高炉炼铁工艺流程（共5篇）

第一篇：高炉炼铁工艺流程

本文是我根据我的上传的上一个文库资料继续修改的，以前那个因自己也没有吃透，没有条理性，现在这个是我在基本掌握高炉冶炼的知识之后再次整理的，比上次更具有系统性。同时也增加了一些图片，增加大家的感性认识。希望本文对你有所帮助。

本次将高炉炼铁工艺流程分为以下几部分：

一、高炉炼铁工艺流程详解

二、高炉炼铁原理

三、高炉冶炼主要工艺设备简介

四、高炉炼铁用的原料

附：高炉炉本体主要组成部分介绍以及高炉操作知识

工艺设备相见文库文档： 在炼铁中矿石一般情况下以三种形式入炉，一种是['ælkəlain]碱性

alkaline agglomerate[ə'ɡlɔmərət,-reit, ə'ɡlɔməreit] 烧结矿；一种

acidic酸性球团，还有一种就是块矿（就是粒度符合入炉要求的原矿石头，呈酸性），球团矿主要成分是铁精粉（而铁精粉是经过矿石破碎球磨水洗精选出来的，当然还有焙烧球磨后精选的），在造球机上滚动形成，然后经过球团竖炉烧结硬化而成，主要成分为三氧化二铁、亚铁、氧化硅，所以它也是呈酸性的。在高炉冶炼时，为了将铁元素分离出来，就需要将碱性烧结矿中氧化钙和铁矿石（球团、块矿）中的氧化硅通过高温造渣，使它们分离。

一、高炉炼铁工艺流程详解

高炉炼铁工艺流程详图如下图所示：

二、高炉炼铁原理

炼铁过程实质上是将铁从其自然形态——矿石等含铁化合物中还原出来的过程。

炼铁方法主要有高炉法、直接还原法、熔融还原法等，其原理是矿石在特定的气氛中（还原物质CO、H2、C；适宜温度等）通过物化反应获取还原后的生铁。生铁除了少部分用于铸造外，绝大部分是作为炼钢原料。

高炉炼铁是现代炼铁的主要方法，钢铁生产中的重要环节。这种方法是由古代竖炉炼铁发展、改进而成的。尽管世界各国研究发展了很多新的炼铁法，但由于高炉炼铁技术经济指标良好，工艺简单，生产量大,劳动生产率高,能耗低，这种方法生产的铁仍占世界铁总产量的95％以上。

炼铁工艺是是将含铁原料（烧结矿、球团矿或铁矿）、燃料（焦炭、煤粉等）及其它辅助原料（石灰石、白云石、锰矿等）按一定比例自高炉炉顶装入高炉，并由热风炉在高炉下部沿炉周的风口向高炉内鼓入热风助焦炭燃烧（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料），在高温下焦炭中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气。原料、燃料随着炉内熔炼等过程的进行而下降，在炉料下降和上升的煤气相遇，先后发生传热、还原、熔化、脱炭作用而生成生铁，铁矿石原料中的杂质与加入炉内的熔剂相结合而成渣，炉底铁水间断地放出装入铁水罐，送往炼钢厂。同时产生高炉煤气，炉渣两种副产品，高炉渣铁主要矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成，自渣口排出后，经水淬处理后全部作为水泥生产原料；产生的煤气从炉顶导出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。炼铁工艺流程和主要排污节点见上图。

三、高炉冶炼主要工艺设备简介

高护炼铁设备组成有：①高炉本体；②供料设备；③送风设备；④喷吹设备；⑤煤气处理设备；⑥渣铁处理设备。

通常，辅助系统的建设投资是高炉本体的4~5倍。生产中，各个系统互相配合、互相制约，形成一个连续的、大规模的高温生产过程。高炉开炉之后，整个系统必须日以继夜地连续生产，除了计划检修和特殊事故暂时休风外，一般要到一代寿命终了时才停炉。

高炉炼铁系统（炉体系统、渣处理系统、上料系统、除尘系统、送风系统）主要设备简要介绍一下。

1、高炉

高炉炉本体较为复杂，本文在最后附有专门介绍。

横断面为圆形的炼铁竖炉。用钢板作炉壳，壳内砌耐火砖内衬。高炉本体自上而下分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸5部分。由于高炉炼铁技 术经济指标良好，工艺 简单，生产量大，劳动生产效率高，能耗低等优点，故这种方法生产的铁占世界铁总产量的绝大部分。高炉生产时从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂（石灰石），从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。在高温下焦炭（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料）中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧，从而还原得到铁。炼出的铁水从铁口放出。铁矿石中未还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣，从渣口排出。产生的煤气从炉顶排出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。高炉冶炼的主要产品是生铁，还有副产高炉渣和高炉煤气。

2、高炉除尘器

用来收集高炉煤气中所含灰尘的设备。高炉用除尘器有重力除尘器、离心除尘器、旋风除尘器、洗涤塔、文氏管、洗气机、电除尘器、布袋除尘器等。粗粒灰尘（＞60～90um），可用重力除尘器、离心除尘器及旋风除尘器等除尘；细粒灰尘则需用洗气机、电除尘器等除尘设备。

3、高炉鼓风机

高炉最重要的动力设备。它不但直接提供高炉冶炼所需的氧气，而且提供克服高炉料柱阻力所需的气体动力。现代大、中型高炉所用的鼓风机，大多用汽轮机驱动的离心式鼓风机和轴流式鼓风机。近年来使用大容量同步电动鼓风机。这种鼓风机耗电虽多，但启动方便，易于维修，投资较少。高炉冶炼要求鼓风机能供给一定量的空气，以保证燃烧一定的碳；其所需风量的大小不仅与炉容成正比，而且与高炉强化程度有关、一般按单位炉容2.1～2.5m3／min的风量配备。但实际上不少的高炉考虑到生产的发展，配备的风机能力都大于这一比例

4、高炉热风炉

热风炉是为高炉加热鼓风的设备，是现代高炉不可缺少的重要组成部分。现代热风炉是一种蓄热式换热器。目前风温水平为1000℃~1200 ℃，高的为1250 ℃~1350 ℃，最高可达1450 ℃~1550 ℃。提高风温可以通过提高煤气热值、优化热风炉及送风管道结构、预热煤气和助燃空气、改善热风炉操作等技术措施来实现。理论研究和生产实践表明，采用优化的热风炉结构、提高热风炉热效率、延长热风炉寿命是提高风温的有效途径。

5、铁水罐车

铁水罐车用于运送铁水，实现铁水在脱硫跨与加料跨之间的转移或放置在混铁炉下，用于高炉或混铁炉等出铁。

四、高炉炼铁用的原料

高炉冶炼用的原料主要由铁矿石、燃料（焦炭）和熔剂（石灰石）三部分组成。

通常，冶炼1吨生铁需要1.5-2.0吨铁矿石，0.4-0.6吨焦炭，0.2-0.4吨熔剂，总计需要2-3吨原料。为了保证高炉生产的连续性，要求有足够数量的原料供应。

因此，无论是生铁厂家还是钢厂采购原料的工作是尤其重要。

生铁的冶炼虽原理相同，但由于方法不同、冶炼设备不同，所以工艺流程也不同。下面分别简单予以介绍。

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。

生铁是高炉产品（指高炉冶炼生铁），而高炉的产品不只是生铁，还有锰铁等，属于铁合金产品。锰铁高炉不参加炼铁高炉各种指标的计算。高炉炼铁过程中还产生副产品水渣、矿渣棉和高炉煤气等。高炉炼铁的特点：规模大，不论是世界其它国家还是中国，高炉的容积在不断扩大，如我国宝钢高炉是4063立方米，日产生铁超过10000吨，炉渣4000多吨，日耗焦4000多吨。

目前国内单一性生铁厂家，高炉容积也以达到500左右立方米，但多数仍维持在100-300立方米之间，甚至仍存在100立方米以下的高耗能高污染的小高炉，其产品质量参差不齐，公布分散，不具有期规模性，更不能与国际上的钢铁厂相比。

附：高炉炉本体的主要组成部分

高炉炉壳：现代化高炉广泛使用焊接的钢板炉壳，只有极少数最小的土高炉才用钢箍加固的砖壳。炉壳的作用是固定冷却设备，保证高炉砌体牢固，密封炉体，有的还承受炉顶载荷。炉壳除承受巨大的重力外，还要承受热应力和内部的煤气压力，有时要抵抗崩料、坐料甚至可能发生的煤气爆炸的突然冲击，因此要有足够的强度。炉壳外形尺寸应与高炉内型、炉体各部厚度、冷却设备结构形式相适应。

炉喉：高炉本体的最上部分，呈圆筒形。炉喉既是炉料的加入口，也是煤气的导出口。它对炉料和煤气的上部分布起控制和调节作用。炉喉直径应和炉缸直径、炉腰直径及大钟直径比例适当。炉喉高度要允许装一批以上的料，以能起到控制炉料和煤气流分布为限。

炉身：高炉铁矿石间接还原的主要区域，呈圆锥台简称圆台形，由上向下逐渐扩大，用以使炉料在遇热发生体积膨胀后不致形成料拱，并减小炉料下降阻找力。炉身角的大小对炉料下降和煤气流分布有很大影响。

炉腰：高炉直径最大的部位。它使炉身和炉腹得以合理过渡。由于在炉腰部位有炉渣形成，并且粘稠的初成渣会使炉料透气性恶化，为减小煤气流的阻力，在渣量大时可适当扩大炉腰直径，但仍要使它和其他部位尺寸保持合适的比例关系，比值以取上限为宜。炉腰高度对高炉冶炼过程影响不很显著，一般只在很小范围内变动。

炉腹：高炉熔化和造渣的主要区段，呈倒锥台形。为适应炉料熔化后体积收缩的特点，其直径自上而下逐渐缩小，形成一定的炉腹角。炉腹的存在，使燃烧带处于合适位置，有利于气流均匀分布。炉腹高度随高炉容积大小而定，但不能过高或过低，一般为3．0～3．6m。炉腹角一般为79～82 ；过大，不利于煤气流分布；过小，则不利于炉料顺行。

炉缸：高炉燃料燃烧、渣铁反应和贮存及排放区域，呈圆筒形。出铁口、渣口和风口都设在炉缸部位，因此它也是承受高温煤气及渣铁物理和化学侵蚀最剧烈的部位，对高炉煤气的初始分布、热制度、生铁质量和品种都有极重要的影响。

炉底：高炉炉底砌体不仅要承受炉料、渣液及铁水的静压力，而且受到1400～4600℃的高温、机械和化学侵蚀、其侵蚀程度决定着高炉的一代寿命。只有砌体表面温度降低到它所接触的渣铁凝固温度，并且表面生成渣皮（或铁壳），才能阻止其进一步受到侵蚀，所以必需对炉底进行冷却。通常采用风冷或水冷。目前我国大中型高炉大都采用全碳砖炉底或碳砖和高铝砖综合炉底，大大改善了炉底的散热能力。

炉基：它的作用是将所集中承担的重量按照地层承载能力均匀地传给地层，因而其形状都是向下扩大的。高炉和炉基的总重量常为高炉容积的10～18倍（吨）。炉基不许有不均匀的下沉，一般炉基的倾斜值不大于0.1％～0．5％。高炉炉基应有足够的强度和耐热能力，使其在各种应力作用下不致产生裂缝。炉基常做成圆形或多边形，以减少热应力的不均匀分布。

炉衬：高炉炉衬组成高炉的工作空间，并起到减少高炉热损失、保护炉壳和其它金属结构免受热应力和化学侵蚀的作用。炉衬是用能够抵抗高温作用的耐火材料砌筑而成的。炉衬的损坏受多种因素的影响，各部位工作条件不同，受损坏的机理也不同，因此必须根据部位、冷却和高炉操作等因素，选用不同的耐火材料。

炉喉护板：炉喉在炉料频繁撞击和高温的煤气流冲刷下，工作条件十分恶劣，维护其圆筒形状不被破坏是高炉上部调节的先决条件。为此，在炉喉设置保护板（钢砖）。小高炉的炉喉保护板可以用铸铁做成开口的匣子形状；大高炉的炉喉护板则用100～150mm厚的铸钢做成。炉喉护板主要有块状、条状和变径几种形式。变径炉喉护板还起着调节炉料和煤气流分布的作用。

高炉解体

为了在操作技术上能正确处理高炉冶炼中经常出现的复杂现象，就要切实了解炉内状况。在尽量保持高炉的原有生产状态下停炉、注水冷却或充氮冷却后，对从炉喉的炉料开始一直到炉底的积铁所进行的细致的解体调查，称为高炉解体调查。它虽不能完全了解高炉生产的动态情况，但对了解高炉过程、强化高炉冶炼很有参考价值。

高炉冷却装置

高炉炉衬内部温度高达1400℃，一般耐火砖都要软化和变形。高炉冷却装置是为延长砖衬寿命而设置的，用以使炉衬内的热量传递出动，并在高炉下部使炉渣在炉衬上冷凝成一层保护性渣皮，按结构不同，高炉冷却设备大致可分为：外部喷水冷却、风口渣口冷却、冷却壁和冷却水箱以及风冷(水冷)炉底等装置。

高炉灰

也叫炉尘，系高炉煤气带出的炉料粉末。其数量除了与高炉冶炼强度、炉顶压力有关外，还与炉料的性质有很大关系。炉料粉末多，带出的炉尘量就大。目前，每炼一吨铁约有 10～100kg的高炉灰。高炉灰通常含铁40％左右，并含有较多的碳和碱性氧化物；其主要成分是焦末和矿粉。烧结料中加入部分高炉灰，可节约熔剂和降低燃料消耗。

高炉基本操作制度

1、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。

2、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。

3、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。

4、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。

第二篇：高炉炼铁工艺流程

本次将高炉炼铁工艺流程分为以下几部分： 本次将高炉炼铁工艺流程分为以下几部分：

一、高炉炼铁工艺流程详解

二、高炉炼铁原理

三、高炉冶炼主要工艺设备简介

四、高炉炼铁用的原料 附：高炉炉本体主要组成部分介绍以及高炉操作知识

工艺设备相见文库文档： 工艺设备相见文库文档：

一、高炉炼铁工艺流程详解 高炉炼铁工艺流程详图如下图所示：

二、高炉炼铁原理

炼铁过程实质上是将铁从其自然形态——矿石等含铁化合物中 还原出来的过程。炼铁方法主要有高炉法、直 接还原法、熔融还原法等，其原 理是矿石在特定的气氛中（还原 物质 CO、H2、C；适宜温度等）通过物化反应获取还原后的生 铁。生铁除了少部分用于铸造外，绝大部分是作为炼钢原料。高炉炼铁是现代炼铁的主要 方法，钢铁生产中的重要环节。这种方法是由古代竖炉炼铁发展、改进而成的。尽管世界各国研究发 展了很多新的炼铁法，但由于高炉炼铁技术经济指标良好，工艺简单，生产量大,劳动生产率高,能耗低，这种方法生产的铁仍占世界铁总产 量的 95％以上。炼铁工艺是是将含铁原料（烧结矿、球团矿或铁矿）燃料、（焦 炭、煤粉等）及其它辅助原料（石灰石、白云石、锰矿等）按一定比 例自高炉炉顶装入高炉，并由热风炉在高炉下部沿炉周的风口向高炉 内鼓入热风助焦炭燃烧（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助 燃料），在高温下焦炭中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳 和氢气。原料、燃料随着炉内熔炼等过程的进行而下降，在炉料下降

和上升的煤气相遇，先后发生传热、还原、熔化、脱炭作用而生成生 铁，铁矿石原料中的杂质与加入炉内的熔剂相结合而成渣，炉底铁水 间断地放出装入铁水罐，送往炼钢厂。同时产生高炉煤气，炉渣两种 副产品，高炉渣铁主要矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生 成，自渣口排出后，经水淬处理后全部作为水泥生产原料；产生的煤 气从炉顶导出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃 料。炼铁工艺流程和主要排污节点见上图。

三、高炉冶炼主要工艺设备简介

高护炼铁设备组成有：①高炉本体；②供料设备；③送风设备； ④喷吹设备；⑤煤气处理设备；⑥渣铁处理设备。通常，辅助系统的建设投资是高炉本体的 4~5 倍。生产中，各个 系统互相配合、互相制约，形成一个连续的、大规模的高温生产过程。高炉开炉之后，整个系统必须日以继夜地连续生产，除了计划检修和 特殊事故暂时休风外，一般要到一代寿命终了时才停炉。

高炉炼铁系统（炉体系统、渣处理系统、上料系统、除尘系统、送风系统）主要设备简要介绍一下。

1、高炉、高炉炉本体较为复杂，本文在 最后附有专门介绍。横断面为圆形的炼铁竖炉。用 钢板作炉壳，壳内砌耐火砖内衬。高炉本体自上而下分为炉喉、炉 身、炉腰、炉腹、炉缸 5 部分。由于高炉炼铁技 术经济指标良 好，工艺 简单，生产量大，劳 动生产效率高，能耗低等优点，故这种方法生产的铁占世界铁总产量的绝大部分。高炉生产时从炉顶 装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂（石灰石），从位于炉子下部沿炉周 的风口吹入经预热的空气。在高温下焦炭（有的高炉也喷吹煤粉、重 油、天然气等辅助燃料）中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化 碳和氢气，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧，从而还原得到铁。炼出的铁水从铁口放出。铁矿石中未还原的杂质和石灰石等熔剂结合 生成炉渣，从渣口排出。产生的煤气从炉顶排出，经除尘后，作为热 风炉、加热 炉、焦炉、锅炉等的燃 料。高炉冶 炼的主要产 品是生铁，还有副产高 炉渣和高炉 煤气。

2、高炉除尘器、用来收集高炉煤气中所含灰尘的设备。高炉用除尘器有重力除尘 器、离心除尘器、旋风除尘器、洗涤塔、文氏管、洗气机、电除尘器、布袋除尘器等。粗粒灰尘（＞60～90um），可用重力除尘器、离心除 尘器及旋风除尘器等除尘；细粒灰尘则需用洗气机、电除尘器等除尘 设备。

3、高炉鼓风机、高炉最重要的动力设备。它不但直接提供高炉冶炼所需的氧气，而且提供克服高炉料柱阻力所需的气体动力。现代大、中型高炉所用 的鼓风机，大多用汽轮机驱动的离心式鼓风机和轴流式鼓风机。近年 来使用大容量同步电动鼓风机。这种鼓风机耗电虽多，但启动方便，易于维修，投资较少。高炉冶炼要求鼓风机能供给一定量的空气，以 保证燃烧一定的碳；其所需风量的大小不仅与炉容成正比，而且与高 炉强化程度有关、一般按单位炉容 2.1～2.5m3／min 的风量配备。但 实际上不少的高炉考虑到生产的发展，配备的风机能力都大于这一比 例

4、高炉热风炉、热风炉是为高炉加热鼓风的设备，是现代高炉不可缺少的重要组 成部分。现代热风炉是一种蓄热式换热器。目前风温水平为 1000℃ ~1200 ℃，高的为 1250 ℃~1350 ℃，最高可达 1450 ℃~1550 ℃。提高风温可以通过提高煤气热值、优化热风炉及送风管道结构、预热 煤气和助燃空气、改善热风炉操作等技术措施来实现。理论研究和生 产实践表明，采用优化的热风炉结构、提高热风炉热效率、延长热风 炉寿命是提高风温的有效途径。

5、铁水罐车、铁水罐车用于运送铁水，实现铁水在脱硫跨与加料跨之间的转移或 放置在混铁炉下，用于高炉或混铁炉等出铁。

四、高炉炼铁用的原料 高炉炼铁用的原料 炼铁

高炉冶炼用的原料主要由铁矿石、燃料（焦炭）和熔剂（石灰 石）三部分组成。通常，冶炼 1 吨生铁需要 1.5-2.0 吨铁矿石，0.4-0.6 吨焦炭，0.2-0.4 吨熔剂，总计需要 2-3 吨原料。为了保证高炉生产的连续性，要求有 足够数量的原料供应。因此，无论是生铁厂家还是钢厂采购原料的工作是尤其重要。生铁的冶炼虽原理相同，但由于方法不同、冶炼设备不同，所以 工艺流程也不同。下面分别简单予以介绍。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。生铁是高炉产品（指高炉冶炼生铁），而高炉的产品不只是生铁，还有锰铁等，属于铁合金产品。锰铁高炉不参加炼铁高炉各种指标的 计算。高炉炼铁过程中还产生副产品水渣、矿渣棉和高炉煤气等。高炉炼铁的特点：规模大，不论是世界其它国家还是中国，高炉的容 积在不断扩大，如我国宝钢高炉是 4063 立方米，日产生铁超过 10000 吨，炉渣 4000 多吨，日耗焦 4000 多吨。目前国内单一性生铁厂家，高炉容积也以达到 500 左右立方米，但多数仍维持在 100-300 立方米之间，甚至仍存在 100 立方米以下的 高耗能高污染的小高炉，其产品质量参差不齐，公布分散，不具有期 规模性，更不能与国际上的钢铁厂相比。

附：高炉炉本体的主要组成部分 高炉炉本体的主要组成部分 炉本体 高炉炉壳： 高炉炉壳：现代化高炉广泛使用焊接的钢板炉壳，只有极少数最 小的土高炉才用钢箍加固的砖壳。炉壳的作用是固定冷却设备，保证 高炉砌体牢固，密封炉体，有的还承受炉顶载荷。炉壳除承受巨大的 重力外，还要承受热应力和内部的煤气压力，有时要抵抗崩料、坐料 甚至可能发生的煤气爆炸的突然冲击，因此要有足够的强度。炉壳外 形尺寸应与高炉内型、炉体各部厚度、冷却设备结构形式相适应。炉喉： 呈圆筒形。炉喉既是炉料的加入口，炉喉 高炉本体的最上部分，也是煤气的导出口。它对炉料和煤气的上部分布起控制和调节作用。炉喉直径应和炉缸直径、炉腰直径及大钟直径比例适当。炉喉高度要 允许装一批以上的料，以能起到控制炉料和煤气流分布为限。炉身：高炉铁矿石间接还原的主要区域，呈圆锥台简称圆台形，由上向下逐渐扩大，用以使炉料在遇热发生体积膨胀后不致形成料 拱，并减小炉料下降阻找力。炉身角的大小对炉料下降和煤气流分布 有很大影响。

炉腰：高炉直径最大的部位。它使炉身和炉腹得以合理过渡。由 炉腰 于在炉腰部位有炉渣形成，并且粘稠的初成渣会使炉料透气性恶化，为减小煤气流的阻力，在渣量大时可适当扩大炉腰直径，但仍要使它 和其他部位尺寸保持合适的比例关系，比值以取上限为宜。炉腰高度 对高炉冶炼过程影响不很显著，一般只在很小范围内变动。

炉腹：高炉熔化和造渣的主要区段，呈倒锥台形。为适应炉料熔 炉腹 化后体积收缩的特点，其直径自上而下逐渐缩小，形成一定的炉腹角。炉腹的存在，使燃烧带处于合适位置，有利于气流均匀分布。炉腹高 度随高炉容积大小而定，但不能过高或过低，一般为 3．0～3．6m。炉腹角一般为 79～82 ；过大，不利于煤气流分布；过小，则不利于 炉料顺行。炉缸：高炉燃料燃烧、渣铁反应和贮存及排放区域，呈圆筒形。炉缸 出铁口、渣口和风口都设在炉缸部位，因此它也是承受高温煤气及渣 铁物理和化学侵蚀最剧烈的部位，对高炉煤气的初始分布、热制度、生铁质量和品种都有极重要的影响。

炉底：高炉炉底砌体不仅要承受炉料、渣液及铁水的静压力，而 炉底 且受到 1400～4600℃的高温、机械和化学侵蚀、其侵蚀程度决定着 高炉的一代寿命。只有砌体表面温度降低到它所接触的渣铁凝固温 度，并且表面生成渣皮（或铁壳），才能阻止其进一步受到侵蚀，所 以必需对炉底进行冷却。通常采用风冷或水冷。目前我国大中型高炉 大都采用全碳砖炉底或碳砖和高铝砖综合炉底，大大改善了炉底的散 热能力。

炉基： 炉基 它的作用是将所集中承担的重量按照地层承载能力均匀地 传给地层，因而其形状都是向下扩大的。高炉和炉基的总重量常为高 炉容积的 10～18 倍（吨）。炉基不许有不均匀的下沉，一般炉基的倾 斜值不大于 0.1％～0．5％。高炉炉基应有足够的强度和耐热能力，使其在各种应力作用下不致产生裂缝。炉基常做成圆形或多边形，以 减少热应力的不均匀分布。

炉衬：高炉炉衬组成高炉的工作空间，并起到减少高炉热损失、炉衬 保护炉壳和其它金属结构免受热应力和化学侵蚀的作用。炉衬是用能 够抵抗高温作用的耐火材料砌筑而成的。炉衬的损坏受多种因素的影 响，各部位工作条件不同，受损坏的机理也不同，因此必须根据部位、冷却和高炉操作等因素，选用不同的耐火材料。炉喉护板：炉喉在炉料频繁撞击和高温的煤气流冲刷下，工作条 炉喉护板 件十分恶劣，维护其圆筒形状不被破坏是高炉上部调节的先决条件。为此，在炉喉设置保护板（钢砖）。小高炉的炉喉保护板可以用铸铁 做成开口的匣子形状； 大高炉的炉喉护板则用 100～150mm 厚的铸钢 做成。炉喉护板主要有块状、条状和变径几种形式。变径炉喉护板还 起着调节炉料和煤气流分布的作用。

高炉解体 为了在操作技术上能正确处理高炉冶炼中经常出现的复杂现象，就要切实了解炉内状况。在尽量保持高炉的原有生产状态下停炉、注 水冷却或充氮冷却后，对从炉喉的炉料开始一直到炉底的积铁所进行 的细致的解体调查，称为高炉解体调查。它虽不能完全了解高炉生产的动态情况，但对了解高炉过程、强化高炉冶炼很有参考价值。高炉冷却装置 高炉炉衬内部温度高达 1400℃，一般耐火砖都要软化和变形。高炉冷却装置是为延长砖衬寿命而设置的，用以使炉衬内的热量传递 出动，并在高炉下部使炉渣在炉衬上冷凝成一层保护性渣皮，按结构 不同，高炉冷却设备大致可分为：外部喷水冷却、风口渣口冷却、冷 却壁和冷却水箱以及风冷(水冷)炉底等装置。

高炉灰 也叫炉尘，系高炉煤气带出的炉料粉末。其数量除了与高炉冶炼 强度、炉顶压力有关外，还与炉料的性质有很大关系。炉料粉末多，带出的炉尘量就大。目前，每炼一吨铁约有 10～100kg 的高炉灰。高炉灰通常含铁 40％左右，并含有较多的碳和碱性氧化物；其主要 成分是焦末和矿粉。烧结料中加入部分高炉灰，可节约熔剂和降低燃 料消耗。高炉基本操作制度

1、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。

2、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。

3、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。

4、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。

第三篇：高炉工艺流程

高炉炼铁生产工艺流程简介

----冶金自动化系列专题

[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（一般炉顶是由料钟与料斗组成，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:

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。

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。

高炉冶炼主要工艺设备简介：

[高炉设备]高炉 ：

横断面为圆形的炼铁竖炉。用钢板作炉壳，壳内砌耐火砖内衬。高炉本体自上而下分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸5部分。由于高炉炼铁技 术经济指标良好，工艺 简单，生产量大，劳动生产效率高，能耗低等优点，故这种方法生产的铁占世界铁总产量的绝大部分。高炉生产时从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂（石灰石），从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。在高温下焦炭（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料）中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧，从而还原得到铁。炼出的铁水从铁口放出。铁矿石中未还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣，从渣口排出。产生的煤气从炉顶排出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。高炉冶炼的主要产品是生铁，还有副产高炉渣和高炉煤气。

[高炉设备]高炉热风炉介绍 :

热风炉是为高炉加热鼓风的设备，是现代高炉不可缺少的重要组成部分。提高风温可以通过提高煤气热值、优化热风炉及送风管道结构、预热煤气和助燃空气、改善热风炉操作等技术措施来实现。理论研究和生产实践表明，采用优化的热风炉结构、提高热风炉热效率、延长热风炉寿命是提高风温的有效途径。

[高炉设备]铁水罐车:

铁水罐车用于运送铁水，实现铁水在脱硫跨与加料跨之间的转移或放置在混铁炉下，用于高炉或混铁炉等出铁。【 查看全文】

高炉是一个比较复杂的系统，用到的自动化产品比较多，下面列举部分产品出来：

常用到的自动化设备：PLC、组态软件、变频器、工控机、工业以太网交换机等等。

高炉及其结构介绍

----冶金自动化系列专题

高炉:炼铁一般是在高炉里连续进行的。高炉又叫鼓风炉，这是因为要把热空气吹入炉中使原料不断加热而得名的。这些原料是铁矿石、石灰石及焦炭。因为碳比铁的性质活泼，所以它能从铁矿石中把氧夺走，而把金属铁留下。

从高炉里放出来的铁水可以直接用来炼钢或铸成铁锭或铸件。炉渣可以作为水泥、渣砖等的原料。从高炉顶放出的一氧化碳、二氧化碳和氮气混合气体叫高炉煤气。高炉煤气里含有大量灰尘和有害气体，必须经过净化处理，以防止污染环境

冶炼原理

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。

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[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。

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[高炉工艺]高 炉 操 作

开炉 新建成或停炉新修好的高炉，从点火转入正常生产的过程叫开炉。开炉前炉衬要烘干，一切机电设备要认真检查或试车。配料采用比正常生产高一些的焦比；送风后，按炉温情况逐步过渡到正常焦比。开炉时要注意安全操作，尤其注意不要因煤气操作失误（或漏气），引起中毒或爆炸。

停炉大修 高炉生产若干年后，炉衬和炉型严重损坏，继续生产不经济或不安全，需要停炉进行包括更换炉缸炉底砖衬的大修（只包括更换炉身砖衬的修理叫中修，一般常规检修叫小修）。通常把开炉到停炉的时间称为高炉寿命，长的可达十年以上。

钢铁行业主要工艺设备简单介绍

高炉:炼铁一般是在高炉里连续进行的。高炉又叫鼓风炉，这是因为要把热空气吹入炉中使原料不断加热而得名的。这些原料是铁矿石、石灰石及焦炭。因为碳比铁的性质活泼，所以它能从铁矿石中把氧夺走，而把金属铁留下。

高炉的主要组成部分

高炉炉壳：现代化高炉广泛使用焊接的钢板炉壳，只有极少数最小的土高炉才用钢箍加固的砖壳。炉壳的作用是固定冷却设备，保证高炉砌体牢固，密封炉体，有的还承受炉顶载荷。炉壳除承受巨大的重力外，还要承受热应力和内部的煤气压力，有时要抵抗崩料、坐料甚至可能发生的煤气爆炸的突然冲击，因此要有足够的强度。炉壳外形尺寸应与高炉内型、炉体各部厚度、冷却设备结构形式相适应。

炉喉：高炉本体的最上部分，呈圆筒形。炉喉既是炉料的加入口，也是煤气的导出口。它对炉料和煤气的上部分布起控制和调节作用。炉喉直径应和炉缸直径、炉腰直径及大钟直径比例适当。炉喉高度要允许装一批以上的料，以能起到控制炉料和煤气流分布为限。

炉身：高炉铁矿石间接还原的主要区域，呈圆锥台简称圆台形，由上向下逐渐扩大，用以使炉料在遇热发生体积膨胀后不致形成料拱，并减小炉料下降阻找力。炉身角的大小对炉料下降和煤气流分布有很大影响。

炉腰：高炉直径最大的部位。它使炉身和炉腹得以合理过渡。由于在炉腰部位有炉渣形成，并且粘稠的初成渣会使炉料透气性恶化，为减小煤气流的阻力，在渣量大时可适当扩大炉腰直径，但仍要使它和其他部位尺寸保持合适的比例关系，比值以取上限为宜。炉腰高度对高炉冶炼过程影响不很显著，一般只在很小范围内变动。

炉腹：高炉熔化和造渣的主要区段，呈倒锥台形。为适应炉料熔化后体积收缩的特点，其直径自上而下逐渐缩小，形成一定的炉腹角。炉腹的存在，使燃烧带处于合适位置，有利于气流均匀分布。炉腹高度随高炉容积大小而定，但不能过高或过低，一般为3．0～3．6m。炉腹角一般为79～82 ；过大，不利于煤气流分布；过小，则不利于炉料顺行。

炉缸：高炉燃料燃烧、渣铁反应和贮存及排放区域，呈圆筒形。出铁口、渣口和风口都设在炉缸部位，因此它也是承受高温煤气及渣铁物理和化学侵蚀最剧烈的部位，对高炉煤气的初始分布、热制度、生铁质量和品种都有极重要的影响。

炉底：高炉炉底砌体不仅要承受炉料、渣液及铁水的静压力，而且受到1400～4600℃的高温、机械和化学侵蚀、其侵蚀程度决定着高炉的一代寿命。只有砌体表面温度降低到它所接触的渣铁凝固温度，并且表面生成渣皮（或铁壳），才能阻止其进一步受到侵蚀，所以必需对炉底进行冷却。通常采用风冷或水冷。目前我国大中型高炉大都采用全碳砖炉底或碳砖和高铝砖综合炉底，大大改善了炉底的散热能力。

炉基：它的作用是将所集中承担的重量按照地层承载能力均匀地传给地层，因而其形状都是向下扩大的。高炉和炉基的总重量常为高炉容积的10～18倍（吨）。炉基不许有不均匀的下沉，一般炉基的倾斜值不大于0.1％～0．5％。高炉炉基应有足够的强度和耐热能力，使其在各种应力作用下不致产生裂缝。炉基常做成圆形或多边形，以减少热应力的不均匀分布。

炉衬：高炉炉衬组成高炉的工作空间，并起到减少高炉热损失、保护炉壳和其它金属结构免受热应力和化学侵蚀的作用。炉衬是用能够抵抗高温作用的耐火材料砌筑而成的。炉衬的损坏受多种因素的影响，各部位工作条件不同，受损坏的机理也不同，因此必须根据部位、冷却和高炉操作等因素，选用不同的耐火材料。

炉喉护板：炉喉在炉料频繁撞击和高温的煤气流冲刷下，工作条件十分恶劣，维护其圆筒形状不被破坏是高炉上部调节的先决条件。为此，在炉喉设置保护板（钢砖）。小高炉的炉喉保护板可以用铸铁做成开口的匣子形状；大高炉的炉喉护板则用100～150mm厚的铸钢做成。炉喉护板主要有块状、条状和变径几种形式。变径炉喉护板还起着调节炉料和煤气流分布的作用。

高炉解体

为了在操作技术上能正确处理高炉冶炼中经常出现的复杂现象，就要切实了解炉内状况。在尽量保持高炉的原有生产状态下停炉、注水冷却或充氮冷却后，对从炉喉的炉料开始一直到炉底的积铁所进行的细致的解体调查，称为高炉解体调查。它虽不能完全了解高炉生产的动态情况，但对了解高炉过程、强化高炉冶炼很有参考价值。

高炉冷却装置

高炉炉衬内部温度高达1400℃，一般耐火砖都要软化和变形。高炉冷却装置是为延长砖衬寿命而设置的，用以使炉衬内的热量传递出动，并在高炉下部使炉渣在炉衬上冷凝成一层保护性渣皮，按结构不同，高炉冷却设备大致可分为：外部喷水冷却、风口渣口冷却、冷却壁和冷却水箱以及风冷(水冷)炉底等装置。

高炉灰

也叫炉尘，系高炉煤气带出的炉料粉末。其数量除了与高炉冶炼强度、炉顶压力有关外，还与炉料的性质有很大关系。炉料粉末多，带出的炉尘量就大。目前，每炼一吨铁约有 10～100kg的高炉灰。高炉灰通常含铁40％左右，并含有较多的碳和碱性氧化物；其主要成分是焦末和矿粉。烧结料中加入部分高炉灰，可节约熔剂和降低燃料消耗。

高炉除尘器

用来收集高炉煤气中所含灰尘的设备。高炉用除尘器有重力除尘器、离心除尘器、旋风除尘器、洗涤塔、文氏管、洗气机、电除尘器、布袋除尘器等。粗粒灰尘（＞60～90um），可用重力除尘器、离心除尘器及旋风除尘器等除尘；细粒灰尘则需用洗气机、电除尘器等除尘设备。

高炉鼓风机

高炉最重要的动力设备。它不但直接提供高炉冶炼所需的氧气，而且提供克服高炉料柱阻力所需的气体动力。现代大、中型高炉所用的鼓风机，大多用汽轮机驱动的离心式鼓风机和轴流式鼓风机。近年来使用大容量同步电动鼓风机。这种鼓风机耗电虽多，但启动方便，易于维修，投资较少。高炉冶炼要求鼓风机能供给一定量的空气，以保证燃烧一定的碳；其所需风量的大小不仅与炉容成正比，而且与高炉强化程度有关、一般按单位炉容2.1～2.5m3／min的风量配备。但实际上不少的高炉考虑到生产的发展，配备的风机能力都大于这一比例。

炼铁生产工艺流程图

炼铁过程实质上是将铁从其自然形态——矿石等含铁化合物中还原出来的过程。

炼铁方法主要有高炉法、直接还原法、熔融还原法等，其原理是矿石在特定的气氛中（还原物质CO、H2、C；适宜温度等）通过物化反应获取还原后的生铁。生铁除了少部分用于铸造外，绝大部分是作为炼钢原料。

[高炉工艺]高炉炼铁的冶炼原理

 高炉冶炼用的原料

高炉冶炼用的原料主要由铁矿石、燃料（焦炭）和熔剂（石灰石）三部分组成。

通常，冶炼1吨生铁需要1.5-2.0吨铁矿石，0.4-0.6吨焦炭，0.2-0.4吨熔剂，总计需要2-3吨原料。为了保证高炉生产的连续性，要求有足够数量的原料供应。

因此，无论是生铁厂家还是钢厂采购原料的工作是尤其重要。

冶炼原理

生铁的冶炼虽原理相同，但由于方法不同、冶炼设备不同，所以工艺流程也不同。下面分别简单予以介绍。

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。

生铁是高炉产品（指高炉冶炼生铁），而高炉的产品不只是生铁，还有锰铁等，属于铁合金产品。锰铁高炉不参加炼铁高炉各种指标的计算。高炉炼铁过程中还产生副产品水渣、矿渣棉和高炉煤气等。

高炉炼铁的特点：规模大，不论是世界其它国家还是中国，高炉的容积在不断扩大，如我国宝钢高炉是4063立方米，日产生铁超过10000吨，炉渣4000多吨，日耗焦4000多吨。

目前国内单一性生铁厂家，高炉容积也以达到500左右立方米，但多数仍维持在100-300立方米之间，甚至仍存在100立方米以下的高耗能高污染的小高炉，其产品质量参差不齐，公布分散，不具有期规模性，更不能与国际上的钢铁厂相比。

[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。

鼓风机送出的冷空气在热风炉加热到800～1350℃以后，经风口连续而稳定地进入炉缸，热风使风口前的焦炭燃烧，产生2000℃以上的炽热还原性煤气。上升的高温煤气流加热铁矿石和熔剂，使成为液态；并使铁矿石完成一系列物理化学变化，煤气流则逐渐冷却。下降料柱与上升煤气流之间进行剧烈的传热、传质和传动量的过程。

下降炉料中的毛细水分当受热到100～200℃即蒸发，褐铁矿和某些脉石中的结晶水要到500～800℃才分解蒸发。主要的熔剂石灰石和白云石，以及其他碳酸盐和硫酸盐，也在炉中受热分解。石灰石中CaCO3和白云石中MgCO3的分解温度分别为900～1000℃和740～900℃。铁矿石在高炉中于 400℃或稍低温度下开始还原。部分氧化铁是在下部高温区先熔于炉渣，然后再从渣中还原出铁。

焦炭在高炉中不熔化,只是到风口前才燃烧气化,少部分焦炭在还原氧化物时气化成CO。而矿石在部分还原并升温到1000～1100℃时就开始软化；到1350～1400℃时完全熔化；超过1400℃就滴落。焦炭和矿石在下降过程中，一直保持交替分层的结构。由于高炉中的逆流热交换,形成了温度分布不同的几个区域。在图1中，①区是矿石与焦炭分层的干区，称块状带，没有液体；②区为由软熔层和焦炭夹层组成的软熔带，矿石开始软化到完全熔化；③区是液态渣、铁的滴落带，带内只有焦炭仍是固体；④风口前有一个袋形的焦炭回旋区，在这里，焦炭强烈地回旋和燃烧，是炉内热量和气体还原剂的主要产生地。

液态渣铁积聚于炉缸底部,由于比重不同,渣液浮于铁液之上,定时从炉缸放出。铁水出炉温度一般为1400～1550℃，渣温比铁温一般高30～70℃。

煤气流沿高炉断面合理均匀地分布上升，能改善煤气与炉料之间的传热和传质过程，顺利地完成加热、还原铁矿石和熔化渣、铁等过程，达到高产、低耗、优质的要求。

高炉中铁的还原 高炉中主要被还原的是铁的氧化物:Fe2O3(赤铁矿),Fe3O4（磁铁矿）和Fe1-yO（浮氏体，y从0.04到0.125）等。每得到1000公斤金属铁，通过还原被除去的氧量为：赤铁矿429公斤,磁铁矿382公斤,浮氏体（按FeO计算）286公斤。

主要还原剂 焦炭中的碳和鼓风中的氧燃烧生成的CO气体，以及鼓风和燃料在炉内反应生成的H2是高炉中的主要还原剂。约从400℃开始,氧化铁逐步从高价铁还原成低价铁，一直到金属铁。

间接还原 氧化铁由CO还原生成CO2或由H2还原生成H2O的过程。还原顺序为: Fe2O3─→Fe3O4─→FeO─→Fe（低于570℃时，FeO不稳定,还原顺序为：Fe2O3─→Fe3O4─→Fe）。从图2可看到各级氧化铁与气相的平衡关系。

氧化铁还原的主要还原反应为：

3Fe2O3+CO─→2Fe3O4+CO2 +8870千卡

Fe3O4+CO─→3FeO+CO2-4990千卡

FeO+CO─→Fe+CO2 +3250千卡

以及 3Fe2O3+H2─→2Fe3O4+H2O-1000千卡

Fe3O4+H2─→3FeO+H2O-14860千卡

FeO+H2─→Fe+H2O-6620千卡

H2和CO同时作为还原剂存在时，受水煤气反应的制约：

H2+CO2─→H2O+CO-9870千卡

注：式内反应热从工程习惯按公斤分子计。

直接还原 在高温区（约 850℃开始）因有大量焦炭存在,生成的CO2和H2O立即与焦炭反应,转化成CO和H2：

CO2+C─→2CO-39600千卡 H2O+C─→H2+CO-29730千卡

所以从全过程看，可认为是由碳素直接还原氧化铁生成CO和铁：

FeO+C─→Fe+CO-36350千卡

这种高温还原叫做直接还原。因为直接还原比间接还原耗热大得多，所以在高炉内应尽可能提高中温区的间接还原率，以降低焦比和燃料比。

影响还原速度的因素 气体还原铁矿石的速度受到许多因素的影响：矿石的性质（例如粒度，气孔度，气孔表面积）,是难还原的磁铁矿还是易还原的褐铁矿,煤气的成分和流速以及还原温度等。气－固还原过程包括以下基本环节：①还原气体通过矿粒表面的气膜向矿石表面扩散；②还原气体通过已还原金属层向矿石内部扩散；③金属铁－浮氏体两相界面上的化学反应；④还原气体产物通过已还原金属层向外扩散；⑤还原气体通过附面气膜向外扩散。

还原模式有两种：当矿石结构致密，还原金属层是自外表逐步向矿粒中心扩展，中心未反应的核心部分逐步缩小，可称为“未反应核”还原模式；如果矿石多孔疏松，内扩散十分容易，且粒径不大，则还原过程将同时在整个矿石内部环绕每一个氧化铁微晶进行氧化铁的气固还原反应，这是另一种模式。

整个反应速度决定于化学反应速度和扩散速度。如果化学反应慢，称为反应处于“化学控制”；如果扩散慢，则称反应处于“扩散控制”。温度提高，化学反应速度加快，气体的扩散速度也会增加，但增加的幅度较小。一般说，温度低，矿石粒度小或气孔度大，气流速度高，还原趋向于化学控制范围；相反，温度高，矿石粒度大或者气孔度小，则趋向于扩散控制范围。如果能出现扩散与化学反应的速度彼此较接近的情况，称还原处于“混合控制”。还有一种情况，矿石的软熔温度低，当温度升高到使矿石软熔后，矿石的气孔度减小，还原速度反而可能减慢。因为H2的扩散速度比CO高，H2的还原速度也高于CO。当煤气中存在CO2或H2O分子时,CO和H2的有效浓度降低，将减慢CO和H2的还原速度。从铁矿石的还原条件来看,应在矿石不软化的条件下,尽量保持高一些的还原温度，以加快还原速度。对矿石则要求气孔度大，使还原过程不受扩散的限制；致密的铁矿石应适当减小粒度，这样不仅能使内扩散距离缩短，而且会使气－固相接触总面积增大，有利于还原过程（见冶金过程动力学）。

高炉中其他元素的还原 进入高炉的矿石的脉石和焦炭灰分还含有其他一些氧化物(SiO2、Al2O3、CaO、MgO等)、硫化物(FeS2)和磷酸盐【Ca3(PO4)2】。一些共生铁矿还含有锰、钛、铬、钒、铜、钴、镍、铌、砷、钾、钠等的含氧化合物和少量硫化物。各种氧化物因化学稳定性不同，有的在高炉内全部还原，有的部分还原，有的完全不能还原，不还原的氧化物就进入炉渣。

硅的还原 硅比铁难还原，要到高温区才能被碳还原出来，熔于铁水：

(SiO2)+2【C】→【Si】+2CO-151696千卡

耗热比铁的直接还原大得多。式中圆括弧表示炉渣中的氧化物；方括弧表示铁水中的有关元素。

大部分生铁中的硅是焦炭灰分或渣中的SiO2，通过风口附近高温区（1700℃以上）时，先被还原生成气态SiO，SiO在上升过程中再被还原成硅并熔于铁水。冶炼高硅生铁时，有一部分 SiO随煤气逸出炉外。含硅愈高，挥发愈多；SiO冷却后又被氧化成极细的SiO2粉末,除增加能耗外，还会恶化炉料透气性和堵塞煤气管道。为了炼得含硅较高的生铁或合金,宜配用碱度较低的炉渣,以利于酸性SiO2的还原。由于反应热耗大，必须维持较高的炉温，生铁含硅愈多，燃料消耗（焦比）和成本也愈大。

锰的还原 锰矿中的化合物MnO2、Mn3O4、Mn2O3、MnCO3等都很容易被CO还原成MnO，但MnO只能从炉渣中被碳直接还原并熔于铁水：

(MnO)+【C】→【Mn】+CO-68640千卡

其单位耗热低于硅,但高于铁的直接还原。MnO是弱碱性，冶炼含锰高的铁，宜采用碱性较高的炉渣，以提高渣中MnO活度，加快还原。由于需维持较高的炉温,反应热耗又多，生产高锰生铁的燃料消耗和成本也比较高。

其他元素的还原 以3CaO·P2O5或3FeO·P2O5形态进入高炉的磷，以及以氧化物或硫化物形态存在的铜、镍、钴、砷、铅等全部被还原。钒、铌、铬等的氧化物一般可被还原75～80％。二氧化钛在高炉内只有少量被还原。

钾、钠、锌等金属的沸点低，其化合物在高炉下部高温区被还原成金属后立即挥发，一部分随煤气逸出炉外，一部分又被氧化后沉积在上部炉料表面，随炉料再下降到高温区。再还原，再挥发，再沉积,循环积累,造成以下严重危害：破坏矿石和焦炭的强度和炉料的透气性；沉积在炉衬中破坏耐火材料，引起结瘤。因此，对高炉原料中这些元素的含量要有一定的限制,必要时,可以定期降低炉渣碱度,使K2O和Na2O更多地进入炉渣，排出炉外,减轻危害。包头铁矿石含K2O、Na2O和CaF2较多，影响炉况顺行，现已找到解决途径。

钒、铜、镍、钴、铌等是宝贵的合金元素，它们在铁矿石中如达到一定含量，应考虑回收利用。中国攀枝花的钒钛磁铁矿和包头的含铌铁矿石，在炼铁过程中得到含钒和含铌的生铁,在进一步处理和回收钒、铌上,取得良好的成果。

铁水中的碳 因为在高炉内还会出现还原和渗碳到Fe3C的反应：

3Fe+2CO→Fe3C+CO2

FeO(MnO,SiO2)+C→Fe(Mn,Si)+CO

3Fe+C→Fe3C

所以高炉生铁含碳高，其含量主要决定于铁水的成分。凡能生成碳化物并溶于铁水的元素如锰、钒、铬、铌等能使铁水含碳增加；凡能促使铁水中碳化物分解的元素如硅、磷、硫等会阻碍铁水渗碳。普通生铁含碳4％左右。铁水溶解某些碳化物达到饱和后，剩余的碳化物便留在炉渣中，例如炼高硅生铁时的SiC,在炉料含TiO2较多时形成的TiC等。碳化物熔化温度一般都很高(SiC＞2700℃，TiC3290℃)，以固相混杂在炉渣中，使炉渣流动性变坏，造成冶炼上的困难。

高炉炉渣及渣铁反应 一般高炉炉渣主要由SiO2、Al2O3、CaO、MgO组成,另含少量 FeO、MnO、CaS。冶炼复合矿时,还可能含有CaF2、TiO2、BaO、RxOy(R代表稀土元素)等。用钒钛磁铁矿炼铁时，炉渣流动性差,冶炼困难，中国在实践中发展一项新工艺可在含TiO2为25～30％的炉渣下进行冶炼。

高炉冶炼对炉渣的要求 ①一般在炉缸的温度1350～1550℃下，炉渣能很好地熔化，并具有良好的流动性和具有渣－铁、渣－气间的界面性能，能很好地与铁水、气体分开，并能顺利地从炉内放出。②炉渣性能既要有利于去除生铁中的有害杂质（如硫等），也要能根据需要控制某些反应的程度（SiO2的还原）和促使有益元素如锰、钒铌等更好地还原入生铁。③高炉中从开始软化到生成自由流动的炉渣的区间(软熔带)要小，减小气流通过的阻力，以有利于高炉炉料的顺行和强化冶炼。④炉渣性能稳定，不因炉温和炉渣成分的小量波动而引起炉渣物理性能的剧烈变化。⑤渣量要小，以减少熔剂和燃料的消耗，改善料柱下部的透气性，先进高炉每吨生铁的渣量已降到300公斤以下。⑥要有利于保护炉衬。

炉渣碱度 是表征和决定炉渣物理化学性能的最重要的特性指数。碱度用 等碱性氧化物与酸性氧化物的重量百分比的比值来表示。为简便起见通常均用 ,当Al2O3和MgO的含量高、波动大时，采用后两种表示方法。

渣中(CaO+MgO)＜(SiO2+Al2O3)的渣叫酸性渣。这种渣粘度大,凝固慢,通称长渣。(CaO+MgO)＞(SiO2+Al2O3)的渣叫碱性渣。高碱渣凝固温度高，冷凝快，熔融时流动性好；但温度偏低时，析出固相，就变得粘稠。这种渣也叫短渣。(CaO+MgO):(SiO2+Al2O3)≈1.0的炉渣,凝固温度较低，流动性也较好。在高炉中，为了保证炉况顺行和某些反应的顺利进行，炉渣在炉缸温度范围内的粘度最好不大于5泊，最高不宜超过25泊。同时,粘度也不宜过低，过低时容易侵蚀炉衬，缩短高炉寿命。

渣铁反应 在高炉下部，渣铁间进行一系列反应。部分亲氧力较铁强的金属如锰、钒、铌、硅等的氧化物和在上部来不及还原的FeO将从炉渣中还原出来。这些反应决定了铁水的成分和有关元素的回收率。

各种氧化物从渣中还原的反应式为：

(MexOy)+y【C】─→x【Me】+yCo

由于铁水中的碳饱和，炉缸中CO分压基本固定，因而上述各元素的还原情况主要决定于铁水中有关元素和渣中有关氧化物的活度以及炉缸温度。一般规律是：炉缸温度愈高，各元素还原入铁水的量愈多；炉渣碱度愈大，能形成碱性氧化物的金属如锰、钒、铌等还原入铁水的量就愈多，而形成酸性氧化物的元素（如硅）的还原就愈困难。

脱硫 是渣铁间最重要的反应，将决定生铁的质量。CaO的脱硫反应式为：

【FeS】+(CaO)+【C】─→

(CaS)+【Fe】+CO-35620千卡

如上所述，由于铁液中碳饱和，炉缸中CO分压基本固定，所以脱硫反应的程度主要决定于渣中CaO、CaS的活度和铁液中硫的活度以及反应的温度和动力学条件。从热力学角度看，CaO比MgO、MnO有更高的脱硫能力。渣中CaO的活度在碱度（CaO/SiO2比值）高过1.0左右后,提高很快，因而炉渣脱硫能力显著提高。由于MgO、MnO本身也能在一定范围中与硫起反应,又能改善炉渣的流动性,所以它们的存在对脱硫有利。高炉炉渣的碱度首先根据脱硫需要确定，一般在0.9～1.3。过高的碱度会使炉渣的熔化温度过高，炉渣流动性变坏，反而不利于脱硫。

当渣铁间脱硫反应达到平衡时,硫分配系数Ls=(S)/【S】，决定于反应平衡常数的大小，式中(S)为炉渣中硫的含量,【S】为铁水中硫的含量。在高炉中由于受出铁出渣时间和反应动力学条件的限制，Ls达不到平衡值。一般高炉渣平衡时的Ls可达200以上,而实际生产中的仅为30～80。因此，提高炉缸温度、降低炉渣粘度等改善脱硫的动力学条件的措施，都有利于炉内脱硫。

优质钢的含硫量一般为0.01％ 左右，特殊的要求＜0.003％。高炉铁水的含硫量常在0.02～0.05％,这不能满足炼钢要求。如果进一步提高高炉脱硫能力，又不经济。因此现在多采用铁水炉外脱硫。

炉料和煤气的运动 高炉内炉料不断均匀下降和煤气流稳定上升并尽可能与铁矿石多接触是正常冶炼的基本前题。

炉料能够下降是因为：①风口前的焦炭不断燃烧气化,经渣口、铁口定期放出渣和铁,使炉缸中有了自由空间。②促使料柱下降的重力能克服炉墙的摩擦阻力、煤气流动的阻力和浮力以及炉缸炉腹中心以焦炭为骨架的相对运动较慢的死料柱的阻力，其中最主要的是煤气流的阻力。爱根(Ergun)公式能较全面、近似地反映出多种因素对煤气阻力的影响。煤气流的压力梯度表示为：

式中Δp为压力降(公斤力/米2),h为料层高度(米)，ε为炉料空隙度（无因次）, dp为炉料直径(米)，∮为形状系数,无因次(∮＜1)，g为重力加速度(米/秒2)，μg为气体粘度系数(公斤力·秒／米2)，γg为煤气重度（公斤力／米3），vg为空炉时煤气流速（米／秒）。

由上式看出：

① 炉料空隙度(ε)影响透气性最大。筛净炉料粉末,炉料粒度均匀,对高炉顺行和强化冶炼至为重要。②炉料粒度愈小，虽对还原速度有利，但增加煤气流的阻力。③压力梯度的增加与气流速度(vg)平方相关。高炉采用高压操作可以减小vg，这是强化高炉冶炼和促进顺行的有效手段。

为了充分利用煤气流的热焓和化学势以获得最佳生产指标，还要求煤气流在高炉横断面合理分布，以求与矿石充分接触。在理论上，如果断面上各点炉料粒度和空隙度大致相等，将得到最佳的煤气流分布。但一些属于结构和设备的原因，造成断面上煤气分布不均。例如炉墙表面平滑，透气性比他处好。又如传统的双钟布料方法，使炉喉处料面堆成一个带尖峰的圆圈，一批矿石料沿半径分布厚薄不匀，并且有粒度偏析，必然导致煤气分布不匀。为此，通过改变装料制度（批重大小、装料顺序、料线高低等）来调节煤气分布。新型无钟炉顶的旋转溜槽和可调炉喉等，为达到最佳的煤气分布创造了有利的条件。

在煤气流与炉料柱热交换的过程中，煤气流是载热体。同一水平面上煤气通过多的地区必然温度高，矿石软熔早。如炉顶装料时边缘透气差的矿石少于其他地区，或者风口风速过低，煤气流不易达到炉缸中心，则沿高炉炉墙附近通过的煤气较多，靠炉墙的矿石将比炉中心矿石提前软熔。结果软熔带将不是如图1中的倒V字形,而是正V字形。在这种情况下,不仅炉腹砖衬和冷却器容易烧坏，而且炉缸中心容易堆积炉料,导致不顺行和产生出高硫生铁。如形成图1中的倒 V形软熔带，则中心锥型焦炭滴落带透气性好，高温煤气通过较多，滴下的渣和铁得到充分还原和加热，使炉缸内渣、铁反应充分进行，温度均匀，热量充足，获得良好的冶炼效果。煤气流是经过软熔带的焦炭夹层进入块状带的，所以软熔带起着煤气流分布器的作用。中心顶点过高的倒 V形软熔带虽然有利于高炉强化，但会减少间接还原所依赖的块状带空间。通过调整炉喉矿石分布和风口送风制度，可适当控制倒V形软熔带的高度，以降低炼铁能耗,充分进行间接还原。

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“倒W”形料面。

◆炉料自身特性(粒度、堆角、堆密度、形状等)。

◆旋转溜槽倾角、转速、旋转角。

◆活动炉喉位置。

◆料线高度。

◆炉料装入顺序。

◆批重。◆煤气流速。

4.钟式炉顶布料的特征

◆矿石对焦炭的推挤作用。

矿石落入炉内时，对其下的焦炭层产生推挤作用，使焦炭产生径向迁移。

矿石落点附近的焦炭层厚度减薄，矿石层自身厚度则增厚；但炉喉中心区焦炭层却增厚，矿石层厚度随之减薄。

大型高炉炉喉直径大，推向中心的焦炭阻挡矿石布向中心的现象更为严重，以致中心出现无矿区。

◆不同装入顺序对气流分布的影响。

炉料落入炉内，从堆尖两侧按一定角度形成斜面。

堆尖位置与料线、批重、炉料粒度、密度和堆角以及煤气速度有关。

先装入矿石加重边缘，先加入焦炭则发展边缘。

5.无料钟布料

无料钟布料特征

◆焦炭平台：高炉通过旋转溜槽进行多环布料，易形成一个焦炭平台，即料面由平台和漏斗组成，通过平台形式调整中心焦炭和矿石量。

平台小，漏斗深，料面不稳定。平台大，漏斗浅，中心气流受抑制。

◆采用多环布料，形成数个堆尖，小粒度炉料有较宽的范围，主要集中在堆尖附近。在中心方向，由于滚动作用，大粒度居多。

◆无料钟高炉旋转滑槽布料时，料流小而面宽，布料时间长，矿石对焦炭的推移作用小，焦炭料面被改动的程度轻，平台范围内的O／C比稳定，层状比较清晰，有利于稳定边缘气流。

布料方式

◆单环布料。溜槽只在一个预定角度做旋转运动。其控制较为简单，调节手段相当灵活，大钟布料是固定的角度，旋转溜槽倾角可任意选定，溜槽倾角α越大炉料越布向边缘。当αC>αO时边缘焦炭增多，发展边缘。当αO>αC时边缘矿石增多，加重边缘。

◆螺旋布料。从一个固定角位出发，炉料以定中形式在进行螺旋式的旋转布料。每批料分成一定份数，每个倾角上份数根据气流分布情况决定。如发展边缘气流，可增加高倾角位置焦炭分数，或减少高倾角位置矿石份数，否则相反。每环布料份数可任意调整，使煤气流合理分布。

◆扇形布料。可在6个预选水平旋转角度中选择任意两个角度，重复进行布料。可预选的角度有0°、60°、l20°、l80°、240°、300°。这种布料方式为手动操作，只适用于处理煤气流分布失常，且时间不宜太长。

◆定点布料。可在11个倾角位置中任意角度进行布料。这种布料方式手动进行，其作用是堵塞煤气管道行程。

无钟炉顶的运用

运用要求：

◆焦炭平台是根本性的，一般情况下不作调节对象；

◆高炉中间和中心的矿石在焦炭平台边缘附近落下为好；

◆漏斗内用少量的焦炭来稳定中心气流。

运用要求的控制：

正确地选择布料的环位和每个环位上的布料份数。

环位和份数变更对气流的影响如表4—3所示。

表4—3环位和份数对气流分布影响

表中可知，从l～6对布料的影响程度逐渐减小，1、2变动幅度太大，一般不宜采用。3、4、5、6变动幅度较小，可作为日常调节使用。

无钟炉顶和钟式炉顶布料的区别

无钟炉顶和钟式炉顶布料的区别如表4—4所示。

表4—4无钟炉顶和钟式炉顶布料的区别

6.批重

批重对炉喉炉料分布的影响

批重变化时，炉料在炉喉的分布变化如图4—3所示。

图4—3 批重对炉喉分布的影响

◆当y0=0，即批重刚好使中心无矿区的半径为0，令此时的批重W=W0，称为临界批重。

◆如批重W>W0，随着批重增加，中心y0增厚，边缘yB也增厚，炉料分布趋向均匀，边缘和中心都加重。

◆如批重W

◆当n=d／2时，即堆尖移至炉墙，W减小则中心减轻；若W

给批重W0和△W以一定值，可算出yB、y0和yG，即边缘、中心和堆尖处的料层厚度。yB／y0、yG／y0和W0+N△W的关系构成的炉料批重特征曲线图4—4。

W0+N△W

图4—4 炉料批重的特征曲线

曲线有3个区间：激变区、缓变区和微变区，其意义如下：

◆批重值在激变区时，批重波动对布料影响较大，边缘和中心的负荷变化剧烈，正常生产不宜选用此种批重。

◆原料好，设备和操作水平高时，批重可选在微变区，此区炉料分布和气流分布都稳定，顺行和煤气利用较好；但增减批重来调剂气流的作用减弱。

◆若炉料粉末较多，料柱透气性较差，为防止微变区批重，宜选用缓变区批重，其增减对布料的影响介于上述两者之间。少许波动不致引起气流较大变化，适当改变批重又可调节气流分布。

批重决定炉内料层的厚度。批重越大，料层越厚，软熔带焦层厚度越大；此外料柱的层数减少，界面效应减小，利于改善透气性。但批重扩大不仅增大中心气流阻力，也增大边缘气流的阻力，所以一般随批重扩大压差有所升高。

批重的选择

确定微变区批重值应注意炉料含粉末(<5mm)量，粉末含量越少批重可以越大。粉末含量多时，可在缓变区靠近微变区侧选择操作批重。

大中型高炉适宜焦批厚度0．45～0．50m，矿批厚度0．4～0．45m，随着喷吹物的增加焦批与矿批已互相接近。

影响批重的因素

◆炉容。炉容越大，炉喉直径也越大，批重应相应增加。

◆原燃料。原燃料品位越高，粉末越少，则炉料透气性越好，批重可适当扩大。

◆冶炼强度。随冶炼强度提高，风量增加，中心气流加大，需适当扩大批重，以抑制中心气流。

◆喷吹量。当冶炼强度不变，高炉喷吹燃料时，由于喷吹物在风口内燃烧，炉缸煤气体积和炉腹煤气速度增加，促使中心气流发展，需适当扩大批重，抑制中心气流。随着冶炼条件的变化，喷吹量增加，中心气流不易发展，边缘气流反而发展，这时则不能加大批重。

7.炉喉煤气速度对布料的影响

煤气对炉料的浮力的增长与煤气速度的平方成正比。

煤气浮力对不同粒度炉料的影响不同，在一般冶炼条件下，煤气浮力只相当于直径19mm粒度矿石重量的5％～8％，相当于10mm焦炭重量的1％～2％，但煤气浮力P与炉料重量Q的比值(P／Q)因粒度缩小而迅速升高，对于小于5mm炉料的影响不容忽视。

如果块状带中炉料的孔隙度在0.3～0.4mm，一般冶炼强度的煤气速度很容易达到4～8m／s，可把0.3～2mm的矿粉和l～3mm的焦粉吹出料层。煤气离开料层进入空区后速度骤降，携带的粉料又落至料面，如果边缘气流较强，则粉末落向中心，若中心气流较强则落向边缘。

由于气流浮力将产生炉料在炉喉落下时出现分级的现象；冶炼强度较大时，小于5mm炉料的落点较大于5mm炉料的落点向边缘外移。

使用含粉较多的炉料，以较高冶炼强度操作时，必须保持使粉末集中于既不靠近炉墙，也不靠近中心的中间环形带内，以保持两条煤气通路和高炉顺行；否则无论是只发展中心或只发展边缘，都避免不了粉末形成局部堵塞现象，导致炉况失常。

由于煤气速度对布料的影响，日常操作中使炉喉煤气体积发生变化的原因(如改变冶炼强度、富氧鼓风、改变炉顶压力等)，都会影响炉料分布。

8.料线

◆料线深度 钟式高炉大钟全开时，大钟下沿为料线的零位。无料钟高炉料线零位在炉喉钢砖上沿。零位到料面间距离为料线深度。一般高炉正常料线深度为1．5～2．0m。

◆料线对气流分布的影响

大钟开启时炉料堆尖靠近炉墙的位置，称为碰点，此处边缘最重。在碰点之上，提高料线，布料堆尖远离墙，则发展边缘；降低料线，堆尖接近边缘，则加重边缘。

料线在碰点以下时，炉料先撞击炉墙。然后反弹落下，矿石对焦炭的冲击作用增大，强度差的炉料撞碎，使布料层紊乱，气流分布失去控制。

碰点的位置与炉料性质、炉喉问隙及大钟边缘伸出漏斗的长度有关。

◆料面堆角

炉内实测的堆角变化规律：

①炉容越大，炉料的堆角越大，但都小于其自然堆角。

②在碰点以上，料线越深，堆角越小。

③焦炭堆角大于矿石堆角。

④生产中的炉料堆角远小于送风前的堆角。

为减少低料线对布料的影响，无料钟按料线小于2m，2～4m，4～6m3个区间，以料流轨迹落点相同，求出对应的溜槽角。输入上料微机，在低料线时控制落点不变，以避免炉料分布变坏。溜槽倾角如表4—5所示。

表4—5溜槽倾角与位置

注：落点指距中心距离。

8.控制合理的气流分布和装料制度的调节 ◆高炉合理气流分布规律

首先要保持炉况稳定顺行，控制边缘与中心两股气流；其次是最大限度地改善煤气利用，降低焦炭消耗。

①原料粉末多，无筛分整粒设备，必须控制边缘与中心CO2相近的“双峰”式煤气分布。

②原燃料改善，高压、高风温和喷吹技术的应用，形成了边缘CO2略高于中心的“平峰”式曲线，综合煤气CO2达到l6％～l8％。

③烧结矿整粒技术和炉料品位的提高及炉料结构的改善，出现了控制边缘煤气CO2高于中心，而且差距较大的“展翅”形煤气曲线，综合CO2达到l9％～20％，最高达21％～22％。

◆合理气流分布的温度特征

炉子中心温度值(CCT)约为500～600℃，边缘至中间的温度呈平缓的状态。

CCT值的波动反映了中心气流的稳定程度，高炉进人良好状态时，波动值小于±50℃。

控制边缘气流稳定非常必要，在达到200℃时，将呈现不稳定现象。

◆边缘与中心两股气流和装料制度的关系

①原燃料条件变化。原燃料条件变差，特别是粉末增多，出现气流分布和温度失常时，应及早改用边缘与中心均较发展的装料制度。原料条件改善，顺行状况好时，为提高煤气利用，可适当扩大批重和加重边缘。

②冶炼强度变化。由于某种原因被迫降低冶炼强度时，除适当地缩小风口面积外，上部要采取较为发展边缘的装料制度，同时要相应缩小批重。

③与送风制度相适宜。当风速低、回旋区较小，炉缸初始气流分布边缘较多时，不宜采用过分加重边缘的装料制度，应在适当加重边缘的同时强调疏导中心气流，防止边缘突然加重而破坏顺行。可缩小批重，维持两股气流分布。若下部风速高回旋区大，炉缸初始气流边缘较少时，也不宜采用过分加重中心的装料制度，应先适当疏导边缘，然后再扩大批重相应增加负荷。

④临时改变装料制度调节炉况。

炉子难行、休风后送风、低料线下达时，可临时改若干批强烈发展边缘的装料制度，以防崩料和悬料。

改若干批双装、扇形布料和定点布料时，可消除煤气管道行程。

连续崩料或大凉时，可集中加若干批净焦，可提高炉温，改善透气性，减少事故，加速恢复。

炉墙结厚时，可采取强烈发展边缘的装料制度，提高边缘气流温度，消除结厚。

为保持炉温稳定，改倒装或强烈发展边缘装料制度时，要相应减轻焦炭负荷。全倒装时应减轻负荷20％～25％。

四．造渣制度

1.造渣制度的要求

造渣有如下要求：

◆要求炉渣有良好的流动性和稳定性，熔化温度在1300～1400℃，在1400℃左右黏度小于lPa·S，可操作的温度范围大于150℃。

◆有足够的脱硫能力，在炉温和碱度适宜的条件下，当硫负荷小于5 kg／t时，硫分配系数Ls为25～30，当硫负荷大于5kg／t时，Ls为30～50。

◆对高炉砖衬侵蚀能力较弱。

◆在炉温和炉渣碱度正常条件下，应能炼出优质生铁。

2.对原燃料的基本要求

为满足造渣制度要求，对原燃料必须有如下基本要求：

◆原燃料含硫低，硫负荷不大于5．0kg／t。

◆原料难熔和易熔组分低。

◆易挥发的钾、钠成分越低越好。

◆原料含有少量的氧化锰、氧化镁。

3.炉渣的基本特点

◆根据不同的生铁品种规格，选择不同的造渣制度。生铁品种与炉渣碱度的关系见表4—6。

表4—6生铁品种与炉渣碱度的关系

碱度高的炉渣熔点高而且流动性差，稳定性不好，不利于顺行。但为了获得低硅生铁，在原燃料粉末少、波动小、料柱透气性好的条件下，可以适当提高碱度。

◆根据不同的原燃料条件，选择不同的造渣制度。渣中适宜MgO含量与碱度有关，CaO／SiO，愈高，适宜的MgO应愈低。若Al2O3含量在17％以上，CaO／SiO2含量过高时，将使炉渣的黏度增加，导致炉况顺行破坏。因此，适当增加MgO含量，降低CaO／SiO2，便可获得稳定性好的炉渣。

◆我国高炉几种有代表的炉渣成分见表4—7。

表4—7不同高炉炉渣化学成分(质量分数)(％)

4.炉渣碱度的调整

◆因炉渣碱度过高而产生炉缸堆积时，可用比正常碱度低的酸性渣去清洗。若高炉下部有黏结物或炉缸堆积严重时，可以加入萤石(CaF2)，以降低炉渣黏度和熔化温度，清洗下部黏结物。

◆根据不同铁种的需要利用炉渣成分促进或抑制硅、锰还原。

冶炼硅铁、铸造铁时，应选择较低的炉渣碱度。

冶炼炼钢生铁时，应选择较高的炉渣碱度。

冶炼锰铁时需要较高的碱度。

◆利用炉渣成分脱除有害杂质。当矿石含碱金属(钾、钠)较高时，需要选用熔化温度较低的酸性炉渣。

若炉料含硫较高时，需提高炉渣碱度。

5.炉渣中的氧化物对炉渣的影响

◆碱金属

碱金属对高炉冶炼有如下危害

①铁矿石含有较多碱金属时，炉料透气性恶化，易形成低熔点化合物而降低软化温度，使软熔带上移。

②碱金属会引起球团矿“异常膨胀”而严重粉化。

③碱金属对焦炭气化反应起催化作用，使焦炭粉化增加，强度和粒度减小。

④高炉中、上部生成的液态或固态粉末状碱金属化合物能黏附在炉衬上，促使炉墙结厚或结瘤，或破坏炉衬。

防止碱金属危害的主要措施

除了减少入炉料的碱金属含量，降低碱负荷以外，提高炉渣排碱能力是主要措施。高炉排碱的主要措施有：

①降低炉渣碱度。自由碱度±0.1，影响渣中碱金属氧化物干0.30％。

②降低炉渣碱度或炉渣碱度不变，降低生铁含硅量。[Si]±0.1％，影响渣中碱金属氧化物干0.045％。

③降低渣中MgO含量。渣中MgO±1％，影响渣中碱金属氧化物干0.21％。

④提高渣中氟化物。渣中含氟±1％，影响渣中碱金属氧化物±0.16％。

⑤提高(MnO／Mn)比。

◆MgO

①MgO可改善原料的高温特性。MgO为高熔点化合物，增加MgO使矿石熔点升高，促使软熔带的下移。

②渣中含适量MgO时，有利于脱硫。

③MgO抑制炉内[Si]的还原。MgO提高初渣熔点，使软熔带下移，滴落带高度降低；MgO

第四篇：高炉炼铁讨论题

高炉炼铁讨论

怎样选择合理的热制度？ 答案：

(1)根据生产铁种的需要，选择生铁含硅量在经济合理水平；(2)根据原料条件选择生铁含硅量；

(3)结合技术水平与管理能力水平选择热制度；(4)结合设备情况选择热制度。

如何理解高炉以下部调剂为基础，上下部调剂相结合的调剂原则？

答案：下部调剂决定炉缸初始煤气径向与园周的分布，通过确定适宜的风速和鼓风动能，力求煤气在上升过程中径向与园周分布均匀。上部调剂是使炉料在炉喉截面上分布均匀，使其在下降过程中能同上升的煤气密切接触以利传热传质过程的进行。炉料与煤气的交互作用还取决于软熔带的位置与形状以及料柱透气性好坏。无论炉况顺行与否、还原过程好坏，其冶炼效果最终都将由炉缸工作状态反应出来，所以炉缸是最主要的工作部位，而下部调剂正是保证炉缸工作的基础。因此，在任何情况下都不能动摇这个基础。

连续崩料的征兆是什么？应如何处理？ 答案：

连续崩料的征兆是：

(1)料尺连续出现停滞和塌落现象；

(2)风压、风量不稳，剧烈波动，接受风量能力很差；(3)炉顶煤气压力出现尖峰、剧烈波动。

(4)风口工作不均，部分风口有生降和涌渣现象，严重时自动灌渣；(5)炉温波动，严重时，渣铁温度显著下降，放渣困难。处理方法是：

(1)立即减风至能够制止崩料的程度，使风压、风量达到平稳；(2)加入适当数量的净焦；

(3)临时缩小矿批，减轻焦炭负荷，适当发展边缘；(4)出铁后彻底放风坐料，回风压力应低于放风前压力；(5)只有炉况转为顺行，炉温回升时才能逐步恢复风量。

论述料线高低对布料的影响

答案：料线是指大钟全开情况下沿到料面的距离，对无钟炉顶为溜槽下端距料面的距离。料线的高低可以改变炉料堆尖位置与炉墙的距离，料线在炉喉碰撞点以上时，提高料线，炉料堆尖逐渐离开炉墙；在碰撞点下面时，提高料线会得到相反的效果。一般选用料线在碰撞点以上，并保证加完一批后仍有0.5ｍ以上的余量，以免影响大钟或溜槽的动作，损坏设备。

高炉炉体内衬砖有哪些质量要求？ 答案：

(1)对长期处在高温高压条件下工作的部位，要求耐火度高，高温下的结构强度大(荷重软化点高、高温机械强度大)，高温下的体积稳定性好(包括残存收缩和膨胀、重烧线收缩和膨胀要小)；

高炉炼铁讨论

(2)组织致密，体积密度大，气孔率小，特别是显气孔率要小，提高抗渣性和减小碳黑沉积的可能；

(3)Fe2O3含量低，防止与CO在炉衬内作用，降低砖的耐火性能和在砖表面上形成黑点、熔洞、熔疤、鼓胀等外观和尺寸方面的缺陷；

(4)机械强度高，具有良好的耐磨性和抗冲击能力。

试述合理热制度的选择？

答案：在一定的原燃料条件下，合理的热制度要根据高炉的具体特点及冶炼品种来定。首先应根据铁种的需要，保证生铁含硅量、含硫量在所规定的范围内。冶炼制钢铁时，［Si］含量应控制在0.2~0.5%之间。其次，原燃料含硫高，物理性能好时，可维持偏高的炉温；在原燃料管理稳定的条件下，可维持偏低的生铁含硅量；在保证顺行的基础上，可维持稍高的炉渣碱度，适当降低生铁含硅量；高炉炉缸侵蚀严重或冶炼过程出现严重故障时，要规定较高的炉温。重视铁水温度指标。2000m3以上的高炉顺行状态时铁水温度不应低于1470℃，中小高炉一般为1450℃。

试述炉凉的处理原则？ 答案：

(1)必须抓住初期征兆，及时增加喷吹燃料量，提高风温，必要时减少风量，控制料速，使料速与风量相适应。

(2)如果炉凉因素是长期性的，应减轻焦炭负荷。

(3)剧凉时，风量应减少到风口不灌渣的最低程度，为防止提温造成悬料，可临时改为按风压操作。(4)剧凉时除采取下部提高风温、减少风量、增加喷吹燃料量等提高炉温的措施外，上部要适当加入净焦和减轻焦炭负荷。

(5)组织好炉前工作，当风口涌渣时，及时排放渣、铁，并组织专人看守风口，防止自动灌渣烧出。(6)炉温剧凉又已悬料时，要以处理炉凉为主，首先保持顺利出渣出铁，在出渣出铁后坐料。必须在保持一定的渣、铁温度的同时，照顾炉料的顺利下降。

试述炉渣离子结构理论是如何解释炉渣碱度与粘度之间的关系的。

答案：炉渣离子结构理论认为，炉渣粘度取决于构成炉渣的硅氧复合负离子的结构形态，炉渣粘度随碱度而变，是由于随着炉渣碱度的变化，硅氧复合负离子的结构形态发生了变化。由于碱性氧化物能提供氧离子而酸性氧化物吸收氧离子，所以，熔渣碱度不同，熔渣中的O/Si比值不同，从而形成结构形态不同的硅氧复合负离子，形成的负离子群体越庞大越复杂，炉渣粘度也越大。反之，炉渣中增加碱性氧化物CaO、MgO、FeO、MnO等，增加氧离子浓度，从而提高O/Si比值，则复杂结构开始裂解结构变简单，熔渣粘度降低。不过，碱度过高时，粘度又会上升。原因是碱度过高时形成熔化温度很高的渣相，熔渣中开始出现不能熔化的固相悬浮物所致。

试述高炉内碳的气化反应和CO的分解反应对高炉的影响。

答案：CO2与固体C之间的反应(CO2+C=2CO－165766kJ)称为碳的气化反应(或称CO2的分解反应)，它是一个吸热反应，吸热量很大，因此高温对这个反应是有利的。高炉冶炼过程中，气化反应的发展程度决定直接还原与间接还原。由于高温下气化反应很快，通过反映FeO+CO=Fe+CO2产生的CO2立即与固体C作用形成CO，总的结果是FeO+C=Fe+CO，即直接还原。所以，高温区只有直接还原。低温下气化反应很慢，产生的CO2不变为CO，即间接还原。因此，高炉低温区只有间接还原。这个温度界限大约为900～1000℃。

另外，由于气化反应的存在，一部分(大约50%)碳酸盐在高温区分解产生的CO2与固体C

高炉炼铁讨论

作用，不仅消耗了焦炭，而且吸收热量，增加高炉热量消耗，降低风口前燃烧的碳量，对高炉冶炼不利；气化反应的逆反应(2CO=C+CO2+165766kJ)叫做CO的分解反应。低温对这个反应有利，450～600℃范围内有明显发展，反应产生的碳黑(粒度极细的固体碳)非常活泼，渗入到矿石空隙中参加还原，并且与高炉上部还原产生的海绵铁发生渗碳反应，降低铁的熔点，还可能渗入炉衬耐火砖缝隙中侵蚀炉衬。如果发生大量的分解反应，则分解产生的固体C沉积在料块中间，恶化高炉透气性，对高炉冶炼产生不利影响。

10.封炉（或长期休风）应注意哪些问题？ 答案：

（1)装封炉料过程中，应加强炉况判断和调节，消灭崩料和悬料，保持充足的炉温，生铁含硅量控制在0.6～1.0%；

（2)各岗位要精心操作和加强设备维护检查，严防装封炉料过程发生事故，而造成减风或休风；

（3)封炉料填充方式，同高炉大中修开炉料填充方式，即炉缸、炉腹装净焦，炉腰装空焦，炉身中下部装综合料(空焦和正常料)，炉身上部装正常料；

（4)封炉料下达炉腹中下部，出最后一次铁，铁口角度加大到14°，大喷后堵上。通知热风炉休风，炉顶点火，处理煤气；

（5)休风后进行炉体密封。炉顶装水渣，厚度500～1000mm左右。卸下风口，内部砌砖，渣口、铁口堵泥。焊补炉壳，大缝焊死，小缝刷沥青或水玻璃密封；

（6)根除漏水因素。关炉壳喷水，切断炉顶打水装置，损坏的冷却设备全部闭水，切断炉顶蒸汽来源；

（7)降低炉体冷却强度。封炉休风后，风口以上冷却设备，水量、水压减少至30%～45%，3d后风口以下水压降低至50%。3月以上的封炉，上部冷却水全部闭死，管内积水用压缩空气吹扫干净；

（8)封炉2d后，为减少炉内抽力，可关闭一个炉顶煤气放散阀；

（9)封炉期间要定期检查炉体各部位(重点是风口、渣口、铁口)有无漏风情况，发现漏风及时封严。

11.试简述高炉操作的任务。答案：高炉操作的任务是在已有原燃料和设备等物质条件的基础上，灵活运用一切操作手段，调整好炉内煤气流与炉料的相对运动，使炉料和煤气流分布合理，在保证高炉顺行的同时，加快炉料的加热、还原、熔化、造渣、脱硫、渗碳等过程，充分利用能量，获得合格生铁，达到高产、优质、低耗、长寿、高效益的最佳冶炼效果。

12.风口装置的破损机理？ 提高风口寿命的措施？ 答案：

（1）a、熔损；b、开裂；c、磨损。

（2）a、提高制作风口的紫铜纯度，以提高风口的导热性能；b、改进风口结构，增强风口冷却效果；c、对风口前端进行表面处理，提高其承受高温和磨损的能力。

13.试述高炉要进行低硅生铁冶炼，需要采取哪些措施？ 答案：

（1）保持炉况稳定顺行；

（2）提高矿石入炉品味、改善炉料结构、增加熟料比；

高炉炼铁讨论

（3）减少原料化学成分波动；（4）提高焦炭强度；（5）适当提高炉渣碱度；（6）提高炉顶压力；

（7）控制合理的气流分布；

（8）采用合理的上下部调剂及提高煤气利用率。

14.试述高压操作对高炉冶炼的影响 答案：

（1）高压操作有利于提高高炉的冶强；

（2）高压操作有利于炉况顺行，减少管道行程，降低炉尘吹出量；（3）高压操作可降低焦比；

（4）高压操作有利于降低生铁含硅量，有利于获得低硅生铁。

15.试述我国高炉喷煤技术的发展方向是什么？实现的关键问题是什么 答案：喷吹烟煤是我国高炉喷煤技术的发展方向。实现烟煤喷吹的关键是解决喷吹烟煤工艺的安全问题，因为烟煤挥发分含量更高，更容易产生爆炸现象。国内外高炉烟煤防爆系统的构成主要有两大类：一是使用药剂抑爆的烟煤喷吹系统；二是以降低工艺工程中氧浓度为主的烟煤喷吹系统。

16.简要论述下 高炉工长职责是什么？ 答案：

（1）对本班生产的组织，指挥，技术操作行政管理和职工思想政治工作全权负责；（2）在工段内部直接接受炉长领导；（3）负责当班的炉况调剂，保证炉况顺行稳定，完成作业计划指标；（4）教育检查本班职工严格执行各项规章制度和操作规程，进行安全文明生产；（5）负责组织处理当班发生的各种事故；（6）认真进行交接班并与上下班工长共同分析情况，协商处理交接班中的争议；（7）负责记录作业时间，填写工长交接班本，简要说本班的情况；（8）遇有特殊情况工段领导不在时，及时向厂调和执勤人员请示汇报，服从调度和执勤人员的指挥 ；（9）负责本班人员的经济责任制，考核及奖罚意见；（10）负责本班人员的考勤和组织每天的班前会。

17.如何选择炉渣的熔化性。答案：

（1）对软熔带位置高低的影响。难熔渣开始软熔温度较高，从软熔到熔化的范围小，则在高炉内软熔带的位置低，软熔层薄，有利于高炉顺行；在炉内温度不足的情况下可能粘度升高，影响料柱透气性，不利于顺行。易熔渣在高炉内软熔位置较高，软熔层厚，料柱透气性差；另一方面易熔渣流动性好，有利于高炉顺行；

（2）对高炉炉缸温度的影响。难熔炉渣在熔化前吸收的热量多，进入炉缸时携带的热量多，有利于提高炉缸温度；易熔渣则相反；

（3）影响高炉内热量消耗和热量损失。难熔炉渣要消耗更多的热量，流出炉外时炉渣带走的热量较多，热损失增加，使焦比升高；易熔渣则相反；

（4）对炉衬寿命的影响。当炉渣熔化性温度高于高炉某处的炉墙温度时炉渣易凝结而形成渣皮，对炉衬起保护作用；易熔炉渣因其流动性过大会冲刷炉墙。

高炉炼铁讨论

18.无钟炉顶布料有哪四种基本布料方式？其工作特点如何？ 答案：

(1)环形布料，工作特点是倾角固定的旋转运动；

(2)螺旋形布料，倾角变化的旋转运动，就倾角变化的特点分为倾角渐变的螺旋形布料和倾角跳变的同心圆布料；

(3)定点布料，方位角固定的布料；

(4)扇形布料，方位角在规定范围内（如1200）反复变化的布料。

19.长期停炉（封炉、中修）后，为使高炉开炉后尽快转为正常生产，•对炉前操作提哪些特殊要 答案：

(1)保持铁口能与炉缸上部贯通，让高温煤气流向铁口，达到加热铁口区域的目的；

(2)先打开铁口两侧风口送风，一方面控制炉缸上部产生的渣铁量，另一方面，依靠流通的高温煤气就能促使铁口附近加热，•在炉缸下部造成一个高温区域，以利铁口的烧开；(3)做好从渣口出铁的准备，防止铁口烧不开酿成风口灌渣和烧坏风、渣口事故。

20.更换风口或渣口各套时有哪些注意事项？ 答案：

(1)更换风渣口各套时，必须放净渣铁后，才能进行休风；

(2)更换风渣口各套时，用氧气烧时应注意严禁烧坏各套的接触加工面；(3)更换时各部位的球面接触应上严、上正、不能漏风；

(4)备品备件及使用工具齐全，在保证完全和质量的基础上，应争取尽快换完。

第五篇：高炉炼铁论文

高炉炼铁论文

时间：2010-11-12 08:12:40|浏览：112次|评论：0条 [收藏] [评论] [进入论坛] 本文针对高炉炼铁工艺的生产现状进行了其技术性研究，使其高炉炼铁具有规模大、效率高、成本低等诸多优势，随着技术的发展，高炉正朝着大型化、高效化和自动化迈进。实现渣铁分离。已熔化的渣„

本文针对高炉炼铁工艺的生产现状进行了其技术性研究，使其高炉炼铁具有规模大、效率高、成本低等诸多优势，随着技术的发展，高炉正朝着大型化、高效化和自动化迈进。实现渣铁分离。已熔化的渣铁之间及与固态焦炭接触过程中，发生诸多反应，最后调整铁液的成分和温度达到终点。故保证炉料均匀稳定的下降，控制煤气流均匀合理分布是高质量完成冶炼过程的关键。

关键词: 固态焦炭 渣铁分离 炉料均匀 煤气流分布

绪论

高炉是炼铁的专用设备。虽然近代技术研究了直接还原、熔融技术还原等冶炼工艺，但它们都不能取代高炉，高炉生产是目前获得大量生铁的主要手段。高炉生产是可持续的，他的一代寿命从开炉到大修的工作日一般为7-8年，有的已达到十年或十年以上。高炉炼铁具有规模大、效率高、成本低等诸多优势，随着技术的发展，高炉正朝着大型化、高效化和自动化迈进。1.1我国钢铁工业生产现状

近代来高炉向大型化发方向发展，目前世界上已有数座5000立方米以上容积的高炉在生产。我过也已经有4300立方米的高炉投入生产，日产生铁万吨以上，日消耗矿石等近2万吨，焦炭等燃料5千吨。这样每天有数万吨的原、燃料运进和产品输出，还需要消耗大量的水、风、电气，生产规模及吞吐量如此之大，是其他企业不可比拟的。1.2加入世贸对我国钢铁经济的影响

钢铁工业是人类社会活动中占有着极其重要的地位，对发展国民经济起着极其重要的作用。无论工业、农业、交通、建筑及国防均离不开钢铁。一个国家的钢铁生产水平，就直接反映了这个国家的科学技术发展和人民的生活水平。那么自中国加入世贸组织之后，自2001年底以来，全球钢铁价格已上涨2倍，提升了该行业的盈利水平。同期，由所有上市钢铁公司股价构成的全球钢铁股价格综合指数，表现超过所有上市公司平均股价表现近4倍。2003年，中国钢铁净进口量(进口减去出口)约为3500万吨。但今年，预计中国钢铁净出口量大约为5000万吨。假设这种趋势持续下去，中国钢铁公司出口量的上升，的确有可能影响全球钢铁行业的前景。中国从2006 年开始，从钢净进口国转变为净出口国，2007 年中国粗钢净出口量占中国粗钢产量的11.27%，占全球除中国外粗钢产量的6.47%。今年9 月受美国金融危机的影响，国内钢材出口量减少为667 万吨，较8 月份高点回落101 万吨。奥巴马上台后誓言要实施自己的金融新政，力争让美国经济在任期内重新好转。而积极的新政，无疑也会为中国钢铁出口带来新的消费希望。1.3唐钢不锈钢高炉的情况介绍

唐钢不锈钢高炉现共有四座炼铁高炉分别有两座450t、两座550t高炉炼铁设备，其中两座550t高炉是由唐钢设计院主持设计的。不锈钢高炉现今以持续使用五年以上，日产量高，出铁效率高，并且在三号高炉中使用了TRT自动化控制系统，使得在随后的生产过程中，高炉出铁高效化，自动化迈进。2唐钢不锈钢扩大生产规模化的可行性研究 2.1唐钢不锈钢生产规模能力近一年来唐钢不锈钢在河北钢铁集团的带领下，生产能力逐步提高，并且在近一年的生产效益中都有纯利收入，也使得在不锈钢扩建竖炉设备中有了充足的信心，扩建竖炉使得不锈钢在高炉炼铁的过程中效率提高的更快，更高效。2.2唐钢不锈钢扩大生产规模的条件

在成立了河北钢铁集团后正确领导下，唐钢不锈钢的年利润逐年提高，且唐钢不锈钢公司深入开展与先进企业对标，通过与优秀企业对标，找准差距，确立工作重点，开展好提高高炉配比、降低炼钢钢铁料消耗、降低白灰消耗，轧钢1580提高成材率，以及各工序降低能源成本，全面赶超先进企业指标。严格的费用控制。加强设备检修管理，建设精干的高效干部团队，狠抓两个“端口”通过加强市场管理，切实踏准市场节拍和实现顺向操作。

3高炉炼铁工艺技术研究 3.1工艺技术参数研究

高炉冶炼过程是在一个密闭的竖炉内进行的。高炉冶炼过程的特点是，在炉料与煤气逆流运动的过程中完成了多种错综复杂地交织在一起的化学反应和物理变化，且由于高炉是密封的容器，除去投入（装料）及产出（铁、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。为了弄清楚这些反应和变化的规律，首先应对冶炼的全过程有个总体和概括的了解，这体现在能正确地描绘出运行中的高炉的纵剖面和不同高度上横截面的图像。这将有助于正确地理解和把握各种单一过程和因素间的相互关系。高炉冶炼过程的主要目的是用铁矿石经济而高效率地得到温度和成分合乎要求的液态生铁。为此，一方面要实现矿石中金属元素（主要为Fe）和氧元素的化学分离——即还原过程；另一方面还要实现已被还原的金属与脉石的机械分离——即熔化与造渣过程。最后控制温度和液态渣铁之间的交互作用得到温度和化学成分合格的铁液。全过程是在炉料自上而下、煤气自下而上的相互紧密接触过程中完成的。低温的矿石在下降的过程中被煤气由外向内逐渐夺去氧而还原，同时又自高温煤气得到热量。矿石升到一定的温度界限时先软化，后熔融滴落，实现渣铁分离。已熔化的渣铁之间及与固态焦炭接触过程中，发生诸多反应，最后调整铁液的成分和温度达到终点。故保证炉料均匀稳定的下降，控制煤气流均匀合理分布是高质量完成冶炼过程的关键。3.2上料系统的工艺

高炉供上料系统由贮矿槽、贮焦槽、槽下筛分、称量运输和向炉顶上料装置等组成。其作用是将来自原料场，烧结厂及焦化厂的原燃料和冶金辅料，经由贮矿槽、槽下筛分、称量和运输、炉料装入料车或皮带机，最后装入高炉炉顶。随着炼铁技术的发展，中小型高炉的强化、大型高炉和无钟顶的出现，对上料系统设备的作业连续性、自动化控制等提出来更高的要求，以此来保证高炉的正常生产。3.3炼铁工艺

高炉炼铁的原料：铁矿石、燃料、熔剂 3.3.1铁矿石

铁都是以化合物的状态存在于自然界中，尤其是以氧化铁的状态存在的量特别多。现在将几种比较重要的铁矿石提出来说明：

（1）磁铁矿（Magnetite）是一种氧化铁的矿石，主要成份为Fe3O4，是Fe2O3和 FeO 的复合物，呈黑灰色，比重大约5.15左右，含Fe72.4％，O 27.6％，具有磁性。在选矿（Beneficiation）时可利用磁选法，处理非常方便；但是由于其结构细密，故被还原性较差。经过长期风化作用后即变成赤铁矿。

（2）赤铁矿（Hematite）也是一种氧化铁的矿石，主要成份为Fe2O3，呈暗红色，比重大约为5.26，含Fe70％，O 30％，是最主要的铁矿石。由其本身结构状况的不同又可分成很多类别，如赤色赤铁矿（Red hematite）、镜铁矿（Specularhematite）、云母铁矿（Micaceous hematite）、粘土质赤铁（Red Ocher）等。（3）褐铁矿（Limonite）这是含有氢氧化铁的矿石。它是针铁矿（Goethite）HFeO2和鳞铁矿（Lepidocrocite）FeO（OH）两种不同结构矿石的统称，也有人把它主要成份的化学式写成mFe2O3．nH2O，呈现土黄或棕色，含有Fe约62％，O 27％，H2O 11％，比重约为3.6～4.0，多半是附存在其它铁矿石之中。

（4）菱铁矿（Siderite）是含有碳酸铁的矿石，主要成份为FeCO3，呈现青灰色，比重在3.8左右。这种矿石多半含有相当多数量的钙盐和镁盐。由于碳酸根在高温约800～900℃时会吸收大量的热而放出二氧化碳，所以我们多半先把这一类矿石加以焙烧之后再加入鼓风炉。

另外还有铁的硅酸盐矿（Silicate Iron）硫化铁矿（Sulphide iron）3.3.2燃料

炼铁的主要燃料是焦炭。烟煤在隔绝空气的条件下，加热到950-1050℃，经过干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等阶段最终制成焦炭，这一过程叫高温炼焦（高温干馏）。其作用是熔化炉料并使铁水过热，支撑料柱保持其良好的透气性。因此，铸造焦应具备块度大、反应性低、气孔率小、具有足够的抗冲击破碎强度、灰分和硫分低等特点。(1)、焦炭分布

从我国焦炭产量分布情况看，我国炼焦企业地域分布不平衡，主要分布于华北、华东和东北地区。

(2)、焦炭主要用于高炉炼铁和用于铜、铅、锌、钛、锑、汞等有色金属的鼓风炉冶炼，起还原剂、发热剂和料柱骨架作用。(3)、焦炭的物理性质

焦炭物理性质包括焦炭筛分组成、焦炭散密度、焦炭真相对密度、焦炭视相对密度、焦炭气孔率、焦炭比热容、焦炭热导率、焦炭热应力、焦炭着火温度、焦炭热膨胀系数、焦炭收缩率、焦炭电阻率和焦炭透气性等。

焦炭的物理性质与其常温机械强度和热强度及化学性质密切相关。焦炭的主要物理性质如下：

真密度为1.8-1.95g/cm3； 视密度为0.88-1.08g/cm3； 气孔率为35-55%；

散密度为400-500kg/m3；

平均比热容为0.808kj/（kgk）（100℃），1.465kj/（kgk）（1000℃）； 热导率为2.64kj/（mhk）（常温），6.91kg/（mhk）（900℃）； 着火温度（空气中）为450-650℃； 干燥无灰基低热值为30-32KJ/g； 比表面积为0.6-0.8m2/g。(4)、焦炭的质量指标

焦炭是高温干馏的固体产物，主要成分是碳，是具有裂纹和不规则的孔孢结构体（或孔孢多孔体）。裂纹的多少直接影响到焦炭的力度和抗碎强度，其指标一般以裂纹度（指单位体积焦炭内的裂纹长度的多少）来衡量。衡量孔孢结构的指标主要用气孔率（只焦炭气孔体积占总体积的百分数）来表示，它影响到焦炭的反应性和强度。不同用途的焦炭，对气孔率指标要求不同，一般冶金焦气孔率要求在40～45%，铸造焦要求在35～40%，出口焦要求在30%左右。焦炭裂纹度与气孔率的高低，与炼焦所用煤种有直接关系，如以气煤为主炼得的焦炭，裂纹多，气孔率高，强度低；而以焦煤作为基础煤炼得的焦炭裂纹少、气孔率低、强度高。焦炭强度通常用抗碎强度和耐磨强度两个指标来表示。焦炭的抗碎强度是指焦炭能抵抗受外来冲击力而不沿结构的裂纹或缺陷处破碎的能力，用M40值表示；焦炭的耐磨强度是指焦炭能抵抗外来摩檫力而不产生表面玻璃形成碎屑或粉末的能力，用M10值表示。焦炭的裂纹度影响其抗碎强度M40值，焦炭的孔孢结构影响耐磨强度M10值。M40和M10值的测定方法很多，我国多采用德国米贡转鼓试验的方法。

(5)、焦炭质量的评价

①、焦炭中的硫分：硫是生铁冶炼的有害杂质之一，它使生铁质量降低。在炼钢生铁中硫含量大于0.07%即为废品。由高炉炉料带入炉内的硫有11%来自矿石；3.5%来自石灰石；82.5%来自焦炭，所以焦炭是炉料中硫的主要来源。焦炭硫分的高低直接影响到高炉炼铁生产。当焦炭硫分大于1.6%，硫份每增加0.1%，焦炭使用量增加1.8%，石灰石加入量增加3.7%,矿石加入量增加0.3%高炉产量降低1.5—2.0%.冶金焦的含硫量规定不大于1%，大中型高炉使用的冶金焦含硫量小于0.4—0.7%。

②、焦炭中的磷分：炼铁用的冶金焦含磷量应在0.02—0.03%以下。

③、焦炭中的灰分：焦炭的灰分对高炉冶炼的影响是十分显著的。焦炭灰分增加1%，焦炭用量增加2—2.5%因此，焦炭灰分的降低是十分必要的。

④、焦炭中的挥发分：根据焦炭的挥发分含量可判断焦炭成熟度。如挥发分大于1.5%，则表示生焦；挥发分小于0.5—0.7%,则表示过火，一般成熟的冶金焦挥发分为1%左右。⑤、焦炭中的水分：水分波动会使焦炭计量不准，从而引起炉况波动。此外，焦炭水分提高会使M04偏高，M10偏低，给转鼓指标带来误差。

⑥、焦炭的筛分组成：在高炉冶炼中焦炭的粒度也是很重要的。我国过去对焦炭粒度要求为：对大焦炉（1300—2000平方米）焦炭粒度大于40毫米；中、小高炉焦炭粒度大于25毫米。但目前一些钢厂的试验表明，焦炭粒度在40—25毫米为好。大于80毫米的焦炭要整粒，使其粒度范围变化不大。这样焦炭块度均一，空隙大，阻力小，炉况运行良好。3.3.3熔剂

(1)、熔剂的作用

熔剂在冶炼过程中的主要作用有：

①.使还原出来的铁与脉石和灰分实现良好分离，并顺利从炉缸流出，即渣铁分离。②.生成一定数量和一定物理、化学性能的炉渣，去除有害杂质硫，确保生铁质量。(2)、熔剂的种类

根据矿石中脉石成分的不同，高炉冶炼使用的熔剂，按其性质可分为碱性、酸性和中性三类。

①．碱性熔剂

常用的碱性熔剂有石灰石(CaC03)和白云石(CaC03·MgC03)。

②．酸性熔剂

作为酸性熔剂使用的有石英石(Si02)、均热炉渣(主要成分为2FeO、Si02)及含酸性脉石的贫铁矿等。

③．中性熔剂

高铝原料。如铁钒土和粘土页岩。

三、对碱性熔剂的质量要求

对碱性熔剂的质量有如下要求：

1.碱性氧化物(CaO+MgO)含量高，酸性氧化物(Si02+A1203)愈少愈好。或熔剂的有效熔剂性愈高愈好。

一般要求石灰石中Ca0的质量分数不低于50％，Si02+A1203的质量分数不超过3．5％。

熔剂的有效熔剂性是指熔剂按炉渣碱度的要求，除去本身酸性氧化物含量所消耗的碱性氧化物外，剩余部分的碱性氧化物含量。可用下式表示：

当熔剂中与炉渣中Mg0含量很少时，计算式可简化为： 2.有害杂质硫、磷含量要少。石灰石中一般硫的质量分数只有0．01％～0．08％，磷的质量分数为0．001％～0．03％。

3.较高的机械强度，粒度要均匀，大小适中。

适宜的石灰石入炉粒度范围是：大中型高炉为20～50mm，小型高炉为l0～30mm。当炉渣黏稠引起炉况失常时，还可短期适量加入萤石(CaF2)，以稀释炉渣和洗掉炉衬上的堆积物

四．高炉炼铁的工艺流程

炼铁工艺是是将含铁原料（烧结矿、球团矿或铁矿）、燃料（焦炭、煤粉等）及其它辅助原料（石灰石、白云石、锰矿等）按一定比例装入高炉，并由热风炉向高炉内鼓入热风助焦炭燃烧，原料、燃料随着炉内熔炼等过程的进行而下降。在炉料下降和煤气上升过程中，先后发生传热、还原、熔化、脱炭作用而生成生铁，铁矿石原料中的杂质与加入炉内的熔剂相结合而成渣，炉底铁水间断地放出装入铁水罐，送往炼钢厂。同时产生高炉煤气，炉渣两种副产品，高炉渣水淬后全部作为水泥生产原料。炼铁工艺流程和主要排污节点见上图 3.3.4高炉炼铁原的理

炼铁过程实质上是将铁从其自然形态——矿石等含铁化合物中还原出来的过程。

炼铁方法主要有高炉法、直接还原法、熔融还原法等，其原理是矿石在特定的气氛中（还原物质CO、H2、C；适宜温度等）通过物化反应获取还原后的生铁。生铁除了少部分用于铸造外，绝大部分是作为炼钢原料。

高炉炼铁是现代炼铁的主要方法，钢铁生产中的重要环节。这种方法是由古代竖炉炼铁发展、改进而成的。尽管世界各国研究发展了很多新的炼铁法，但由于高炉炼铁技术经济指标良好，工艺简单，生产量大,劳动生产率高,能耗低，这种方法生产的铁仍占世界铁总产量的95％以上。

高炉生产时从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂(石灰石)，从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。在高温下焦炭（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料）中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧，从而还原得到铁。炼出的铁水从铁口放出。铁矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣，从渣口排出。产生的煤气从炉顶导出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。3.3.5高炉的主要组成部分

高炉炉壳：炉壳的作用是固定冷却设备，保证高炉砌体牢固，密封炉体，有的还承受炉顶载荷、热应力和内部的煤气压力，有时要抵抗崩料、坐料甚至可能发生的煤气爆炸的突然冲击，因此要有足够的强度。

炉喉：高炉本体的最上部分，呈圆筒形。炉喉既是炉料的加入口，也是煤气的导出口。它对炉料和煤气的上部分布起控制和调节作用。

炉身：高炉铁矿石间接还原的主要区域，呈圆锥台简称圆台形，由上向下逐渐扩大，用以使炉料在遇热发生体积膨胀后不致形成料拱，并减小炉料下降阻找力。炉身角的大小对炉料下降和煤气流分布有很大影响。

炉腰：高炉直径最大的部位。它使炉身和炉腹得以合理过渡。由于在炉腰部位有炉渣形成，并且粘稠的初成渣会使炉料透气性恶化，为减小煤气流的阻力，在渣量大时可适当扩大炉腰直径，但仍要使它和其他部位尺寸保持合适的比例关系，比值以取上限为宜。炉腰高度对高炉冶炼过程影响不很显著，一般只在很小范围内变动。

炉腹：高炉熔化和造渣的主要区段，呈倒锥台形。为适应炉料熔化后体积收缩的特点，其直径自上而下逐渐缩小，形成一定的炉腹角。炉腹的存在，使燃烧带处于合适位置，有利于气流均匀分布。炉腹高度随高炉容积大小而定，但不能过高或过低，一般为3．0～3．6m。炉腹角一般为79～82 ；过大，不利于煤气流分布；过小，则不利于炉料顺行。

炉缸：高炉燃料燃烧、渣铁反应和贮存及排放区域，呈圆筒形。出铁口、渣口和风口都设在炉缸部位，因此它也是承受高温煤气及渣铁物理和化学侵蚀最剧烈的部位，对高炉煤气的初始分布、热制度、生铁质量和品种都有极重要的影响。

炉底：高炉炉底砌体不仅要承受炉料、渣液及铁水的静压力，而且受到1400～4600℃的高温、机械和化学侵蚀、其侵蚀程度决定着高炉的一代寿命。只有砌体表面温度降低到它所接触的渣铁凝固温度，并且表面生成渣皮（或铁壳），才能阻止其进一步受到侵蚀，所以必需对炉底进行冷却。通常采用风冷或水冷。目前我国大中型高炉大都采用全碳砖炉底或碳砖和高铝砖综合炉底，大大改善了炉底的散热能力。

炉基：它的作用是将所集中承担的重量按照地层承载能力均匀地传给地层，因而其形状都是向下扩大的。高炉和炉基的总重量常为高炉容积的10～18倍（吨）。炉基不许有不均匀的下沉，一般炉基的倾斜值不大于0.1％～0．5％。高炉炉基应有足够的强度和耐热能力，使其在各种应力作用下不致产生裂缝。炉基常做成圆形或多边形，以减少热应力的不均匀分布。

炉衬：高炉炉衬组成高炉的工作空间，并起到减少高炉热损失、保护炉壳和其它金属结构免受热应力和化学侵蚀的作用。炉衬是用能够抵抗高温作用的耐火材料砌筑而成的。炉衬的损坏受多种因素的影响，各部位工作条件不同，受损坏的机理也不同，因此必须根据部位、冷却和高炉操作等因素，选用不同的耐火材料。

炉喉护板：炉喉在炉料频繁撞击和高温的煤气流冲刷下，工作条件十分恶劣，维护其圆筒形状不被破坏是高炉上部调节的先决条件。为此，在炉喉设置保护板（钢砖）。小高炉的炉喉保护板可以用铸铁做成开口的匣子形状；大高炉的炉喉护板则用100～150mm厚的铸钢做成。炉喉护板主要有块状、条状和变径几种形式。变径炉喉护板还起着调节炉料和煤气流分布的作用。

3.3.6高炉解体

为了在操作技术上能正确处理高炉冶炼中经常出现的复杂现象，就要切实了解炉内状况。在尽量保持高炉的原有生产状态下停炉、注水冷却或充氮冷却后，对从炉喉的炉料开始一直到炉底的积铁所进行的细致的解体调查，称为高炉解体调查。它虽不能完全了解高炉生产的动态情况，但对了解高炉过程、强化高炉冶炼很有参考价值。

3.3.7高炉冷却装置

高炉炉衬内部温度高达1400℃，一般耐火砖都要软化和变形。高炉冷却装置是为延长砖衬寿命而设置的，用以使炉衬内的热量传递出动，并在高炉下部使炉渣在炉衬上冷凝成一层保护性渣皮，按结构不同，高炉冷却设备大致可分为：外部喷水冷却、风口渣口冷却、冷却壁和冷却水箱以及风冷(水冷)炉底等装置。

3.3.8高炉灰

也叫炉尘，系高炉煤气带出的炉料粉末。其数量除了与高炉冶炼强度、炉顶压力有关外，还与炉料的性质有很大关系。炉料粉末多，带出的炉尘量就大。目前，每炼一吨铁约有 10～100kg的高炉灰。高炉灰通常含铁40％左右，并含有较多的碳和碱性氧化物；其主要成分是焦末和矿粉。烧结料中加入部分高炉灰，可节约熔剂和降低燃料消耗。

3.3.9高炉除尘器

用来收集高炉煤气中所含灰尘的设备。高炉用除尘器有重力除尘器、离心除尘器、旋风除尘器、洗涤塔、文氏管、洗气机、电除尘器、布袋除尘器等。粗粒灰尘（＞60～90um），可用重力除尘器、离心除尘器及旋风除尘器等除尘；细粒灰尘则需用洗气机、电除尘器等除尘设备。

3.3.10高炉鼓风机

高炉最重要的动力设备。它不但直接提供高炉冶炼所需的氧气，而且提供克服高炉料柱阻力所需的气体动力。现代大、中型高炉所用的鼓风机，大多用汽轮机驱动的离心式鼓风机和轴流式鼓风机。近年来使用大容量同步电动鼓风机。这种鼓风机耗电虽多，但启动方便，易于维修，投资较少。高炉冶炼要求鼓风机能供给一定量的空气，以保证燃烧一定的碳；其所需风量的大小不仅与炉容成正比，而且与高炉强化程度有关、一般按单位炉容2.1～2.5m3／min的风量配备。但实际上不少的高炉考虑到生产的发展，配备的风机能力都大于这一比例

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。

3.3.11高炉冶炼工艺--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。

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。

高炉冶炼主要工艺设备简介： [高炉设备]高炉 ：

横断面为圆形的炼铁竖炉。用钢板作炉壳，壳内砌耐火砖内衬。高炉本体自上而下分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸5部分。由于高炉炼铁技术经济指标良好，工艺 简单，生产量大，劳动生产效率高，能耗低等优点，故这种方法生产的铁占世界铁总产量的绝大部分。高炉生产时从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂（石灰石），从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。在高温下焦炭（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料）中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧，从而还原得到铁。炼出的铁水从铁口放出。铁矿石中未还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣，从渣口排出。产生的煤气从炉顶排出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。高炉冶炼的主要产品是生铁，还有副产高炉渣和高炉煤气。[高炉设备]高炉热风炉介绍 :

热风炉是为高炉加热鼓风的设备，是现代高炉不可缺少的重要组成部分。提高风温可以通过提高煤气热值、优化热风炉及送风管道结构、预热煤气和助燃空气、改善热风炉操作等技术措施来实现。理论研究和生产实践表明，采用优化的热风炉结构、提高热风炉热效率、延长热风炉寿命是提高风温的有效途径。[高炉设备]铁水罐车:

铁水罐车用于运送铁水，实现铁水在脱硫跨与加料跨之间的转移或放置在混铁炉下，用于高炉或混铁炉等出铁。3.4高炉煤气清洗系统

从高炉炉顶排出的煤气一般汗CO2 15-20%,CO 20-26%，其发热值大于3200KJ/m3，装入高炉的焦炭等燃料的热量约有三分之一通过高炉煤气排出。因此将高炉煤气作为钢铁厂的一部分充分加以利用，在经济上十分重要。一般是将高炉煤气单独使用，或者和焦炉煤气掺合使用，作为热风炉、焦炉、加热炉、发电厂锅炉的燃料。但从炉顶排出的高炉粗煤气含有10-40g/m3的粉尘，具体数值取决与炉料中的粉尘率和炉顶压力、煤气流速，使用富氧等情况。

3.4.1高炉煤气除尘系统的组成

我国1000m3以上的高炉采用煤气除尘系统，从炉喉出来的煤气先经过重力除尘器进行除尘，然后经过洗涤塔进行半精除尘在进入文氏管进行精除尘，除尘后的煤气经过脱水器进入净煤气总管。但随着炉顶压力的增高，促进了文氏管的效率提高，近年来大型高炉已用串联双级文氏管系统来代替塔后文氏管系统。3.4.1脱泥脱水设备

高炉煤气经过洗涤塔、文氏管等除尘装置湿法清洗后，煤气中夹带部分水泥和灰泥。水分会降低煤气发热值，同时由于水滴中带有灰尘，影响煤气的实际除尘效果，必须采用脱泥脱水设备使其从煤气中分离出来。目前，高炉煤气清洗系统中采用的脱泥脱水设备主要有重力式灰泥捕集器、旋风式灰泥捕集器、伞形或伞旋脱水器和填料式脱水器。3.4.1.2重力式灰泥捕集器

气流进入重力式灰泥捕集器后，速度降低，并且改变气流方向，而气流中的灰泥和水滴仍直线加速沉降，产生了水气分离，重力式灰泥捕集器结构简单，不易堵塞，但对细尘粒和水滴的脱尘效率不高。

重力式灰泥捕集器有挡板式和直入式两种型式 3.4.1.3旋风式灰泥捕集器

把煤气从切向引入捕集器，利用气流的回旋运动，灰泥由于离心力的作业碰撞圆筒壁而沉降，达到捕集灰泥的目的。3.4.1.4伞形或伞旋脱水器

伞形脱水器是一种利用改变煤气流向，使水滴撞于伞形挡板上，因失去动能而分离的脱水器设备。

3.4.1.5填料脱水器

填料脱水器一般作为最后一级的脱水设备，同题高度约为二倍筒体直径。筒内填料目前多用角钢代替木材。材料脱水器的脱水效率为85%，煤气流经脱水器的压力降为500-1000Pa。

结论: 高炉工作者应努力防止各种事故的发生，保证联合企业的生产进行。目前上料系统多采用皮带上料，电子计算机，工业电视等，但必须保证其可持续作业。高炉从开炉投产到停炉中，此期间连续不间断生产，仅在设备检修或发生时候是才停产。那么我们必须保证各个环节都步步到位，要不必然会影响整个高炉冶炼过程，甚至停产，给企业造成巨大损失。

参考文献；

1.李士玲主编 炼铁工艺

2.韩志进主编 赵育新副主编 高炉炼铁实习3.陈坤楠主编 炼铁设备