小,將使邊緣和中心都減輕。b.單獨(dú)增大 k加重邊緣,減輕中心;反之,作用則相反。c.單獨(dú)增大 j時,加重中心作用更大,控制中心氣流非常敏感。否則,減少j時,則使中心氣流發(fā)展。d.爐況失常需要同時發(fā)展邊緣和中心,保持兩條氣流通路時,可將焦炭一半布到邊緣,一半布到中心,k不動,收到的效果更明顯。二、高爐冶煉的基本制度和操作調(diào)節(jié)任務(wù)實(shí)施 扇形布料:這種布料方式為手動操作。布料時可在 6 個預(yù)選水平旋轉(zhuǎn)角度中根據(jù)爐況需要在 0、60、120、180、240、300六個水平旋轉(zhuǎn)角()中選擇其一為中心線,由手動操作形成扇形布料,以處理煤氣流分布失常。定點(diǎn)布料:定點(diǎn)布料要同時固定 角和 角,爐料落在爐喉斷面需要的位置,這是一種調(diào)劑特殊爐況堵塞管道的手段,只能短時間選用,選用定點(diǎn)布料時,應(yīng)適當(dāng)減輕負(fù)荷10%15%。二、高爐冶煉的基本制度和操作調(diào)節(jié)任務(wù)實(shí)施(4)料線 大小鐘高爐以大鐘下降時的下沿位置為料線零位,無料鐘高爐爐喉鋼磚的上沿為料線零位,從零位到料面的距離稱為料線。高爐正常料線一般為 1.02.01.02.0 m m,特殊情況下根據(jù)需要可臨時改變。二、高爐冶煉的基本制度和操作調(diào)節(jié)任務(wù)實(shí)施(5)礦石批重 批重的大小和冶煉強(qiáng)度直接相關(guān)。在一定的原燃料條件下,一定的冶煉強(qiáng)度和一個適宜的批重范圍適宜的批重范圍相對應(yīng),批重過小或過大,都不利于煤氣流的合理分布及爐況的穩(wěn)定順行。批重與爐容的關(guān)系:爐容越大,爐喉直徑也越大,批重應(yīng)相應(yīng)增加。噴吹煤粉后由于鼓風(fēng)動能增加,批重一般也相應(yīng)擴(kuò)大。如果批重過大,每小時跑料批數(shù)過少,爐頂溫度難以控制;而批重過小,在冶煉強(qiáng)度較高時,氣流不穩(wěn),不利于爐況穩(wěn)定和提高煤氣利用。在正常生產(chǎn)中,可以根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)以每小時跑 78 批料來調(diào)整礦石批重。二、高爐冶煉的基本制度和操作調(diào)節(jié)任務(wù)實(shí)施 批重與原燃料的關(guān)系:原料的鐵分和焦炭的強(qiáng)度越高(M4082、M108),粉末越少,則料柱的透氣性越好,批重可適當(dāng)擴(kuò)大。當(dāng)焦炭的 M10降低,粉末增加,料柱的透氣性變差時,必須適當(dāng)縮小批重。批重與冶煉強(qiáng)度的關(guān)系:隨著冶煉強(qiáng)度的提高,風(fēng)量增加,在原來的基礎(chǔ)上中心氣流增加,應(yīng)當(dāng)擴(kuò)大批重,以抑制中心氣流,避免過分發(fā)展。冶煉強(qiáng)度低時,亦需適當(dāng)縮小礦石批重?；謴?fù)爐況時,可根據(jù)風(fēng)量的大小,及時調(diào)整批重。批重與噴吹量的關(guān)系:當(dāng)冶煉強(qiáng)度不變,高爐噴吹燃料時,由于噴吹物在風(fēng)口燃燒,爐缸煤氣體積和爐腹煤氣速度增加,促使中心氣流發(fā)展,需適當(dāng)擴(kuò)大批重,增加料層厚度,抑制中心氣流。二、高爐冶煉的基本制度和操作調(diào)節(jié)任務(wù)實(shí)施(6)合理的氣流分布 高爐合理氣流分布,首先要保持爐況穩(wěn)定順行,控制邊緣與中心兩股氣流都不能過分發(fā)展。其次是最大限度地改善煤氣利用,降低焦炭消耗。隨著燒結(jié)礦整粒技術(shù)和入爐原料鐵分的提高及爐料結(jié)構(gòu)的改善,爐喉 CO2分布曲線呈現(xiàn)邊緣高于中心,而且差距較大的中心發(fā)展型。CO2達(dá)到 19%21%,最高達(dá)到 22%左右。但不管怎樣變化,都必須保持邊緣與中心兩股氣流相適應(yīng),過分地加重邊緣或發(fā)展中心,都會導(dǎo)致煤氣利用率降低或爐況失常。煤氣在爐內(nèi)的分布,有四種類型四種類型,見表 5-6。二、高爐冶煉的基本制度和操作調(diào)節(jié)任務(wù)實(shí)施 型,煤氣主要由靠近爐墻的區(qū)域通過,稱為邊緣發(fā)展型。型煤氣分布除了臨時調(diào)劑或處理失常爐況外,在日常操作中應(yīng)當(dāng)避免使用。型,煤氣主要由邊緣和中心兩條路通過,煤氣分布有兩個高峰,所以稱為雙峰型。型,中心煤氣流比邊緣煤氣流發(fā)展,稱為中心發(fā)展型。型煤氣分布最適合高爐操作,其軟熔帶呈“倒 V 形”,“氣窗”面積很大,煤氣很容易穿過軟熔帶,有利于高爐穩(wěn)定順行,而且爐墻附近溫度相對較低,爐體散熱少;爐墻受煤氣沖刷較少,使?fàn)t襯壽命延長。煤氣通過高爐中心,和爐料充分接觸,煤氣的物理熱和化學(xué)能都得到充分利用,從而使燃料消耗降低。在精料的條件下,高爐操作都應(yīng)該采用 型煤氣分布。型型,煤氣沿高爐截面分布差別小煤氣沿高爐截面分布差別小,相對比較均勻相對比較均勻,也較平坦型。也較平坦型。二、高爐冶煉的基本制度和操作調(diào)節(jié)任務(wù)實(shí)施(7)裝料制度的調(diào)節(jié) 在一般情況下,可以通過調(diào)整裝料制度來調(diào)整邊緣和中心的氣流調(diào)整裝料制度來調(diào)整邊緣和中心的氣流分布分布,改善料柱的透氣性,減輕爐況波動的幅度并避免失常。調(diào)節(jié)原則如下:原燃料質(zhì)量變差(特別是粉末較多時),出現(xiàn)氣流分布失常時,應(yīng)該及時縮小批重并改用邊緣和中心同時相對發(fā)展的裝料制度。冶煉強(qiáng)度變化(特別是需要較長時間低壓操作),在堵風(fēng)口的同時,還要適當(dāng)縮小礦石批重。裝料制度與送風(fēng)制度相適應(yīng)。休風(fēng)后送風(fēng)、低料線下達(dá)以及崩、懸料的爐料下達(dá)到軟熔帶爐況出現(xiàn)難行時,應(yīng)該臨時改變裝料制度,適當(dāng)發(fā)展邊緣,防止調(diào)節(jié)不及時造成懸料并導(dǎo)致爐況失常。出現(xiàn)“管道”行程時,可改若干批扇形布料和定點(diǎn)布料,以堵塞“管道”。二、高爐冶煉的基本制度和操作調(diào)節(jié)任務(wù)實(shí)施5.5.冷卻制度及相關(guān)知識冷卻制度及相關(guān)知識 冷卻制度的管理內(nèi)容主要是:控制合理的冷卻強(qiáng)度和適宜的水溫差,確保操作爐型穩(wěn)定,冷卻設(shè)備的使用壽命長,達(dá)到高爐長壽的目標(biāo)。(1)高爐冷卻結(jié)構(gòu) 大、中型高爐采用的冷卻結(jié)構(gòu)形式:全冷卻壁結(jié)構(gòu),爐腹以上采用帶凸臺的冷卻壁(凸臺起托磚作用)。全冷卻板結(jié)構(gòu),爐腹以上采用冷卻板,冷卻板起托磚作用。板、壁結(jié)合結(jié)構(gòu),爐腹以上采用板、壁結(jié)合,冷卻板起托磚作用。(2)冷卻方式和冷卻水 冷卻方式包括工業(yè)水(開路循環(huán))冷卻,軟水(或純水)閉路循環(huán)冷卻,汽化冷卻(用軟水或純水)。常用的是工業(yè)水常用的是工業(yè)水(開路循環(huán)開路循環(huán))冷卻和軟水冷卻和軟水(或純水或純水)閉路循環(huán)冷卻。閉路循環(huán)冷卻。(3)水溫差的控制 冷卻制度的實(shí)質(zhì)就是根據(jù)高爐各部位熱負(fù)荷的大小、冷卻設(shè)備的結(jié)構(gòu)形式和冷卻水的水質(zhì)、水量及耐火材料磚襯的性能(導(dǎo)熱系數(shù)的大小),確定高爐爐體各部位的熱流極限值及相應(yīng)冷卻強(qiáng)度。二、高爐冶煉的基本制度和操作調(diào)節(jié)任務(wù)實(shí)施 爐況波動的影響:邊緣氣流長時間發(fā)展,會造成水溫差升高,但升高的過程是逐漸而緩慢的。調(diào)整煤氣分布以后,水溫差也隨之發(fā)生改變。爐墻厚度的變化:當(dāng)爐墻侵蝕逐漸變薄時,水溫差逐漸而緩慢升高;如果是渣皮保護(hù)層脫落,則水溫差快速升高。(4)高爐對冷卻設(shè)備的要求 有足夠的冷卻強(qiáng)度,以保護(hù)內(nèi)襯(延緩爐襯耐火材料的侵蝕)并使?fàn)t殼免受高溫作用,達(dá)到高爐長壽的目標(biāo)。在高爐中部和上部起支撐爐體砌磚的作用。不影響爐殼的氣密性。冷卻壁的力學(xué)性能好。二、高爐冶煉的基本制度和操作調(diào)節(jié)任務(wù)實(shí)施(5)冷卻制度管理 冷卻制度管理主要是控制冷卻設(shè)備的熱負(fù)荷和水溫差保持在規(guī)定的范圍內(nèi)。合理的冷卻制度是延長爐襯壽命并防止?fàn)t墻黏結(jié),保證順行的重要措施,控制爐腹至爐身下部高溫區(qū)的水溫差尤其重要。爐缸和爐腹至爐身下部高溫區(qū)冷卻設(shè)備的水溫差超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)時,要采取下述措施。清洗冷卻設(shè)備。在供水能力允許的條件下增加水壓或提高水質(zhì)。減少冷卻壁串聯(lián)數(shù)。采取加重邊緣的措施。當(dāng)爐腹以上冷卻設(shè)備水溫差低于規(guī)定水平時,出現(xiàn)爐墻結(jié)厚,爐況不順時,可采取以下措施:適當(dāng)采取發(fā)展邊緣的措施。采取降低爐渣堿度的措施。降低冷卻強(qiáng)度降低冷卻強(qiáng)度,爐況好轉(zhuǎn)后爐況好轉(zhuǎn)后,要及時恢復(fù)要及時恢復(fù),避免損壞爐襯。避免損壞爐襯。二、高爐冶煉的基本制度和操作調(diào)節(jié)任務(wù)二任務(wù)二一 堿度的調(diào)整二 熱制度的調(diào)節(jié)高爐爐內(nèi)日常操作三 送風(fēng)制度與裝料制度四 爐況的整體判斷與調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)任務(wù)描述任務(wù)描述學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)目標(biāo)目標(biāo) 了解爐況調(diào)節(jié)的順序,掌握爐況調(diào)節(jié)的原則。了解堿度的調(diào)整方法、原則。掌握爐況調(diào)節(jié)原則,能夠進(jìn)行熱制度、送風(fēng)制度、裝料制度的調(diào)節(jié)。掌握爐況的判斷方法,能夠?qū)t況進(jìn)行判斷。任務(wù)任務(wù)描述描述 爐況的穩(wěn)定是相對的,為了保持長周期的穩(wěn)定,消除外界多因素的干擾,對爐況的判斷與調(diào)節(jié)顯得尤為重要。爐況的調(diào)節(jié),無非是調(diào)節(jié)四大制度,高爐爐內(nèi)日常操作任務(wù)先闡述四大制度的調(diào)節(jié),然后再講述如何整體把握爐況,進(jìn)行一般的爐況分析。相關(guān)知識 調(diào)節(jié)爐況的目的是控制其波動控制其波動,保持合理的熱制度與順行保持合理的熱制度與順行。選擇調(diào)節(jié)手段應(yīng)根據(jù)對爐況影響的大小和經(jīng)濟(jì)效果排列,將對爐況影響小、經(jīng)濟(jì)效果好的排在前面爐況影響小、經(jīng)濟(jì)效果好的排在前面,對爐況影響大,經(jīng)濟(jì)損失較大的排在后面。它們的順序是:噴吹燃料噴吹燃料風(fēng)溫風(fēng)溫(濕度濕度)風(fēng)量風(fēng)量裝料制度裝料制度焦炭焦炭負(fù)荷負(fù)荷凈焦等凈焦等。調(diào)節(jié)爐況的原則,一是要盡早知道爐況波動的性質(zhì)與幅度,以便對癥下藥;二是要早動少動,力爭穩(wěn)定多因素,調(diào)劑一個影響小的因素;三是要了解各種調(diào)劑手段集中發(fā)揮作用所需的時間;四是當(dāng)爐況波動大而發(fā)現(xiàn)晚時,要正確采取多種手段同時進(jìn)行調(diào)節(jié),以迅速控制波動的發(fā)展。相關(guān)知識 在采用多種手段時,應(yīng)注意不要激化煤氣量與透氣性這一對矛盾,例如嚴(yán)重爐涼時,除增加噴煤、提高風(fēng)溫外,還要減風(fēng)、減負(fù)荷。即不能單靠增加噴煤、提高風(fēng)溫等增加爐缸煤氣體積的方法來提高爐溫,還必須減少渣鐵熔化量和單位時間煤氣體積及減負(fù)荷改善透氣性,起到既提高爐溫又不激化煤氣量與透氣性的矛盾,以保持高爐順行。爐況的穩(wěn)定,必須保證良好的爐渣流動性,而爐渣 R 的高低,直接影響爐渣的流動性,此外,爐渣其他成分的變化,也應(yīng)同樣重視。特別是 Al2 O 3 和 MgO,Al 2 O 3 高于 16%,爐渣的流動性明顯增加,MgO 在 10%12%是比較合適的。一、堿度的調(diào)整相關(guān)知識 保證充沛的渣鐵物理熱充沛的渣鐵物理熱是高爐冶煉最基本、最重要的前提,甚至在順行和爐渣發(fā)生異常的時候,必須先保證爐渣,否則是不可能有順行的。我們平時講的渣鐵物理熱量充沛,即渣鐵的溫度比較高,另外,還有鐵水的化學(xué)熱也是比較重要的一個參數(shù),即鐵水含Si量,在正常的冶煉強(qiáng)度下,鐵水Si含量高,鐵水物理熱亦很高。它們是正比關(guān)系,鐵水中Si的還原是在高溫的條件下被還原的,鐵水溫度越高,爐內(nèi)的礦石中Si還原條件越好,鐵水Si含量越高。熱制度的波動對爐況的影響很大,爐子向熱時一般都造成爐腹煤氣體積膨脹,爐內(nèi)壓力較高,風(fēng)量難以維持而且軟熔帶上移,從而造成氣流的變化,進(jìn)而影響爐況及長期穩(wěn)定。熱制度的調(diào)節(jié),Si變化0.1%時,焦比變化 46kg/tFe。二、熱制度的調(diào)節(jié)相關(guān)知識 預(yù)防爐子大涼以下幾點(diǎn)是值得注意的:(1)保持對爐溫的良好感性,一旦感到向涼,必須早采取措施,同時盡可能找到造成爐溫向涼的原因。(2)必須絕對保證上料和布料的準(zhǔn)確性,上班時必須認(rèn)真檢查料車集中斗中礦石和焦炭的實(shí)際含量,保證計(jì)量設(shè)備不出大問題。(3)操作時,注意防止出管道,以及綜合負(fù)荷的穩(wěn)定,特別在爐況失常前,及時調(diào)整綜合負(fù)荷至 2.93.0。二、熱制度的調(diào)節(jié)相關(guān)知識 送風(fēng)、裝料制度,它實(shí)際上是上下部調(diào)節(jié)上下部調(diào)節(jié)。下部調(diào)節(jié)的目的是保持適宜的風(fēng)口回旋區(qū)和理論燃燒溫度,使煤氣流的初始分布合理,溫度分布均勻,熱量充沛穩(wěn)定,爐缸工作活躍,調(diào)節(jié)方法和手段是風(fēng)口面積、風(fēng)量水平以及風(fēng)風(fēng)口面積、風(fēng)量水平以及風(fēng)口長度口長度?；匦齾^(qū)的形狀和大小是非常重要的,它反映了風(fēng)口的進(jìn)行狀態(tài),它直接影響氣流和溫度的分布和爐缸的活躍程度,回旋區(qū)的形狀和長度、大小如何控制呢?其直接因素主要是鼓風(fēng)參數(shù)和原燃料條件,上部裝料制度和軟熔帶形狀可以直接影響其局部形狀,而鼓風(fēng)參數(shù)主要是鼓風(fēng)動能、風(fēng)速。上部裝料制度即通過裝置來控制爐料的分布,使塊狀帶的礦、焦比分布合理,從而使上升的煤氣流的分布合理可控,從而充分的利用煤氣的能量。軟熔帶的形狀是由上部裝料制度和下部煤氣初始分布形成的溫度場以及原燃料的物理、化學(xué)熱性能三者綜合決定的。上部調(diào)節(jié)的主要手段是裝置裝置,料批重料批重,料線和負(fù)荷料線和負(fù)荷。三、送風(fēng)制度與裝料制度相關(guān)知識 爐況的整體把握,對我們來說是非常重要的,特別是中夜班,能及時根據(jù)爐況的變化進(jìn)行相應(yīng)的操作,從而使?fàn)t況長周期的保持穩(wěn)定順行。俗話說:“三流的工長看出鐵三流的工長看出鐵,二流的工長看上渣二流的工長看上渣,一流的工長看風(fēng)口一流的工長看風(fēng)口,超一流的工長看分析超一流的工長看分析?！蔽覀儽仨殞⑷缦虑闆r了解清楚才能全面把握好爐況:壓差關(guān)系如何?壓力波動是否超出正常值?探尺活動如何?我們既要關(guān)心目前的順行基礎(chǔ),又要關(guān)心爐況的發(fā)展趨勢。高爐操作以穩(wěn)定爐溫,保證順行,嚴(yán)格控制壓差為操作準(zhǔn)繩。我們必須多分析,多看料速,勤看風(fēng)口。盡早預(yù)測爐溫,爐況的走勢,從而提前控制。原燃料狀況:特別是焦炭質(zhì)量及其熱強(qiáng)度,原料物理性能和冶金性能,爐料結(jié)構(gòu)是否合理等。另外,加強(qiáng)槽下的精料工作,減少粉末入爐。爐缸工作狀況:了解爐缸各部位溫度變化情況,脫硫效果如何?放渣,出鐵是否均勻,風(fēng)口焦炭粒度如何,都能反映爐缸工作狀況。四、爐況的整體判斷與調(diào)節(jié)相關(guān)知識 目前的主要監(jiān)控手段是爐襯溫度,冷卻壁溫度,水溫差,爐壁測溫。如何具體把握爐子的狀況呢?認(rèn)真分析好上班認(rèn)真分析好上班,管好自己班管好自己班,照顧好下個班是做好本班工作照顧好下個班是做好本班工作的必要條件的必要條件。如何分析呢?原燃料條件的把握是物質(zhì)基礎(chǔ),壓差關(guān)系的變化及趨勢,探尺活動狀況及變化趨勢是爐況變化的晴雨表。保證充沛的渣鐵物理熱是最重要的前提,煤氣流的合理分布,操作爐型的穩(wěn)定是爐況穩(wěn)定的先決條件。四、爐況的整體判斷與調(diào)節(jié)任務(wù)實(shí)施 在高爐冶煉過程中,生產(chǎn)的外部條件是經(jīng)常波動的,外部條件變化后,高爐冶煉過程勢必受到影響。高爐操作者的任務(wù)就是根據(jù)外部條件變化對爐況的影響幅度,及時采取有效措施,準(zhǔn)確地把各種波動因素對爐況的影響調(diào)整到正常狀態(tài),使高爐冶煉始終在正常狀態(tài)下進(jìn)行。一、高爐爐況判斷任務(wù)實(shí)施1.1.正常爐況的特征正常爐況的特征 高爐在正常工作時,各種計(jì)量儀表的檢測數(shù)據(jù)、渣鐵狀態(tài)及風(fēng)口工作狀態(tài)與爐況不正常時的狀態(tài)都有一定的區(qū)別。在調(diào)節(jié)高爐爐況時,通過兩種狀態(tài)的差異可以判斷出爐況是否正常及發(fā)展趨勢。爐況正常時主要特征(以制鋼生鐵為例)見表 5-7。一、高爐爐況判斷任務(wù)實(shí)施2.2.判斷爐況的方法判斷爐況的方法 判斷爐況要把幾種判斷方法綜合在一起進(jìn)行分析,以免被假象所迷惑。先判斷爐況的發(fā)展趨勢(向熱或者向涼),然后再進(jìn)行定量分析,也就是向熱或者向涼的波動幅度,根據(jù)波動幅度確定調(diào)節(jié)措施、調(diào)節(jié)時間和調(diào)節(jié)量。(1)直接觀察 原燃料情況:原燃料情況主要指品種、成分、槽存量、稱量、冶金性能及配比的變化等。風(fēng)口工作情況:主要觀察風(fēng)口的工作狀況及是否發(fā)生異常變化?？戳纤俚淖兓⒂^察料尺的運(yùn)行狀態(tài):爐況正常時料尺下降均勻、順暢,下料速度均勻、穩(wěn)定。一、高爐爐況判斷任務(wù)實(shí)施 看出渣、出鐵狀態(tài):a.爐渣:爐溫充沛時流動性良好,堿度高時斷口呈石頭狀,堿度在 1.101.15 范圍內(nèi)時呈熱褐花玻狀。向熱時渣溫上升,白亮、耀眼;爐溫低時流動性變差,斷口發(fā)黑。b.鐵水:爐溫向熱時鐵水明亮、火花減少,硫含量降低。爐溫向涼時鐵水暗淡,火花增多,硫含量增加。看上料情況:主要看原、燃料的理化指標(biāo)變化和配料比是否改變(變料)。在正常生產(chǎn)中,只要外部條件穩(wěn)定,高爐上料的配料比和裝料制度基本上也是相對穩(wěn)定的。(2)儀表檢測 熱風(fēng)壓力:爐況正常時,熱風(fēng)壓力線穩(wěn)定穩(wěn)定,波動范圍不大于 5kPa,并與風(fēng)量相對應(yīng)。爐溫向熱時,風(fēng)壓升高,風(fēng)量減少;向涼時則相反。氣流失常,爐況不順時,風(fēng)壓劇烈波動。一、高爐爐況判斷任務(wù)實(shí)施 風(fēng)量:爐況正常時,風(fēng)量與風(fēng)壓相對稱,且波動很小波動很小。風(fēng)量和風(fēng)壓不對稱且波動范圍超過標(biāo)準(zhǔn)(5kPa),表明煤氣量和爐料透氣率不平衡,應(yīng)該及時采取調(diào)節(jié)措施,否則,爐況會進(jìn)一步波動并逐漸惡化。如果風(fēng)壓突然升高,必須及時減風(fēng)控制,拖延后則發(fā)生懸料。爐頂溫度:四個測量爐頂溫度的熱電偶分別安設(shè)在爐頂四根上升管的根部。從各個上升管煤氣溫度的差別可判斷爐內(nèi)煤氣流分布是否相對比較均勻、是否穩(wěn)定穩(wěn)定及利用程度的好壞。爐喉溫度:爐況正常時,爐喉各溫度相近且穩(wěn)定相近且穩(wěn)定。紅外測溫:可根據(jù)爐喉圓截面上的亮度和溫度顏色判斷煤氣流的多少。剛布完料時整個圓截面呈黑色。通過的煤氣流多時,由黑到亮需要的時間短,溫度和亮度成正比。通過的煤氣少時,由黑到亮需要的時間長,亮度也相對偏低。從爐喉圓截面上溫度顏色變化及差異,也可以判斷出煤氣的分布是否均勻合理。一、高爐爐況判斷任務(wù)實(shí)施3.3.爐溫變化的征象和原因爐溫變化的征象和原因 受外部條件變化的影響和爐內(nèi)煤氣流分布變化對含鐵爐料還原率的影響,爐溫不是穩(wěn)定不變的,而是變化的(向熱或向涼)。在發(fā)生變化的過程中,檢測儀表和風(fēng)口及渣鐵狀態(tài)必然會有一些變化,有經(jīng)驗(yàn)的操作者,可通過這些變化準(zhǔn)確地判斷出爐況的發(fā)展趨勢和變化幅度。爐溫向熱或向