【正文】 表4—6生鐵品種與爐渣堿度的關(guān)系堿度高的爐渣熔點(diǎn)高而且流動(dòng)性差，穩(wěn)定性不好，不利于順行?！魧?duì)高爐磚襯侵蝕能力較弱。改若干批雙裝、扇形布料和定點(diǎn)布料時(shí)，可消除煤氣管道行程。②冶煉強(qiáng)度變化。③燒結(jié)礦整粒技術(shù)和爐料品位的提高及爐料結(jié)構(gòu)的改善，出現(xiàn)了控制邊緣煤氣CO2高于中心，而且差距較大的“展翅”形煤氣曲線，綜合CO2達(dá)到l9％～20％，最高達(dá)21％～22％。④生產(chǎn)中的爐料堆角遠(yuǎn)小于送風(fēng)前的堆角?！袅暇€對(duì)氣流分布的影響大鐘開啟時(shí)爐料堆尖靠近爐墻的位置，稱為碰點(diǎn)，此處邊緣最重。煤氣離開料層進(jìn)入空區(qū)后速度驟降，攜帶的粉料又落至料面，如果邊緣氣流較強(qiáng)，則粉末落向中心，若中心氣流較強(qiáng)則落向邊緣?！粢睙拸?qiáng)度。批重決定爐內(nèi)料層的厚度。圖4—3 批重對(duì)爐喉分布的影響◆當(dāng)y0=0，即批重剛好使中心無礦區(qū)的半徑為0，令此時(shí)的批重W=W0，稱為臨界批重。這種布料方式手動(dòng)進(jìn)行，其作用是堵塞煤氣管道行程。、60176?！袈菪剂??！舨捎枚喹h(huán)布料，形成數(shù)個(gè)堆尖，小粒度爐料有較寬的范圍，主要集中在堆尖附近。大型高爐爐喉直徑大，推向中心的焦炭阻擋礦石布向中心的現(xiàn)象更為嚴(yán)重，以致中心出現(xiàn)無礦區(qū)?！艋顒?dòng)爐喉位置。大鐘下降速度小于爐料滑落速度時(shí)，大鐘行程大有加重邊緣的趨勢(shì)。三．裝料制度爐料裝入爐內(nèi)的方式方法的有關(guān)規(guī)定，包括裝入順序、裝入方法、旋轉(zhuǎn)溜槽傾角、料線和批重等。熱滯后時(shí)間大約為冶煉周期的70％，熱滯后性隨爐容、冶煉強(qiáng)度、噴吹量等不同而不同?！艄娘L(fēng)濕分鼓風(fēng)中濕分增加lg／m3，相當(dāng)于風(fēng)溫降低9℃，但水分分解出的氫在爐內(nèi)參加還原反應(yīng)，又放出相當(dāng)于3℃風(fēng)溫的熱量。當(dāng)爐況轉(zhuǎn)順，需要加風(fēng)時(shí)，不能一次到位，防止高爐順行破壞。各種燃料的分解熱不同，對(duì)t理的影響也不同。80℃。適宜的理論燃燒溫度，應(yīng)能滿足高爐正常冶煉所需的爐缸溫度和熱量，保證渣鐵的充分加熱和還原反應(yīng)的順利進(jìn)行。風(fēng)口面積一定，增加風(fēng)量，冶強(qiáng)提高，鼓風(fēng)動(dòng)能加大，促使中心氣流發(fā)展。高爐鼓風(fēng)所具有的機(jī)械能叫鼓風(fēng)動(dòng)能。調(diào)節(jié)風(fēng)溫可以很快改變爐缸熱制度。原燃料強(qiáng)度差、粉末多、含硫高、穩(wěn)定性較差時(shí)，應(yīng)維持較高的爐溫；反之在原燃料管理穩(wěn)定、強(qiáng)度好、粉末少、含硫低的條件下，可維持較低的生鐵含硅量。冶煉煉鋼生鐵時(shí)，[Si]％～％之間。操作制度：根據(jù)高爐具體條件(如高爐爐型、設(shè)備水平、原料條件、生產(chǎn)計(jì)劃及品種指標(biāo)要求)制定的高爐操作準(zhǔn)則?！粼谶B續(xù)破損渣口在短時(shí)間內(nèi)連續(xù)燒壞，這種現(xiàn)象稱為渣口連續(xù)破損。◆在不易做出判斷時(shí)，可堵上渣口，觀察渣溝內(nèi)有無沉在溝底的鐵水細(xì)流?！糸L(zhǎng)期休風(fēng)和中修開爐，在鐵口角度尚未達(dá)到正常及爐溫未達(dá)正常水平時(shí)，不允許渣口放渣。放渣操作：◆采用帶風(fēng)堵渣機(jī)時(shí)，堵渣機(jī)頭拔出，爐渣會(huì)自動(dòng)流出，一般應(yīng)用鐵釬子打開渣口?！艏皶r(shí)放出上渣可減少爐缸中的存渣，改善爐內(nèi)料柱的透氣性，為爐況順行創(chuàng)造條件。圖4－8 渣口裝置l－渣口小套；2－渣口三套；3－渣口二套；4－渣口大套； 5－冷卻水管；6－擋桿；7－固定楔；8－爐皮；9－大套法蘭；l0－石棉繩大套和二套由于有磚襯保護(hù)，不直接與鐵水接觸，熱負(fù)荷較低，因而采用中間嵌有循環(huán)冷卻水管的鑄鐵結(jié)構(gòu)。浮在鐵水面上的熔渣，被大閘擋住，當(dāng)前溝槽中的鐵水面上積聚了一定量的熔渣后，推開砂壩使熔渣流入下渣溝內(nèi)。⑥裝炮泥時(shí)，手不準(zhǔn)伸進(jìn)裝泥孔。⑥鉆鐵口前把撇渣器內(nèi)鐵水表面殘?jiān)w打開，保證撇渣器大閘前后的鐵流通暢?！魡?dòng)壓炮，緩慢間歇地使炮頭從鐵口退出抬起。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。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。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。④用煤氣烤干。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。④加強(qiáng)鐵口泥套的維護(hù)。③鐵口過淺，渣鐵出不盡，使?fàn)t缸內(nèi)積存過多的渣鐵，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，給放渣操作帶來困難，甚至造成渣口爆炸。◆開爐后生產(chǎn)中鐵口的狀況開爐后生產(chǎn)中鐵口的狀況見圖4—7。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)?！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。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％。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)。2..、完成渣、鐵口和各種爐前專用設(shè)備的維護(hù)工作。如爐頂裝料時(shí)邊緣透氣差的礦石少于其他地區(qū)，或者風(fēng)口風(fēng)速過低，煤氣流不易達(dá)到爐缸中心，則沿高爐爐墻附近通過的煤氣較多，靠爐墻的礦石將比爐中心礦石提前軟熔。在理論上，如果斷面上各點(diǎn)爐料粒度和空隙度大致相等，將得到最佳的煤氣流分布。煤氣流的壓力梯度表示為：式中Δp為壓力降(公斤力/米2),h為料層高度(米)，ε為爐料空隙度（無因次）, dp為爐料直徑(米)，∮為形狀系數(shù),無因次(∮＜1)，g為重力加速度(米/秒2)，μg為氣體粘度系數(shù)(公斤力％ 左右，特殊的要求＜％。渣中CaO的活度在堿度（CaO/SiO2比值）,提高很快，因而爐渣脫硫能力顯著提高。渣鐵反應(yīng) 在高爐下部，渣鐵間進(jìn)行一系列反應(yīng)。渣中(CaO+MgO)＜(SiO2+Al2O3)的渣叫酸性渣。②爐渣性能既要有利于去除生鐵中的有害雜質(zhì)（如硫等），也要能根據(jù)需要控制某些反應(yīng)的程度（SiO2的還原）和促使有益元素如錳、釩鈮等更好地還原入生鐵。凡能生成碳化物并溶于鐵水的元素如錳、釩、鉻、鈮等能使鐵水含碳增加；凡能促使鐵水中碳化物分解的元素如硅、磷、硫等會(huì)阻礙鐵水滲碳。二氧化鈦在高爐內(nèi)只有少量被還原。由于反應(yīng)熱耗大，必須維持較高的爐溫，生鐵含硅愈多，燃料消耗（焦比）和成本也愈大。一些共生鐵礦還含有錳、鈦、鉻、釩、銅、鈷、鎳、鈮、砷、鉀、鈉等的含氧化合物和少量硫化物。一般說，溫度低，礦石粒度小或氣孔度大，氣流速度高，還原趨向于化學(xué)控制范圍；相反，溫度高，礦石粒度大或者氣孔度小，則趨向于擴(kuò)散控制范圍。直接還原 在高溫區(qū)（約 850℃開始）因有大量焦炭存在,生成的CO2和H2O立即與焦炭反應(yīng),轉(zhuǎn)化成CO和H2：CO2+C─→2CO39600千卡 H2O+C─→H2+CO29730千卡所以從全過程看，可認(rèn)為是由碳素直接還原氧化鐵生成CO和鐵：FeO+C─→Fe+CO36350千卡這種高溫還原叫做直接還原。高爐中鐵的還原 高爐中主要被還原的是鐵的氧化物:Fe2O3(赤鐵礦),Fe3O4（磁鐵礦）和Fe1yO（浮氏體，）等。焦炭在高爐中不熔化,只是到風(fēng)口前才燃燒氣化,少部分焦炭在還原氧化物時(shí)氣化成CO。鼓風(fēng)機(jī)送出的冷空氣在熱風(fēng)爐加熱到800～1350℃以后，經(jīng)風(fēng)口連續(xù)而穩(wěn)定地進(jìn)入爐缸，熱風(fēng)使風(fēng)口前的焦炭燃燒，產(chǎn)生2000℃以上的熾熱還原性煤氣。錳鐵高爐不參加煉鐵高爐各種指標(biāo)的計(jì)算。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。[高爐工藝]高爐煉鐵的冶煉原理l 高爐冶煉用的原料高爐冶煉用的原料主要由鐵礦石、燃料（焦炭）和熔劑（石灰石）三部分組成?，F(xiàn)代大、中型高爐所用的鼓風(fēng)機(jī)，大多用汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的離心式鼓風(fēng)機(jī)和軸流式鼓風(fēng)機(jī)。目前，每煉一噸鐵約有 10～100kg的高爐灰。高爐解體為了在操作技術(shù)上能正確處理高爐冶煉中經(jīng)常出現(xiàn)的復(fù)雜現(xiàn)象，就要切實(shí)了解爐內(nèi)狀況。爐襯：高爐爐襯組成高爐的工作空間，并起到減少高爐熱損失、保護(hù)爐殼和其它金屬結(jié)構(gòu)免受熱應(yīng)力和化學(xué)侵蝕的作用。只有砌體表面溫度降低到它所接觸的渣鐵凝固溫度，并且表面生成渣皮（或鐵殼），才能阻止其進(jìn)一步受到侵蝕，所以必需對(duì)爐底進(jìn)行冷卻。爐腹：高爐熔化和造渣的主要區(qū)段，呈倒錐臺(tái)形。爐喉直徑應(yīng)和爐缸直徑、爐腰直徑及大鐘直徑比例適當(dāng)。因?yàn)樘急辱F的性質(zhì)活潑，所以它能從鐵礦石中把氧奪走，而把金屬鐵留下。開爐前爐襯要烘干，一切機(jī)電設(shè)備要認(rèn)真檢查或試車。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。爐渣可以作為水泥、渣磚等的原料。理論研究和生產(chǎn)實(shí)踐表明，采用優(yōu)化的熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)、提高熱風(fēng)爐熱效率、延長(zhǎng)熱風(fēng)爐壽命是提高風(fēng)溫的有效途徑。高爐生產(chǎn)時(shí)從爐頂裝入鐵礦石、焦炭、造渣用熔劑（石灰石），從位于爐子下部沿爐周的風(fēng)口吹入經(jīng)預(yù)熱的空氣。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。現(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。高爐冶煉原理簡(jiǎn)介：高爐生產(chǎn)是連續(xù)進(jìn)行的。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。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。高爐冶煉工藝流程簡(jiǎn)圖：[高爐工藝]高爐冶煉過程:高爐冶煉是把鐵礦石還原成生鐵的連續(xù)生產(chǎn)過程。高爐冶煉工藝高爐基本操作 :高爐基本操作制度:高爐爐況穩(wěn)定順行：一般是指爐內(nèi)的爐料下降與煤氣流上升均勻，爐溫穩(wěn)定充沛，生鐵合格，高產(chǎn)低耗。在高溫下焦炭（有的高爐也噴吹煤粉、重油、天然氣等輔助燃料）中的碳同鼓入空氣中的氧燃燒生成的一氧化碳和氫氣，在爐內(nèi)上升過程中除去鐵礦石中的氧，從而還原得到鐵。[高爐設(shè)備]鐵水罐車:鐵水罐車用于運(yùn)送鐵水，實(shí)現(xiàn)鐵水在脫硫跨與加料跨之間的轉(zhuǎn)移或放置在混鐵爐下，用于高爐或混鐵爐等出鐵。從高爐頂放出的一氧化碳、二氧化碳和氮?dú)饣旌蠚怏w叫高爐煤氣。煤氣從爐頂導(dǎo)出，經(jīng)除塵后，作為工業(yè)用煤氣。配料采用比正常生產(chǎn)高一些的焦比；送風(fēng)后，按爐溫情況逐步過渡到正常焦比。高爐的主要組成部分高爐爐殼：現(xiàn)代化高爐廣泛使用焊接的鋼板爐殼，只有極少數(shù)最小的土高爐才用鋼箍加固的磚殼。爐喉高度要允許裝一批以上的料，以能起到控制爐料和煤氣流分布為限。為適應(yīng)爐料熔化后體積收縮的特點(diǎn)，其直徑自上而下逐漸縮小，形成一定的爐腹角。通常采用風(fēng)冷或水冷。爐襯是用能夠抵抗高溫作用的耐火材料砌筑而成的。在盡量保持高爐的原有生產(chǎn)狀態(tài)下停爐、注水冷卻或充氮冷卻后，對(duì)從爐喉的爐料開始一直到爐底的積鐵所進(jìn)行的細(xì)致的解體調(diào)查，稱為高爐解體調(diào)查。高爐灰通常含鐵40％左右，并含有較多的碳和堿性氧化物；其主要成分是焦末和礦粉。近年來使用大容量同步電動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)。通常，總計(jì)需要23噸原料。裝入高爐中的鐵礦石，主要是鐵和氧的化合物。高爐煉鐵過程中還產(chǎn)生副產(chǎn)品水渣、礦渣棉和高爐煤氣等。上升的高溫煤氣流加熱鐵礦石和熔劑，使成為液態(tài)；并使鐵礦石完成一系列物理化學(xué)變化，煤氣流則逐漸冷卻。而礦石在部分還原并升溫到1000～1100℃時(shí)就開始軟化；到1350～1400℃時(shí)完全熔化；超過1400℃就滴落。每得到1000公斤金屬鐵，通過還原被除去的氧量為：赤鐵礦429公斤,磁鐵礦382公斤,浮氏體（按FeO計(jì)算）286公斤。因?yàn)橹苯舆€原比間接還原耗熱大得多，所以在高爐內(nèi)應(yīng)盡可能提高中溫區(qū)的間接還原率，以降低焦比和燃料比。如果能出現(xiàn)擴(kuò)散與化學(xué)反應(yīng)的速度彼此較接近的情況，稱還原處于“混合控制”。各種氧化物因化學(xué)穩(wěn)定性不同，有的在高爐內(nèi)全部還原，有的部分還原，有的完全不能還原，不還原的氧化物就進(jìn)入爐渣。錳的還原 錳礦中的化合物MnOMn3OMn2OMnCO3等都很容易被CO還原成MnO，但MnO只能從爐渣中被碳直接還原并熔于鐵水：(MnO)+【C】→【Mn】+CO68640千卡其單位耗熱低于硅,但高于鐵的直接還原。鉀、鈉、鋅等金屬的沸點(diǎn)低，其化合物在高爐下部高溫區(qū)被還原成金屬后立即揮發(fā)，一部分隨煤氣逸出爐外，一部分又被氧化后沉積在上部爐料表面，隨爐料再下降到高溫區(qū)。普通生鐵含碳4％左右。③高爐中從開始軟化到生成自由流動(dòng)的爐渣的區(qū)間(軟熔帶)要小，減小氣流通過的阻力，以有利于高爐爐料的順行和強(qiáng)化冶煉。這種渣粘度大,凝固慢,通稱長(zhǎng)渣。部分親氧力較鐵強(qiáng)的金屬如錳、釩、鈮、硅等的氧化物和在上部來不及還原的FeO將從爐渣中還原出來。由于MgO、MnO本身也能在一定范圍中與硫起反應(yīng),又能改善爐渣的流動(dòng)性,所以它們的存在對(duì)脫硫有利。～％,這不能滿足煉鋼要求。秒／米2)，γg為煤氣重度（公斤力／米3），vg為空爐時(shí)煤氣流速（米／秒）。但一些屬于結(jié)構(gòu)和設(shè)備的原因，造成斷面上煤氣分布不均。結(jié)果軟熔帶將不是如圖1中的倒V字形,而是正V字形。制作和修補(bǔ)撇渣器、出鐵主溝及渣、鐵溝?！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。各種類型高爐主溝長(zhǎng)度數(shù)據(jù)見表4—8?！粼O(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)?！羧L(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)。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。④鐵口過淺，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。⑤放好上渣。◆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。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。⑦制作泥套時(shí)應(yīng)兩人以上作業(yè)，防止煤氣中毒?！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。程序如下：◆啟動(dòng)轉(zhuǎn)炮對(duì)正鐵口，并完成鎖炮動(dòng)作?！舯３謷煦^在爐上2～3 min(或