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第3章 高炉生产概况


钢铁厂的组成 1.钢铁厂:
包括炼铁、炼钢、轧钢三个车间。 2.钢铁联合企业: 炼铁、炼钢、轧钢三个车间再加上矿 石准备车间和焦化车间,这个工厂就称为 钢铁联合企业。 3.钢铁加工厂: 只有炼钢和轧钢车间组成的工厂叫做 钢铁加工厂。

高炉冶炼的概念: 高炉炼铁是用还原剂(焦炭、

煤等)在高温下将铁矿石或含铁原
料还原成液态生铁的过程。

高炉生产的主要工艺流程
1)供料 2)上料 3)装料 4)冶炼 5)产品处理

高炉车间主要设备
? (1)供料设备。如贮矿槽,焦仓,称量车 等。 ? (2)上料设备。主要包括料车,斜桥和卷 扬机(或皮带上料机)。 ? (3)装料设备。主要包括旋转布料器等高 压操作,还有均压阀等。 ? (4)辅助设备。主要包括出铁口机,高炉 泥炮,渣铁处理设备,煤气除尘系统,送风 系统、喷煤设备。 ? (5)冶炼设备。高炉

高炉设备的要求
? (1)满足生产工艺的要求。 ? (2)要有高度的可靠性。必须安全可靠 ,动作灵活准确,有足够的强度,刚度 和稳定性等。 ? (3)长寿命并易于维修 ? 寿命:从开炉到大修或两次大修之间的 工作日,一般高炉寿命为7~8年,个别 高达20年(15年左右)

? (4)结构简单,易于实现自动化。提高 产量和质量,改善劳动条件和安全生产 。 ? (5)设备要定型化和标准化。易于设计 和更换。

高炉冶炼的主要技术经济指标
1. 高炉有效容积利用系数(η
v)

高炉有效容积(Vu):指大钟落下时其底边 平面至出铁口中心线之间的炉内容积。 高炉有效容积利用系数:指在规定的工 作时间内,每米 3 有效容积平均每昼夜(日) 生产的合格铁水的吨数。说明了技术操作及 管理水平。 (单位:吨/米3.日)

合格生铁产量 有效容积利用系数= (吨 / 米3. 日) 有效容积? 规定工作日



v=P/

Vu

? P 是高炉日产生铁量, ? 利用系数越高,则高炉日产铁越多,高 炉生产率越高。我国重点企业利用系数 约1.8~2.0,高的达到2.5以上.

? 2. 入炉焦比(K)、综合焦比(K综)
焦比是指每吨生铁消耗的干焦(或综合焦 炭)的千克数 (1)入炉焦比(净焦比):指吨铁实际消耗 的焦炭数量,不包括喷吹的各种辅助燃料。 K=Q/P ? Q 指高炉一昼夜消耗的入炉干焦量 ? (2)综合焦比:生产每吨生铁所消耗的干焦 数量以及各种辅助燃料折算为干焦量的总和。
?

? 3. 煤比和油比
? 煤比/油比是指每吨生铁喷吹消耗的 煤/油的千克数

? 4 生铁合格率
? 生铁化学成分符合国家标准的总量 占生铁总产量的百分数。它是衡量产品 质量的标准。

5 衡量辅助燃料喷吹作业的指标 (1)喷吹率
喷吹燃料占总燃料消耗的百分数(%〕

(2)置换比(R)

R=(K0- K1 + Σ Δ K)/M
式中 R――喷吹的辅助燃料的置换比; K0――未喷吹辅助燃料前的平均实际焦比; K1 ――喷吹辅助燃料后的平均焦比; Σ Δ K――其它各种因素对实际焦比的影响的代 数和 M—喷吹的辅助燃料的量

6 冶炼强度(I)与综合冶炼强度(I综)
(1)冶炼强度:即每立方米高炉有效容积每 昼夜(日)燃烧的干焦量,表示冶炼过程强化的 程度。I=Q/Vu
(2)综合冶炼强度:除干焦外,还考虑是否 有喷吹的其它类型的辅助燃料。 (3)η v、K和I之间存在如下关系: 在无喷吹的辅助燃料时 η v= I/k 有喷吹燃料时 η v= I综/K综

7焦炭负荷
每批炉料中矿石总量与每批炉料中焦炭总 量之比,用以估计配料情况和燃料利用水平, 也是用配料调节高炉热状态时的主要参数。 一批炉料是指大钟打开放入高炉的料,其 中矿石重量称为矿石批重,焦炭重量称为焦炭 批重。

8.休风率
指休风时间占规定作业时间(日历实数、 扣除计划检修时间)的百分数。反映高炉操作及 设备维护水平。 降低休风率是高炉增产节焦的重要途径。 作业率+休风率=100%

? 9.炉龄(高炉一代寿命)
? 两代高炉大修之间高炉实际运行的时 间,即不计计划中进行的中小修而造成的 休风以及封炉时间

? 10. 生铁成本 ? 生产每吨合格生铁所需原料、燃料、材料、 动力人工等费用的总合,元/吨

高炉产品
? 普通高炉的产品是 生铁 ? 副产品是炉渣、煤气和一定量的炉尘

1. 生铁

?

生铁是铁与碳及其它一些元素的合金。一 般生铁含铁94%左右,碳2.5~4.5%。其余为 硅、锰、硫等少量元素。生铁质硬而脆,缺 乏韧性,机械及加工性能不好。
C >2.5 <1.2 表 1-3 生铁和钢化学成分(%)的一般比较 Si Mn P S 备注 >0.5 0.5~2.0 <0.1~0.4 <0.07 <0.4 0.3~0.8 <0.05 <0.05 生铁含 Mn 一般不作要求

成分
生铁 钢

2.生铁种类按用途可分为三种
1〕 炼钢生铁:作为平炉、转炉热装炼钢的原 料。一般含Si 0.6 ~ 1.6%,S<0.07%。约占生铁

产量的80~90%。
2〕 铸造生铁:也叫灰口铁,其铸造及切削 加工性能良好。用于铸件生产。其特点是含Si 较高,在1.25 ~ 4.25%之间。 3 〕特殊生铁:如锰铁、硅铁、锰铁(含Mn

10~25%)等,为高炉冶炼的铁合金,用作炼钢
脱氧剂。要求含P、S尽量低。它仅占生铁产量 的1~3%。

? 3. 炉渣
矿石的脉石和熔剂、燃料灰分等熔化后组成炉 渣,其主要成分为: CaO 、SiO2 、 Al2O3 、 MgO 、 及少量的MnO、FeO及CaS等。 ? 渣比:每吨生铁的产渣量。随着入炉原料品位 的高低及焦比及焦炭灰分的多少而差异很大, 我国大型高炉的渣量在300~600Kg之间。 ? 一般炉渣出炉温度为1400~1500℃,热含 量1680~1900KJ/Kg

4.高炉煤气
高炉煤气化学成分为CO , CO2 , H2, N2, 及少 量CH4。高炉冶炼每吨普通生铁所产生的煤气量 随焦比水平的差异及鼓风含氧量的不同差别很大,

低者只有1600m3/t,高者可超过3500 m3/t。煤气
成分差异很大,先进的高炉煤气的化学能得到充 分利用,其 η co( = CO2%/CO2%+CO% )可超过50 %,即煤气中CO%可低于21, CO2%比之稍高。

? 5.炉尘 ? 它是随高炉煤气逸出的细粒炉料,经除 尘处理与煤气分离。炉尘含铁、碳、氧 化钙等有用物质,吨铁产炉尘量约 10~150 kg.

? 炼铁原料 炼铁主要原料—铁矿石 辅助原料—熔剂 燃料—焦碳

? 铁矿石分类及主要特性
1. 磁铁矿:主要含铁矿物为Fe3O4, FeO 31%,Fe2O3 69% ,理论含铁量72.4%。 具有强磁性,难于还原,含S,P较高, 脉石主要为石英、硅酸盐和碳酸盐。 2. 赤铁矿:主要含铁矿物为Fe2O3,理论 含铁量为70%。弱磁性,较易还原,含 S,P较低,脉石多为石英和硅酸盐。

3. 褐铁矿:主要含铁矿物为含结晶水的氧 化铁,mFe2O3· nH2O,理论含铁量为 55.2~66.1%,无磁性,还原性好,含 S,P,As较高,脉石主要为砂质粘土和石 英。 4. 菱铁矿:主要含铁矿物化学式为FeCO3, 理论含铁量为48.2%,无磁性脉石中含 碱性氧化物,还原性较好。

? 铁矿石质量评价
? 1. 品位:即铁矿石含铁量,以TFe%表示, 高,有利于增产节焦 ? 2.脉石成分与数量:矿石中伴生的无用 杂质。含量越低,矿石越富,其主要成 分为SiO2,CaO,MgO,Al2O3,CaF等。 ? 3.有害杂质:如S, P, Pb, Zn, Cu, As等 ? 4.有益元素:如Mn, Cr, Co, Ni, V, Ti, Nb, La等

? 5. 还原性:指矿石中所含铁氧化物与气 体还原剂之间进行反应的能力。高,有 利。 ? 6. 软熔性:指矿石的软化熔滴性,要求 荷重软化点高且熔滴性好。 ? 7. 机械强度:耐冲击、挤压、摩擦的强 弱程度,高,有利 ? 8.粒度:影响透气性和还原性,要适中、 均匀。 空隙度:愈大愈好。

? 辅助原料
? 熔剂 ? 1.熔剂的作用:使还原出的液态生铁与矿 石中的脉石和灰分实现良好的分离,并 使液态铁具有良好的流动性。 ? 2.分类: 碱性熔剂:石灰石,白云石。普遍使用 中性溶剂:高铝质熔剂,用于调整炉渣 流动性。很少使用 碱性熔剂:硅石,很少使用

? 3.对碱性熔剂质量的要求 1)碱性氧化物(CaO, MgO)含量高 2)有还杂质(S, P)少 3)有较高的机械强度和适宜的粒度

? ? ? ? ? ? ?

1.5.2.2 其它含铁原料 高炉炉尘 氧气转炉炉尘 电炉烟灰尘 轧钢皮 铁屑料 钢渣

? 1.5.3 燃料
一、焦碳 1作用:发热剂 还原剂 高炉料柱骨架

2品质要求: 1) 固定碳含量高,灰分低 2) 硫、磷等有害杂质少(S含量0.5~1.0%) 3)挥发分含量适中(0.7~1.2%) 4)水分少而稳定(2~6%) 5)机械强度高,粉末少 (转鼓指数:抗碎强度 M40>60%, 耐磨指数 M10<9% ) 6)粒度大小适宜且均匀(15~60mm) 7)合适的气孔度,45~53%

? ? ? ?

二、 其他燃料 煤 型焦 喷吹燃料

? 提高高炉生产经济技术指标的途径 (1)精料具体概括为:“高、稳、熟、小、 匀、净、少” (2)高压操作 (3)综合鼓风 (4)高风温 (5)电子计算机的控制 (6)高炉大型化

? 高炉冶炼特点
(1)高炉冶炼是在炉料与煤气流逆向运动过程中

完成各种错综复杂的化学反应和物理变化的,炉
内主要是还原性气氛。 (2)高炉是密闭的容器,除装料、出铁、出渣及 煤气外,操作人员无法直接观察到反应过程的状 况。只能凭借仪器仪表间接观察炉内状况。

(3)高炉是连续的、大规模的高温生产过程,机
械化和自动化水平较高。

? 高炉基本的操作制度 1、装料制度

2、送风制度
3、热制度 4、渣铁制度

? 皮带装料

? 送风系统主要设备——热风炉

? 送风系统主要设备——吹管


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