【正文】 高爐煉鐵生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)介[導(dǎo)讀]:高爐煉鐵生產(chǎn)是冶金(鋼鐵)工業(yè)最主要的環(huán)節(jié)。高爐冶煉是把鐵礦石還原成生鐵的連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程。鐵礦石、焦炭和熔劑等固體原料按規(guī)定配料比由爐頂裝料裝置分批送入高爐，并使?fàn)t喉料面保持一定的高度。焦炭和礦石在爐內(nèi)形成交替分層結(jié)構(gòu)。礦石料在下降過(guò)程中逐步被還原、熔化成鐵和渣，聚集在爐缸中，定期從鐵口、渣口放出。 高爐生產(chǎn)是連續(xù)進(jìn)行的。一代高爐（從開爐到大修停爐為一代）能連續(xù)生產(chǎn)幾年到十幾年。本專題將詳細(xì)介紹高爐煉鐵生產(chǎn)的工藝流程，主要工藝設(shè)備的工作原理以及控制要求等信息。由于時(shí)間的倉(cāng)促和編輯水平有限，專題中難免出現(xiàn)遺漏或錯(cuò)誤的地方，歡迎大家補(bǔ)充指正。　　　高爐冶煉目的：將礦石中的鐵元素提取出來(lái)，生產(chǎn)出來(lái)的主要產(chǎn)品為鐵水。付產(chǎn)品有：水渣、礦渣棉和高爐煤氣等。　　高爐冶煉原理簡(jiǎn)介：　　高爐生產(chǎn)是連續(xù)進(jìn)行的。一代高爐（從開爐到大修停爐為一代）能連續(xù)生產(chǎn)幾年到十幾年。生產(chǎn)時(shí)，從爐頂（一般爐頂是由料種與料斗組成，現(xiàn)代化高爐是鐘閥爐頂和無(wú)料鐘爐頂）不斷地裝入鐵礦石、焦炭、熔劑，從高爐下部的風(fēng)口吹進(jìn)熱風(fēng)（1000～1300攝氏度），噴入油、煤或天然氣等燃料。裝入高爐中的鐵礦石，主要是鐵和氧的化合物。在高溫下，焦炭中和噴吹物中的碳及碳燃燒生成的一氧化碳將鐵礦石中的氧奪取出來(lái)，得到鐵，這個(gè)過(guò)程叫做還原。鐵礦石通過(guò)還原反應(yīng)煉出生鐵，鐵水從出鐵口放出。鐵礦石中的脈石、焦炭及噴吹物中的灰分與加入爐內(nèi)的石灰石等熔劑結(jié)合生成爐渣，從出鐵口和出渣口分別排出。煤氣從爐頂導(dǎo)出，經(jīng)除塵后，作為工業(yè)用煤氣?，F(xiàn)代化高爐還可以利用爐頂?shù)母邏?，用?dǎo)出的部分煤氣發(fā)電。 　　高爐冶煉工藝流程簡(jiǎn)圖：　　[高爐工藝]高爐冶煉過(guò)程:　　高爐冶煉是把鐵礦石還原成生鐵的連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程。鐵礦石、焦炭和熔劑等固體原料按規(guī)定配料比由爐頂裝料裝置分批送入高爐，并使?fàn)t喉料面保持一定的高度。焦炭和礦石在爐內(nèi)形成交替分層結(jié)構(gòu)。礦石料在下降過(guò)程中逐步被還原、熔化成鐵和渣，聚集在爐缸中，定期從鐵口、渣口放出。 高爐冶煉工藝爐前操作高爐爐前操作 一、爐前操作的任務(wù)利用開口機(jī)、泥炮、堵渣機(jī)等專用設(shè)備和各種工具，按規(guī)定的時(shí)間分別打開渣、鐵口，放出渣、鐵，并經(jīng)渣鐵溝分別流人渣、鐵罐內(nèi)，渣鐵出完后封堵渣、鐵口，以保證高爐生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行。完成渣、鐵口和各種爐前專用設(shè)備的維護(hù)工作。制作和修補(bǔ)撇渣器、出鐵主溝及渣、鐵溝。更換風(fēng)、渣口等冷卻設(shè)備及清理渣鐵運(yùn)輸線等一系列與出渣出鐵相關(guān)的工作。 二、高爐不能及時(shí)出凈渣鐵，會(huì)帶來(lái)以下不利影響： 影響爐缸料柱的透氣性，造成壓差升高，下料速度變慢，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致崩料、懸料以及風(fēng)口灌渣事故。 爐缸內(nèi)積存的渣鐵過(guò)多，造成渣中帶鐵，燒壞渣口甚至引起爆炸。 上渣放不好，引起鐵口工作失常。 鐵口維護(hù)不好。鐵口長(zhǎng)期過(guò)淺，不僅高爐不易出好鐵，引起跑大流、漫鐵道等爐前事故，直至燒壞爐缸冷卻壁，危及高爐的安全生產(chǎn)，有的還會(huì)導(dǎo)致高爐長(zhǎng)期休風(fēng)檢修，損失慘重。三、爐前操作平臺(tái)1．風(fēng)口平臺(tái) ◆概念：在風(fēng)口下方沿爐缸四周設(shè)置的高度距風(fēng)口中心線1150～1250mm的工作平臺(tái)，稱為風(fēng)口平臺(tái)?！糇饔茫簽楸阌谟^察風(fēng)口和檢查冷卻設(shè)備以及進(jìn)行更換風(fēng)、渣口等冷卻設(shè)備的操作?！粢螅簩挸ㄆ教梗涣粲幸欢ǖ男顾露?；設(shè)有環(huán)形吊車。2．出鐵場(chǎng)出鐵場(chǎng)的要求：◆采用環(huán)形或矩形出鐵場(chǎng)。◆上空設(shè)有天棚。◆設(shè)有排煙機(jī)和除塵裝置?！粼O(shè)有各種出鐵設(shè)備?！翡佋O(shè)有鐵水主溝。 鐵水主溝是從鐵口泥套外至撇渣器的鐵水溝，鐵水和下渣都經(jīng)此流至撇渣器，一般坡度為5％～l0％。各種類型高爐主溝長(zhǎng)度數(shù)據(jù)見表4—8。表4—8各種類型高爐主溝長(zhǎng)度參考數(shù)據(jù) 大型高爐一般采用貯鐵式主溝，溝內(nèi)經(jīng)常貯存一定深度的鐵水(450～600 mm)，使鐵水流射落時(shí)不致直接沖擊溝底，見圖4—5。貯鐵式主溝的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可避免大幅度急冷急熱的破壞作用，延長(zhǎng)主溝的壽命。 圖4—5鐵口處的鐵水以射流狀落人貯鐵式主溝的情況示意圖1—鐵口孔道；2—落差；3—最小射流距離；4—最大射流距離；5—與鐵水體積對(duì)應(yīng)的主溝長(zhǎng)度； 6—落入范圍；7—射流落入體積；8—溝底泥料；α—鐵口角度；β—落入角度 墊溝料采用氧化鋁一碳化硅一炭系列，制作工藝采用澆注型、預(yù)制塊型。◆鋪設(shè)有撇渣器。撇渣器又稱砂口，它位于出鐵主溝末端，是出鐵過(guò)程中利用渣鐵密度的不同而使之分離的關(guān)鍵設(shè)備。大型高爐撇渣器與大溝成為一個(gè)整體?！翡佋O(shè)有支鐵溝支鐵溝又稱彎溝，它是位于撇渣器后至鐵水溝流嘴之間的鐵水溝。◆設(shè)有貯備爐前常用的炮泥、覆蓋劑、焦粉、河沙等耐火材料和一些必要工具的倉(cāng)庫(kù)。四、高爐爐前操作指標(biāo)1．出鐵次數(shù)的確定 出鐵次數(shù)的確定原則： ◆每次最大出鐵量不超過(guò)爐缸的安全容鐵量； ◆足夠的出鐵準(zhǔn)備工作時(shí)間； ◆有利于高爐順行； ◆有利于鐵口的維護(hù)。 2．爐前操作指標(biāo) ◆出鐵正點(diǎn)率 出鐵正點(diǎn)是指按時(shí)打開鐵口并在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)出凈渣鐵。不按正點(diǎn)出鐵，會(huì)使渣鐵出不凈，鐵口難以維護(hù)，影響高爐的順行，還會(huì)影響運(yùn)輸和煉鋼生產(chǎn)。 ◆鐵口深度合格率鐵口深度合格率是指鐵口深度合格次數(shù)與實(shí)際出鐵次數(shù)的比值。鐵口過(guò)淺容易造成出鐵事故，長(zhǎng)期過(guò)淺甚至?xí)?dǎo)致爐缸燒穿，鐵口過(guò)深則延長(zhǎng)出鐵時(shí)間?！翳F量差為了保持最低的鐵水液面的穩(wěn)定，要求每次實(shí)際出鐵量與理論計(jì)算出鐵量差值(即鐵量差)不大于l0％～l5％： 鐵量差=nt理—t實(shí) 式中 n——兩次出鐵間的下料批數(shù)，批； t理——每批料的理論出鐵量，t； t實(shí)——本次實(shí)際出鐵量，t。鐵量差小表示出鐵正常，這樣就有利于高爐的順行和鐵口的維護(hù)。◆全風(fēng)堵口率 正常出鐵堵鐵口應(yīng)在全風(fēng)下進(jìn)行，不應(yīng)放風(fēng)。 ◆上渣率有渣口的高爐，從渣口排放的爐渣稱為上渣，從鐵口排出的爐渣稱為下渣。上渣率是指從渣口排放的爐渣量占全部爐渣量的百分比。 上渣率高(一般要求在70％以上)，說(shuō)明上渣放得多，從鐵口流出的渣量就少，減少了爐渣對(duì)鐵口的沖刷和侵蝕作用，有利于鐵口的維護(hù)。五、出鐵操作 1．出鐵口的構(gòu)造和工作條件◆出鐵口的構(gòu)造出鐵口的整體構(gòu)造如圖4—6所示。鐵口由鐵口框架、冷卻板、磚套、鐵口孔道等組成。 圖4—6 鐵口整體結(jié)構(gòu)剖面示意圖1—鐵口孔道；2—鐵口框架：3—爐皮；4—爐缸冷卻壁；5—填充料；6—磚套； 7—磚墻；8—鐵口保護(hù)板；9—泥套◆出鐵口的工作條件受到高溫、機(jī)械沖刷和化學(xué)侵蝕等一系列的破壞作用，工作條件十分惡劣?！糸_爐后生產(chǎn)中鐵口的狀況開爐后生產(chǎn)中鐵口的狀況見圖4—7。 圖4—7開爐后生產(chǎn)中鐵口的狀況1—爐缸焦炭；2—爐墻渣皮；3—舊堵泥；4—?dú)埓娴臓t墻磚；5—出鐵時(shí)泥包被渣鐵侵蝕變化情況；6—?dú)埓娴臓t底磚；7—新堵泥高爐生產(chǎn)一段時(shí)間后，鐵口區(qū)的爐底、爐墻都受到嚴(yán)重的侵蝕，僅靠出鐵后堵泥形成的泥包和渣皮來(lái)維持，2．鐵口的維護(hù) ◆保持正常的鐵口深度 生產(chǎn)中鐵口深度是指從鐵口保護(hù)板到紅點(diǎn)(與液態(tài)渣鐵接觸的硬殼)間的長(zhǎng)度。根據(jù)鐵口的構(gòu)造，正常的鐵口深度應(yīng)稍大于鐵口區(qū)爐襯的厚度。不同爐容的高爐，要求的鐵口正常深度范圍見表4—9 表4—9鐵口深度 維持正常足夠的鐵口深度，可促進(jìn)高爐中心渣鐵流動(dòng)，抑制渣鐵對(duì)爐底周圍的環(huán)流侵蝕，起到保護(hù)爐底的效果。同時(shí)由于深度較深，鐵口通道沿程阻力增加，鐵口前泥包穩(wěn)定，鉆鐵口時(shí)不易斷裂。在高爐出鐵口角度一定的條件下，鐵口深度增長(zhǎng)時(shí)，鐵口通道穩(wěn)定，有利于出凈渣鐵，促進(jìn)爐況穩(wěn)定順行。 鐵口過(guò)淺的危害： ①鐵口過(guò)淺，無(wú)固定的泥包保護(hù)爐墻，在渣鐵的沖刷侵蝕作用下，爐墻越來(lái)越薄，使鐵口難以維護(hù)，容易造成鐵水穿透殘余的磚襯而燒壞冷卻壁，甚至發(fā)生鐵口爆炸或爐缸燒芽等重大惡性事故。 ②鐵口過(guò)淺，出鐵時(shí)往往發(fā)生“跑大流”和“跑焦炭”事故，高爐被迫減風(fēng)出鐵，造成煤氣流分布失常、崩料、懸料和爐溫的波動(dòng)。 ③鐵口過(guò)淺，渣鐵出不盡，使?fàn)t缸內(nèi)積存過(guò)多的渣鐵，惡化爐缸料柱的透氣性，影響爐況的順行，同時(shí)還造成上渣帶鐵多，易燒壞渣口，給放渣操作帶來(lái)困難，甚至造成渣口爆炸。 ④鐵口過(guò)淺，在退炮時(shí)還容易發(fā)生鐵水沖開堵泥流出，造成泥炮倒灌，燒壞炮頭，甚至發(fā)生渣鐵漫到鐵道上，燒壞鐵道的事故。有時(shí)鐵水也會(huì)自動(dòng)從鐵口流出，造成漫鐵的事故。 保持正常的鐵口深度的操作： ①每次按時(shí)出凈渣鐵，并且渣鐵出凈時(shí)，全風(fēng)堵出鐵口。 ②正確地控制打泥量。2500 m3高爐通常每次泥炮打泥量在300 kg，炮泥單耗0．8 k／t。 ③炮泥要有良好的塑性及耐高溫渣鐵磨蝕和熔蝕的能力。炮泥制備時(shí)配比準(zhǔn)確、混合均勻、粒度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)及采用塑料袋對(duì)炮泥進(jìn)行包裝。 ④加強(qiáng)鐵口泥套的維護(hù)。 ⑤放好上渣。 ⑥嚴(yán)禁潮鐵口出鐵。 ◆固定適宜的鐵口角度鐵口角度是指出鐵時(shí)鐵口孔道的中心線與水平面間的夾角。使用水平導(dǎo)向梁國(guó)產(chǎn)電動(dòng)開鐵口機(jī)，鐵口角度的確定是把鉆頭伸進(jìn)鐵口泥套尚未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)鉆桿與水平面的最初角度。對(duì)風(fēng)動(dòng)旋轉(zhuǎn)沖擊式開口機(jī)而言，鐵口角度由開口機(jī)導(dǎo)向梁的傾斜度來(lái)確定。 高爐一代爐齡鐵口角度變化見表4—10和表4—11。 表4—10一代爐役中鐵口角度變化參考值 表4—11　高爐一代爐齒各鏈口角變化 平時(shí)鐵口角度應(yīng)固定，以便保持死鐵層的厚度，保護(hù)爐底和出凈渣鐵。同時(shí)也可使堵鐵口時(shí)，鐵口孔道內(nèi)的渣鐵水能全部倒回爐缸中，避免渣鐵夾入泥包中，引起破壞和給開鐵口造成困難。 ◆保持正常的鐵口直徑鐵口孔道直徑變化直接影響到渣鐵流速。開口機(jī)鉆頭可參考表4—12選用。 表4—12壓力、鐵種選用開口機(jī)鉆頭直徑 ◆定期修補(bǔ)、制作泥套 在鐵口框架內(nèi)距鐵口保護(hù)板250～300mm的空間內(nèi)，用泥套泥填實(shí)壓緊的可容納炮嘴的部分叫鐵口泥套。只有在泥炮的炮嘴和泥套緊密吻合時(shí)，才能使炮泥在堵口時(shí)能順利地將泥打人鐵口的孔道內(nèi)。更換泥套的方法：①更換舊泥套時(shí)，應(yīng)將舊泥套泥和殘?jiān)F摳凈，深度應(yīng)大于150～250mm。②填泥套泥時(shí)應(yīng)充分搗實(shí)，再用炮頭準(zhǔn)確地壓出30～50mm的深窩。③退炮后挖出直徑小于炮頭內(nèi)徑，深150mm，與鐵口角度基本一致的深窩。④用煤氣烤干。泥套的使用與管理：①鐵口泥套必須保持完好，深度在鐵口保護(hù)板內(nèi)50～80 mm，發(fā)現(xiàn)損壞立即修補(bǔ)和新做。②使用有水炮泥高爐搗打料泥套每周做一次，無(wú)水炮泥高爐定期制作。③在日常工作中，長(zhǎng)期休風(fēng)時(shí)泥套必須重新制作。詳細(xì)檢查鐵口區(qū)是否有漏水、漏煤氣現(xiàn)象；鐵口框是否完好；鐵口孔道中心線是否發(fā)生變化。 ④堵口操作時(shí)，連續(xù)發(fā)生兩次鐵口跑泥，應(yīng)重新做鐵口泥套。 ⑤如果在出鐵中發(fā)現(xiàn)泥套損壞，應(yīng)拉風(fēng)低壓或休風(fēng)堵鐵口。 ⑥堵鐵口時(shí)，鐵口前不得有凝渣。為使泥炮頭有較強(qiáng)的抗渣鐵沖刷能力，可在炮頭處采取加保護(hù)套及使用復(fù)合炮頭。 ⑦制作泥套時(shí)應(yīng)兩人以上作業(yè)，防止煤氣中毒。在渣鐵未出凈、鐵口深度過(guò)淺時(shí)，禁止制作鐵口泥套。 ⑧解體舊泥套使用的切削刮刀角度應(yīng)和泥炮角度一致。⑨制作泥套應(yīng)盡量選擇在高爐計(jì)劃休風(fēng)時(shí)進(jìn)行。 ◆控制好爐缸內(nèi)安全渣鐵量 3．打開出鐵口的方法 ◆打開出鐵口時(shí)間 打開鐵口時(shí)間有以下情況： ①有渣口高爐鐵口堵口后，經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間或若干批料后放上渣，直至爐前出鐵。 ②大型高爐一個(gè)出鐵口出完鐵后堵口，再間隔一段時(shí)問，打開另一個(gè)出鐵口出鐵。 ③大型高爐多個(gè)出鐵口輪流出鐵時(shí)，即一個(gè)鐵口堵塞后，馬上按對(duì)角線原則打開另一個(gè)鐵口。④現(xiàn)代大高爐(4000 m3)為保證渣鐵出凈及爐況穩(wěn)定，采用連續(xù)出鐵，即一個(gè)出鐵口尚未堵上即打開另一個(gè)鐵口，兩個(gè)鐵口有重疊出鐵時(shí)間?！舸蜷_出鐵口方法 打開出鐵口的方法如下： ①用開口機(jī)鉆到赤熱層(出現(xiàn)紅點(diǎn))，然后捅開鐵口，赤熱層有凝鐵時(shí)，可用氧氣燒開。 ②用開口機(jī)將鐵口鉆漏，然后將開口機(jī)迅速退出。 ③采用雙桿或換桿的開口機(jī)，用一桿鉆到赤熱層，另一桿將赤熱層捅開。 ④埋置鋼棒法。將出鐵口堵上后20～30 min拔炮，然后將開口機(jī)鉆進(jìn)鐵口深度的2／3，此時(shí)將一個(gè)長(zhǎng)5 m的圓鋼棒(≯40～50 mm)打入鐵口內(nèi)，出鐵時(shí)用開口機(jī)拔出。⑤燒鐵口。采用一種特制的氧槍燒鐵口，事先將送風(fēng)風(fēng)口和鐵口區(qū)域燒通。 鐵口見噴時(shí)進(jìn)行堵前試炮，確認(rèn)打泥活塞堵泥接觸貼緊，鐵口前殘?jiān)F清理干凈，鐵口泥套完好，進(jìn)行堵鐵口操作。程序如下： ◆啟動(dòng)轉(zhuǎn)炮對(duì)正鐵口，并完成鎖炮動(dòng)作。 ◆啟動(dòng)壓炮將鐵口壓嚴(yán)，做到不噴火、不冒渣。 ◆啟動(dòng)打泥機(jī)構(gòu)打泥，打泥量多少取決于鐵口深度和出鐵情況。 ◆用推耙推出撇渣器內(nèi)殘?jiān)? ◆堵鐵口后拔炮時(shí)間：有水炮泥5～10 min，無(wú)水炮泥20～30 min。 ◆拔炮時(shí)要觀察鐵口正面無(wú)人方可作業(yè)。 ◆抽回打泥活塞200～300 min，無(wú)異常再向前推進(jìn)100～150 min。 ◆啟