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高炉炼铁日常操作技术
2021-04-01

 

高炉操作者的任务是要保持合理操作炉型,实现炼铁生产的“高效、优质、低耗、长寿、环保”。稳定顺行是组织炼铁生产的灵魂。原燃料准备、烧结、球团、焦化、动力等工序均是要做好为炼铁生产服务。在生产组织上,应统一服从炼铁领导。这样,可以得到炼铁效益的最大化,而不追求某个指标的先进性,要实现炼铁系统综合效益的最佳化。即实现高效化生产、生产成本低、节能减排效果好、劳动效率高等(不是单纯的低矿石品位,就能实现低成本)。高炉要实现统一操作,发扬团结协作精神,实现整体高炉的最佳化生产,不表扬某个工长的个人英雄主义,要提倡整个高炉操作协调统一,保证生产的稳定顺行。进行红旗高炉的竞赛活动,推进企业炼铁科学技术进步,生产建设的发展。

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15kg/t。

原燃料转鼓强度要高。<高炉炼铁工艺设计规范>要求,烧结矿转鼓强度≥71%~78%.焦炭转鼓强度M40≥78%~86%.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)。

球团矿转鼓强度(+6.3mm)(%)≥90,抗压强度(N/个球)≥2200.

·熟,熟料比(指烧结矿和球团矿)要高。目前,我国炼铁企业已不再追求高的熟料比,如2010年宝钢熟料比为83.28%。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%。熟料比降低1%,炼铁燃料比会升高2~3kg/t。

·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.。原燃料不稳定,会使高炉焦比升高,产量下降.<高炉炼铁工艺设计规范>要求,烧结矿含铁品位波动≤0.5%,碱度波动≤0.08(倍),铁份和碱度波动的达标率≥80%~98%;含FeO波动≤±1.0%.对原燃料进行混均是实现原燃料稳定的有效办法.

·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、小粒度的炉料混装入炉会有填充作用,减少炉内有效空间。一般要求5-10mm.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50-75mm.。块矿5-15mm.。小高炉所用原燃料的粒度可比大高炉偏小些。

·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(K2O+Na2O)要≤3kg/t,Pb含量小于0.15kg/t。K2O对炉料和耐火砖的破坏作用要比Na2O大.

·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。<铁矿球团工程设计规范>要求,球团矿冶金性能,还原膨胀指数(RCI)(%)≤15%,底温还原粉化率(+3.15mm)(%)≥65.

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,炼铁系统工序能耗占联合企业总能耗的70%,汚染物排放为三分二,生产成本占60%~70%。2010年全国重点企业炼铁工序能耗为407.76kgce/t,烧结工序能耗为52.65kgce/t,焦化工序能耗为105.89kgce/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。2010年全世界产铁10.31亿吨,而非高炉炼铁产量只有5655万吨,只占生铁总产量的7%。其中直接还原铁有5655万吨,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,2010年产铁5.90亿吨,占世界57.24%,有力地支撑我国钢铁工业的健康发展。

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,不表扬某个工长为“先进”,三个班工长操作要统一标准,要表扬红旗高炉,才能实现高炉生产的高效化。

·实现高炉的规范化、标准化、数字化操作.要制定出适合本高炉炼铁具体条件下的操作原则。如各班之间料批波动±2批,炉温波动Si含量波动在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,要根据外界条件的变化,及时进行操作制度变动。要以维护好合理炉型,炉况顺行稳定,炉温充沛,高产低耗为目的。

高炉炼铁的操作任务

工长操作高炉的主要任务是,要实现长期稳定合理的炉型.稳定是生产的灵魂.

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。

高炉操作的手段是,对送风制度,装料制度,造渣制度,热制度要及时调整.

对高炉工长操作的基本要求

掌握高炉炼铁基础理论知识,企业生产现代化生产管理知识等。

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。

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,高炉运行状态总是处于不断变化之中,判断高炉运行状态的重点内容是炉温向热,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,以及布料的效果等。

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。对此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,料尺运动,炉顶和冷却系统温度变化等方面的变化情况。

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,休复风操作的重要数据依据。

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。同样的热风压力升高,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含量各点相差大于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变化等均代表出高炉运行走势。这些数据要综合进行技术分析,并要取出一段时间跨度的数据,来进行技术分析才科学合理。

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。

煤气流分布,首先从风口开始,软熔带占煤气阻力的60%,使煤气流重新分布.炉型对煤气流是起重要作用.煤气流分布决定了CO2含量,影响了燃料比变化.

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):

调整装料制度,是调整上部煤气流分布.实现炉料的充分加热,可提高矿石的间接还原度(间接还原是放热反应),产生降低燃料比的效果.

·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,无料钟布料制度,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(实现CO2含量高,低燃料比),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(高碱度渣脱硫能力高)等。

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。

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,控制好炉温,实现高炉顺行稳定生产。

调剂炉况的原则

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。

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。减少加空焦.

要掌握各调剂量所产生的作用内容,起作用的程度和时间。

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

调剂手段实施后,对高炉生产起作用的时间

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。

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,对合理炉型变化有影响。

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。

调剂风量、富氧、脱湿会立即见到效果

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1.0~1.3t/m³·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

520

510

500

消耗风量,m³/t

1310

1270

1240

1210

1180

 

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。

固定风量操作

进行脱湿鼓风可使一年四季送风量均衡,有利于提高喷煤比。

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%。

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。

一般炉况向热不减风。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,并相应调整焦炭负荷。

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。

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950m³/t左右,而中小高炉为1200~1500m³/t。风机产出1m³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/m³·d。在1.1t/m³·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。

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。南钢采用昆山锦程气体变压吸附式制氧设备,VPSA-25000-80%型号效果显著。

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)。

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/m³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/m³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/m³,只要6℃风温来补偿。

无喷煤的高炉,采用加湿鼓风可实现使用高风温炼铁,有利于增产降焦。

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%;当顶压达到80Kpa,可以推动煤气压差发电装备TRT运转;到120Kpa时,就会有效益。

提高顶压10KPa,可增产1.0±0.2%,降焦比0.3%~0.5%,有利于冶炼低Si铁,提高TRT发电能力,降低炉尘含量。

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%

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。

装料制度包括:装料顺序,炉料批重,布料方式,料线等。

双钟炉顶设备装料方式

正同装OOCC↓正分装OO↓CC↓半倒装COOC↓

倒分装CC↓OO↓倒同装CCOO↓

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。

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°。

α0=αc+(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12~15个档位。

无料钟布料易形成的料面:周边一定宽度的平台和中心漏斗,促进边缘和中心两股气流共同发展。

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。

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。

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。

高炉操作不要轻易加净焦,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0º、60º、120º、180º、240º、360º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%。

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。

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,破坏合理炉型。

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(反映在燃料比)情况:

2000m³以上高炉应在20%~24%

1000m³左右高炉为20%~22%

1000m³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%。

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℃左右。

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。

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;铁矿石冶金性能等。

炼铁设备和企业管理因素:炼铁设备运行状态,冷却设备是否漏水,冷却强度;称量的准确度,高炉操作水平(四个制度稳定)。

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。

·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,除尘灰中含碳量不高。烟煤喷吹要有安全保护设施。

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%。

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。

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。

含铅和锌分别要小于0.15%。

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(倍),铸造铁CaO/Si02在0.8-1.05(倍),MgO在6%-9%。CaO+MgO在48%-50%为宜。MgO不超过20%。

造渣制度的调整

熔剂炉料要避免加到炉墙边缘,防止炉墙结厚和结瘤。

洗炉剂要加到炉墙边缘

碎铁等金属附加物加到中心

不同铁种对二元炉渣碱度要求

硅铁炉渣碱度为0.6~0.9(倍),铸造铁为0.8~1.05(倍),炼钢铁1.05~1.20(倍),锰铁为1.2~1.7(倍)。

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/m²·h,冶炼铸铁铁为38~50MJ/m²·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)。

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。关注水温差曲线出现拐点和热流强度超过警戒值.要分析出是真实水温差高,还是炉皮串风?

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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