炼铁工艺

3）炉缸热制度 ） 炉缸热制度是指炉缸所具有的温度水平，即炉缸温度。 炉缸热制度是指炉缸所具有的温度水平，即炉缸温度。 稳定均匀而充沛的炉缸热制度是高炉顺行的基础。 稳定均匀而充沛的炉缸热制度是高炉顺行的基础。代 表炉缸热制度的参数有两个方面：一是铁水温度， 表炉缸热制度的参数有两个方面：一是铁水温度，又 称物理热，一般在1400-1500℃ 称物理热，一般在1400-1500℃，而炉渣温度比铁水温 度高50-100℃；二是生铁含硅量，[Si] 高表示温度高， 高表示温度高， 度高 ℃ 二是生铁含硅量， 又叫化学热。 又叫化学热。
3）煤比（M）：冶炼每吨生铁向高炉喷吹的煤粉量 煤比（ ）：冶炼每吨生铁向高炉喷吹的煤粉量 Kg/t)。 （Kg/t)。
焦比与煤比之和为燃料比，大型高炉的燃料比在470焦比与煤比之和为燃料比，大型高炉的燃料比在470470 520Kg之间 之间。 520Kg之间。 4）喷煤率：煤比占燃料比的比值为喷煤率（%）。 喷煤率：煤比占燃料比的比值为喷煤率（ 综合焦比（ ）：将喷入高炉的煤粉折换成相应数 5）综合焦比（K∑）：将喷入高炉的煤粉折换成相应数 量的焦炭后计算的焦比
燃料：焦炭在高炉风口区域燃烧产生大量热量和煤气， 燃料：焦炭在高炉风口区域燃烧产生大量热量和煤气， 煤气中的CO将铁矿石中的氧化铁还原成金属铁， 煤气中的CO将铁矿石中的氧化铁还原成金属铁，燃烧 CO将铁矿石中的氧化铁还原成金属铁 产生的热量将渣铁熔化成铁水和液态炉渣。 产生的热量将渣铁熔化成铁水和液态炉渣。焦炭在高 炉内始终成固态，炉料支撑作用，保持高炉内具有良 炉内始终成固态，炉料支撑作用， 好的透气性。煤粉从高炉风口喷入炉内， 好的透气性。煤粉从高炉风口喷入炉内，在风口区域 产生热量和还原煤气，可代替部分焦炭，但不能起支 产生热量和还原煤气，可代替部分焦炭， 撑作用。目前，冶炼1吨生铁大约需要250-350kg焦炭， 撑作用。目前，冶炼1吨生铁大约需要250-350kg焦炭， 250 焦炭 煤粉150-250kg。 煤粉150-250kg。 150
，料层越厚，料柱的 层数减少，界面效应减小，利于改善透气性。 层数减少，界面效应减小，利于改善透气性。 矿石批重越大也易于布向中心导致中心透气性差； 矿石批重越大也易于布向中心导致中心透气性差；矿石批 重小矿料落在炉墙附近较多，边缘透气性差。 重小矿料落在炉墙附近较多，边缘透气性差。 装料顺序是指矿石和焦炭进入高炉时的先后顺序。 装料顺序是指矿石和焦炭进入高炉时的先后顺序。一般将 矿石先焦炭后的顺序为正装； 矿石先焦炭后的顺序为正装；焦炭先矿石后的顺序为倒装 料线深度是指无料钟高炉喉钢砖上沿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， 深度。一般高炉正常料线深度为 ． ～ ． ，
2）送风制度 送风制度是指通过风口向高炉内鼓送具有一定能量的风的 各种控制参数的总称。它包括风量、风温、风压、 各种控制参数的总称。它包括风量、风温、风压、风中含 喷吹燃料等。 氧、喷吹燃料等。 风量：风量对炉料下降、煤气流分布和热制度都将产生影 风量：风量对炉料下降、 一般情况下，增加风量，综合冶炼强度提高。 响。一般情况下，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， 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。 加快，生铁产量增加。
2、炉况判断方法 主要看铁中含硅与含硫情况， 主要看铁中含硅与含硫情况，它的变化能反映炉缸热制 造渣制度、送风制度、装料制度的变化情况。 度、造渣制度、送风制度、装料制度的变化情况。判断 生铁含硅高低，主要以铁水流动过程中火花大小、多少， 生铁含硅高低，主要以铁水流动过程中火花大小、多少， 以及试样冷却后的断口颜色为依据。 以及试样冷却后的断口颜色为依据。 铁水含硅低时，在出铁过程中，火花矮而多； 铁水含硅低时，在出铁过程中，火花矮而多；铁水流动 性好，不粘铁沟，铁样断口为白色。 性好，不粘铁沟，铁样断口为白色。随着铁水含硅量的 提高，火花逐渐变大、变少。 提高，火花逐渐变大、变少。
钢铁冶金概论
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王丽丽
5.高炉炼铁工艺
5.1 高炉炼铁基本概念
1、高炉炼铁的原料和产品 原料包括铁矿石（烧结矿、球团矿）、焦炭、煤粉、 原料包括铁矿石（烧结矿、球团矿）、焦炭、煤粉、热 ）、焦炭 风；产品包括铁水、高炉煤气和高炉渣。 产品包括铁水、高炉煤气和高炉渣。 1）原料 铁矿石：烧结矿、球团矿和块矿。大型高炉炉料结构中， 铁矿石：烧结矿、球团矿和块矿。大型高炉炉料结构中， 高碱度烧结矿70-80%，酸性球团矿占10-15%。 高碱度烧结矿70-80%，酸性球团矿占10-15%。高炉渣的 70 10 碱度（ 碱度（CaO/SiO2）在1.0-1.25%之间。 1.0-1.25%之间。 之间
4）造渣制度 造渣制度包括造渣过程和终渣性能的控制。 造渣制度包括造渣过程和终渣性能的控制。 造渣过程主要控制它们的软化开始温度， 造渣过程主要控制它们的软化开始温度，软化终了温度 和软化区间。 和软化区间。 终渣性能控制是使炉渣具有良好的热稳定性和化学稳定 以保证合理的渣铁温度以及控制好生铁成分， 性，以保证合理的渣铁温度以及控制好生铁成分，主要 是生铁中的[Si]和[S]的含量。 的含量。 是生铁中的 和 的含量
2、高炉生产主要经济指标 、 1）有效容积利用系数（ηµ）：每立方米高炉有效容积 ）有效容积利用系数（ ）：每立方米高炉有效容积 每天生产的铁水量[t/(m3.d)]。 每天生产的铁水量 。
2）焦比（K）：冶炼1吨生铁消耗的焦炭量（Kg/t)。 焦比（ ）：冶炼1吨生铁消耗的焦炭量（Kg/t)。 冶炼
3.高炉炼铁工艺 3.高炉炼铁
6）冶炼强度（I）：每立方米高炉有效容积每天消耗 冶炼强度（ ）：每立方米高炉有效容积每天消耗 的焦炭量[t/(m3.d)] [t/(m3.d)]。 的焦炭量[t/(m3.d)]。
7）综合冶炼强度（I∑）：将喷入高炉的煤粉折换成 综合冶炼强度（ ）：将喷入高炉的煤粉折换成 相应数量的焦炭后计算的冶炼强度[t/(m3.d)] [t/(m3.d)]。 相应数量的焦炭后计算的冶炼强度[t/(m3.d)]。
风中含氧：增加鼓风含氧量， 风中含氧：增加鼓风含氧量，有利于改善喷吹燃料的 燃烧；煤气中N2含量减少，炉腹CO浓度相对增加，有 燃烧；煤气中N2含量减少，炉腹CO浓度相对增加， N2含量减少 CO浓度相对增加 利于间接反应进行；同时炉顶煤气热值提高， 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。 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， 富氧鼓风只有在炉况顺行的情况下才能进行，在炉况 顺行不好(如发生悬料、塌料等情况及炉内压差高， 顺行不好(如发生悬料、塌料等情况及炉内压差高， 不接受风量时)不宜使用富氧。在大喷吹情况下，高 不接受风量时)不宜使用富氧。在大喷吹情况下， 炉停止喷煤或大幅度减少煤量时，应及时减氧或停氧。 炉停止喷煤或大幅度减少煤量时，应及时减氧或停氧。
3.高炉炼铁工艺 3.高炉炼铁
8）有效容积利用系数ημ与综合冶炼强度I∑和综合 有效容积利用系数η 与综合冶炼强度I 焦比K∑之间的关系： 焦比K 之间的关系：
9）生铁合格率：合格生铁量占高炉生铁总产量的比例 生铁合格率： （%）。
5.2 高炉操作基本内容
1、高炉操作基本制度： 、高炉操作基本制度： 装料制度；送风制度；炉缸热制度；造渣制度； 装料制度；送风制度；炉缸热制度；造渣制度； 1）装料制度 装料制度是炉料装入炉内方式的总称，包括装入顺序、 装料制度是炉料装入炉内方式的总称，包括装入顺序、 批重大小、料线深度等。 批重大小、料线深度等。高炉装料制度是调控煤气流分 布的一种手段, 它根据装料设备的特点与原燃料的质量性 布的一种手段 改变炉料在炉喉的分布情况, 达到煤气流合理分布, 能, 改变炉料在炉喉的分布情况 达到煤气流合理分布 煤气利用充分的目的。 煤气利用充分的目的。 批重是指装入高炉的每批料重量。 批重是指装入高炉的每批料重量。每批料中矿石重量称 为矿石批重；焦炭的重量称为焦炭批重。 为矿石批重；焦炭的重量称为焦炭批重。矿石和焦炭的 重量比称为焦炭负荷， 重量比称为焦炭负荷，即单位重量的焦炭所负担的矿石 量。
喷吹燃料：进入风口后，其组分分解需要吸收热量， 喷吹燃料：进入风口后，其组分分解需要吸收热量， 其燃烧反应、分解反应的产物参加对矿石的加热和还 其燃烧反应、 原后才放出热量， 原后才放出热量，因此炉温的变化要经过一段时间才 能反映出来， 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 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、 热滞后性随炉容、 ％，热滞后性随炉容、冶炼强度、喷吹量等不同而不 同。
风温：提高风温可大幅度地降低焦比， 风温：提高风温可大幅度地降低焦比，是强化高炉冶 炼的主要措施。提高风温能增加鼓风动能， 炼的主要措施。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 温度活跃炉缸工作，促进煤气流初始分布合理， 喷吹燃料的效果。因此，高炉生产应采用高风温操作， 喷吹燃料的效果。因此，高炉生产应采用高风温操作， 充分发挥热风炉的能力。在操作过程中， 充分发挥热风炉的能力。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℃ 稳定，换炉前后风温波动应小于 ℃。目前热风炉采 用交叉并联送风制度风温波动降低。 用交叉并联送风制度风温波动降低。 风压： 风压：风压直接反映炉内煤气与料柱透气性的适应情 它的波动是冶炼过程的综合反映。 况，它的波动是冶炼过程的综合反映。
热风：空气通过高炉鼓风机加压后成为高压空气， 热风：空气通过高炉鼓风机加压后成为高压空气，通过 热风炉换热，将温度提高到1100 1300℃， 1100热风炉换热，将温度提高到1100-1300℃，再从高炉风口 进入炉缸， 进入炉缸，鼓风带入高炉的物理热占高炉热量总收入的 20%左右 冶炼1吨生铁大约需要热风1400 左右， 140020%左右，冶炼1吨生铁大约需要热风1400-1700m3。 2）产品 铁水：铁水的主要化学成为Fe、 铁水：铁水的主要化学成为Fe、C、Si、Mn、P、S等，温 Fe Si、Mn、 1400-1500℃，按照Si含量的不同， Si含量的不同 度1400-1500℃，按照Si含量的不同，将高炉铁水分为炼 钢生铁（W[Si]<1.25%)和铸造生铁 和铸造生铁（ 1.25%)。 钢生铁（W[Si]<1.25%)和铸造生铁（W[Si] ≥1.25%)。