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高炉炼铁日常操作技术


高炉炼铁日常操作技术
王维兴 (中国金属学会 北京 100711)

1 高炉炼铁是以精料为基础 高炉炼铁应当认真贯彻精料方针,这是高炉炼铁的基础,精料技 术水平对高炉炼铁技术指标的影响率在 70%,高炉操作为 10%,企 业现代化管理为 10%,设备运行状态为 5%,外界因素(动力、原燃料 供应、上下工序生产状态等)为 5%。高炉炼铁生产条件水平决定了生 产指标好坏。 高炉工长的操作结果也要由高炉炼铁生产条件水平和 工长的操作技能水平来决定。 用科学发展观来认知高炉炼铁的生产规 律,要承认高炉炼铁是个有条件生产的工序。高炉工长要讲求生产条 件,但不唯条件,重在加强企业现代化管理。 生产技术和企业现代化管理是企业行走的两个轮子 ,要重视两个 轮子行走的同步,否则会出现来回摇摆或原地转圈。 精料方针的内容: ?高 入炉料含铁品位要高(这是精料技术的核心),入炉矿含铁品位 提高 1%,炼铁燃料比降低 1.5%,产量提高 2.5%,渣量减少 30kg/t, 允许多喷煤 15 kg/t。 原燃料转鼓强度要高。大高炉对原燃料的质量要求是高于中小 高炉。如宝钢要求焦炭 M40 为大于 88%,M10 为小于 6.5%,CRI 小 于 26%,CSR 大于 66%。一般高炉 M40 要求为大于 80%,M10 为小

于 7%,CRI 小于 30%,CSR 大于 60%。 烧结矿碱度要高(在 1.8-2.0)。 ? 熟 熟料比(指烧结矿和球团矿)要高。目前炼铁企业已不再追求高 的熟料比,如宝钢熟料比为 81%。增加高品位块矿,可有效提高入炉 料含铁品位,有利于节能减排;减少造块过程中的能耗和环境污染。 但我们认为熟料比不应小于 80%。否则炼铁燃料比会升高。 ? 稳 原燃料供应的数量,比例和质量要稳定。原燃料稳定是高炉生 产的灵魂,也是当前我国高炉炼铁生产存在的最大问题。 ? 均 原燃料的粒度和成份要均匀。 这是提高炉料透气性的有效办法。 大、中、小粒度的炉料混装会有填充作用,减少有效空间。一般要求 5-15 mm,粒级占比例小于 30%。焦炭在炉缸的空间要有 40%,这也 是评价焦炭质量的标准之一。 ? 小 原燃料的粒度要偏小。球团矿 8-16mm。 烧结矿 5-50mm。焦 炭 50-75 mm。块矿 5-15 mm。小高炉所用原燃料的粒度可偏小些。 ? 少 含有害杂质(s,p,F,Pb,Zn.K.Na 等)要少。希望炉料中含碱 金属要小于 3% Pb 含量小于 0.15%。 ? 好 矿石冶金性能好: 软熔温度高 (大于 1350℃) , 熔化区间窄 (小 于 250℃) ,低温还原粉化率低,还原率高(大于 60%)等。 2 高炉炼铁的地位和作用 炼铁工序在钢铁工业中的作用是中流底拄,有承上启下的作用。 钢铁工业生产的高物耗,高能耗,高汚染主要是体现在炼铁系统。生 产一吨铁要消耗 20 多吨自然资源,其工序能耗占联合企业总能耗的

70%, 汚染物排放为三分二。 2008 年前三季全国重点企业炼铁工序能 耗 为 429.49kgce/t, 烧 结 工 序 能 耗 为 55.51kgce/t, 焦 化 工 序 能 耗 为 120.52kgce/t。外排炉渣 320kg/t,产生 15-50kg/t 粉尘,1.5 吨 CO2。95% 的二恶英由烧结工序产生。 目前,全世界高炉炼铁仍是炼铁生产的主流程。2007 年全世界 产铁 9.4364 亿吨,而非高炉炼铁产量只有 7100 万吨,只占生铁总产 量的 8%。其中直接还原铁有 6722 万吨,熔融还原铁有 400 万吨,而 且短期内不会改变这种状态。 中国是世界炼铁大国, 2007 年产铁 4.894 亿吨,占世界 49.5%,有力地支撑我国钢铁工业的健康发展。 3 高炉炼铁的操作方针 ? 要全面贯彻‘高效、优质、低耗、长寿、环保’的十字方针。 ? 执行‘四稳一活’的 操作思路。 即:送风、装料、造渣、热制度要稳定、炉缸要活跃。 ? 工长操作要统一,要体现出集体主义精神,不搞个人英雄,三个 工长操作要统一标准,才能实现高炉生产的高效化。 ? 要制定出适合本高炉炼铁具体情况的操作原则。如各班料批波动 ±2 批,炉温波动 Si 0.5±0.1%等。高炉的顶压、料线、炉温、风口 径调整等项目的变动要经集体讨论。 ? 不同时期的高炉有不同的操作制度,要及时进行变动。要以炉况 顺行,炉温充沛,高产低耗为目的。 4 高炉炼铁的操作任务 在现有条件下,科学合理地充分利用一切操作手段来调整好高炉

内煤气分布、炉料合理运动、炉缸热量充沛、渣铁流动性好、能量得 到科学利用等。实现高炉稳定顺行、高产低耗、长寿环保;完成对炉 料的加热、还原、熔化、造渣、脱硫、渗碳、渣铁分离和顺畅流出高 炉的任务。同时要完成节约资源和能源,减少汚染物排放的任务。 高炉炼铁工序有产品制造,能源转换,消纳废弃物的功能。 5 对高炉工长操作的基本要求 掌握高炉炼铁基础理论知识,生产现代化管理知识等。 了解高炉炼铁生产基本规律,能科学合理准确地运用炼铁各种操 作制度。 及时准确掌握高炉运行的变化及发展趋势,作出科学合理判断, 采用正确的手段对高炉运行进行调整, 确保高炉生产稳定顺行, 高产、 低耗、长寿、环保。 6 高炉运行状态判断和判断的手段 因原燃料质量的变化,气候变化,设备运行状态的不稳定,以及 多种外界因素变化(动力、 原燃料供应、 上下工序生产状态等)的影响, 高炉运行状态总是在变化之中, 判断高炉运行状态的重点内容是炉况 向热,还是向凉,变化的趋势有多大? 判断的手段有两个方面: ⑴ 眼睛观察:看原燃料质量、看风口、渣铁样、看煤气燃烧颜色等。 看风口要勤,接班、班中、交班均要看(凉热趋势,风口工作均匀度, 煤枪工作状态等) 。看出铁 Si 和 S 的含量、变化。看出铁的火光、烟 雾、流动性、凝固速度和型状。每次出铁出渣均要取样(外观、断口、

冷却收缩,出铁出渣过程中温度的变化等) ,并样品要保存一个班, 以资对比参考。通过炉顶摄像和休风时观察炉顶布料、料面状态可判 断煤气流运行状态、分布、有无偏料、管道、塌料,以及布料的效果。 眼睛观察最直观、 最早、 最准确, 是判断高炉运行状态最科学的依据。 工长们应予以高度重视。 ⑵ 仪器仪表数据反映 重点是热风压力、透气性指数、料尺、炉顶和冷却系统温度等的 变化。 热风压力对高炉运行状态变化最敏感,可看出高炉运行走势,是 高炉运行,休复风操作的重要依据。 热风压力和风量表是高炉运行状态的最重要反映, 包括了高炉行 程的综合情况,如煤气与炉料相适应情况,料柱透气性与热制度的发 展趋势等。同样的风压升高,所反映的内容可能是不一样,要作具体 分析。高炉向热、渣铁放不净、管道行程堵塞、原燃料粉末增多、矿 石冶金性能变化(软熔温度、软熔区间、低温还原粉化率)等均会造 成风压升高,不同情况所采取的处理措施也不一样。 炉顶煤气的压力、温度和成份是表明高炉能源利用率、铁矿石间 接还原程度,以及炉顶煤气分布情况。如煤气 CO2 各点相差大于 3% 以上,说明有偏料现象。炉顶煤气温度各点相差不大于 30-50℃为正 常。 透气性指数可及时反映出炉料的透气性,煤气流变化,炉况凉热 走势。透气性指数是风量除以压差的值,表示某个高炉炉料透气性状

态。其值在一定条件下是有个固定的参考数,大于这个参考数表明高 炉有管道行程,小于这个参考数表明高炉难行,更小时表明高炉要悬 料。 料尺的变化可及时反映出高炉稳定顺行状态、炉温变化趋势,是 复风操作的重要依据。 料尺突然下降超过 300mm 以上叫崩料,两尺相差 300mm 时叫 偏料,料尺停滞两批料时间叫悬料。两尺相差很大,但装一批料后, 两尺相差缩小很多时, 一般是由管道行程引起的现象。 料尺下降速度 是直接反映炉料运行状态, 也是高炉顺行的重要标志, 是工长判断和 调剂炉况的重要依据。 其它仪表数据反映的数据, 如风量、 风温、 炉顶温度和煤气曲线、 炉热指数、炉身和冷却系统温度等均代表出高炉运行走势。这些数据 要联合进行技术分析, 并要取出一段时间跨度来进行技术分析才科学 合理。 7 高炉炼铁的操作手段

⑴ 送风制度的调整(又称下部调剂) ; 包括:风量(反映在风压和压差) 、风温、富氧、脱湿鼓风、风速(风 口径、长度、角度) 、鼓风动能、以及喷煤对风量的影响等。 ⑵ 热制度的调整 调整焦炭负荷、风温、喷煤比。对冷却水进行调整(又称中部调剂) 。 ⑶ 装料制度的调整(又称上部调剂) : ? 固定因素:炉喉直经和间隙、大钟傾角、行程、下降速度、炉身

角。 ? 可调因素:料线、矿批重、装料顺序、布料器运行、无料钟布料、 可调炉喉板等。 ?上部调剂和下部调剂要相互配合 ,使煤气流合理分布,炉缸活跃, 提高能源利用率,实现高炉操作优化等。 ⑷ 造渣制度的调整:

炉渣性能:流动性、熔化性(长渣和短渣) 、稳定性、脱硫能力等。 炉渣性能的调整:碱度(二元,三元,四元) 、加 MgO(适应高 AI2O3 量),、低碱度排碱金属、提高脱硫能力等。 8 四个基本制度之间的关系

高炉顺行的前提:科学合理的选择送风制度和装料制度。 煤气流合理分布的基础:下部调剂送风制度,是对高炉生产起决定性 作用。 维持高炉顺行的重要手段:上部调剂装料制度,用科学布料来优化煤 气流的再分布。 炉缸热量充沛、生产稳定的前提:高炉热量收支平衡。 保证炉况顺行、炉体完整,脱硫能力强的条件:优化造渣制度。 四个基本操作制度是相互依存,相互影响。煤气流的合理分布取决于 送风制度和装料制度。炉缸热量充沛取决于热制度和送风制度。 9 高炉操作的原则 高炉操作是以下部调剂为基础,上下部调剂相结合,实现高炉顺 行稳定生产。

调剂炉况的原则 1) 建立预案制,尽量早发现,早预测炉况波动的性质和程度,及早 采取相应措施,杜绝重大事故发生。 2) 在操作上是早动、少动,力求减少人为因素对炉况造成波动的幅 度。 3) 要掌握各调剂量所产生的作用内容,起作用的程度。 4) 依据对炉况影响的大小,经济损失的程度,操作参数调整的顺序 为:喷煤→风温(调湿)→风量→料制→焦炭负荷→净焦 10 调剂手段实施后,对高炉生产起作用的时间

1) 变动喷煤比会在 3~4 个小时后起作用,是实现高炉高效化(全风 量,最高风温操作)的最好手段,是料速调整的首选手段,可确 保炉缸热制度稳定,生产指标最佳的目标。 2) 调剂风量一般在 1.5~2 小时起作用。 降风温要损失焦比, 改变软熔 带位置,对合理炉型有影响。 3) 改变装料制度,特别是调整焦炭负荷,加净焦要在一个冶炼周期 后起作用。改变装料制度会对煤气流分布有较大影响。调整焦炭 负荷对热平衡会有影响。 调负荷最好不变动焦批重 (一般要求焦层厚为 0.5M, 宝钢在 0.8M 左右) ,保证焦炭透气窗作用不发生变化,以保证煤气流稳定。 4) 调剂风量、富氧、脱湿会立即见到效果 11 送风制度的调整 高炉炼铁是以风为本,要尽量实现全风量操作,并且要稳定

送风制度,以维持好合理炉型,煤气流分布合理,炉缸活跃。 选择风量的原则:风量必须要与料柱透气性相适应,建立最低燃 料比的综合冶炼强度在 1.0~1.1t/m??d 的概念,是高炉炼铁节能降耗 工作的重要指导思想。 冶炼每吨生铁消耗风量值(不富氧) 燃料比,Kg/t 540 530 ≤1270 520 ≤1240 510 ≤1210 500 ≤1180

消耗风量,m?/t ≤1310

以上为高炉炼铁工艺设计规范 4.2.5。 风机的选择为:送风量为炉容的二倍左右。目前中小高炉大多数 是选择大风机。 1) 固定风量操作 进行脱湿鼓风可使一年四季送风量均衡。 稳定操作制度,三个班的要求要统一,实行固定风量操作要求各 班装料批数<±2 批料。风量波动不大于正常风量的 3%。 2) 调剂风量的原则和方法 每次调剂风量要在总风量的 3%左右,二次加风之间要时间大于 20 分钟,加风量每次不能超过原风量的 10%。 以透气性指数为依据进行调整风量。 为节能, 由鼓风机来加减风, 风闸全关。 一般炉热不减风。炉凉时要先提风温,提高鼓风温度,增加喷煤 量,不能制止炉凉时可适度减风(5%~10%) ,使料速达到正常水平。 低料线大于半小时要减风,不允许长期低料线作业。

休风后复风一般用全风的 70%左右(风压、压差不允许高于正 常水平) ,待热风压力平稳或有下降趋势时才允许再加风,加风后的 热风压力和压差不允许高于正常水平。 煤气流失常时,应以下部调剂为主,上部调剂为辅。 3) 不同容积高炉风速和鼓风动能的选择 炉容 m? 100 300 4.7 600 6.0 1000 7.2 1500 8.6 2000 9.8 2500 11.0 3000 11.8 4000 13.5

炉缸直径 2.9 m 鼓风动能 15 KJ/S ~30

25 ~40 100

35 ~50 100

40 ~60 100

50 ~70 120

60 ~80 150

70

90

110 ~140 200

~100 ~110 160 200

风速 m/s 90

~120 ~150 ~180 ~200 ~200 ~220 ~250 ~250 ~280 冶炼强度升高,鼓风动能降低, 原燃料质量好的高炉风速和鼓风动能较高, 喷煤量提高,鼓风动能低一些,但也有相反情况, 富氧后,风速和鼓风动能均要提高, 冶炼铸造铁的风速和鼓风动能比炼钢铁低。 长风口比短风口风速和鼓风动能均低一些。 风口数目多,鼓风动能低,但风速高。 矮胖多风口高炉,风速和鼓风动能均要提高。 随高炉炉容的扩大(生产中后期) ,风速和鼓风动能均要增加。 一般情况下,风口面积不宜经常变动。

4) 冶炼强度的选择 炼铁学理论:高炉利用系数=冶炼强度÷燃料比 使用提高冶炼强度的办法来提高利用系数是不科学的。这是中小 高炉使用大风机,进行高冶炼强度冶炼,来实现高产的普遍办法。这 样做法是高能耗,高污染的作法。宝钢吨铁风耗为 950m?/t 左右, 而中小高炉为 1200~1500m?/t。 风机产出 1m?风要耗 0.85kgce/t 能耗。 生产实践表明,高炉操作经济的冶炼强度在 1.0~1.1t/m ?? d 。在 1.1t/m??d 冶强以上,冶强每升高 10%,焦比升高 1.4%,炉渣脱硫 能力降低。 高炉增产的正确方法是:降低燃料比,提高富氧率和炉顶压力。 用炉腹煤气量指数取代冶炼强度来衡量高炉强化程度是最科学 的方法,其定义为:单位炉缸面积上产生的炉腹煤气量。操作较好的 高炉炉腹煤气量指数在 58~66,最高为 70。 5) 富氧 富氧鼓风可提高产量,炉腹煤气量减少,吨铁煤气量减少,有 利于提高喷煤比(风口前理论燃烧温度提高) 。所以,富氧要与提高 喷煤比相结合。 风中含氧 21%增至 25%, 增产 3.2%~3.5%; 风中含氧 25%升到 30%, 增产 3%。富氧 1%,可增加喷煤量 15-20kg/t,煤气发热值提高 3.4%, 可增产 4.76%,风口面积要缩小 1.0%-1.4%。因为富氧后煤气体积会 减小,要保持原来风速。高炉炉况不顺,要先停氧。 富氧 7%以上不经济。因氧是用电换来的。建议为高炉专门配备

变压吸附制氧设备,不受炼钢富余氧量变化的制约,含氧量也不 用那么纯,85%即可,成本也低(1M3 氧气电耗变压吸附制氧设备 为 0.3 度,而深冷制氧为 0.5 度),运行灵活(开停只十几分钟) 。 6) 脱湿鼓风 理论上风中每增加 1%的湿度,需要有提高 72℃风温来补偿,每 1%的湿度相当于 8g/m?鼓风。 风中每增加 1g 水, 需要 9℃热风来补偿。 实际高炉鼓风含 1g/ m?水后,会有 H2 的产生,有利于铁矿石还原, 是个放热反应。实际鼓风增湿 1g/m?,只要 6℃风温来补偿。 无喷煤的高炉,采用加湿鼓风可使用高风温炼铁,有利于增产 降焦。 7) 高压操作: 炉顶煤气压力大于 0.03MPa 叫高压操作。由常压改为 80KPa 高 压后,鼓风量可增加 10%~15%,相当于提高 2%风量,再提高压力后, 所增加风量为 1.7%~1.8%;可以推动煤气压差发电装备 TRT 运转。 提高顶压 10KPa,可增产 10±2%,降焦比 3%~5%,有利于冶炼低 Si 铁,提高 TRT 发电能力,降低炉尘量。 高压操作不利于 SiO2 的还原,强化了渗碳过程,故有利于冶炼 低硅铁;一定程度降低焦比。高压操作煤气体积减小,流速降低,压 头损失减少, 有利于煤气热值充分传递给炉料, 促进高炉顺行和节能, 允许加风量 2.5%-3.0% 12 装料制度的调整 高炉煤气流合理分布取决于装料制度与送风制度的相互配合。

装料制度优化可使炉内煤气分布合理,改善矿石与煤气接触条件,减 少煤气对炉料下降的阻力,避免高炉憋风,悬料。提高煤气利用率和 矿石的间接还原度,可降低焦比,促进高炉生产稳定顺行。 1) 装料制度包括:装料顺序、炉料批重、布料方式、料线等。 2) 双钟炉顶设备装料方式 正同装 OOCC↓ 倒分装 CC↓OO↓ 正分装 OO↓CC↓ 倒同装 CCOO↓ 半倒装 COOC↓

大钟倾角一般为 50~53°,大钟行程一般为 400~600mm。 加重边缘装料的影响:由重到轻, 正同装→正分装→混同装→半倒装→倒分装→倒同装。 3) 无料钟炉顶设备 一批料,流槽旋转 8~12 圈,矿和焦的α 角差为 2°~4°。 α
0

= α

c

+ (2°~4°)

可实现单环、多环、扇形、螺旋布料、定点布料、中心加焦。大 高炉可选择α 角 12 个档位。 无料钟布料易形成的料面:周边平台和中心漏斗,促进边缘和中 心两股气流共同发展。 4) 布料效应 使用不同炉料,加重边缘效应为。 天然矿石→大粒度球团矿→小粒度球团矿→烧结矿→焦炭→小粒 度烧结矿。 石灰石要布到中心,防止边缘产生高粘度的炉渣,使炉墙结厚。

5) 矿批重的选择 矿批重具有均整料面的功能, 又有配合装料次序改变炉料纵深分 布。 每座高炉均有一个临界矿批重,当矿批重大于临界矿批重,再 增大矿批重时,会有加重中心的作用。过大矿批重会加重边缘和中心 的作用。 不同容积的高炉建议矿批重如下。 炉容 m? 炉喉直径,m 矿批重,t 100 2.5 >4 250 3.5 >7 0.46 0.59 600 4.7 11.5 0.41 0.44 1000 5.8 17 0.40 0.43 1500 6.7 >24 0.43 0.46 2000 7.3 >30 0.45 0.55 3000 8.2 >37 0.44 0.65 4000 9.8 >56 0.46 0.80

炉喉矿层厚,m 0.51 炉喉焦层厚, m 0.65

目前,原燃料质量的不断改善,有降低矿批量趋势。大高炉的 焦批厚在 0.65~0.75m,不宜小于 0.5m。宝钢焦批在 800mm。调负荷 一般不动焦批,以保持焦窗透气性稳定。焦批的改变对布料具有重大 影响,操作中最好不用。 高炉操作不轻易加净焦,只有在出现对炉温有持久影响的因素 存在才用(如高炉大凉、发生严重崩料和悬料,设备大故障等) 。而 且只有在净焦下达炉缸时才会起作用。加净焦的作用:有效提炉温, 疏松料柱,改炉料透气性,改变煤气流分布。跟据情况采取改变焦碳 负荷的方法比较稳妥,不会造成炉温波动。调焦炭负荷不可过猛,变 铁种时,要分几批调剂,间隔最好 1-2 小时。

高冶炼强度,矿批重要加大。喷煤比提高,要加大矿批重。 加大矿批重的条件:边缘负荷重、矿石密度大改用密度小时(富 矿改贫矿) 、焦炭负荷减轻。 减小矿批重的条件: 边缘煤气流过分发展; 在矿批重相同的条件, 以烧结矿代替天然矿;加重焦炭负荷;炉龄后期等。 改变装料顺序的条件:调整炉顶煤气流分布,处理炉墙结厚和结 瘤,开停炉前后等。 为解决钟阀式炉顶布料不均,使用布料器可消除炉料偏析。 布料器类型: 马基式旋转布料器—可进行 0?、60?、120?、180?、240?、360 ?六点布料。仍有布料不均现象,易磨损。 快速旋转布料器—转速为 10~20 转/分,布料均匀,消除堆角。 空转螺旋布料器—与快速旋转布料器结构相同,旋转漏斗开口 为单嘴,没有密封。 布料器不转时要减轻焦炭负荷 1%~5%。 6) 可调炉喉 大型高炉有可调炉喉。宝钢 1 号高炉有 24 块可调炉喉板,有 11 个档位,可使料面差由 0.75m 至 3.58m,对炉内料面影响较大。 7) 料线 料线越高,则炉料堆尖离开炉墙远,故使边缘煤气流发展。料 线应在炉料碰炉墙的撞点以上。每次检修均要校正料线 0 点。 中小高炉炉料线在 1.2~1.5m,大型高炉在 1.5m~2.0m。装完料

后的料线仍要有 0.5m 的余富量。 两个料 R 下降相差要小于 0.3~0.5m。 料线低于正常规定的 0.5m 以上时,或时间超过 1 小时,称为低料线。 低料线 1 小时, 要加 8%~12%的焦, 料线深超过 3m 时, 要加 10%~15% 的焦炭。 高炉低料线时间长,就应休风,也不允许长期慢风作业。否则会 造成炉缸堆积和炉墙结厚。 8) 判断装料制度是否合理的标准 ? 煤气利用率:CO2/(CO+CO2)值,好为 0.5 以上,较好为 0.45 左右, 较差为 0.4 以下,差为 0.3 以下。 ? 煤气五点分析曲线:馒头型差,双峰型有两条通道,喇叭花型中 心发展,平坦形(双燕飞)最好。 ? 炉顶温度,好的标准:中心 500℃左右,四周 150~200℃。 四周 各点温差不大于 50℃。 ? CO2 含量表示能源利用情况: 2000m?以上高炉应在 20%~24% 1000m?左右高炉为 20%~22% 1000m?以下高炉为 18%~20%。 13 热风制度的选择 高炉炼铁热量来源:碳素燃烧(焦炭、煤粉)占 78%,热风带入 热量 19%,炉料化学反应热 3%。 1) 炉缸热量表示方式: 物理热:铁水和熔渣的温度,一般为 1350~1550℃,正常值为

1450℃。 化学热:生铁含 Si 量。炼钢铁控制在 0.3%~0.70%. Si 含量 0.5%为宜。铸造铁为在指定范围,两炉之间含 Si 波 动 < ±0.2%。 风口区理论燃烧温度:2150±50℃。 炉渣碱度也可以表述炉缸工作热状态。炉渣溶化温度是炉缸温 度调整手段之一。 2) 影响热制度的因素 影响炉缸温度方面因素:风温、富氧、喷煤、鼓风温度和湿度、 焦炭负荷、炉料下降速度、矿石含铁品位等。 影响热量消耗方面因素:原燃料数量和质量、炉内间接还原程 度、冷却水冷却强度(包括漏水) 、 煤气热能利用、 高炉操作水平 (料速、 崩料、悬料等) 。 影响炉内热交换的因素:煤气流分布和流速、布料方式、炉料 传热速度和热流比、炉料粒度、密度 和气孔形式。 炼铁设备和企业管理因素:炼铁设备运行状、冷却设备是否漏 水、 称量的准确度、 高炉操作水平 (四 个制度稳定) 。

影响炼铁燃料比变化(焦比+煤比)因素。

项目 入炉品位 烧结矿 FeO 烧结矿碱度

变动量 +1.0% ±1.0% ± 0.1(倍) 熟料率 +10% 烧 结 矿 <5mm 粉 ±10% 末 矿石金属化率 +10% 焦 M40 ±1% 炭 M10 -0.2% 灰份 +1.0% S份 +0.1% 水份 +1% 转鼓 +1% 入炉石灰石 +100Kg 碎铁 +100Kg 矿石含硫 +1%

燃料比变化 -1.5% ±1.5% ± 3.0% ~ 3.5% -4%~5% ±0.5% -5%~-6% -5.0Kg/t -7.0Kg/t +1.0%~2% +1.5%~2% +1.1%~1.3% -3.5% +6%~7% -20 ~ -40Kg/t +5%

项目 风 >1150℃ 温 1050~1150 950~1050 950 顶压提高 鼓风湿度 富氧 生铁含 Si 煤气 CO2 含量 渣量 矿石直接还原度 炉渣碱度 炉顶温度 焦炭 CRS CSI 烧结球团转鼓

变动量 +100℃ +100℃ +100℃ +100℃ 10KPa +1g/m? 1% +0.1% +0.5% +100Kg/t +0.1 0.1(倍) +100℃ +1% +1% +1%

燃料比变化 -8Kg/t -10Kg/t -15Kg/t -20Kg/t -0.3% ~ -0.5% +1Kg/t -0.5% +4~5Kg/t -10Kg/t +40Kg/t +8% 3% +30Kg/t -5%-11% +2%-3% -0.5%

原燃料波动对燃料比的影响 因素 含 铁 熟 料 焦 炭 矿 石 烧 结 含 含 <5mm 炉 渣 焦炭 品位 变量 燃料比变化 +1% 比 +10% 灰份 1% 2% 含硫 0.1 5% FeO 1% 1.5% 比例 10% 1% Ro 0.1 3% 转鼓 +1% -3.5%

-1.5% -5%

3) 焦炭负荷的调整 采用固定焦批重,来调焦炭负荷,保证煤气流稳定。 ? 由炼钢铁改为铸造铁操作: 按生铁含 Si 升高 1%, 燃料比升高 40~ 60Kg/t 计算,炉渣碱度降低 0.07~0.1。适当缩小风口面积和减 少风量,缩小矿批重 10%左右。 ? 铸造铁改为炼钢铁操作:把渣碱度过渡放在首要位置,先调碱度

后加负荷。调焦负荷要分阶段进行,幅度要小。把握住风量正常 值,密切注意炉墙水温差变化,有大变化及时调负荷。一般是风 量稳定后再调装料制度。 ? 把握住停喷煤时的负荷调整和热滞后的时间差,以利炉温稳定。 科学计算煤粉的置换比,维持好综合焦炭负荷不变。 ? 重视低料线的负作用: 半小时低料线要减轻负荷 5%~10%,低料线 1 小时要补加焦炭原 负荷的 15%~25%。低料线 3m 以上时要适当减风量。不允许长时间低 料线作业,该休风的就要休风,不能抱有侥幸心理。低料线的炉料下 到风口区时,高炉难操作,要作适当调整。高炉操作不允许高炉长期 慢风作业。 ? 休风时间与减焦负荷的关系 休风时间,h 8~16 减负荷,% 5~8 24 10 48 72 120 >168 25

10~15 15~20 20

? 下雨焦炭负荷的调整 雨量 大雨 中雨 小雨 焦炭含水量 >10 5~10 5 冷风温度下降,℃ >20 10~20 <10 调负荷,% 4~6 3~4 1~2

? 增加倒装批数要调负荷 倒装批数 20~40 40~150 >150

调负荷,%

10~15

15~20

20~25

洗炉和护炉的负荷调整要根据需要进行调焦炭负荷, 要防止 炉墙粘结物脱落造成炉凉的后果。 ?喷吹煤粉: 高炉喷吹煤粉是炼铁系统结构优化的中心环节, 是钢铁工业三大 技术路线之一,是国内外高炉炼铁技术发展的大趋势。提高喷煤比是 结构节能的重要手段,可有效地缓解我国主焦煤紧张,同时又可以减 少炼焦过程中对环境的污染,还是降低炼铁成本的有效手段,还可降 低炼铁系统的建设投资。 提高喷煤比的技术措施:高风温(1200℃) 、降低渣铁比(小于 300Kg/T) 、富氧(3%左右) 、脱湿鼓风(湿度 6%左右) 、提高料柱透 气性(原燃料转鼓强度高,含粉末少,冶金性能好等) 、高炉操作水 平好(煤气分布均匀,煤粉分配均匀,煤焦置换比高等) 、优选煤种 (可麼性,流动性,燃烧性好,发热高,含有害杂质少等) 。 提高喷煤比的理论基础是:确保炉缸温度在 2100±50℃,提高 煤粉燃烧率(煤粉粒度,可燃性,燃烧环境等) ,提高炉料透气性等。 调剂喷煤量是操作高炉的重要内容,应成为常用的手段。因为通 过增减煤量调整炉温,所产生效果要快,也方便,又经济。用煤量调 整来控制料速是有好的效果,工长们应掌握这个技能。 每喷吹 100kg/t 煤粉,煤气体积增加 4.6%,理论燃烧温度降低消 耗 200-250℃(烟煤降低温度多) 。 喷煤的效果:炉缸煤气体积和鼓风动能增加,间接还原度提高,

理论燃烧温度降低,料柱煤气阻力增大,炉缸需要补充热量,有热滞 后现象,冶炼周期加长。 配煤的原则:烟煤和无烟煤混合喷吹可提高喷煤比。但挥发分要 小于是 25%,灰份要小于焦炭灰份含量(小于 13%) 。 可麼性好和可麼性不好的煤要合理搭配:无烟煤粒度-200 目在 80%-85%,烟煤在 50%-65%,含结晶水的褐煤在富氧条件下粒度可更 粗。 水份在 1%左右。 提高喷煤比的原则:提高喷煤比后炼铁燃料比不升高。烟煤喷吹 要有安全保护设施。 4) 调剂炉温的原则: 固定最高风温,用喷煤量来调剂炉温,注意喷煤热滞后现象,把 握风量、 喷吹强度对置换比的影响。 调剂量要适度、 有提前量、准确。 低风温(低于 1000℃) 、小风量(正常风量的 80%以下)时,不 宜进行大喷吹量,防煤粉燃烧率低,煤焦置换比低。 调剂炉缸热状态手段顺序为: 富氧—喷煤—风温—风量—装料制度—变焦负荷—加焦 对热制度影响由快变慢的顺序:风量、风温、喷煤、焦负荷。 两次铁之间要求生铁含 Si 量要稳定:炼钢铁波动小于 0.2%,铸 造铁小于 0.45%。 5) 调剂风温 降风温可一次降到所需要的风温水平。 提风温要缓慢谨慎。 每次提风温幅度在 20~30℃, 每小时不能

超过 30~40℃,最高不允许大于 50℃。原料含粉率高的高炉提风 温要更加小心。 提高风温的效果: 风温提高 100℃, 理论燃烧温度升高 60-80℃, 风口前碳素燃烧减少, 炉内压差升高 5kPa, 冶炼强度下降 2%-2.5%, 直接还原度上升,炉身和炉顶温度下降,降焦比 15-20kg/t。 14 渣制度的选择 高炉造渣制度要满足高炉冶炼的要求:渣铁易分离、脱硫能力 高,炉渣流动性好(粘度低) ,稳定性好。 ⑴ 对造渣制度的要求

? 在优化配矿时,要选择初成渣生成晚,软熔区间窄,对炉料透 气性有利,初渣中 FeO 含量少。 ? 希望炉渣熔化温度在 1300~1400℃,粘度小于 10 泊左右,可 操作的温度波动范围大于 150℃。要求炉渣能自由流动的温度 为 1400~1500℃, 粘度小于 2.5 泊, 粘度转折点在大于 1300~ 1250℃。 ? 炉渣在正常温度下要有良好的流动性和稳定性。 希望炉渣从流动到不流动的温度范围比较宽、称之为长渣。温 度波动±25℃,二元碱度波动±0.5 时,有稳定的物理性能。 ? 有足够的脱硫能力, 在炉温和碱度适宜条件下, 硫负荷<5Kg/t, 硫的分配系数为 25~30,硫负荷>5Kg/t 时,分配系数为 30~ 50。 ? 对高炉衬砖侵蚀能力较弱

? 在炉温和碱度正常条件下有较好的熔化性、流动性、稳定性, 脱硫性,能冶炼出优质生铁。 ⑵ 对原燃料质量的基本要求 ? 原燃料含硫低,硫负荷小于 5Kg/t。 ? 原料难熔,易熔组分低,含 CaF2,TiO2 越低越好。 ? 易挥发的 K、Na 含量低,含 K2O + Na2O <3.0%。 ? 含有少量的 MnO、MgO 对造渣有利,Al2O3 含量低为好。 ? 含铅要小于 0.15%。 ⑶ 炉渣性能对高炉冶炼的影响。 高炉内成渣区是炉料透气性最差的地方,占高炉煤气压头损 失的 70%~80%。所以要求炉渣熔化温度高,熔化区间窄,流动性 好。 初成渣中 FeO 一定含量,可改善初渣流动性,在下降过程中, 被直接还原成金属铁,是个吸热反应。温度低,造成初渣可能会 凝固,降低料柱透气性,引起炉墙结厚、结瘤。终渣 FeO 含量降 低 1%,渣温提高 20℃。渣中 FeO<0.5%为正常值。 渣中 CaO、 MgO 的浓度高有利于脱硫, FeO 含量高不利于脱硫。 低料线会使炉渣脱硫能力降低。 含 CaF2 的矿石,易生成低熔点的炉渣,对脱硫不利,且侵蚀 耐火砖。用含 CaF2 的矿石进行洗炉有好效果。 提高 MgO 含量可改善高含 Al2O3 的炉渣流动性。 含量 Al2O3 达 18%的炉渣,配加 12%~15%的 MgO 后,炉渣性能得到改善。建议

MgO 在球团生产中配加,比加在烧结矿中有利。一般炉渣 MgO 含 量为 7%~8%。 炉渣流动性最好的成份:炼钢铁 CaO/Si02 在 1.05-1.2,铸

造铁 CaO/Si02 在 0.8-1.05,MgO 在 6%-9%。CaO+MgO 在 48%-50%
为宜。MgO 不超过 20%。 ⑷ 造渣制度的调整 ? 熔剂炉料要避免加到炉墙边缘,防止炉墙结和后瘤。 ? 洗炉剂要加到炉墙边缘 ? 碎铁等金属附加物加到中心 ⑸ 不同铁种对二元炉渣碱度要求 硅铁炉渣碱度为 0.6 ~ 0.9,铸造铁为 0.8 ~1.05 ,炼钢铁 1.05~1.20,锰铁为 1.2~1.7。 15 中部调剂方法 调剂高炉中部区域 (炉腹至炉身下部) 炉体冷却系统的冷却制度, 使之有适宜的热流强度,有益于形成合理炉型,进而促进煤气流的优 化。中部调剂也是治理炉墙结厚的好办法。 热流强度是通过监测冷却水的温差来计算,炉型控制和煤气分 布。 冶炼炼钢铁时炉腹和炉腰区的热流强度应在 30~40MJ/m??h, 冶炼铸铁铁为 38~50 MJ/m??h。 正常冶炼的高炉冷却设备水温差值:炉腹、炉腰为 6~8℃,不能 长期低于 5℃。炉身下部 4~6℃,中部 3~5℃,上部 2~4℃。

调剂水压幅度一般在±20Kpa,但下限不得低于 50Kpa,避免水 速过低。上限不超过 150Kpa(夏季南方企业可高一些) 。 16 高炉炼铁操作制度调整的原则 ⑴ 建立以预防为主的工作思路:对炉况波动做出准确地判断。 早、少量进行科学调整,把炉况大波动消失在萌芽之中。 ⑵ 各操作参数要有灵活可调的范围,各操作参数要留有余地。 ⑶ 正常生产条件下,先采用下部调剂手段,其次为上部调整,再 次为调整风口面积。特殊情况下采用上下部同时调剂。 ⑷ 恢复炉况,首先恢复风量(高炉炼铁是以风为本) ,处理好风 量与风压关系,相应恢复风温和喷煤,最后调整料制。 ⑸ 长期不顺的高炉,风量与风压不对应,采用上部调剂无效时, 要果断缩小风口面积,或堵部分风口。 ⑹ 炉墙侵蚀严重,冷却设备大量破损,不宜采取强化操作。 ⑺ 炉缸水温差高,要及早采取 TiO2 矿护炉,提高炉温等措施, 堵部分风口,提高部分冷却设备冷却强度等。 ⑻ 建立综分析炉况的工作制度,每周每月有技术分析会,各工长 炉长参加,集思广益,科学判断炉况,提出下一步高炉操作方针。


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