高炉炼铁生产工艺流程简介.doc

[导读]:高炉炼铁生产是冶金(钢铁)工业最主要的环节。高炉冶炼是把铁矿石还原成生铁的连续生产过程。铁矿石、焦炭和熔剂等固体原料按规定配料比由炉顶装料装置分批送入高炉，并使炉喉料面保持一定的高度。焦炭和矿石在炉内形成交替分层结构。矿石料在下降过程中逐步被还原、熔化成铁和渣，聚集在炉缸中，定期从铁口、渣口放出。 高炉生产是连续进行的。一代高炉（从开炉到大修停炉为一代）能连续生产几年到十几年。本专题将详细介绍高炉炼铁生产的工艺流程，主要工艺设备的工作原理以及控制要求等信息。由于时间的仓促和编辑水平有限，专题中难免出现遗漏或错误的地方，欢迎大家补充指正。　

　　高炉冶炼目的：将矿石中的铁元素提取出来，生产出来的主要产品为铁水。付产品有：水渣、矿渣棉和高炉煤气等。

　　高炉冶炼原理简介：

　　高炉生产是连续进行的。一代高炉（从开炉到大修停炉为一代）能连续生产几年到十几年。生产时，从炉顶（一般炉顶是由料种与料斗组成，现代化高炉是钟阀炉顶和无料钟炉顶）不断地装入铁矿石、焦炭、熔剂，从高炉下部的风口吹进热风（1000～1300摄氏度），喷入油、煤或天然气等燃料。装入高炉中的铁矿石，主要是铁和氧的化合物。在高温下，焦炭中和喷吹物中的碳及碳燃烧生成的一氧化碳将铁矿石中的氧夺取出来，得到铁，这个过程叫做还原。铁矿石通过还原反应炼出生铁，铁水从出铁口放出。铁矿石中的脉石、焦炭及喷吹物中的灰分与加入炉内的石灰石等熔剂结合生成炉渣，从出铁口和出渣口分别排出。煤气从炉顶导出，经除尘后，作为工业用煤气。现代化高炉还可以利用炉顶的高压，用导出的部分煤气发电。

　　高炉冶炼工艺流程简图：

　　[高炉工艺]高炉冶炼过程:

　　高炉冶炼是把铁矿石还原成生铁的连续生产过程。铁矿石、焦炭和熔剂等固体原料按规定配料比由炉顶装料装置分批送入高炉，并使炉喉料面保持一定的高度。焦炭和矿石在炉内形成交替分层结构。矿石料在下降过程中逐步被还原、熔化成铁和渣，聚集在炉缸中，定期从铁口、渣口放出。
高炉冶炼工艺--炉前操作
高炉炉前操作

    一、炉前操作的任务

1、利用开口机、泥炮、堵渣机等专用设备和各种工具，按规定的时间分别打开渣、铁口，放出渣、铁，并经渣铁沟分别流人渣、铁罐内，渣铁出完后封堵渣、铁口，以保证高炉生产的连续进行。

2..、完成渣、铁口和各种炉前专用设备的维护工作。

3、制作和修补撇渣器、出铁主沟及渣、铁沟。

4、更换风、渣口等冷却设备及清理渣铁运输线等一系列与出渣出铁相关的工作。

    二、高炉不能及时出净渣铁，会带来以下不利影响：

    1、影响炉缸料柱的透气性，造成压差升高，下料速度变慢，严重时还会导致崩料、悬料以及风口灌渣事故。

    2、炉缸内积存的渣铁过多，造成渣中带铁，烧坏渣口甚至引起爆炸。

    3、上渣放不好，引起铁口工作失常。

    4、铁口维护不好。铁口长期过浅，不仅高炉不易出好铁，引起跑大流、漫铁道等炉前事故，直至烧坏炉缸冷却壁，危及高炉的安全生产，有的还会导致高炉长期休风检修，损失惨重。

三、炉前操作平台

1．风口平台                                 

◆概念：在风口下方沿炉缸四周设置的高度距风口中心线1150～1250mm的工作平台，称为风口平台。

◆作用：为便于观察风口和检查冷却设备以及进行更换风、渣口等冷却设备的操作。

◆要求：宽敞平坦；留有一定的泄水坡度；设有环形吊车。

2．出铁场

出铁场的要求：

◆采用环形或矩形出铁场。

◆上空设有天棚。

◆设有排烟机和除尘装置。

◆设有各种出铁设备。

◆铺设有铁水主沟。

    铁水主沟是从铁口泥套外至撇渣器的铁水沟，铁水和下渣都经此流至撇渣器，一般坡度为5％～l0％。各种类型高炉主沟长度数据见表4—8。

表4—8各种类型高炉主沟长度参考数据

    大型高炉一般采用贮铁式主沟，沟内经常贮存一定深度的铁水(450～600 mm)，使铁水流射落时不致直接冲击沟底，见图4—5。贮铁式主沟的另一个优点是可避免大幅度急冷急热的破坏作用，延长主沟的寿命。

            图4—5铁口处的铁水以射流状落人贮铁式主沟的情况示意图

1—铁口孔道；2—落差；3—最小射流距离；4—最大射流距离；5—与铁水体积对应的主沟长度； 6—落入范围；7—射流落入体积；8—沟底泥料；α—铁口角度；β—落入角度

    垫沟料采用氧化铝一碳化硅一炭系列，制作工艺采用浇注型、预制块型。

◆铺设有撇渣器。

撇渣器又称砂口，它位于出铁主沟末端，是出铁过程中利用渣铁密度的不同而使之分离的关键设备。大型高炉撇渣器与大沟成为一个整体。

◆铺设有支铁沟

支铁沟又称弯沟，它是位于撇渣器后至铁水沟流嘴之间的铁水沟。

◆设有贮备炉前常用的炮泥、覆盖剂、焦粉、河沙等耐火材料和一些必要工具的仓库。

四、高炉炉前操作指标

1．出铁次数的确定

    出铁次数的确定原则：

    ◆每次最大出铁量不超过炉缸的安全容铁量；

    ◆足够的出铁准备工作时间；

    ◆有利于高炉顺行；

    ◆有利于铁口的维护。

    2．炉前操作指标

  ◆出铁正点率

    出铁正点是指按时打开铁口并在规定的时间内出净渣铁。

不按正点出铁，会使渣铁出不净，铁口难以维护，影响高炉的顺行，还会影响运输和炼钢生产。

    ◆铁口深度合格率

铁口深度合格率是指铁口深度合格次数与实际出铁次数的比值。

铁口过浅容易造成出铁事故，长期过浅甚至会导致炉缸烧穿，铁口过深则延长出铁时间。

◆铁量差

为了保持最低的铁水液面的稳定，要求每次实际出铁量与理论计算出铁量差值(即铁量差)不大于l0％～l5％：

    铁量差=nt理—t实 

式中  n——两次出铁间的下料批数，批；

          t理——每批料的理论出铁量，t；

          t实——本次实际出铁量，t。

铁量差小表示出铁正常，这样就有利于高炉的顺行和铁口的维护。

◆全风堵口率

    正常出铁堵铁口应在全风下进行，不应放风。

    ◆上渣率

有渣口的高炉，从渣口排放的炉渣称为上渣，从铁口排出的炉渣称为下渣。

上渣率是指从渣口排放的炉渣量占全部炉渣量的百分比。

    上渣率高(一般要求在70％以上)，说明上渣放得多，从铁口流出的渣量就少，减少了炉渣对铁口的冲刷和侵蚀作用，有利于铁口的维护。

五、出铁操作

    1．出铁口的构造和工作条件

◆出铁口的构造

出铁口的整体构造如图4—6所示。铁口由铁口框架、冷却板、砖套、铁口孔道等组成。

          图4—6  铁口整体结构剖面示意图

1—铁口孔道；2—铁口框架：3—炉皮；4—炉缸冷却壁；5—填充料；

6—砖套；    7—砖墙；8—铁口保护板；9—泥套

◆出铁口的工作条件

受到高温、机械冲刷和化学侵蚀等一系列的破坏作用，工作条件十分恶劣。

◆开炉后生产中铁口的状况

开炉后生产中铁口的状况见图4—7。

                图4—7开炉后生产中铁口的状况

1—炉缸焦炭；2—炉墙渣皮；3—旧堵泥；4—残存的炉墙砖；

5—出铁时泥包被渣铁侵蚀变化情况；6—残存的炉底砖；7—新堵泥

高炉生产一段时间后，铁口区的炉底、炉墙都受到严重的侵蚀，仅靠出铁后堵泥形成的泥包和渣皮来维持，

2．铁口的维护

    ◆保持正常的铁口深度

    生产中铁口深度是指从铁口保护板到红点(与液态渣铁接触的硬壳)间的长度。根据铁口的构造，正常的铁口深度应稍大于铁口区炉衬的厚度。

不同炉容的高炉，要求的铁口正常深度范围见表4—9

                              表4—9铁口深度

维持正常足够的铁口深度，可促进高炉中心渣铁流动，抑制渣铁对炉底周围的环流侵蚀，起到保护炉底的效果。同时由于深度较深，铁口通道沿程阻力增加，铁口前泥包稳定，钻铁口时不易断裂。

在高炉出铁口角度一定的条件下，铁口深度增长时，铁口通道稳定，有利于出净渣铁，促进炉况稳定顺行。

    铁口过浅的危害：

    ①铁口过浅，无固定的泥包保护炉墙，在渣铁的冲刷侵蚀作用下，炉墙越来越薄，使铁口难以维护，容易造成铁水穿透残余的砖衬而烧坏冷却壁，甚至发生铁口爆炸或炉缸烧芽等重大恶性事故。

    ②铁口过浅，出铁时往往发生“跑大流”和“跑焦炭”事故，高炉被迫减风出铁，造成煤气流分布失常、崩料、悬料和炉温的波动。

    ③铁口过浅，渣铁出不尽，使炉缸内积存过多的渣铁，恶化炉缸料柱的透气性，影响炉况的顺行，同时还造成上渣带铁多，易烧坏渣口，给放渣操作带来困难，甚至造成渣口爆炸。

    ④铁口过浅，在退炮时还容易发生铁水冲开堵泥流出，造成泥炮倒灌，烧坏炮头，甚至发生渣铁漫到铁道上，烧坏铁道的事故。有时铁水也会自动从铁口流出，造成漫铁的事故。

    保持正常的铁口深度的操作：

    ①每次按时出净渣铁，并且渣铁出净时，全风堵出铁口。

    ②正确地控制打泥量。2500 m3高炉通常每次泥炮打泥量在300 kg，炮泥单耗0．8 k／t。

    ③炮泥要有良好的塑性及耐高温渣铁磨蚀和熔蚀的能力。炮泥制备时配比准确、混合均匀、粒度达到标准及采用塑料袋对炮泥进行包装。

    ④加强铁口泥套的维护。

    ⑤放好上渣。

    ⑥严禁潮铁口出铁。

    ◆固定适宜的铁口角度

铁口角度是指出铁时铁口孔道的中心线与水平面间的夹角。

使用水平导向梁国产电动开铁口机，铁口角度的确定是把钻头伸进铁口泥套尚未转动时钻杆与水平面的最初角度。

对风动旋转冲击式开口机而言，铁口角度由开口机导向梁的倾斜度来确定。

    高炉一代炉龄铁口角度变化见表4—10和表4—11。

                    表4—10一代炉役中铁口角度变化参考值

表4—11　高炉一代炉齿各链口角变化

    平时铁口角度应固定，以便保持死铁层的厚度，保护炉底和出净渣铁。同时也可使堵铁口时，铁口孔道内的渣铁水能全部倒回炉缸中，避免渣铁夹入泥包中，引起破坏和给开铁口造成困难。

    ◆保持正常的铁口直径

铁口孔道直径变化直接影响到渣铁流速。

开口机钻头可参考表4—12选用。

                  表4—12压力、铁种选用开口机钻头直径

    ◆定期修补、制作泥套   

在铁口框架内距铁口保护板250～300mm的空间内，用泥套泥填实压紧的可容纳炮嘴的部分叫铁口泥套。

只有在泥炮的炮嘴和泥套紧密吻合时，才能使炮泥在堵口时能顺利地将泥打人铁口的孔道内。

更换泥套的方法：

①更换旧泥套时，应将旧泥套泥和残渣铁抠净，深度应大于150～250mm。

②填泥套泥时应充分捣实，再用炮头准确地压出30～50mm的深窝。

③退炮后挖出直径小于炮头内径，深150mm，与铁口角度基本一致的深窝。

④用煤气烤干。

泥套的使用与管理：

①铁口泥套必须保持完好，深度在铁口保护板内50～80 mm，发现损坏立即修补和新做。

②使用有水炮泥高炉捣打料泥套每周做一次，无水炮泥高炉定期制作。

③在日常工作中，长期休风时泥套必须重新制作。详细检查铁口区是否有漏水、漏煤气现象；铁口框是否完好；铁口孔道中心线是否发生变化。

    ④堵口操作时，连续发生两次铁口跑泥，应重新做铁口泥套。

    ⑤如果在出铁中发现泥套损坏，应拉风低压或休风堵铁口。

    ⑥堵铁口时，铁口前不得有凝渣。为使泥炮头有较强的抗渣铁冲刷能力，可在炮头处采取加保护套及使用复合炮头。

    ⑦制作泥套时应两人以上作业，防止煤气中毒。在渣铁未出净、铁口深度过浅时，禁止制作铁口泥套。

    ⑧解体旧泥套使用的切削刮刀角度应和泥炮角度一致。

⑨制作泥套应尽量选择在高炉计划休风时进行。

    ◆控制好炉缸内安全渣铁量

    3．打开出铁口的方法

    ◆打开出铁口时间

    打开铁口时间有以下情况：

    ①有渣口高炉铁口堵口后，经过一定的时间或若干批料后放上渣，直至炉前出铁。

    ②大型高炉一个出铁口出完铁后堵口，再间隔一段时问，打开另一个出铁口出铁。

    ③大型高炉多个出铁口轮流出铁时，即一个铁口堵塞后，马上按对角线原则打开另一个铁口。

④现代大高炉(>4000 m3)为保证渣铁出净及炉况稳定，采用连续出铁，即一个出铁口尚未堵上即打开另一个铁口，两个铁口有重叠出铁时间。

◆打开出铁口方法

    打开出铁口的方法如下：

    ①用开口机钻到赤热层(出现红点)，然后捅开铁口，赤热层有凝铁时，可用氧气烧开。

    ②用开口机将铁口钻漏，然后将开口机迅速退出。

    ③采用双杆或换杆的开口机，用一杆钻到赤热层，另一杆将赤热层捅开。

    ④埋置钢棒法。将出铁口堵上后20～30 min拔炮，然后将开口机钻进铁口深度的2／3，此时将一个长5 m的圆钢棒(≯40～50 mm)打入铁口内，出铁时用开口机拔出。

⑤烧铁口。采用一种特制的氧枪烧铁口，事先将送风风口和铁口区域烧通。

    4.堵铁口及拔炮作业程序

    铁口见喷时进行堵前试炮，确认打泥活塞堵泥接触贴紧，铁口前残渣铁清理干净，铁口泥套完好，进行堵铁口操作。程序如下：

    ◆启动转炮对正铁口，并完成锁炮动作。

    ◆启动压炮将铁口压严，做到不喷火、不冒渣。

    ◆启动打泥机构打泥，打泥量多少取决于铁口深度和出铁情况。

    ◆用推耙推出撇渣器内残渣。

    ◆堵铁口后拔炮时间：有水炮泥5～10 min，无水炮泥20～30 min。

    ◆拔炮时要观察铁口正面无人方可作业。

    ◆抽回打泥活塞200～300 min，无异常再向前推进100～150 min。

    ◆启动压炮，缓慢间歇地使炮头从铁口退出抬起。

    ◆保持挂钩在炉上2～3 min (或自锁同样时间)。

    ◆泥炮脱钩后，启动转炮退回停放处。

5．出铁操作

    ◆出铁前的准备工作

    出铁前的准备工作如下：

    ①清理好渣、铁沟，垒好砂坝和砂闸。

    ②检查铁口泥套、撇渣器、渣铁流嘴是否完好，发现破损及时修补和烤干。

    ③泥炮装好泥并顶紧打泥活塞，装泥时要注意不要把硬泥、太软的泥和冻泥装进泥缸内。

    ④开口机、泥炮等机械设备都要进行试运转，有故障应立即处理。

    ⑤检查渣铁罐是否配好，检查渣铁罐内是否有水或潮湿杂物，有没有其他异常，发现问题及时联系处理，如冲水渣应检查水压是否正常并打开正常喷水。

    ⑥钻铁口前把撇渣器内铁水表面残渣凝盖打开，保证撇渣器大闸前后的铁流通畅。

⑦准备好出铁用的河沙、覆盖剂、焦粉等材料及有关的工具。

    ◆铁沟的操作

新做的铁沟应彻底烤干，每次出完铁后应清理干净，如有损坏要进行修补，修补时必须把旧料及残渣铁清理干净，然后填进新料按规定尺寸捣紧烤干。

    ◆出铁操作安全注意事项

    出铁操作安全注意事项包括：

    ①穿戴好劳保用品，以防烧伤。

    ②开铁口时，铁口前不准站人，打锤时先要检查锤头是否牢固，锤头的轨迹内无人。

    ③出铁时，不准跨越渣、铁沟，接触铁水的工具要先烤热。

    ④湿手不准操作电器。

    ⑤干渣不准倒入冲制箱内。

    ⑥装炮泥时，手不准伸进装泥孔。

⑦不准戴油手套开氧气，严禁吸烟，烧氧气时手不可握在胶管和氧气管的接头处。

◆铁水和炉渣的流速

渣铁流速与铁口直径、铁口深度、炮泥强度(耐磨蚀与熔蚀的能力)、出铁口内径粗糙度、炉缸铁水和熔渣层水平面的厚度、炉内的煤气压力等因素有关，见表4—13。

            表4—13      工作因素对出铁量的影响

◆出铁事故及处理   

    铁口事故发生的现象、产生的原因及处理方法如表4—14

                      表4—14铁口事故的现象、原因及处理

高炉炉前操作

六．撇渣器的操作

1．撇渣器的构造

撇渣器由前沟槽、大闸、过道眼、小井、砂坝、砂闸和残铁眼组成。

2．撇渣器的种类

活动式可整体更换的撇渣器、双撇渣器和水冷式撇渣器。

3．撇渣器的要求

◆撇渣器的尺寸要合适，孔道过大，渣铁分离不好，导致撇渣器过渣，孔道过小对铁流阻力大，易发生憋流，造成铁水流人渣罐的事故。

◆渣沟不过铁，铁沟不过渣。

4．撇渣器的工作原理

利用渣铁密度的不同，使熔渣浮在铁水面上，撇渣器的铁水出口处(小井)有一定的高度，使大闸前后保持一定的铁水深度，过道眼连通着前沟槽和小井，仅让铁水通过，达到渣铁分离的目的。浮在铁水面上的熔渣，被大闸挡住，当前沟槽中的铁水面上积聚了一定量的熔渣后，推开砂坝使熔渣流入下渣沟内。

5．撇渣器的操作及注意事项

    撇渣器的操作及注意事项包括：

    ◆钻铁口前必须把撇渣器铁水面上(挡渣板前后)的残渣凝结盖打开，残渣凝铁从主沟两侧清除。

    ◆出铁过程中见少量下渣时，可适当往大闸前的渣面上撒一层覆盖剂保温。

    ◆当主沟中铁水表面被熔渣覆盖后，熔渣将要外溢出主沟时，打开砂坝，使熔渣流入下渣沟(此时冲渣系统处于待工作状态)。

    ◆出铁作业结束并确认铁口堵塞后，将砂闸推开，用推耙推出撇渣器内铁水面上剩余的熔渣。

◆主沟撇渣器的表面(包括小井的铁水面)撒覆盖剂进行保温。

七．放渣操作

1．渣口装置

一般小型高炉的渣口装置均由4个套(大套、二套、三套和小套)组成，目前部分大型高炉已取消了渣口。如图4—8所示。

图4－8　渣口装置

l－渣口小套；2－渣口三套；3－渣口二套；4－渣口大套； 5－冷却水管；6－挡杆；7－固定楔；8－炉皮；9－大套法兰；l0－石棉绳

大套和二套由于有砖衬保护，不直接与铁水接触，热负荷较低，因而采用中间嵌有循环冷却水管的铸铁结构。

三套和渣口直接与渣铁接触，热负荷大，采用导热性好的铜质空腔式结构。

渣口大套安装在固定于炉壳上的大套法兰内，各套之间的接触面均加工成圆锥面，使彼此接触严密，又便于拆卸更换。大套和法兰接触面的间隙，必须用粘有耐火泥加玻璃水的石棉绳塞紧，以免漏煤气。

2．放渣时间的确定

确切的放渣时间应该是熔渣面已达到或超过渣口中心线时开始打开渣口放渣。

实际生产中放渣时间的确定通常根据上次出铁堵口后至打开渣口出渣的间隔时间依据铁渣量、上次出铁情况和上料批数来确定。

    渣口打开后，如果从渣口往外喷煤气或火星，渣流很小或没有渣流，说明炉缸内积存的熔渣还没有达到渣口水平面，此时应堵上渣口稍后再放。

3．放渣操作

放好上渣的意义：

    ◆可减轻炉渣对炉墙壁的侵蚀。

    ◆及时放出上渣可减少炉缸中的存渣，改善炉内料柱的透气性，为炉况顺行创造条件。

    ◆多放上渣，下渣量必定减少，可减轻熔渣对铁口的冲刷侵蚀，有利于铁口的维护。

    放渣前的准备工作：

    ◆放渣前要清理好并垫好渣沟，检查渣口泥套、水槽及沟嘴是否完好，叠好各道拨流闸板。

    ◆检查堵渣机是否正常好用，冷却水、压缩空气是否已开启，堵渣机头与渣口小套是否对好，防止到时堵不上渣口。

    ◆检查渣罐是否对正沟嘴，罐内有无积水和潮湿杂物，防止发生渣罐爆炸。如冲水渣，按冲水渣要求办。

    ◆检查渣口各套有无漏水，固定装置是否坚固，冷却水是否正常。

◆准备好放渣用的工具，如长短钢钎、大锤、瓦套、楔子、铁锹、通渣口用的长铁棍、人工堵渣口用的堵耙等。

放渣操作：

◆采用带风堵渣机时，堵渣机头拔出，炉渣会自动流出，一般应用铁钎子打开渣口。如渣口眼内有铁打不动时，可用氧气烧开渣口。正常情况下是不需要的。

    ◆放渣过程中应随时观察放渣情况，渣口破损或带铁严重时应立即堵上；如发现渣罐将满(要求罐内液面距罐的上沿300 mm)或机车来拉渣罐时，也应立即堵口。

◆放渣过程中应做到勤放、勤捅、勤堵，渣口两侧如有积渣要随时清理，防止积渣影响堵口工作。

    4．渣口的维护

    ◆按高炉规定的料批及时打开渣口放渣，要求上下渣比的合格率达到70％以上，渣中带铁多时，应勤透、勤堵、勤放。

    ◆渣口泥套必须完整无缺，保持完整适宜的渣口泥套，发现破损应在放渣前及时修补，做新泥套时一定要把残渣抠净，泥套要与渣口严密接触，与渣口眼下沿平齐，不得偏高或偏低，新泥套应烤干后使用。

    ◆保持渣口大套和二套表面的砌砖完好，三套的顶辊和小套的固定销子要牢固，做到定时检查。

    ◆长期休风和中修开炉，在铁口角度尚未达到正常及炉温未达正常水平时，不允许渣口放渣。

    ◆渣铁连续出不净，铁面上升到渣口水平面时，严禁放渣。

    ◆正确使用堵渣机，拔堵渣机时应先轻拔，拔不动时应用大锤敲打堵渣机后再放。防止渣口松动带活，造成渣口冒渣的事故。对于新换的渣口放第一次渣时，原则上用耧耙堵渣口。

    ◆发现渣口损坏应及时堵上并更换，严禁用坏渣口放渣。

    5．渣口带铁的判断方法

    ◆炉温偏低时，渣流中有许多细密的小火星跳跃，类似低炉温出铁时铁沟中的“牛毛”火花。

    ◆炉温充足，放渣时从渣口往外喷火花，从流嘴处也可看到渣流下面有铁滴细流和火花。

    ◆在不易做出判断时，可堵上渣口，观察渣沟内有无沉在沟底的铁水细流。

6．渣口事故及处理

    ◆渣口冒渣

    冒渣的原因：因新换的渣口没上严或堵渣口时，堵渣机冲力过大；堵渣机头与渣口的接触过紧，拔堵渣机时又没事先打松堵渣机头，硬拔时把渣口带出，使渣口和中套间产生缝隙，熔渣从缝隙中流出。

    处理方法：发现渣口冒渣，高炉应先降压减风，缓解熔渣对接触面的冲刷侵蚀，同时减慢料速，防止铁水面上升到冒渣部位。第二步立即组织出铁，使渣面快速回落而终止冒渣。出完铁后即可休风处理，如渣口已坏应立即更换。

    预防措施：新换渣口一定要上到位并打紧固定楔，如渣口的保护性渣皮层上有突出的残铁或残渣阻挡着上不严时，可用钎子打掉，若打不掉，可用氧气烧，确保渣口上到位。

    ◆渣口爆炸

    渣口爆炸的原因：

    ①渣铁连续出不净，使炉缸的铁水超过安全容铁量；

    ②炉缸工作不活跃，有堆积现象；

    ③长期休风后开炉或炉缸冻结，炉底结厚，使炉内铁水面升高；

④小套破损未及时发现，放渣时带铁多。

避免渣口爆炸事故发生采取的措施：

    ①严禁坏渣口放渣；

    ②发现渣中带铁严重时，应立即堵上渣口，渣流小时应勤透；

    ③不能正点出铁时，应适当减风控制炉缸内渣铁的数量；

    ④炉缸冻结时，可采用特制的炭砖套制成的渣口放渣；

    ⑤中修开炉时可不放上渣，大修开炉放上渣以疏通为主；

⑥发生爆炸要立即减风或休风，尽快出铁，组织抢修。

    ◆渣口连续破损

渣口在短时间内连续烧坏，这种现象称为渣口连续破损。

造成渣口连续破损的主要原因是：炉缸堆积，渣口区域有铁水聚积，或者因边缘太重，煤气流分布失调，渣铁分离不好，放渣时渣流不正常，渣口带铁多。

    防止渣口连续破损的措施：在高炉操作中采用使炉缸工作均匀活跃的调剂手段。

    ◆渣口自动流渣

    渣口自动流渣的处理：立即堵上渣口或用原渣口堵上打紧。

    渣口自动流渣的防止方法：渣铁未出净前不得更换渣口。

    ◆渣口有凝铁堵不上

    事故产生原因：

    (①堵渣机塞头运行轨迹偏斜；

    ②泥套破损或不正，塞头不能正常入内；

    ③渣口小套与泥套接合处有凝铁；

    ④塞头老化、不规则，上面粘有渣铁。

    采取的措施：

    ①加强设备的检查，接班后应试堵；

    ②保持泥套的完好，不用泥套损坏的渣口放渣；

    ③塞头应完好；

    ④对用氧气烧开的渣口，放渣时应勤透，堵口前适当喷射后再堵；

    ⑤渣口堵不上时应酌情减风或用耧耙堵；

    ⑥当炉况失常时，无论用堵渣机还是用人工堵耙都堵不住，熔渣继续外流，可将渣口捅大一些或拉风降压用人工堵上渣口，渣口堵上后即可恢复风量，待出完铁后再更换渣口。
高炉冶炼工艺--高炉基本操作
高炉基本操作制度

高炉炉况稳定顺行：一般是指炉内的炉料下降与煤气流上升均匀，炉温稳定充沛，生铁合格，高产低耗。

操作制度：根据高炉具体条件(如高炉炉型、设备水平、原料条件、生产计划及品种指标要求)制定的高炉操作准则。

高炉基本操作制度：装料制度、送风制度、炉缸热制度和造渣制度。

一、炉缸热制度

1.炉缸热制度的概念

高炉炉缸所应具有的温度和热量水平。

炉温一般指高炉炉渣和铁水的温度，即“物理热”。一般铁水温度为1350～1550℃，炉渣温度比铁水温度高50～100℃。

生产中常用生铁含硅量的高低来表示高炉炉温水平，即“化学热”。

2.炉缸热制度的作用

直接反映炉缸的工作状态，稳定均匀而充沛的热制度是高炉稳定顺行的基础。

3.热制度的选择

◆根据生产铁种的需要，选择生铁含硅量在经济合理的水平。

冶炼炼钢生铁时，[Si]含量一般控制在0.3％～0.6％之间。冶炼铸造生铁时，按用户要求选择[Si]含量。且上、下两炉[Si]含量波动应小于0.1％。

◆根据原料条件选择生铁含硅量。

冶炼含钒钛铁矿石时，允许较低的生铁含硅量；用铁水的[Si]+[Ti]来表示炉温。

◆结合高炉设备情况。

如炉缸严重侵蚀时，以冶炼铸造铁为好。

◆结合技术操作水平与管理水平。

原燃料强度差、粉末多、含硫高、稳定性较差时，应维持较高的炉温；反之在原燃料管理稳定、强度好、粉末少、含硫低的条件下，可维持较低的生铁含硅量。

4.影响热制度的主要因素

◆原燃料性质变化

主要包括焦炭灰分、含硫量、焦炭强度、矿石品位、还原性、粒度、含粉率、熟料率、熔剂量等的变化。

矿石品位提高1％，焦比约降低2％，产量提高3％。

烧结矿中FeO含量增加l％，焦比升高l．5％。

矿石粒度均匀有利于透气性改善和煤气利用率提高。

焦炭含硫增加0．1％，焦比升高l．2％～2．0％；灰分增加l％，焦比上升2％左右。

随着高炉煤比的提高，还应充分考虑煤粉发热量、含硫量和灰分含量的波动对热制度的影响。

◆冶炼参数的变动

主要包括冶炼强度、风温、湿度、富氧量、炉顶压力、炉顶煤气CO2含量等的变化。

调节风温可以很快改变炉缸热制度。

喷吹燃料会改变炉缸煤气流分布。

风量的增减使料速发生变化，风量增加，煤气停留时间缩短，直接还原增加，会造成炉温向凉。

装料制度如批重和料线等对煤气分布、热交换和还原反应产生直接影响。

◆设备故障及其他方面的变化

下雨等天气变化导致入炉原燃料含水量增加、入炉料称量误差等。

高炉炉顶设备故障，悬料、崩料和低料线时，炉料与煤气流分布受到破坏，大量未经预热的炉料直接进入炉缸，炉缸热量消耗的增加使炉缸温度降低，炉温向凉甚至大凉。

冷却设备漏水，导致炉缸热量消耗的增加使炉缸温度降低，造成炉冷直至炉缸冻结。

二.送风制度

1.送风制度的概念

在一定的冶炼条件下，确定合适的鼓风参数和风口进风状态。

2.适宜鼓风动能的选择

高炉鼓风所具有的机械能叫鼓风动能。适宜鼓风动能应根据下列因素选择：

◆原料条件

原燃料条件好，能改善炉料透气性，利于高炉强化冶炼，允许使用较高的鼓风动能。原燃料条件差，透气性不好，不利于高炉强化冶炼，只能维持较低的鼓风动能。

◆燃料喷吹量

高炉喷吹煤粉，炉缸煤气体积增加，中心气流趋于发展，需适当扩大风口面积，降低鼓风动能，以维持合理的煤气分布。但随着冶炼条件的变化，喷吹煤粉量增加，边缘气流增加。这时不但不能扩大风口面积，反而应缩小风口面积。因此，煤比变动量大时，鼓风动能的变化方向应根据具体实际情况而定。

◆风口面积和长度

在一定风量条件下，风口面积和长度对风口的进风状态起决定性作用。

风口面积一定，增加风量，冶强提高，鼓风动能加大，促使中心气流发展。为保持合理的气流分布，维持适宜的回旋区长度，必须相应扩大风口面积，降低鼓风动能。

◆高炉有效容积

在一定冶炼强度下，高炉有效容积与鼓风动能的关系见表4—1。

表4—1  高炉有效容积与鼓风动能的关系

高炉适宜的鼓风动能随炉容的扩大而增加。炉容相近，矮胖多风口高炉鼓风动能相应增加。

鼓风动能是否合适的直观表象见表4—2。

表4—2  鼓风动能变化对有关参数的影响

3.合理的理论燃烧温度的选择

风口前焦炭和喷吹燃料燃烧所能达到的最高绝热温度，即假定风口前燃料燃烧放出的热量全部用来加热燃烧产物时所能达到的最高温度，叫风口前理论燃烧温度。

理论燃烧温度的高低不仅决定了炉缸的热状态，而且决定炉缸煤气温度，对炉料加热和还原以及渣铁温度和成分、脱硫等产生重大影响。

适宜的理论燃烧温度，应能满足高炉正常冶炼所需的炉缸温度和热量，保证渣铁的充分加热和还原反应的顺利进行。理论燃烧温度过高，高炉压差升高，炉况不顺。理论燃烧温度过低，渣铁温度不足，炉况不顺，严重时会导致风口灌渣，甚至炉冷事故。

理论燃烧温度提高，渣铁温度相应提高，见图4—1。

图4—1 理论燃烧温度t理与铁水温度的关系

大高炉炉缸直径大，炉缸中心温度低，为维持其透气性和透液性，应采用较高的理论燃烧温度，见图4—2。 

图4—2 炉容与理论燃烧温度t理的关系

影响理论燃烧温度的因素

◆鼓风温度

鼓风温度升高，则带入炉缸的物理热增加，从而使t理升高。一般每±100℃风温可影响理论燃烧温度±80℃。

◆鼓风湿分

由于水分分解吸热，鼓风湿分增加，t理降低。鼓风中±1g／m3湿分，风温干9℃。

◆鼓风富氧率

鼓风富氧率提高，N2含量降低，从而使t理升高。鼓风含氧量±l％，风温±35～45℃

◆喷吹燃料

高炉喷吹燃料后，喷吹物的加热、分解和裂化使t理降低。

各种燃料的分解热不同，对t理的影响也不同。对t理影响的顺序为天然气、重油、烟煤、无烟煤，喷吹天然气时t理降低幅度最大。每喷吹10kg煤粉t理降低20～30℃，无烟煤为下限，烟煤为上限。

4.送风制度的调节

◆风量

增加风量，综合冶炼强度提高。在燃料比降低或燃料比维持不变的情况下，风量增加，下料速度加快，生铁产量增加。

料速超过正常规定应及时减少风量。

当高炉出现悬料、崩料或低料线时，要及时减风，并一次减到所需水平。

渣铁未出净时，减风应密切注意风口状况，防止风口灌渣。

当炉况转顺，需要加风时，不能一次到位，防止高炉顺行破坏。两次加风应有一定的时间间隔。

◆风温

提高风温可大幅度地降低焦比。

提高风温能增加鼓风动能，提高炉缸温度活跃炉缸工作，促进煤气流初始分布合理，改善喷吹燃料的效果。

在喷吹燃料情况下，一般不使用风温调节炉况，而是将风温固定在较高水平上，通过喷吹量的增减来调节炉温。

当炉热难行需要撤风温时，幅度要大些，一次撤到高炉需要的水平；炉况恢复时逐渐将风温提高到需要的水平，提高风温速度不超过50℃／h。

在操作过程中，应保持风温稳定，换炉前后风温波动应小于30℃。

◆风压

风压直接反映炉内煤气与料柱透气性的适应情况。

◆鼓风湿分

鼓风中湿分增加lg／m3，相当于风温降低9℃，但水分分解出的氢在炉内参加还原反应，又放出相当于3℃风温的热量。

加湿鼓风需要热补偿，对降低焦比不利。

◆喷吹燃料

喷吹燃料在热能和化学能方面可以取代焦炭的作用。

把单位燃料能替换焦炭的数量称为置换比。

随着喷吹量的增加，置换比逐渐降低，对高炉冶炼会带来不利影响。提高置换比措施有提高风温给予热补偿、提高燃烧率、改善原料条件以及选用合适的操作制度。

喷吹燃料具有“热滞后性”。即喷吹燃料进入风口后，炉温的变化要经过一段时间才能反映出来，这种炉温变化滞后于喷吹量变化的特性称为“热滞后性”。热滞后时间大约为冶炼周期的70％，热滞后性随炉容、冶炼强度、喷吹量等不同而不同。

用喷吹量调节炉温时，要注意炉温的趋势，根据热滞后时间，做到早调，调剂量准确。

◆富氧鼓风

富氧后能够提高冶炼强度，增加产量。

富氧鼓风能提高风口前理论燃烧温度，有利于提高炉缸温度，补偿喷煤引起的理论燃烧温度的下降。

增加鼓风含氧量，有利于改善喷吹燃料的燃烧。

富氧鼓风使煤气中N2含量减少，炉腹CO浓度相对增加，有利于间接反应进行；同时炉顶煤气热值提高，有利于热风炉的燃烧，为提高风温创造条件。

富氧鼓风只有在炉况顺行的情况下才能进行。

在大喷吹情况下，高炉停止喷煤或大幅度减少煤量时，应及时减氧或停氧。

三．装料制度

1.装料制度的概念

炉料装入炉内的方式方法的有关规定，包括装入顺序、装入方法、旋转溜槽倾角、料线和批重等。

2.炉料装入炉内的设备

钟式炉顶装料设备和无钟炉顶装料设备。

3.影响炉料分布的因素

◆装料设备类型(主要分钟式炉顶和布料器，无钟炉顶)和结构尺寸(如大钟倾角、下降速度、边缘伸出料斗外长度，旋转溜槽长度等)。

大钟倾角愈大，炉料愈布向中心。现在高炉大钟倾角多为50°～53°。

大钟下降速度和炉料滑落速度相等时，大钟行程大，布料有疏松边缘的趋势。大钟下降进度大于炉料滑落速度时，大钟行程的大小对布料无明显影响。大钟下降速度小于炉料滑落速度时，大钟行程大有加重边缘的趋势。

大钟边缘伸出料斗外的长度愈大，炉料愈易布向炉墙。

◆炉喉间隙。

炉喉间隙愈大，炉料堆尖距炉墙越远；反之则愈近。

批重较大，炉喉间隙小的高炉，总是形成“V”形料面。

只有炉喉间隙较大，或采用可调炉喉板，方能形成“