高炉炼铁重要名词解释 (2)
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高炉炼铁工艺流程一、高炉炼铁原理炼铁过程实质上是将铁从其自然形态——矿石等含铁化合物中还原出来的过程。
炼铁方法主要有高炉法、直接还原法、熔融还原法等,其原理是矿石在特定的气氛中(还原物质CO、H2、C;适宜温度等)通过物化反应获取还原后的生铁。
生铁除了少部分用于铸造外,绝大部分是作为炼钢原料。
高炉炼铁是现代炼铁的主要方法,钢铁生产中的重要环节。
这种方法是由古代竖炉炼铁发展、改进而成的。
尽管世界各国研究发展了很多新的炼铁法,但由于高炉炼铁技术经济指标良好,工艺简单,生产量大,劳动生产率高,能耗低,这种方法生产的铁仍占世界铁总产量的95%以上。
炼铁工艺是是将含铁原料(烧结矿、球团矿或铁矿)、燃料(焦炭、煤粉等)及其它辅助原料(石灰石、白云石、锰矿等)按一定比例自高炉炉顶装入高炉,并由热风炉在高炉下部沿炉周的风口向高炉内鼓入热风助焦炭燃烧(有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料),在高温下焦炭中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气。
原料、燃料随着炉内熔炼等过程的进行而下降,在炉料下降和上升的煤气相遇,先后发生传热、还原、熔化、脱炭作用而生成生铁,铁矿石原料中的杂质与加入炉内的熔剂相结合而成渣,炉底铁水间断地放出装入铁水罐,送往炼钢厂。
同时产生高炉煤气,炉渣两种副产品,高炉渣铁主要矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成,自渣口排出后,经水淬处理后全部作为水泥生产原料;产生的煤气从炉顶导出,经除尘后,作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。
二、高炉冶炼主要工艺设备简介高护炼铁设备组成有:①高炉本体;②供料设备;③送风设备;④喷吹设备;⑤煤气处理设备;⑥渣铁处理设备。
通常,辅助系统的建设投资是高炉本体的4~5倍。
生产中,各个系统互相配合、互相制约,形成一个连续的、大规模的高温生产过程。
高炉开炉之后,整个系统必须日以继夜地连续生产,除了计划检修和特殊事故暂时休风外,一般要到一代寿命终了时才停炉。
四、名词解释1.什么叫高炉炉料结构答案:高炉炉料结构是指高炉炼铁生产使用的含铁炉料构成中烧结矿、球团矿和天然矿的配比组合。
2.什么叫精料答案:精料是指原燃料进入高炉前,采取措施使它们的质量优化,成为满足高炉强化冶炼要求的炉料,在高炉冶炼使用精料后可获得优良的技术经济指标和较高的经济效益。
3.什么叫矿石的冶金性能答案:生产和研究中把含铁炉料(铁矿石、烧结矿、球团矿)在热态及还原条件下的一些物理化学性能:还原性;低温还原粉化;还原膨胀;荷重还原软化和熔滴性称为矿石的冶金性能。
4.矿石还原性答案:还原气体从铁矿石中排除与铁相结合的氧的难易程度的一种量度,是最重要的高温冶金性能指标。
5.'6.还原性能(RI)答案:通过间接还原途径从铁矿石氧化铁中夺取氧的容易程度。
7.低温还原粉化性能答案:矿石在高炉内400—600℃低温区域内还原时,由于Fe2O3还原成Fe3O4和FeO还原成Fe,产生的晶形转变导致体积膨胀.粉化,称为低温还原粉化性能。
8.低温还原粉化率(RDI)答案:高炉原料,特别是烧结矿,在高炉上部的低温区域严重裂化,粉化,使料柱空隙度降低。
一般以粉化后小于3mm所占的比率作为低温还原粉化率。
9.矿石的软熔特性答案:软熔特性指开始软化的温度和软熔温度区间(即软化开始到软化终了的温度区间)。
10.矿石的软化温度答案:是指铁矿石在一定荷重下加热开始变形的温度。
11.—12.还原剂答案:就高炉冶炼过程来说,还原剂就是从铁氧化物中夺取氧,使铁氧化物中的铁变为金属铁或铁的低价氧化物的物质。
13.SFCA烧结矿答案:SFCA烧结矿是指以针状复合铁酸钙为黏结相的高还原性的高碱度烧结矿的简称,复合铁酸钙中有SiO2、Fe2O3、CaO和Al2O3四种矿物组成,用它们符号的第一个字母组合成SFCA。
14.均匀烧结答案:是指台车上整个烧结饼纵截面左中右、上中下各部位的温度制度趋于均匀,最大限度地减少返矿和提高成品烧结矿质量。
高炉炼铁高炉gaolu liantie高炉炼铁blast furnace ironmaking现代炼铁的主要方法,钢铁生产中的重要环节。
这种方法是由古代竖炉炼铁发展、改进而成的。
尽管世界各国研究发展了很多新的炼铁法,但由于高炉炼铁技术经济指标良好,工艺简单,生产量大,劳动生产率高,能耗低,这种方法生产的铁仍占世界铁总产量的95%以上。
高炉生产时从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂(石灰石),从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。
在高温下焦炭(有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料)中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气,在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧,从而还原得到铁。
炼出的铁水从铁口放出。
铁矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣,从渣口排出。
产生的煤气从炉顶导出,经除尘后,作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。
简史和近况早期高炉使用木炭或煤作燃料,18世纪改用焦炭,19世纪中叶改冷风为热风(见冶金史)。
20世纪初高炉使用煤气内燃机式和蒸汽涡轮式鼓风机后,高炉炼铁得到迅速发展。
20世纪初美国的大型高炉日产生铁量达450吨,焦比1000公斤/吨生铁左右。
70年代初,日本建成4197米高炉,日产生铁超过1万吨,燃料比低于500公斤/吨生铁。
中国在清朝末年开始发展现代钢铁工业。
1890年开始筹建汉阳铁厂,1号高炉(248米,日产铁100吨)于1894年5月投产。
1908年组成包括大冶铁矿和萍乡煤矿的汉冶萍公司。
1980年,中国高炉总容积约8万米,其中1000米以上的26座。
1980年全国产铁3802万吨,居世界第四位。
[主要产铁国家产量和技术经济指标]70年代末全世界2000米以上高炉已超过120座,其中日本占1/3,中国有四座。
全世界4000米以上高炉已超过20座,其中日本15座,中国有1座在建设中。
50年代以来,中国钢铁工业发展较快,高炉炼铁技术也有很大发展,主要表现在:①综合采用精料、上下部调剂、高压炉顶、高风温、富氧鼓风、喷吹辅助燃料(煤粉和重油等)等强化冶炼和节约能耗新技术,特别在喷吹煤粉上有独到之处。
高炉料速(vilocity of burden flow in blast furnace)在高炉炉料运动过程中炉料的下降速度。
通常用设置于炉顶,其头部重锤随料面同步下降的机械传动式探料尺来测定。
通常以每小时下料批数说明料速大小。
操作者可根据探料尺测定并及时显示出来的料线深度一时间曲线大致判断原料在炉内的下降状况。
(参见高炉炉料运动) 高炉操作(blast furnace operation)基本操作制度热制度造渣制度送风制度风量风速风温鼓风湿度理论燃烧温度风压装料制度炉况的判断和调节炉温炉温向热炉温向凉炉子大凉炉渣碱度煤气流分布炉衬侵蚀情况冶炼过程自动控制指对高炉炼铁过程的监测、判断和控制。
高炉操作的任务是保持炉况稳定、顺行并且高效地生产,以达到产量高、质量好、消耗低、炉龄长的目的。
高炉操作的内容包括:基本操作制度的制订和控制,对炉况的判断和调节,对失常炉况的诊断和处理(见高炉故障),出渣、出铁操作(见高炉炉前操作),慢风操作,休风与复风,高炉开炉、高炉闷炉和高炉停炉。
基本操作制度为使高炉生产达到高效、优质、低耗、长寿的目的,须根据高炉使用的原料、燃料条件,设备状况以及冶炼的铁种,制定基本操作制度。
它包括热制度、造渣制度、送风制度和装料制度。
各项基本操作制度之间彼此有内在联系,制定基本操作制度时要综合全面考虑。
例如装料制度可以影响炉料和煤气流分布,送风制度也影响煤气流分布,必须将二者结合起来考虑。
又如造渣制度与热制度也须综合考虑:炉渣碱度定得低时生铁含硅量不能定得太低,否则,生铁含硫量太高,影响生铁质量;反之,当炉渣碱度较高或渣中MgO较高时,生铁含硅量则可定得低些。
送风制度与热制度也有联系:炉温高时(例如冶炼铸造生铁或锰铁)冶炼强度要低些;炉温低时则冶炼强度应高些。
热制度根据冶炼铁种、原料、燃料条件和炉容大小而确定的炉缸应具有的温度水平称为高炉热制度。
一般以铁水和炉渣的温度为代表。
由于原料质量、炉容大小、冶炼铁种和操作制度不同,各个高炉的铁水和渣水的温度水平是不同的。
名词解释1、合理炉型设计炉型趋于合理,煤气流及炉料运动顺畅,接触良好,煤气的化学能及热能利用程度高,炉衬侵蚀均匀,操作炉型主要尺寸比例与设计炉型相近而且稳定,高炉生产指标达到最佳状态,而且长寿的炉型。
2、操作炉型答案:高炉投产后,工作一段时间,炉衬被侵蚀,高炉内型发生变化后的炉型。
3.表面活性物质能够明显降低表面张力(自由能)的物质,这些物质在表层中的浓度大于相内部的浓度,成为“表面活性物质”。
4、高炉散料的比表面积及计算球体的比表面积比表面积:单位体积的散料所具有的表面积。
球体的比表面积:ddNdNVAS62342432=⎪⎭⎫⎝⎛⋅⋅⎪⎭⎫⎝⎛⋅⋅==ππ料料5、什么叫高炉炉料结构?答案:高炉炉料结构是指高炉炼铁生产使用的含铁炉料构成中烧结矿、球团矿和天然矿的配比组合。
6、什么叫矿石的冶金性能?答案:生产和研究中把含铁炉料(铁矿石、烧结矿、球团矿)在热态及还原条件下的一些物理化学性能:还原性;低温还原粉化;还原膨胀;荷重还原软化和熔滴性称为矿石的冶金性能。
7、炉渣粘度。
答:炉渣单位面积上相距单位距离的两个相邻液层间产生单位流速差时的内磨擦力,是流速不同的相邻液层间产生的摩擦力系数。
8、、综合焦比:是将冶炼1t生铁所喷吹的煤粉或重油量乘上置换比折算成干焦碳量,再与冶炼1t生铁所消耗的干焦碳量相加即为综合焦比。
9、漏风率:是通过计算获得生产所消耗的实际风量,它与仪表风量的差就是漏风,与仪表风量的比值,就是漏风率了。
10、综合冶炼强度:是由于采取喷吹燃料技术,将一昼夜喷吹的燃料量Q喷与焦碳量QK相加值与容积之比。
11、铁的间接还原答:用CO还原铁的氧化物叫做间接还原。
12、软熔带答:炉料从软化到熔融过程的区域,是高炉内煤气阻力最大的区域。
13、什么叫精料?答案: 为满足高炉对原、燃料性能的要求,必须在入炉前对天然物料精加工,以改善其质量并充分发挥其作用。
质量优良的原燃料简称精料,采用精料是高炉操作稳定顺行的必要条件,精料内容可概括为:就矿石而言:①高-品位、强度、冶金性能指标等都高。
高炉炼铁的名词解释高炉炼铁是一种常见的冶金过程,用于将铁矿石转化为可用于制造不同种类钢铁的炉渣和铁水。
在高炉内部,铁矿石和其他原料被加热到高温,使其发生物理和化学变化,最终产生熔融金属铁。
这个过程涉及多个步骤和反应,下面将对其中关键步骤进行解释。
原料准备:高炉炼铁的首要原料是铁矿石。
铁矿石一般包含铁氧化物和其他杂质,如硅、钙、锰等。
为了提高炼铁效率和质量,常常将铁矿石与其他原料混合使用,例如焦炭、石灰石和回收铁渣等。
焦炭是一种高碳含量的煤炭,它在高温下燃烧产生炽热的火焰,提供炉内所需的能量。
石灰石主要用于吸收和中和炉内产生的硫等有害物质。
预处理:在高炉炼铁过程开始前,将原料进行预处理以提高产量和炉内反应效果。
这包括矿石的粉碎和筛分,以获得适合炉内使用的粒度。
粉碎后的铁矿石和焦炭被混合成比例适宜的配料,为进一步的冶炼做准备。
炉料下料:炼铁过程中,原料通过高炉顶部的料斗或者自动输送系统被连续地投入高炉内。
定量投料的目的是确保炉内的物料堆积稳定,并提供连续供料的能力。
原料在高炉中逐渐下降,同时受到高温和周围物料的化学作用。
还原反应:在高炉中,焦炭迅速燃烧并产生高温。
这种高温使得铁矿石中的铁氧化物发生还原反应,即将氧气从铁氧化物中去除,释放出纯净的金属铁。
还原过程中产生的碳一部分熔化并渗透到铁矿石中,从而形成固态炭砖。
熔化和渗透:高温下,金属铁和炉渣在高炉内熔化。
炉渣是由矿石中的其他物质和焦炭灰渣混合而成,它能够起到吸收杂质和保护金属铁不受氧化的作用。
金属铁和炉渣的相对密度不同,使得金属铁能够渗透到炉底,而炉渣则浮在金属铁表面形成一层保护层。
出渣和出铁:经过几个小时的熔化和反应,高炉中的焦化量得到充分利用,产生的炉渣和铁水被周期性地抽出。
出渣是为了将炉内杂质和废料清除出去,以保持高炉正常运行。
出铁是将高炉中的铁水流出,通常通过倾吊装置进行。
铁水经过冷却和净化后,成为可供进一步加工制造钢材的铁块。
总结:高炉炼铁是一种复杂的冶金过程,通过将铁矿石和其他原料加热到高温,使其发生物理和化学变化,最终产生金属铁。
1 高炉炼铁生产概述1.1 高炉炼铁生产的工艺过程自然界中的铁绝大多数是以铁的氧化物状态存在于矿石中,如赤铁矿、磁铁矿等。
高炉炼铁就是从铁矿石中将铁还原出来,并熔化成生铁。
还原铁矿石需要还原剂,为了熔融脉石还需就爱如石灰石,并且提供足够的热量以熔化渣铁。
高炉的还原剂和燃料主要是焦炭,为了节省焦炭,还从风口喷入重油、天然气、煤粉等其他燃料,以代替焦炭。
为了提高矿石品位及利用贫矿资源,矿石要经过选矿、烧结,做成烧结矿和球团矿供高炉冶炼。
1.2 高炉产品和副产品高炉生产的产品是生铁,副产品有炉渣和煤气。
煤气带出的粉尘收集后可用于烧结生产。
1.2.1 高炉炉渣高炉炉渣中含CaO、SiO2、MgO、Al2O3 。
高炉炉渣在工业中有广泛的用途:①液体炉渣用水急冷,可粒化成水渣,作为水泥原料。
②用蒸汽或压缩空气将液体炉渣吹成渣棉,作绝热材料。
③炉渣经过处理后可以作建筑或铺路材料。
1.2.2 高炉煤气高炉煤气的化学成分一般为CO214%~19%、CO21%~27%、H21%~4%、CH40.6%~1.0%、N256%左右。
每吨生铁可产出2000~3000m3的高炉煤气,其发热值为7000~10000kj/m3,高炉煤气经除尘净化后可作为气体燃料使用,除供高炉的热风炉做燃料使用外,还可供炼钢、轧钢、焦炉、烧结机点火使用,或用于发电厂锅炉作燃料。
高炉煤气可单独使用,也可以与焦炉煤气或转炉煤气混合,制成混合煤气后供有关部门使用,这样做更合理一些。
1.2.3 高炉炉尘高炉炉尘又称瓦斯灰。
高炉炉尘中一般含有5%~15%的碳,30%~50%的铁,以及一定数量的CaO,因而可返回烧结厂再次利用。
每吨生铁所产生的炉尘量的多少,与所用原燃料质量、整粒系统的水平、高炉装备水平以及高炉操作水平等因素有关。
随着原料的改善和实行高压操作,高炉炉尘的产生量会逐步减少。
1.3 高炉炼铁主要技术经济指标1.3.1 质量类指标A 生铁合格率B 生铁一级品率C 生铁平均含硅D 生铁平均含硫E 生铁平均含硫标准偏差F 生铁含硅标准偏差1.4 高炉生产特点及对高炉生产操作的要求1.4.1高炉生产的特点一是长期连续生产。
名词解释1、合理炉型设计炉型趋于合理,煤气流及炉料运动顺畅,接触良好,煤气的化学能及热能利用程度高,炉衬侵蚀均匀,操作炉型主要尺寸比例与设计炉型相近而且稳定,高炉生产指标达到最佳状态,而且长寿的炉型。
2、操作炉型答案:高炉投产后,工作一段时间,炉衬被侵蚀,高炉内型发生变化后的炉型。
3.表面活性物质能够明显降低表面张力(自由能)的物质,这些物质在表层中的浓度大于相内部的浓度,成为“表面活性物质”。
4、高炉散料的比表面积及计算球体的比表面积比表面积:单位体积的散料所具有的表面积。
球体的比表面积:ddNdNVAS62342432=⎪⎭⎫⎝⎛⋅⋅⎪⎭⎫⎝⎛⋅⋅==ππ料料5、什么叫高炉炉料结构?答案:高炉炉料结构是指高炉炼铁生产使用的含铁炉料构成中烧结矿、球团矿和天然矿的配比组合。
6、什么叫矿石的冶金性能?答案:生产和研究中把含铁炉料(铁矿石、烧结矿、球团矿)在热态及还原条件下的一些物理化学性能:还原性;低温还原粉化;还原膨胀;荷重还原软化和熔滴性称为矿石的冶金性能。
7、炉渣粘度。
答:炉渣单位面积上相距单位距离的两个相邻液层间产生单位流速差时的内磨擦力,是流速不同的相邻液层间产生的摩擦力系数。
8、、综合焦比:是将冶炼1t生铁所喷吹的煤粉或重油量乘上置换比折算成干焦碳量,再与冶炼1t生铁所消耗的干焦碳量相加即为综合焦比。
9、漏风率:是通过计算获得生产所消耗的实际风量,它与仪表风量的差就是漏风,与仪表风量的比值,就是漏风率了。
10、综合冶炼强度:是由于采取喷吹燃料技术,将一昼夜喷吹的燃料量Q喷与焦碳量QK相加值与容积之比。
11、铁的间接还原答:用CO还原铁的氧化物叫做间接还原。
12、软熔带答:炉料从软化到熔融过程的区域,是高炉内煤气阻力最大的区域。
13、什么叫精料?答案: 为满足高炉对原、燃料性能的要求,必须在入炉前对天然物料精加工,以改善其质量并充分发挥其作用。
质量优良的原燃料简称精料,采用精料是高炉操作稳定顺行的必要条件,精料内容可概括为:就矿石而言:①高-品位、强度、冶金性能指标等都高。
第一节炼铁生产概述炼铁过程实质上是将铁从其自然形态——矿石等含铁化合物中还原出来的过程。
炼铁方法主要有高炉法、直接还原法、熔融还原法等,其原理是矿石在特定的气氛中(还原物质CO、H2、C;适宜温度等)通过物化反应获取还原后的生铁。
生铁除了少部分用于铸造外,绝大部分是作为炼钢原料。
一、生铁的几个基本概念(一)铁与钢铁在自然界中蕴藏量极为丰富,占地壳元素含量的5%,居地球物质中的第四位。
铁元素很活泼,容易与其它物质结合。
习惯上常说的钢铁是对钢和铁的总称。
钢和铁是有区别的,所谓钢铁,主要由两个元素构成,即铁和碳,一般碳和元素铁形成化合物,叫铁碳合金。
含碳量多少对钢铁的性质影响极大,含碳量增加到一定程度后就会引起质的变化。
由铁原子构成的物质叫纯铁,纯铁杂质很少。
含碳量多少是区别钢铁的主要标准。
生铁含碳量大于2.0%;钢含碳量小于2.0%。
生铁含碳量高,硬而脆,几乎没有塑性。
钢不仅有良好塑性,而且钢制品具有强度高、韧性好、耐高温、耐腐蚀、易加工、抗冲击、易提炼等优良物化应用性能,因此被广泛利用。
(二)白口铁和灰口铁碳(C)在铁中有石墨和碳化铁两种状态。
石墨是碳的一种形态。
石墨是片状的碳,滑润柔软,像煤屑一样,很不坚固,散存在铁中,将铁基体割裂,好像铁中有很多条状的窟窿,破坏了铁的坚固性。
这种以石墨状态存在于铁中的碳,将铁染成灰色,所以叫灰口铁。
灰口铁因含柔软的石墨,做成机器零件,易被机床切削。
石墨在液体铁水中有“润滑”作用,使铁水流动性变好,适合于浇注铸件,所以灰口铁又叫铸造铁。
碳化铁是白色的,又硬又脆,含量过多时,铁会像石头一样。
失去可塑性。
用这种铁做的零件,切削困难,所以白口铁主要用来炼钢,故又叫炼钢铁。
石墨和碳化铁也可以互相转化,决定性条件有两个:一是铁水的化学成分,如果铁水含硅量高,能促进碳化铁分解,变成石墨所以铸造铁的含硅量总是高的;另一个因素是铁水凝固的快慢在成分适合时,如果冷得太快,铁水中的碳化铁来不及分解,便成为白口铁。
高炉料速(vilocity of burden flow in blast furnace)在高炉炉料运动过程中炉料的下降速度。
通常用设置于炉顶,其头部重锤随料面同步下降的机械传动式探料尺来测定。
通常以每小时下料批数说明料速大小。
操作者可根据探料尺测定并及时显示出来的料线深度一时间曲线大致判断原料在炉内的下降状况。
(参见高炉炉料运动) 高炉操作(blast furnace operation)基本操作制度热制度造渣制度送风制度风量风速风温鼓风湿度理论燃烧温度风压装料制度炉况的判断和调节炉温炉温向热炉温向凉炉子大凉炉渣碱度煤气流分布炉衬侵蚀情况冶炼过程自动控制指对高炉炼铁过程的监测、判断和控制。
高炉操作的任务是保持炉况稳定、顺行并且高效地生产,以达到产量高、质量好、消耗低、炉龄长的目的。
高炉操作的内容包括:基本操作制度的制订和控制,对炉况的判断和调节,对失常炉况的诊断和处理(见高炉故障),出渣、出铁操作(见高炉炉前操作),慢风操作,休风与复风,高炉开炉、高炉闷炉和高炉停炉。
基本操作制度为使高炉生产达到高效、优质、低耗、长寿的目的,须根据高炉使用的原料、燃料条件,设备状况以及冶炼的铁种,制定基本操作制度。
它包括热制度、造渣制度、送风制度和装料制度。
各项基本操作制度之间彼此有内在联系,制定基本操作制度时要综合全面考虑。
例如装料制度可以影响炉料和煤气流分布,送风制度也影响煤气流分布,必须将二者结合起来考虑。
又如造渣制度与热制度也须综合考虑:炉渣碱度定得低时生铁含硅量不能定得太低,否则,生铁含硫量太高,影响生铁质量;反之,当炉渣碱度较高或渣中MgO较高时,生铁含硅量则可定得低些。
送风制度与热制度也有联系:炉温高时(例如冶炼铸造生铁或锰铁)冶炼强度要低些;炉温低时则冶炼强度应高些。
热制度根据冶炼铁种、原料、燃料条件和炉容大小而确定的炉缸应具有的温度水平称为高炉热制度。
一般以铁水和炉渣的温度为代表。
由于原料质量、炉容大小、冶炼铁种和操作制度不同,各个高炉的铁水和渣水的温度水平是不同的。
铁水温度多在1400~1530℃之间,炉渣温度约比铁水温度高50~100℃。
在一定原料和冶炼条件下,生铁含硅量([Si]%)与炉温成正比关系。
炉温高则生铁含硅量高;反之,则低。
以铁水和炉渣温度代表的炉温称“物理温度”,以[Si]%代表的炉温称“化学温度”。
由于测量铁水和炉渣的温度比较麻烦,而生铁含硅量又是一个重要控制成分,所以高炉操作者习惯以生铁含硅量作为衡量炉温的标志。
于是热制度实际上就成了高炉操作者对根据原料条件和冶炼铁种而选定的生铁含硅水平的控制。
冶炼炼钢生铁时[Si]%较低,炉温较低,确定热制度时应充分考虑炉缸的“物理温度”。
当原料熟料比高,还原性好时,炉缸“物理温度”高,[Si]%可确定在较低水平,同理,当炉渣碱度较高时[Si]%也应选择低些;反之,[Si]%则选择在较高的范围。
炉容太小时[Si]%应选择在较高的范围。
当原料含TiO2较高时,[Si]%应控制得尽可能低些。
除[Si]外,还要控制[Ti]%。
[Ti]%也是随炉温高低而升降的,[Ti]不宜超过0.2%。
否则由于钛还原生成的TiC、TiN、Ti(N,C)过多,导致铁水、渣水黏稠而使高炉不能正常生产。
冶炼铸造生铁时,焦比高,炉缸热量充足,确定[Si]%的范围只需满足冶炼的牌号即可。
冶炼锰铁时,焦比更高,炉温也更高。
确定热制度时,主要是确定[Mn]%的水平,[Mn]%必须达到冶炼牌号的要求。
在现代高炉生产中,更以通过计算机运算和显示的风口前理论燃烧温度t理和燃烧带的炉温指数tc 及时判断炉缸热状态。
因为高炉的高温热量来自风口前燃料的燃烧,t理说明能提供多高温度,良则说明燃烧带形成的高温煤气能通过传热加热炉料或形成的产品达到多高温度,特别是在高炉喷吹燃料之后,这一点尤为重要。
t理一般应在2050~2300℃,而tc 则应达到0.75T 理。
造渣制度根据原料、燃料条件和冶炼铁种来确定炉渣的成分和碱度,称为高炉造渣制度。
据此获得熔化性、流动性、稳定性均好,脱硫和排碱能力均强的高炉炉渣。
炉渣碱度(CaO/SiO2或(CaO+MgO)/SiO2)是造渣制度的一个重要参数。
碱度高,脱硫效率高;反之,则脱硫效率低。
碱度的选择主要根据原料、燃料含硫量的高低。
但碱度过高的炉渣熔点高,流动性差,稳定性不好,不利于炉况顺行,且多消耗焦炭,因此,在保证生铁含硫量合乎要求的前提下应选择较低的炉渣碱度。
冶炼炼钢生铁时的碱度(CaO/SiO2)多在1.0~1.25之间;冶炼铸造生铁时;为避免炉缸堆积和有利于硅还原,碱度应较前者低一些。
冶炼含碱金属高的原料时,为利于炉渣排碱,宜选用较低的碱度。
冶炼锰铁时,为提高锰的收得率,碱度要高些,CaO/SiO2达到1.50左右。
炉渣成分中的MgO一般控制在6%~12%,这有利于改善炉渣流动性和脱硫,有利于获得炼钢炉所需要的低硅低硫铁,也有利于炉渣排碱。
Al2O3不宜超过15%,否则炉渣流动性差。
送风制度根据炉容大小、设备状况、原料、燃料条件、风口喷吹状况和冶炼铁种确定鼓风数量、压力、温度、湿度、富氧率、风口风速(或鼓风动能)、风口前火焰温度等参数。
风量单位时间进入高炉的风在标准状态下的体积(m / min或m/h)。
在相同条件下,风量越大,产量越高。
高炉风量首先取决于高炉容积,一般是每立方米炉容2.0~2.2 m3 / min。
由于风量的测定常因漏风和仪表本身误差而失准,而风量又与焦炭和喷吹燃料的消耗量成正比,故高炉操作人员多习惯于以冶炼强度来估量风量。
又因在同一条件下,高炉上料批数与风量成正比,故高炉操作者实际上是按上料批数来控制风量的。
冶炼强度取决于原料、燃料质量和冶炼的铁种,一般在0.9~1.2t/(m ?d)之间。
原料、燃料质量好时取上限;反之,取下限。
冶炼铸造生铁时的冶炼强度应比冶炼炼钢生铁时的低,冶炼锰铁时又比冶炼铸造生铁时的低。
这是因为炉温越高,炉内煤气实际体积越大,穿过料柱越困难。
当高炉需要限产时,冶炼强度和风量根据额定生铁产量来确定。
鼓入高炉的风量和每小时上333料的批数(炉内下料速度)应力求稳定。
风量波动会影响料速和炉温波动,进一步会引起风压波动和炉况不稳。
为此,高炉风量选定在某一适当水平后不宜随意增减。
只有在炉凉、下料不顺或设备故障需要减风处理时才减风。
减风后一旦条件允许恢复风量时,应及时逐步恢复。
风速鼓风在风口出口处的速度,通常以m/s为单位。
风速对高炉下部的煤气流分布有重要影响。
风速高,穿透力强,有利于延长风口回旋区,增加中心煤气流,提高中心温度。
但风速并非越高越好,它根据不同条件有一个合适的范围。
风速过小,容易导致炉缸中心堆积;风速过大又容易形成边沿堆积(见炉缸堆积)。
风速有标准风速和实际风速之分:前者按标准状态下的风量计算,后者按高炉实际风温、风压下的风量来计算。
高炉的标准风速多在80~200m/s之间。
高炉越大,风口越多或越短,高炉的高径比越小,冶炼强度越低,富氧率越高,喷吹燃料越少,风速越接近上限;反之,则靠近下限。
风速选择恰当,炉缸活跃,炉况稳定、顺行。
故高炉操作者在确定风量以后,都要根据具体条件精心选取风速,并据此确定风口直径。
有的高炉工作者用鼓风动能来衡量鼓风在风口前的穿透能力。
鼓风动能对回旋区的影响比风速更切合实际一些,但计算更复杂。
现在二者均通用。
风温高炉鼓风的温度。
风温越高,鼓风带入炉内的热量越多,高炉的燃料比越低。
因此,通常都将风温用到高炉可能接受的最高水平。
高炉接受风温的程度主要决定于冶炼条件。
原料、燃料质量越好,喷吹燃料越多,鼓风湿度越高,炉况越稳定、顺行,高炉能接受的风温越高。
中国高炉风温多在900~1250℃之间;工业发达国家的高炉风温多在1150~1350℃之间。
增减风温是调节炉况的重要手段,提高风温可以使炉温升高,降低风温可以使炉温降低。
但先进的高炉多把风温稳定在最高水平,而用调整燃料喷吹量或鼓风湿度的办法来调节炉况。
只有在非常必要时才降低风温。
这样可以获得较低的燃料比。
鼓风湿度鼓风中的水蒸气含量。
多以g/m3 为单位。
自然鼓风的湿度随大气湿度而变化,而鼓风湿度波动对料速和炉温都有影响,故不能任鼓风湿度自然波动。
通常采用两种办法:通过脱湿鼓风将鼓风湿度控制在最低水平;或通过加湿鼓风将鼓风湿度控制在某一适当水平。
喷吹燃料多时宜采用脱湿鼓风;不喷吹燃料或喷吹量少时宜采用加湿鼓风。
采用加湿鼓风时变更鼓风湿度可以作为调节炉况的一个手段。
理论燃烧温度风口前焦炭和喷吹燃料燃烧时的最高火焰温度。
此温度难于直接测定,多由理论计算得出,故称理论燃烧温度。
理论燃烧温度有一个合适的范围,约在2000~2350℃之间。
过低,炉缸温度低,容易导致炉缸工作失常;过高则生成SiO多,容易引起炉况不稳。
原料、燃料质量好,渣量少,焦比低,炉况稳定时可偏上限控制;反之,偏下限控制。
现代高炉多采用综合鼓风,影响理论燃烧温度的因素随之增多。
理论燃烧温度与风温和富氧率成正变关系,与喷吹燃料数量和鼓风湿度成反变关系(见高炉火焰温度)。
几个因素要合理配合,以使理论燃烧温度保持在合理范围。
为降低高炉燃料比,通常将风温保持在最高水平,将湿度控制在最低水平,而将喷吹燃料量和富氧率作为调整因素。
风压鼓风进入高炉前的压力。
风压与炉顶压力、炉容和料柱透气性有关。
炉容为1000~5000m3 的现代高炉的炉顶压力多在0.1~0.25MPa之间,风压多在0.2~0.45MPa 之间。
风压等于炉内料柱阻力与炉顶压力之和。
高炉操作人员先根据设备状况确定炉顶压力。
炉顶压力越高越有利于高炉生产(见高压操作)。
炉顶压力是自动调节的,其数值相对稳定,因此风压的水平及其变化可以反映炉内料柱阻力的水平和变化。
它是高炉操作人员判断炉况的一个重要指标。
风压越稳定,炉况越顺行。
装料制度根据装料设备的类型、炉容大小和原料、燃料条件及配比确定批重、料线、装入顺序、布料器旋转角度和无钟炉顶旋转溜槽的工作程序:多环布料、螺旋布料或单环布料、料流调节阀开度,炉喉导料板的工作程序等。
制订装料制度的目的是使炉料在炉内分布合理。
合理的炉料分布结合适宜的风速可以得到合理的煤气分布,这是高炉稳定运行的基础。
炉料分布合理的标志是:焦炭层和矿石层的厚度适当;环向分布均匀;径向分布:炉子中心矿焦比最低,由中心到边沿矿焦比逐渐升高,到靠近边沿处矿焦比又略有下降。
焦层和矿层的厚度由批重决定,根据经验焦炭批重(t)约等于0.03dt3(dt 为炉喉直径,m)或焦层厚度在炉喉为450~650mm。
焦炭批重确定之后可根据焦比算出矿石批重。
炉料的环向均匀分布靠旋转布料器或无钟炉顶的旋转溜槽的正确工作来实现;合理的径向分布靠调节料线、装入顺序和炉喉导料板的档位或无钟炉顶旋转溜槽的倾角来实现。