【文章內(nèi)容簡介】 鐵水罐車的選擇 .........................................................................................................59 鑄鐵機的選擇 .................................................................................................59 INBA（因巴）法爐渣處理 .......................................................................................60 渣量核算 ..........................................................................................................61 參考文獻 ...................................................................................................................................62 致謝 ...........................................................................................................................................65 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 1 第一章 文獻綜述 高爐冶煉概況及發(fā)展 高爐冶煉是獲得生鐵的主要手段， 它 以鐵礦石（天然礦、燒結(jié)礦、球團礦）為原料，焦煤、煤粉、重油、天然氣 等燃料和還原劑，以石灰石、等為溶劑、在高爐內(nèi)通過燃料燃燒、氧化物中鐵元素的還原及非鐵氧化物造渣等一系列復(fù)雜的物理化學(xué)過程，獲得生鐵，起主要副產(chǎn)品為高爐爐渣和高爐煤氣 ]1[ 。 高爐生產(chǎn)主要經(jīng)濟指標(biāo)技術(shù) 20 世紀(jì) 50 年代以來， 國家 一直沿用從前蘇聯(lián)引來的高爐有效容積利用系數(shù)(1v)和冶煉強度 (Is)等，作為評價高爐冶煉強化的指標(biāo)。這些指標(biāo)都是以高爐有效容積 (Vu)為基準(zhǔn)得來。 高爐有效容積利用系數(shù) uv VP?? ， t/(m3d) 高爐冶煉強度 uks VQI ? ， t/(m3d) 式中 P， Q—— 分別為高爐的生鐵日產(chǎn)量和燃料日耗量， t/d 高爐主要經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo) 如 表 ： 表 高爐主要經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo) 技術(shù)指標(biāo) 單位 指標(biāo)值 備注 高爐有效容積 m3 3200 利用系數(shù) t/(m3d) 焦比 kg/t 310 煤比 kg/t 200 max250 熱 風(fēng)溫度 186。C 1200 max2500 爐頂壓力 MPa 除外 ，歐洲流行采用以爐缸面積 (A)為基準(zhǔn)的強化指標(biāo)： 爐缸面積利用系數(shù)曲 APh??錯誤 !未找到引用源。 ,t/m3d 爐缸燃燒強度 AQIc? 對比 而言，后者比前者在冶金 概念 上要科學(xué)些，生產(chǎn)實踐表明，在一定的冶煉條件上，高爐的入爐風(fēng)量、燃料燃燒量、煤氣生產(chǎn)量和生鐵產(chǎn)量 都與爐缸面積內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 2 成正比，這是高爐大型化的基本出發(fā)點 ????3~2 。 爐容大型化及其空間尺寸的發(fā)展 我國現(xiàn)有高爐 1250座左右，大于 1000 3m 以上容積的高爐有僅 128座，高爐結(jié)構(gòu)不合理，平均爐容小，落后產(chǎn)能所占比重過大；固體廢棄物 (塵、泥和爐渣等 )產(chǎn)生總量增長過快；燒結(jié) SO2排放形勢日益嚴(yán)峻等。 生產(chǎn)實踐證明，大型高爐容加上精料、高風(fēng)溫、高壓爐頂、綜合 噴吹以及春水冷卻等近代技術(shù)，可以降低單位燒結(jié)面積的基建投資和經(jīng)營費用，提高勞動生產(chǎn)率，燒結(jié)礦質(zhì)量，使高爐能耗降低、壽命增加，高爐利用系數(shù)也可達到 上，同時生產(chǎn)管理方便，易于環(huán)境治理。 爐料向精料發(fā)展 高爐的爐料結(jié)構(gòu)從上世紀(jì) 70 年代以來幾經(jīng)變化，由開始的原礦冶煉到全部使用燒結(jié)礦，最后改為機燒結(jié)礦配酸性球團礦，爐料結(jié)構(gòu)變化及相應(yīng)的主要生產(chǎn)指標(biāo)如表 ：爐料結(jié)構(gòu)及主要生產(chǎn)指標(biāo) ??4 表 爐料結(jié)構(gòu)及主要生產(chǎn)指標(biāo) 時 間 年 爐料結(jié)構(gòu) 系數(shù) t/m3d 焦比 Kg/t 冶強 t/m3d 石灰石 Kg/t 熟料比 % 品位 % 1970 塊礦 1035 082 490 1970~1977 土燒結(jié)礦和塊礦 968 560 1980~1985 高、低堿度燒結(jié)礦 592 100 1986~1988 高堿度燒結(jié)礦、土燒球團礦 593 100 1992 高堿度燒結(jié)礦、土 燒球團礦 599 100 注：入爐焦比按碎鐵加入量進行了折算。 隨著高爐冶煉的強度的增加，爐料正向著精料方向發(fā)展，精料包括入爐礦石的品味，改善入爐原料的還原性能，調(diào)高熟料率，穩(wěn)定入爐原料成份和粒度。 提高鼓風(fēng)溫度 提高鼓風(fēng)溫度可以大幅度降低焦比，特別是在鼓風(fēng)溫度較低時效果更為顯著，一般認為，在 1000Co 一下，每提高風(fēng)溫 100Co ，可以節(jié)焦 10 到 20kg/t 鐵，內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 3 在 1100Co 以上，每提高 100Co ，可以降焦 8 到 10kg/t 鐵。近年來，噴吹燃料量逐漸增加，提高風(fēng)溫更是迫切的事情。 提高爐頂壓力 煤氣清洗系統(tǒng)文氏管安裝了可調(diào)喉口，利用調(diào)節(jié)文氏管喉口的方法，將高爐頂壓控制在 35KPa左右。爐頂壓力的提高有利于減少壓差、穩(wěn)定爐況、提高煤 氣利用率、最終提高產(chǎn)量。 富氧大噴吹 噴吹燃料是，由于燃料的分解，爐缸的理論燃燒溫度有所降低，煤氣量增加，塊狀區(qū)熱流比下降，煤氣利用變差。富氧鼓風(fēng)可以克服這些足，合適的富氧率與噴吹的燃料成分有關(guān)，富氧大噴吹可達到優(yōu)質(zhì)、低耗、高產(chǎn)、長壽的冶煉效果。 電子計算機的應(yīng)用 60年代起高爐開始應(yīng)用計算機，目前已可以控制配料、裝料和熱風(fēng)爐操作。 高爐本體 高爐爐型發(fā)展 高爐爐型發(fā)展經(jīng)歷了以下幾個階段。 1) 原始爐型（大腰爐型） 各國原始爐型共同特點是爐缸和爐喉直徑小，爐身下部爐腹（爐 腰）直徑大，高度小，即所謂的大腰爐型。 2) 近代爐型 19 世紀(jì)中葉，由于蒸汽鼓風(fēng)機和焦炭的普遍使用，爐頂裝料裝置逐步實現(xiàn)機械化，高爐爐型趨向于擴大爐缸爐喉直徑，并向高度方向發(fā)展，逐漸形成近代的五段式高爐爐型。 3) 現(xiàn)代爐型 由于人們對產(chǎn)量的要求和原燃料質(zhì)量的改善，以鼓風(fēng)機能力的提高，高爐爐型向著“大型橫向”發(fā)展。高爐大型化成為高爐冶煉的發(fā)展趨勢。 五段式高爐爐型及爐型尺寸 現(xiàn)代高爐爐型由爐缸、爐腹、爐腰、爐身、爐喉組成，其幾何尺寸就是高爐爐型的尺寸。我國高爐爐型各部分名稱及尺寸表示方法見圖 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 4 圖 高爐爐型尺寸表示方法 1) DHu/ DHu/ 表征了高爐的矮胖程度，即高徑比。 DHu/ 值越大，爐料和煤氣經(jīng)過的路徑越長，爐料和煤氣在爐內(nèi)接觸的時間也越長，因此有利于煤氣的熱能和化學(xué)能的充分利用。但 DHu/ 值較大時卻增加了料柱的高度，從而相應(yīng)的增加了煤氣流通過料柱的阻力損失，不利于高爐冶煉的順行。因此DHu/ 應(yīng)有適當(dāng)值，過大過小都不好。 2) 爐缸尺寸 爐缸是高爐的核心部位。爐缸的容積不僅應(yīng)能保證足夠數(shù)量的燃料燃燒，而且能容納一定數(shù)量的鐵和渣。爐缸的高度應(yīng)能保證在爐缸內(nèi)容納兩次出鐵間隔時間內(nèi)所生成的鐵水和一定數(shù)量的爐渣，并應(yīng)考慮因故而不能按時放渣放鐵時能容納多余的鐵水和爐渣，因此爐缸高度直接決定了渣口和風(fēng)口的高度，同時也影響風(fēng) 口前氧化帶的形狀和大小，從而也是影響爐況的主要要因素。 3) 爐腹尺寸 爐腹的結(jié)構(gòu)尺寸是爐腹高度 2h 和爐腹角 ??? 。爐腹過高，有可能在爐料尚未熔融就進入收縮階段，易造成難行和懸料，爐腹過低則可能減弱內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 5 爐腹應(yīng)有的作用。 uV 1000 3m 以上的大型高爐爐腹高度在 到 米，中小型高爐還可以小一些，爐腹角 ??? 一般取 ?? 83~79 ，過大不利于煤氣分布，過小使得爐腹部位對下降爐料阻力增加，不利于順行。 4) 爐腰尺寸 爐腰的高度大小對高爐冶煉沒有嚴(yán)重影響。高爐爐腰一般為~ m。 5) 爐身 尺寸 爐身尺寸包括爐身高度 4h 和爐身角 )(? 。由于高爐大型化主要是爐型橫向增大，所以高爐有效容積增大時高爐爐身高度增大并不多，大型高爐爐身高度基本在 18~16 m 范圍。爐身角的大小與爐料的下降和煤氣流的上升過程中的分布狀態(tài)關(guān)系極大。爐身角取小時有利于爐料的下降，易發(fā)展邊緣煤氣流 。但是，爐身角過小，邊緣沒氣流過分發(fā)展，會給高爐操作上下部調(diào)節(jié)帶來困難，不利于煤氣熱能和化學(xué)能的充分利用，容易使?fàn)t襯過熱而損壞。爐身角取大值時，有利于抑制邊緣煤氣流過分發(fā)展，但是不利于爐料下降。一般取值在 ?? ~ 之間，現(xiàn)代大型高爐爐身角取值在 ?? 83~81 之間。 6) 爐喉尺寸 爐喉的高度應(yīng)能滿足控制爐料分布和煤氣流分布為宜，過高會使?fàn)t料擠緊而影響下降，過低難以滿足 裝料制度調(diào)節(jié)的要求。爐喉高度一般以 ~ m為宜 ??5 。 高爐爐襯 高爐爐襯是用能夠抵抗高溫和化學(xué)侵蝕作用的耐火材料砌筑成的。爐襯的主要作用是構(gòu)成工作空間，減少散熱損失，以及保護金屬結(jié)構(gòu)件免遭熱應(yīng)力和化學(xué)侵蝕作用。延長高爐壽命就是要延長爐襯壽命。 隨著煉鐵技術(shù)的發(fā)展，高爐爐型正在想著大型高效長壽低耗清潔的方向發(fā)展，高爐長壽技術(shù)發(fā)展尤為突出，新 建的高爐或大修改造高爐均積極的采用高爐長壽技術(shù)，如陶瓷杯技術(shù)， UACR碳磚、銅冷卻壁、軟水密閉循環(huán)、高爐人工智能等專家系統(tǒng)等。 90年代末發(fā)達國家如日本、西歐等國家高爐的壽命達 10到 15年 (無中修 )，最新建或改造的高爐壽命在 15年以上，并提出 20年的目標(biāo)。以日本川崎鋼鐵公司千葉 6號高爐 (5153m3 )和水島 2號高爐 (2857m3 )為代表 ,千葉 6號高 爐爐齡已達到 23年以上，一代爐齡產(chǎn)鐵量 13388t/m3 ,創(chuàng)造了高爐長壽的世界紀(jì)錄；內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 6 水島 2號高爐 1979年開爐至今仍在運行，正在創(chuàng)造高爐爐齡新的世界紀(jì)錄。 我國好的鋼鐵企業(yè)如，寶鋼、首鋼、武鋼、攀鋼等大型高爐的爐齡基本能達到 10到 12年 (無中修 )????8~6 。 高爐陶瓷杯爐缸爐底結(jié)構(gòu)是在爐底炭磚和爐缸炭磚的內(nèi)緣，砌筑一層高鋁質(zhì)杯狀剛玉砌體層，其具有明顯的優(yōu)越 性。主要優(yōu)點是 : (l) 陶瓷質(zhì)耐火磚具有較好的抗鐵水溶蝕性 , 能克服炭磚抗鐵水溶蝕性差的缺點 , 可以減緩或消除爐缸蘑菇形侵蝕。 (2)陶瓷質(zhì)耐火材料導(dǎo)熱系數(shù)比炭磚低對爐缸鐵水有保溫作用 , 能提高鐵水溫度 , 降低煉鐵能耗。 (3) 高爐檢修短期休風(fēng)時爐缸殘存鐵水的溫度降低速度較慢 , 有利于高爐順利復(fù)風(fēng) [9]。陶瓷杯結(jié)構(gòu)如圖 圖 陶瓷杯結(jié)構(gòu)及理論等溫線分布 對高爐耐火材料性能要求 過去煉鐵工作者對高爐耐火材料性能的要求僅限于一些常規(guī)性能 , 如對炭磚僅要求灰分、耐壓強度、體積密度、氣孔率 等指標(biāo) , 對陶瓷耐火材料僅要求化學(xué)成分、耐火度、荷重軟化溫度、顯氣孔率、體積密度、耐壓強度、重?zé)€變化率等指標(biāo)。 實際上 , 上述常規(guī)性能指標(biāo)不能全面地反映出高爐生產(chǎn)條件下耐火磚襯受到破壞的工作條件。例如 , 有些高爐內(nèi)有堿金屬和鋅的循環(huán)富集 , 對耐火磚襯形成很強的侵蝕 , 成為磚襯的重要侵蝕源?？箟A性差的耐火磚在爐內(nèi)被堿侵蝕后往往變成粉末 , 完全失去強度； 又如 , 高爐爐缸到爐身中部有爐渣的侵蝕和沖刷 , 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 7 過去這些部位多砌筑高鋁磚和粘土磚 , 雖磚襯很厚 , 但因其抗渣性很差則很快就被侵蝕掉 , 易造成爐殼發(fā)紅、開裂等 事故。 對于高爐耐火材料使用性能的檢測方法 , 武鋼已進行了近 20 年的研究 : 在研究高爐磚襯破損和侵蝕機理的基礎(chǔ)上 , 對高爐耐火材料提出了多項特殊使用性能要求 , 并研究出相應(yīng)的試驗方法 , 通過原冶金部制定了檢驗方法和標(biāo)準(zhǔn)。其主要有 : 導(dǎo)熱系數(shù)、抗堿性、抗鐵水溶蝕性、抗?fàn)t渣侵蝕性、平均氣孔、小于 1? m孔容積率 、透氣度和抗氧化性；武鋼應(yīng)用這些檢驗方法選用高爐耐火材料已有十多年歷史 , 對武鋼提高高爐壽命發(fā)揮了重要作用。目前 , 這些檢 驗方法已在國內(nèi)廣泛應(yīng)用 , 很多新型優(yōu)質(zhì)高爐耐火材料不斷地開發(fā)出來 , 有的綜合性能已趕上國際先進水平 , 有些指標(biāo)甚至超過了國際先進水平 [10]~[11]。 各種耐火材料的發(fā)展 1) 半石墨炭磚 國內(nèi)外半石墨碳磚性能對比如表 。石墨炭磚和日本 BC5 型半石墨炭磚相比 , 其導(dǎo)熱系數(shù)、抗堿性、鐵水熔蝕等性能相當(dāng)。德國半石墨炭磚的 600 C? 導(dǎo)熱系數(shù)達到 W/ ( m?K) ,優(yōu)于一般的國產(chǎn)半石墨炭磚 , 其他性能亦相 當(dāng)。但是 , 蘭州新研制的半石墨炭磚的導(dǎo)熱系數(shù)、微氣