煉鐵培訓(xùn)教材(點(diǎn)檢)

1、煉鐵培訓(xùn)教材(點(diǎn)檢)煉鐵培訓(xùn)教材(點(diǎn)檢).第一節(jié)第一節(jié) 高爐工藝流程和產(chǎn)品高爐工藝流程和產(chǎn)品一、冶金的概念 冶金學(xué)是一門研究如何經(jīng)濟(jì)地從礦石或其它原料中提取金屬或金屬化合物，并用各種方法加工制成具有一定性能的金屬材料的科學(xué)。 迄今為止發(fā)現(xiàn)的一百多種化學(xué)元素中，有80多種為金屬元素。在這些金屬中，習(xí)慣上將鐵、錳、鉻三種金屬稱為黑色金屬。冶金工業(yè)通常分為黑色冶金工業(yè)和有色冶金工業(yè)。 鐵和鋼是含有少量合金元素和雜質(zhì)的鐵碳合金。按含碳量不同可分為： 生鐵含碳為2.04.5； 鋼含碳為0.052.0； 熟鐵含碳小于0.05； 二、高爐概述二、高爐概述 高爐是用于生產(chǎn)生鐵的爐子，它是圓柱和圓臺(tái)型的結(jié)合體，

2、是一種“瓶式”豎爐，它從上到下一共分為五個(gè)部分，有爐喉（圓柱）、爐身（圓臺(tái)）、爐腰（圓柱）、爐腹（圓臺(tái)）和爐缸（圓柱）,在爐缸開有數(shù)量不等的風(fēng)口、渣口和鐵口 。 高爐是煉鐵工藝流程的主體，另外還有上料系統(tǒng)、裝料系統(tǒng)、送風(fēng)系統(tǒng)、煤氣回收和除塵系統(tǒng)、渣鐵處理系統(tǒng)、噴吹系統(tǒng)以及為這些系統(tǒng)服務(wù)的動(dòng)力系統(tǒng)。高爐冶煉用的鐵礦石和燃料、熔劑等就是由爐頂?shù)难b料設(shè)備裝入爐內(nèi)的，并向下運(yùn)動(dòng)；從下部鼓入的空氣燃燒燃料，產(chǎn)生大量的高溫還原性氣體向上運(yùn)動(dòng)；爐料經(jīng)過(guò)加熱、還原、熔化、造渣、滲碳、脫硫等一系列化學(xué)物理過(guò)程，最終生成液態(tài)爐渣和生鐵。 A、高爐貯礦槽以后的供料設(shè)備屬高爐上料系統(tǒng)。包括：貯礦場(chǎng)、貯礦倉(cāng)、焦倉(cāng)、倉(cāng)上

3、運(yùn)料設(shè)備（皮帶等）、礦石與焦碳的槽下篩分設(shè)備、返礦和返焦運(yùn)輸設(shè)備、入爐礦石和焦碳的稱量設(shè)備、將爐料運(yùn)送至爐頂?shù)脑O(shè)備（皮帶或料車與卷?yè)P(yáng)機(jī)）等組成。 向高爐爐頂供料的方式有料車斜橋上料和皮帶機(jī)上料兩種。中小高爐用料車斜橋上料，大高爐用皮帶機(jī)上料。 B、高爐爐頂?shù)难b料設(shè)備職能是把爐料裝入爐內(nèi)并完成布料，密封爐頂以回收煤氣。主要有鐘式爐頂和無(wú)鐘爐頂兩種。 設(shè)備包括：鼓風(fēng)機(jī)、冷風(fēng)管道、放風(fēng)閥、混風(fēng)閥、熱風(fēng)爐、熱風(fēng)總管、環(huán)管、支管、直到風(fēng)口。富氧送風(fēng)時(shí)在冷風(fēng)管道上安裝環(huán)形送氧管、在富氧管道上安裝截流閥和逆止閥、流量調(diào)節(jié)閥及流量壓力儀表等。加濕鼓風(fēng)略。 高爐煤氣是鋼鐵廠的寶貴的氣體燃料，但由于它含有1030

4、g/m3的爐塵，不能直接應(yīng)用，需要凈化處理。高爐煤氣的主要用戶是焦?fàn)t、熱風(fēng)爐、加熱爐以及風(fēng)機(jī)和發(fā)電鍋爐。 高爐煤氣凈化處理采用能量消耗低、費(fèi)用少的三段式除塵，即粗除塵、半精除塵、精除塵。粗除塵采用重力除塵器；半精除塵干式采用離心器，濕式采用洗滌塔或中低能文氏管；精除塵干式采用板式電除塵器、布袋除塵器，濕式采用電除塵器、高能文氏管。 工藝流程有： 設(shè)備包括：出鐵場(chǎng)、泥炮、開口機(jī)、堵渣機(jī)、爐前吊車、渣鐵溝、渣鐵分離器、鐵水罐、鑄鐵機(jī)、水渣池、爐前水力沖渣系統(tǒng)。 噴吹煤粉高爐設(shè)備一般包括：制粉機(jī)、煤粉倉(cāng)、煤粉輸送設(shè)備及管道、高爐貯煤粉罐、混合器、分配調(diào)節(jié)器、噴槍、壓縮空氣及安全保護(hù)系統(tǒng)等。 長(zhǎng)期連續(xù)

5、生產(chǎn)，高爐從開爐到大修（現(xiàn)在一代爐齡已達(dá)15年）停爐這一期間內(nèi)一直不停地連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，僅在設(shè)備檢修或發(fā)生事故時(shí)才暫停生產(chǎn)（即休風(fēng)）。 規(guī)模大型化，目前國(guó)內(nèi)已有5000m3的高爐，日產(chǎn)萬(wàn)噸生鐵。 機(jī)械、自動(dòng)化程度越來(lái)越高。 生產(chǎn)的聯(lián)合性，從高爐本身來(lái)說(shuō)，從上料到出鐵、出渣，從送風(fēng)到煤氣回收，各系統(tǒng)都必須有機(jī)的協(xié)調(diào)聯(lián)合工作。在整個(gè)鋼鐵聯(lián)合生產(chǎn)中，高爐也是重要的一環(huán)，它的事故或停產(chǎn)都會(huì)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響。 1、生鐵 生鐵是Fe與C及其他少量元素（Si、Mn、P、S等）組成的合金。 牌號(hào)：以Si含量命名。如： L04：表示Si 0.45的煉鋼生鐵, L08: 表示0.45%Si 0.85的煉鋼生鐵 2

6、、鐵合金 鐵合金多用于電爐生產(chǎn)，主要供煉鋼脫氧或作為合金添加劑。主要有：錳鐵、硅鐵稀土硅鐵等。 3、爐塵：一般含鐵30-50%，含碳10-20%，經(jīng)煤氣除塵器回收后，可用作燒結(jié)礦原料 4、高爐煤氣、高爐煤氣 高爐煤氣一般含有20以上的一氧化碳、少量的氫和甲烷，發(fā)熱值一般為29003800kj/m3，是一種很好的低發(fā)熱值氣體燃料，除用來(lái)燒熱風(fēng)爐外，還可供煉焦、加熱爐和燒鍋爐。高爐爐塵是隨高爐煤氣帶出爐外的細(xì)粒爐料，主要含鐵和碳，可作燒結(jié)的原料。 5、爐渣、爐渣 每噸生鐵的產(chǎn)渣量，隨入爐原料含鐵品位高低、焦比及焦炭含灰份之多寡而差異很大。承德建龍目前渣鐵比在400450kg/t左右。 （1 1）、

7、爐渣的主要成分）、爐渣的主要成分 爐渣成分來(lái)自以下幾個(gè)方面： a 礦石中的脈石，b 焦炭的灰分，c 溶劑氧化物 d 被侵蝕的爐襯。 脈石和灰分的主要成分SiO2和Al2O3，稱酸性氧化物；溶劑的氧化物主要是CaO和MgO，稱堿性氧化物。當(dāng)這些氧化物單獨(dú)存在時(shí)其熔點(diǎn)都很高，SiO2熔點(diǎn)1713，Al2O3熔點(diǎn)2050，CaO熔點(diǎn)2570，MgO熔點(diǎn)2800，高爐條件下不能熔化。只有在它們之間相互作用形成低熔點(diǎn)化合物，才能熔化成具有良好流動(dòng)性的爐渣。原料中加入溶劑的目的就是為了中和脈石和灰分中的酸性氧化物，形成高爐條件下能溶化并自由流動(dòng)的低熔點(diǎn)化合物。爐渣的主要成分就是這4種 （2）高爐內(nèi)爐渣是怎

8、樣生成的。）高爐內(nèi)爐渣是怎樣生成的。1）高爐造渣過(guò)程是伴隨著爐料的加熱和還原而產(chǎn)生的重要過(guò)程物態(tài)變化和物理化學(xué)過(guò)程。鐵礦石在下降過(guò)程中，受到上升氣流的加熱，溫度不斷升高，其物態(tài)也不斷改變，使高爐內(nèi)形成不同的區(qū)域：塊狀帶、軟熔帶、滴落帶和下爐缸的渣鐵貯存區(qū)。2）爐渣形成過(guò)程。 塊狀帶內(nèi)固相反應(yīng)形成低熔點(diǎn)化合物是造渣過(guò)程的開始，隨著溫度的升高，低熔點(diǎn)化合物中呈現(xiàn)少量液相，開始軟化黏結(jié)，在軟熔帶內(nèi)形成初渣，其特點(diǎn)是FeO和MnO含量高，堿度偏低，成分不均勻。從軟熔帶滴下后成為中間渣，在穿越滴落帶時(shí)中間渣的成分變化很大：FeO、MnO被還原而降低，溶劑的或高堿度燒結(jié)礦中的CaO的進(jìn)入使堿度升高，甚至超

9、過(guò)終渣堿度，直到接近風(fēng)口中心線吸收隨煤氣上升的焦碳灰分，堿度才逐步降低，中間渣穿過(guò)焦柱后進(jìn)入爐缸集聚，在下爐缸渣鐵貯存區(qū)內(nèi)完成渣鐵反應(yīng)，吸收脫硫產(chǎn)生的CaS和Si氧化的SiO2等成為終渣。（3 3）爐渣在高爐冶煉中的作用）爐渣在高爐冶煉中的作用 由于爐渣具有熔點(diǎn)低、密度小和不熔于生鐵的特點(diǎn)，高爐冶煉過(guò)程中渣、鐵才能得以分離，獲得純凈的生鐵，這是造渣過(guò)程的基本作用。另外還有以下幾方面的作用：1）渣鐵之間進(jìn)行合金因素的還原及脫硫反應(yīng)，起著控制渣鐵成分的作用；2）爐渣的形成造成了高爐內(nèi)的軟熔帶及滴落帶，對(duì)爐內(nèi)的氣流分布及爐料的下降都有很大的影響，因此爐渣的性質(zhì)和數(shù)量對(duì)高爐操作直接產(chǎn)生作用；3）爐渣黏

10、附在爐墻上形成渣皮，起保護(hù)爐襯的作用，另一種情況又可能侵蝕爐襯，起破壞性作用，因此爐渣成分和性質(zhì)直接影響高爐壽命。 （4）爐渣的應(yīng)用 液態(tài)爐渣用水急冷成水渣，可做水泥原料；液態(tài)爐渣用高壓蒸汽或高壓空氣吹成棉渣，可做絕熱保溫材料。液態(tài)爐渣用少量高壓水沖到一個(gè)旋轉(zhuǎn)的滾筒上急冷而成膨珠（膨脹渣），是良好的保溫材料，也可做輕質(zhì)混凝土骨料。用爐渣可制成礦渣磚，或用干渣塊做鋪路材料。 通過(guò)國(guó)內(nèi)外高爐解剖，按爐料物理狀態(tài)高爐內(nèi)大致分為五個(gè)區(qū)域或稱五個(gè)帶。 1、塊狀帶 在該區(qū)域爐料明顯地保持裝料時(shí)的分層狀態(tài)（礦石層與焦炭層），沒(méi)有液態(tài)渣鐵。隨著爐料下降其層狀逐漸趨于水平，而且厚度逐漸變薄。 2、軟熔帶 礦石從

11、開始軟化到完全熔化的區(qū)間稱為軟熔帶，它由許多固態(tài)焦炭層和粘接在一起的半融的礦石層組成。焦炭、礦石相間，層次分明。由于礦石呈軟熔狀，透氣性極差。煤氣主要從焦炭層通過(guò)，向窗口一樣，因此稱為“焦窗”。軟熔帶的上沿是軟化線（即固相線），軟熔帶的下沿是熔化線（即液相線），它與礦石的軟熔溫度區(qū)間是一致的。最高部位稱軟熔帶頂部，其底部與爐墻相聯(lián)，稱軟熔帶的根部。隨著原料與操作條件的變化，軟熔帶的形狀與位置都隨之改變。3、滴落帶軟熔帶以下是已熔化的渣鐵穿過(guò)固體焦炭空隙，象雨滴一樣滴落，故稱滴落帶。在滴落帶內(nèi)焦炭長(zhǎng)時(shí)間處于基本穩(wěn)定狀態(tài)的區(qū)域稱“中心呆滯區(qū)”（死料柱）。焦炭松動(dòng)下降的區(qū)域稱活動(dòng)性焦炭區(qū)。4、風(fēng)口帶

12、風(fēng)口前在鼓風(fēng)動(dòng)能作用下焦炭作回旋運(yùn)動(dòng)的區(qū)域又稱“焦炭回旋區(qū)”，這個(gè)回旋區(qū)中心呈半空狀態(tài)。該區(qū)內(nèi)焦炭燃燒，是高爐內(nèi)熱量和氣體還原劑的主要產(chǎn)地，也是高爐內(nèi)唯一存在的氧化性區(qū)域。 5、渣鐵帶、渣鐵帶 風(fēng)口以下即爐缸區(qū)域，主要是液態(tài)渣鐵以及浸入其中的焦炭。在鐵滴穿過(guò)渣層以及在渣鐵界面時(shí)最終完成必要的渣鐵反應(yīng)，得到合格生鐵，并間斷地從渣、鐵口排出爐外。 一一 、利用系數(shù)（利用系數(shù)（） 利用系數(shù)一般指的是容積利用系數(shù)利用系數(shù)一般指的是容積利用系數(shù),即高爐一即高爐一立方米容積每日生產(chǎn)的合格煉鋼生鐵產(chǎn)量立方米容積每日生產(chǎn)的合格煉鋼生鐵產(chǎn)量（t/m3.d），是高爐一日的產(chǎn)量（），是高爐一日的產(chǎn)量（P）與高爐容）

13、與高爐容積（積（V）的比值。我國(guó)的利用系數(shù)按高爐有效容）的比值。我國(guó)的利用系數(shù)按高爐有效容積計(jì)算，歐美用工作容積計(jì)算，分別稱為有效容積計(jì)算，歐美用工作容積計(jì)算，分別稱為有效容積利用系數(shù)和工作容積利用系數(shù)。另外還有爐缸積利用系數(shù)和工作容積利用系數(shù)。另外還有爐缸面積利用系數(shù)面積利用系數(shù),即單位一平方米爐缸面積每日生即單位一平方米爐缸面積每日生產(chǎn)的合格煉鋼生鐵產(chǎn)量，是高爐一日的產(chǎn)量（產(chǎn)的合格煉鋼生鐵產(chǎn)量，是高爐一日的產(chǎn)量（P）與高爐爐缸面積（與高爐爐缸面積（A）的比值。）的比值。 例如: 某公司3#高爐Vu=488m3,某天生產(chǎn)合格煉鋼生鐵1560噸，則： 利用系數(shù)15604883.2t/m3.d。

14、 二、冶煉強(qiáng)度二、冶煉強(qiáng)度 冶煉強(qiáng)度是冶煉過(guò)程強(qiáng)化的程度。 分為焦炭冶煉強(qiáng)度和綜合冶煉強(qiáng)度，焦炭冶煉強(qiáng)度是一日一立方米高爐容積消耗的焦炭量（t/m3.d），即高爐一日入爐的焦炭量（Qk）與高爐容積（V）的比值。一日一立方米高爐容積消耗的焦炭量和噴吹燃料的總和是綜合冶煉強(qiáng)度（t/m3.d），即高爐一日入爐的焦炭量（Qk）與噴吹燃料量（Q噴）相加與高爐容積（V）的比值。 指每批爐料中鐵礦石總量（包括燒結(jié)礦、球團(tuán)礦、天然塊礦和錳礦等）（Q礦）與每批爐料中焦炭量（Q焦）的比值。 四、四、 焦比焦比 （K） 冶煉一噸合格生鐵所需的干焦量（kg/t）。 例如： 公司1高爐某日生鐵總產(chǎn)量為630噸，其中出格

15、鐵25噸，消耗焦炭280噸，焦炭水份W=10%,則高爐入爐焦比為： 280（110）（63025） 605252 417kg/t 五、煤比 煤比是冶煉一噸合格生鐵所噴吹的煤粉量（kg/t） 指生產(chǎn)每噸生鐵所消耗的干焦數(shù)量以及各種輔助燃料折算為干焦量的總和。 綜合焦比（干焦數(shù)量噴吹燃料折算系數(shù)/合格生鐵產(chǎn)量。 七、休風(fēng)率七、休風(fēng)率 休風(fēng)率是高爐休風(fēng)停產(chǎn)時(shí)間占規(guī)定日歷作業(yè)休風(fēng)率是高爐休風(fēng)停產(chǎn)時(shí)間占規(guī)定日歷作業(yè)時(shí)間的百分?jǐn)?shù)。所謂規(guī)定日歷作業(yè)時(shí)間是指日時(shí)間的百分?jǐn)?shù)。所謂規(guī)定日歷作業(yè)時(shí)間是指日歷時(shí)間減去計(jì)劃大、中修時(shí)間和封爐時(shí)間。歷時(shí)間減去計(jì)劃大、中修時(shí)間和封爐時(shí)間。 指生鐵化學(xué)成份符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的總量占

16、生鐵總產(chǎn)量的百分?jǐn)?shù)。 九、九、 燃料比燃料比 它是指冶煉一噸生鐵所消耗的干焦量與煤粉之和。 有兩種表示方法： 1、一代爐齡，從開爐到大修停爐的時(shí)間。一般8年以下為低壽命，812年為中等，12年以上為長(zhǎng)壽。 2、一代爐齡中每立方米有效容積產(chǎn)鐵量。一般5000t/m3以下為低壽命，5000-8000t/m3為中等，8000t/m3以上為長(zhǎng)壽。 噴吹燃料現(xiàn)噴吹燃料現(xiàn)在我國(guó)主要是煤在我國(guó)主要是煤粉，為了降低焦粉，為了降低焦比，目前世界各比，目前世界各國(guó)普遍采用從高國(guó)普遍采用從高爐風(fēng)口噴入部分爐風(fēng)口噴入部分燃料以代替部分燃料以代替部分焦炭。焦炭。 提供高爐冶煉所需的大部分熱量，高爐冶煉所消耗熱量的708

17、0來(lái)自燃料燃燒。(發(fā)熱劑) 提供高爐冶煉所需的還原劑，焦炭中的碳及焦炭燃燒產(chǎn)生的一氧化碳是鐵及其它氧化物進(jìn)行還原的還原劑。 高爐料柱的骨架，由于焦炭在高爐料柱中約占1/3-1/2的體積，而且焦炭在高爐條件下即不熔化也不軟化，它能在高爐中能起支持料柱、維持爐內(nèi)透氣的骨架作用。 生鐵形成過(guò)程中滲碳的碳源。n固定碳含量要高，灰分要低。 因?yàn)楣潭ㄌ己扛撸浒l(fā)熱值高，單位重量焦炭所提供的還原劑數(shù)量也多，有利于降低焦比。焦炭中的固定碳含量提高1，可降低焦比2。灰分含量增加焦炭固定碳含量就降低，其次是降低焦炭強(qiáng)度，三是灰分主要是SiO2和Al2O3等酸性氧化物，增加堿性熔劑用量，從而是渣量增加，焦比降低。一般灰分增加1，焦比升高2，產(chǎn)量降低3。n含S、P雜質(zhì)要少，高爐冶煉過(guò)程中的硫80來(lái)自焦炭，焦炭含硫量升高須相應(yīng)提高爐渣堿度和提高爐溫以改善爐渣脫硫能力，從而渣量增加，焦比升高，產(chǎn)量降低。一般S升高0