高炉炉料结构及分析
高炉使用高比例球团的分析与研究

233管理及其他M anagement and other高炉使用高比例球团的分析与研究宋雅贤(唐钢青龙炉料有限公司,河北 唐山 063000)摘 要:高炉是在生铁生产过程中的主体装备,其炉料结构的发展受到许多重视。
在钢铁企业的不断发展下,把“烧结-球团”列为了与“模铸-连铸”、“转炉-平炉”地位是一样的。
在20世纪,连铸已代替模铸,转炉也淘汰了平炉,而现在烧结和球团之间的取代关系却一直在争议,特别是在国内,受到“低成本”意识的主导,各个企业所首选的材料则是低价料,因此改善高炉原料结构至关重要。
基于此,本文主要对高炉使用高比例球团进行分析研究,仅供参考。
关键词:高炉;高比例球团;分析;实践中图分类号:TF54 文献标识码:A 文章编号:11-5004(2021)16-0233-2收稿日期:2021-08作者简介:宋雅贤,女,生于1984年,汉族,河北衡水人,本科,工程师,研究方向:高炉冶炼使用研究。
改善高炉原燃料结构,这样能够使得高炉达到稳定、顺行、低耗、长寿的效果,高炉全生命周期能够达到低碳减排的目的,对于高比例球团的使用是非常重要的。
高炉使用高比例球团矿技术是相对成熟的,高比例球团矿冶炼的高炉能够达到在生产方面的稳定顺行,并且在各项指标上能够比高比例烧结矿要优越,操作思路能够进行复制,操作经验能够得到有效推广。
1 国外高比例球团高炉生产的现状与烧结矿生产进行比较,球团生产一直都是在节能方面和排放方面更优的原料,球团矿被大家认为有以下优点:品位高、粒度均匀、强度好、冶金性能佳、适合远距离运输等。
按照资源与生产条件上的差异,不同的国家和地区球团在高炉中的比例也是存在着较大的差异,主要是在北美或是欧洲的一些地区,高炉使用高比例球团较多。
1.1 北美地区在长时间的发展,因为铁矿资源的禀赋,北美地区(美国、加拿大、墨西哥)的高炉基本上都是根据采用高比例球团进行生产的。
2017年,全部25座高炉的球团在传统铁料(烧结矿、球团矿、块矿,其中不包含废钢/直接还原铁和冷压块)中占的比重是93%,当中有13座高炉是采用100%球团矿,剩下高炉的球团比例是由51%到99%不等,高炉平均燃料的比达到504kg/t。
提高高炉炉料中球团矿配比,促进节能减排

提高高炉炉料中球团矿配比、促进节能减排(资料来源:冶金管理,王维兴)一、优化炼铁炉料结构的原则高炉炼铁炉料是由烧结矿、球团矿和块矿组成,各高炉要根据不同的生产条件,决定各种炉料的配比,实现优化炼铁生产和低成本。
世界各国、各钢铁企业没有一个标准的炼铁炉料结构,都要根据各企业的具体情况制定适宜的炉料结构,同时还要根据外界情况的变化,进行及时调整。
2017 年中钢协会员单位高炉的炉料中平均有13%左右的球团矿,78%烧结矿,9%块矿。
在高炉生产时,各企业要根据其具体生产条件下,实现科学高炉炼铁操作(满足炼铁学基本原理),完成环境友好、低成本生产的目的。
实现低成本炼铁的方法包括:优化配矿、优化高炉操作、设备维护完好、生产效率高。
而实现高产低耗就要高炉入炉矿含铁品位高,有优质的炉料,包括高质量烧结矿要实现高碱度(1.8-2.2倍)。
但炼铁炉渣碱度要求在1.0-1.1 倍,炉料就需要配低碱度的球团矿(或块矿)。
高炉生产实现低燃料比,要求原燃料质量要好(入炉铁品位要高、冶金性能好、低MgO 和Al2O3、低渣量、焦炭质量好、含有害杂质少等),成分稳定,粒度均匀等。
要实现资源的合理利用,就要合理回收利用企业内含铁尘泥等等资源。
建议将含有害杂质高的烧结机头灰、高炉布袋灰,加石灰混合,造球,干燥,给转炉生产用,切断炼铁系统有害杂质的循环富集。
此外,球团工艺相比烧结工艺具有一定的优越性:1)产品冶金性能一般来说,烧结矿综合冶金性能优于球团矿,因此,高炉炼铁炉料中以高碱度烧结矿(在1.8-2.2 倍)为主。
但是,炼铁炉渣碱度要求在1.0 左右,必须搭配一部分酸性球团矿,这样结构炉料的冶金性能才最优,使高炉生产正常进行。
球团矿的缺点是膨胀率高,易粉化。
目前,北美和欧洲一些高炉使用100%自熔性球团矿,冶金性能完全能满足高炉炼铁的要求,也取得了较好的高炉生产指标。
2)生产运行费用球团工序能耗是烧结的2/3,环保治理费用低,球团矿铁品位比烧结矿高5-9 个百分点(原料品位、碱度相同条件下),炼铁生产效益高10 元/t。
关于炉料结构几个问题的探讨剖析

关于高炉炉料结构几个问题的探讨高炉炉料结构是指高炉炼铁生产使用的含铁炉料构成中烧结矿、球团矿和天然矿的配比组合。
随着精料技术的发展,烧结矿和球团矿逐步淘汰了品位低、SiO2含量高、冶金性能差的天然块矿。
但长期实践表明,即便高炉使用单一的矿或球团矿生产,并不能获得最佳的指标和效益。
对烧结矿、球团矿以及天然富块矿的冶金性能等的测试研究后,了解到它们的各自的优缺点,从而人们就探索如何发挥和利用它们的优点组合成一定的断料结构模式,来使高炉生产获得好的指标和效益。
一、目前国内外高炉炉料结构类型高碱度烧结矿具有优良的冶金性能,约占炼铁炉料结构的70%。
高碱度烧结矿的优点:⑴有良好的还原性。
铁矿石还原性每提高10%,炼铁焦比下降8%~9%;⑵较好的冷强度和低的还原粉化率;⑶较高的荷重软化温度;⑷好的高温还原性和熔滴性⑸使用高碱度烧结矿,在一定程度上可以避免了高炉结瘤。
球团矿特点:⑴球团矿粒度小而均匀,有利于高炉料柱透气性的改善和气流的均匀分布。
⑵球团矿冷太强度好,运输、存贮、装卸过程产生的粉末少;⑶球团矿含铁品位高和堆密度大,有利于提高高炉料柱的有效重量,增加产量和降低焦比;⑷球团矿还原性好,有利于改善煤气化学能的利用;⑸高炉生产实践表明,用球团矿替代天然块矿,可大幅度提高产量、降低焦比,同时改善煤气的利用效率。
⑹FeO含量低,矿物主要是Fe2O3,还原性好;⑺自然堆角小,在高炉内布料易滚向炉子中心;⑻含硫很低;⑼具有还原膨胀的缺点,在有K2O、Na2O等催化的作用下会出现异常膨胀;⑽酸性氧化球团矿的软熔性能较差。
目前国内外高炉炉料结构大致分为以下几种类型:⑴以单一自熔性烧结矿为原料;⑵以自熔性烧结矿为主,配少量球团矿或块矿;⑶以高碱度烧结矿为主,配天然块矿;⑷以高碱度烧结矿为主,配酸性球团矿;⑸以高碱度烧结矿为主,配酸性炉料;⑹高、低碱度烧结矿搭配使用;⑺以球团矿为主,配高碱度烧结矿或超高碱度烧结矿;⑻以单一球团矿为原料;⑼自熔性烧结矿配自熔性球团矿或低碱度烧结矿等多种炉料结构。
第六章 高炉设备(一)PPT课件

4 炉缸 影响因素:铁液之流出、炉内渣铁液面升降,大
喷的煤气流等高温流体对炉衬的冲刷是主要的破坏 因素,特别是渣口、铁口附近的炉衬更是冲刷厉害 的关键部位;高炉炉渣偏于碱性而常用的硅酸铝质 耐火砖则偏于酸性,故在高温下化学性渣化,对炉 缸砖衬也是一个重要的破坏因素;炉缸的风口带炉 衬内受到表面温度常达1300-1900℃,影响砖衬的耐 高温性能
我国粘土砖的Al2O3含量较高,质量好,基本上能满足高 炉炉衬的要求。
2 高铝砖 高铝砖是含氧化铝48%以上的耐火制品。 优缺点:它的耐火度及荷重软化温度比粘土砖
高,抗渣性能也较好,随着Al2O3含量的增加,这 些性质也随着提高。不足之处是高铝砖的热稳定 性较差,成本较高,又因为耐磨性好加工困难, 所以加工费用高。
第六章 高炉及附属设备
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§6.1
一、高炉炉型(高炉内型) 高炉内部工作空间的形状为高炉炉型,近代高炉
炉型由炉缸、炉腹、炉腰、炉身和炉喉五部分组成。 (王平. 炼铁设备.北京: 冶金工业出版社. 2006:10)
矿槽 料车
煤气除尘设备
装料 设备
净 煤
气
中速磨
7 炉喉
影响因素:它受到炉料从大钟上落下时的打击作用 (故都用金属板加以保护),温度分布不均匀产生的 热变形作用;炉内煤气流夹带的粉尘逸出时的磨损作 用。 对于大中型高炉来说,炉身部分是整个高炉的薄弱 环节,这里的工作条件虽然比下部好,但由于没有渣 皮的保护作用,寿命反而较短,往往在两次大修之间 还需要一次小修,以修补炉衬。对于小型高炉来说, 炉缸是薄弱环书,常因炉缸冷却不良、堵门泥炮能力 小而发生烧穿事故。
高炉有效高度设计考虑因素: 1)对煤气热能和化学能的利用。增加高度能延长煤气和炉
炼铁原理与工艺6(高炉炉体与维护)

6. 2高炉炉衬的选择与砌筑
② 高炉炉腹、炉腰和炉身耐火材料用陶瓷质耐火 材料的要求: A. 化学成分中AL2O3要高,Fe2O3含量要少。 B. 耐火度要高。测温锥测定 C. 荷重软化点要高。0.2Mpa载荷下的软化温度 D. 重烧收缩率要小。残余收缩,是表示耐火材料 升到高温后产生的裂纹可能性大小的一种性质。 E. 气孔率要低。
6. 2高炉炉衬的选择与砌筑
B. 从从传热学角度讲分为: 综合炉底结构和全碳砖炉底结构两大 流派。综合炉底是绝热和导热的结合,全 碳砖炉底则是完全的导热基理。目前国内 外炉底、炉缸结构主要有以下几种: a. 大块炭砖砌筑,炉底设陶瓷垫。 b. 热压小块炭砖砌筑,炉底设陶瓷垫。 c. 大块或小块炭砖砌筑,炉底和炉缸设陶瓷 杯。
炉型尺寸各符号表示的意义
• • • • • • • • • • • • • • Hu---有效高度 Vu---有效容积 D---炉腰直径 d---炉缸直径 d1---炉喉直径 h0---死铁层高度 h1--炉缸高度 h2---炉腹高度 h3---炉腰高度 h4---炉身高度 h5---炉喉高度 hf---风口高度 α---炉腹角 β---炉身角
NMA
3层大块炭砖
2层刚玉砖
NMD
刚玉砖
炉缸侧壁:
NMA和NMD小块炭砖
NMA
大块炭砖
石墨砖
6. 2高炉炉衬的选择与砌筑
2. 炉腹、炉腰和炉身 ① 破损机理: 炉身、炉腰部位主要是考虑抗热应力 破坏性能,和炉料、煤气的冲刷。一般以 黏土质和高铝质耐火砖,但是在高炉大型 化和强化后也对砖衬材质提高了要求。
6.1高炉本体结构
③ 美国料式高炉的零位是取大钟开启时底 面以下915mm处。零料线位置到风口中 心线之间的容积为工作容积。 欧美也有用高炉全容积的。全容积 是指零料线到炉底砖衬表面之间(包括 死铁层)的容积。
第三章 高炉炼铁

的碳化硅砖或高导热的炭砖为主,高
炉下部以高导热的石墨质炭砖为主,
图 5.7 炉缸、炉底砌筑结构
6
图 3.7 为炉缸、炉底砌筑结构示意图。 3)冷却设备
冷却设备的作用是降低炉衬温度,提高炉衬材料抗机械、化学和热产生的侵蚀能力, 使炉衬材料处于良好的服役状态。高炉使用的冷却设备主要有冷却壁、冷却板和风口。冷却 壁紧贴着炉衬布置,冷却面积大;而冷却板水平插入炉衬中,对炉衬的冷却深度大,并对炉 衬有一定的支托作用。
(3)鼓风:空气通过高炉鼓风机加压后成为高压空气(鼓风),经过热风炉换热,将温 度提高到 1100~1300℃,再从高炉风口进入炉缸,与焦炭和煤粉燃烧产生热量和煤气。鼓风 带入高炉的物理热占高炉热量总收入的 20%左右。在鼓风中加入氧气可提高鼓风中的氧含 量(称为富氧鼓风)。采用富氧鼓风可提高风口燃烧温度,有利于高炉提高喷煤量和高炉利
4000m3 级高炉日产生铁量达到 10000 t 以
上。
hf
d1
β D
α
风口 中心线
d
铁口 中心线
h1
h2
h3
h4
h5
h6
炉 喉
炉 身
炉 腰 炉 腹 炉 缸 死铁层
Hu H
h0
3.2.3 高炉生产主要技术经济指标
图 5.3 高炉内型
(1)有效容积利用系数(ηu ):每 m3 高炉有效容积每天生产的铁水量( t / m3 ⋅ d ),
KΣ
=
每天装入高炉的焦炭量+ 每天喷入高炉的煤粉量×置换比 高炉每天出铁量
(3.4)
煤粉置换比通常小于 1.0,一般在 0.75~0.90 之间。
(6)冶炼强度( I ):每 m3 高炉有效容积每天消耗的(干)焦炭量( t / m3 ⋅ d )。
高炉结构图

高炉:炼铁一般就是在高炉里连续进行的。
高炉又叫鼓风炉,这就是因为要把热空气吹入炉中使原料不断加热而得名的。
这些原料就是铁矿石、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。
炉壳的作用就是固定冷却设备,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,还要承受热应力与内部的煤气压力,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。
炉喉既就是炉料的加入口,也就是煤气的导出口。
它对炉料与煤气的上部分布起控制与调节作用。
炉喉直径应与炉缸直径、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,以能起到控制炉料与煤气流分布为限。
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与煤气流分布有很大影响。
炉腰:高炉直径最大的部位。
它使炉身与炉腹得以合理过渡。
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,但仍要使它与其她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:高炉熔化与造渣的主要区段,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、渣铁反应与贮存及排放区域,呈圆筒形。
高炉炉料结构分析及性价评估体系的研究及应用

2 0 1 3年 6 月
武
汉
科
技
大
学
学
报
Vo1 . 36。 No . 3
J o u r n a l o f Wu h a n Un i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y
摘要: 在 系统 推 导物 、 热 平 衡 计 算 模 型 的基 础 上 , 结合线性规划 方法, 以高 炉 用 料 成 本 最 低 为 目标 , 以 满足 高 炉
冶炼的物 、 热及化 学约束为条件, 以通 过 冶金 性 能试 验 和 基 于 遗 传 算 法 + 最 小 二 乘 支持 向 量 机 的 自优 化 智 能 模 型 预 测 得 到 的 炉 料 冶金 性 能指 标 为 辅 助 参 考 , 建 立 了 炉料 结 构 分析 及 性价 评估 体 系。 该 体 系可 有 效 实 现 高
此 为 基准折 合 成本来 考 虑炉 料结 构性 价 。这种 评 估 方 式存 在 以下 问题 : ①人 为主 观性过 大 ; ②科 学 依 据 不足 , 难 以保证 工 艺约束 ; ③ 难 以适应 不 同冶 炼 条件 及 市场 波动对 于 炉料 性价 比的影响 。 因此 , 本 文在 系统 推导物 、 热 平衡计 算 模型 的
列 约束 的最 低成 本 配 矿 方 案 ; ② 支 持 基 于 人 工定
成分 、 热 耗利 用分 析
配 比计 算 高炉成 分 系列 约束及 热 量系列 约 束 的配 料 计算 ; ③ 支持 两种 配 比方案 下 的焦 比预测 、 焦 中
碳 含 量 分 配走 向 、 高 温 区域 ( >9 5 0。 C) 热 量 分 布
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g n s a tf r a e i e e e r a e e bls u n c n r c nty a s
%
Ta .2 Th ur n sr eu e o h fro g ne e ba td ig 2 b e b de tu tr ft e 2 e r ma a s ls urn 005— 2 8 00
作者简介
赵东 明 男 ,9 5年 7月 出生 ,9 3 毕业 于西 安 冶金建 筑学 院 , 事铁 合金 生产 工作 。 16 ̄ 19 年 现从
刖 旨
20 0 4年 5月 1 8日开 炉 以来 , 随着铁 合金 厂资 源条件
的改变 , 高炉技 术经 济指标 逐渐 改善 ( 表 1 , 见 ) 这期
经 济合 理 的炉料 结构 是 高炉 生产 获得 高产 、优 质、 低耗 、 成本 的重要 因素 之一 。 低 近年来 , 铁合 金厂 原燃料 及设 备条 件发 生 了较 大变 化 ,而锰 铁市 场竞 争 加剧 , 给锰 铁高 炉冶炼 成本 构成 较大 压力 , 对 高 也
关键词
烧结矿
块矿
质量 性 能
文 章 编 号 10 9 3 2 l 50 1—4 0 114 (0 0 0 —0 40 J
中 图分 类 号
文பைடு நூலகம்献标 识 码 B
ANALYS S OF I BLAST FURNACE BURDEN TRUCTURE S
Z a n mi g i i z a h o Do g n L u Jn h n
摘
要
经 济 合 理 的 炉 料结 构 是 高 炉 稳 定 顺 行 的保 证 , 章对 铁 合 金 厂 高 炉 的 炉料 结 构 进 行 了 总 结 分析 , 出 机烧 文 指 高炉 炉 料结 构
T 61 F 2
矿 质量 性 能 的改 进 是 优 化炉 料 结 构 的 基 础 和 途 径 , 降 低生 产 成 本 , 高 经 济 效 益 具 有 重要 意 义 。 对 提
( n a gSelC . eralyPa t n a g 6 4 hn ) Xiy n te o,F rol ln,Xiy n 4 4 ,C ia o 1 9
A b t ac Ec n mia n e s n b e bude sr c u e c n e s r h ls u n c t pea e se diy Thi a e u sr t o o c la d r a o a l r n tu t r a n u e te b a tfr a e o o r t t a l . s p p r s m— ma z d a d a ay e h a tf r a e b r e tucu e i ero lo ln s idiae h tte i r v me to uaiy p r i f e n n lz d te bls u n c u d n sr t r n f r aly pa t, n c td ta h mp o e n fq l e ・ t fr nc fma hie sntrd o e s te ba i n y t ptmie bu d n tu t e. I so a e c n mp ra c o e oma e o c n i e e rs i h ss a d wa o o i z r e sr cur ti ff rr a hig i o tn e frr — du ig t e p o u to o ta d i r vn h c n mi e e t. cn h r d c in c s n mp o ig t e e o o e b n f s i K e wor bls u na e b r e tu t r , sn ee r , l mp o e q a i r ma e y ds a tfr c , u d n src u e itr d o e u r , u lt pet y br nc
21 0 0年 第 5期 总 第 2 4期 1
铁
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2 0NO 01 .5 To .2 4 t 1
FERR o. ALLoYS
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同 炉 料 结 构 及 分 析 炉
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赵 东 明 刘 金 站
( 阳 钢 铁 公 司铁 合 金 厂 信 阳 信
中国
4 49 ) 6 14
以适应 锰铁 高炉 持续 强化 冶炼 的要 求 ,促进 高 炉稳 定 顺行 , 合理 配置 现有 资源 , 实现效 益最 大化 。
1 炉 料 结构 的演 变 过 程
以 信 阳钢 铁 公 司 铁 合 金 厂 2 锰 铁 高 炉 为 例 ,
表 2 20 0 5—20 0 8年 2锰 铁 高 炉炉 料 结 构 %
炉锰铁 产 品 的品质提 出了更 高 的要求 ,所 以有 必要 在 生产 实践 中不 断摸 索 新 的经济 合 理 的 炉料 结 构 ,
间, 炉料 结构 的演 变大体 可分 为 四个 阶段 ( 表 2 。 见 )
第~ 阶段 (04年 5月 一20 年 1 ) 20 05 2月 。高炉
表 1 2锰 铁 高炉 近 年 来 的 主 要技 术经 济 指 标
收 稿 日期 2 0 —3 1 0 90 —2
第 5期
赵 东 明等
高炉 炉 料 结构 及 分 析
炉 料结 构构 成是 : 土烧 矿 +国 内原矿 , 入少 量烧 结 配
低 、 度低 ( 合金 厂 近年 曾配 用 的几种 主要矿 石化 碱 铁 学 成分 详见 表 3 , 国 内原矿 品位 低 、 )且 品种多 、 度 粒 级差大、 含粉 高 等 , 以对 高炉 冶炼 不利 , 所 主要体 现