高炉冶炼过程操作分析

浅谈高炉操作摘要：高炉操作是一项生产实践与理论性很强的工艺流程。

本文介绍了高炉冶炼对原燃料（精料）的要求和高炉冶炼的四大基本操作制度（装料制度、送风制度、热制度、造渣制度）以及冷却制度的内容与选择；也介绍了高炉的炉前操作对高炉冶炼的影响，高炉操作的出铁口维护等内容；同时，还阐述了高炉冶炼的强化冶炼技术操作如高炉的高压操作，富氧喷煤操作（富氧操作、喷煤粉操作、富氧喷煤操作），高风温操作（风温对高炉的影响和风温降焦比等）等操作细节。

本文介绍的内容对高炉冶炼都很重要，望与高炉的实际情况结合，减少高炉操作失误，从而使高炉冶炼取得更好的经济技术指标。

关键词：基本操作制度、冷却制度、炉前操作、强化冶炼绪论：中国是世界炼铁大国，2007年产铁4.894亿吨，占世界49.5%，有力地支撑我国钢铁工业的健康发展。

进入21世纪以来，我国钢铁工业高速发展，新建了大批大、中现代化高炉。

在当前国内外市场经济竞争更加激烈的情况下，各企业都面临如何进一步降低生产成本的问题。

在高炉炼铁过程中，如何操作，改善操作，保持炉况稳定进行，降低消耗，提高经济效益是高炉工作者的一项重要任务。

在遵循高炉冶炼基本规则的基础上，根据冶炼条件的变化，及时准确地采取调节措施。

一．高炉炼铁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。

因此可见精料的重要性。

1.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15 kg/t。

原燃料转鼓强度要高。

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%。

·熟熟料比(指烧结矿和球团矿)要高。

目前炼铁企业已不再追求高的熟料比，如宝钢熟料比为81%。

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%。

否则炼铁燃料比会升高。

·净即筛除粉末，保持炉料干净。

粒度小于5mm的原料为粉末，无论是人造富矿或天然矿，含有粉末对高炉上部的透气性影响很大，粉末增多会导致炉况不顺，产量降低，焦比升高。

我国一些先进高炉的入炉料经过多次筛分，使入炉料的粉末尽量少。

·稳即提高入炉矿石化学成分的稳定性，以保证高炉生产的稳定。

矿石化学成分的波动会引起炉温、炉渣碱度和生铁成分的波动，从而破坏高炉的顺行，使高炉焦比升高，产量降低。

另外“稳”也是高炉生产实现自动化的要求。

·匀即缩小原料粒度上下限的差别，保持粒度均匀。

这样料柱透气性好，有利于高炉顺行，从而提高产量降低焦比。

对于粒度相差较大的矿石要按粒度分级分别装入高炉。

·小即缩小原料粒度。

矿石的还原过程是从表面向中心发展的，如果快度过大，当还原速度和炉料在炉内停留的时间一定时，就可能使矿石的中心部分来不及被气体还原，表面就已经软化了，从而引起直接还原度增加，导致焦比升高。

缩小矿石的粒度对降低焦比具有积极意义。

但粒度不能小于5mm因粒度过小会影响料柱透气性，使高炉炉尘增加。

二．高炉基本操作制度的选择1 送风制度的选择1.1送风制度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1.0~1.1t/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）（表1）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。

1.2 固定风量操作进行脱湿鼓风可使一年四季送风量均衡。

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应装规定批数<±2批料。

风量波动不大于正常风量的3%。

1.3 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，两次加风之间时间要大于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。

一般炉热不减风。

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。

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，上下不调剂相结合。

1.4 不同容积高炉风速和鼓风动能的选择 (如下表2)鼓风动能低一些，但也有相反情况，富氧后，风速和鼓风动能均要提高，冶炼铸造铁的风速和鼓风动能比炼钢铁低。

长风口比短风口风速和鼓风动能均低一些。

风口数目多，鼓风动能低，但风速高。

矮胖多风口高炉，风速和鼓风动能均要提高。

随高炉炉容的扩大（生产中后期），风速和鼓风动能均要增加。

一般情况下，风口面积不宜经常变动。

2.装料制度的选择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。

2.1 装料制度装料制度包括：装料顺序，炉料批重，布料方式，料线等。

2.2 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。

2.3 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个档位。

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

a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。

b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。

不同容积的高炉建议矿批重如下（表3）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，改料柱透气性，改变煤气流分布。

根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。

2.4 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。

料线应控制在炉喉炉料碰撞点以上。

根据经验：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。

两个料面下降相差要小于0.3～0.5m。

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。

2.5 判断装料制度是否合适a.煤气利用率：CO2/(CO+CO2)值，0.5以上为好，0.45左右为较好，0.4以下为较差，0.3以下为差。

b.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。

c.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℃。

d.CO2含量表示能源利用情况：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%。

3.热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%。

3.1 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。

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，称量的准确度，高炉操作水平（四个制度稳定）。

表4 原燃料波动对燃料比的影响【Ⅰ】3.2 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%。

3.3 调剂风温因炉热而减风温时幅度要大一些，一次可减到所需要的风温水平。

炉凉时提风温幅度宜小，每次1～2℃，以防煤气体积迅速膨胀而破坏顺行。

在大量喷吹燃料之后，调剂炉温最常用的方法是保持最高风温水平，固定风温而调节喷吹量，这样可以最大限度的发挥高风温的作用。

风温对焦比的影响，随风温升高而减弱，即对炉温的作用随之减小。