陕西中兴冶金设备有限公司带你了解高炉冶炼工艺--高炉基本操作

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，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—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。