【正文】 的原因及處理方法如表4—14表4—14鐵口事故的現(xiàn)象、原因及處理高爐爐前操作 六．撇渣器的操作1．撇渣器的構(gòu)造撇渣器由前溝槽、大閘、過(guò)道眼、小井、砂壩、砂閘和殘鐵眼組成。⑦不準(zhǔn)戴油手套開(kāi)氧氣，嚴(yán)禁吸煙，燒氧氣時(shí)手不可握在膠管和氧氣管的接頭處。⑤干渣不準(zhǔn)倒入沖制箱內(nèi)。③出鐵時(shí)，不準(zhǔn)跨越渣、鐵溝，接觸鐵水的工具要先烤熱?！舫鲨F操作安全注意事項(xiàng)出鐵操作安全注意事項(xiàng)包括：①穿戴好勞保用品，以防燒傷。⑦準(zhǔn)備好出鐵用的河沙、覆蓋劑、焦粉等材料及有關(guān)的工具。⑤檢查渣鐵罐是否配好，檢查渣鐵罐內(nèi)是否有水或潮濕雜物，有沒(méi)有其他異常，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)聯(lián)系處理，如沖水渣應(yīng)檢查水壓是否正常并打開(kāi)正常噴水。③泥炮裝好泥并頂緊打泥活塞，裝泥時(shí)要注意不要把硬泥、太軟的泥和凍泥裝進(jìn)泥缸內(nèi)。5．出鐵操作◆出鐵前的準(zhǔn)備工作出鐵前的準(zhǔn)備工作如下：①清理好渣、鐵溝，壘好砂壩和砂閘?！舯３謷煦^在爐上2～3 min(或自鎖同樣時(shí)間)。◆抽回打泥活塞200～300 min，無(wú)異常再向前推進(jìn)100～150 min?！舳妈F口后拔炮時(shí)間：有水炮泥5～10 min，無(wú)水炮泥20～30 min?！魡?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。程序如下：◆啟動(dòng)轉(zhuǎn)炮對(duì)正鐵口，并完成鎖炮動(dòng)作。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。將出鐵口堵上后20～30 min拔炮，然后將開(kāi)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(kāi)口機(jī)拔出。③采用雙桿或換桿的開(kāi)口機(jī)，用一桿鉆到赤熱層，另一桿將赤熱層捅開(kāi)?！舸蜷_(kāi)出鐵口方法打開(kāi)出鐵口的方法如下：①用開(kāi)口機(jī)鉆到赤熱層(出現(xiàn)紅點(diǎn))，然后捅開(kāi)鐵口，赤熱層有凝鐵時(shí)，可用氧氣燒開(kāi)。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(kāi)另一個(gè)鐵口?！艨刂坪脿t缸內(nèi)安全渣鐵量3．打開(kāi)出鐵口的方法◆打開(kāi)出鐵口時(shí)間打開(kāi)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。⑧解體舊泥套使用的切削刮刀角度應(yīng)和泥炮角度一致。⑦制作泥套時(shí)應(yīng)兩人以上作業(yè)，防止煤氣中毒。⑥堵鐵口時(shí)，鐵口前不得有凝渣。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。③在日常工作中，長(zhǎng)期休風(fēng)時(shí)泥套必須重新制作。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。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。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。表4—12壓力、鐵種選用開(kāi)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?！舯３终５蔫F口直徑鐵口孔道直徑變化直接影響到渣鐵流速。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。對(duì)風(fēng)動(dòng)旋轉(zhuǎn)沖擊式開(kāi)口機(jī)而言，鐵口角度由開(kāi)口機(jī)導(dǎo)向梁的傾斜度來(lái)確定?！艄潭ㄟm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。⑤放好上渣。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。2500 m3高爐通常每次泥炮打泥量在300 kg，炮泥單耗0．8 k／t。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。④鐵口過(guò)淺，在退炮時(shí)還容易發(fā)生鐵水沖開(kāi)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。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)。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。不同爐容的高爐，要求的鐵口正常深度范圍見(jiàn)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。圖4—7開(kāi)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。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。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。上渣率是指從渣口排放的爐渣量占全部爐渣量的百分比。◆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)?！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?！翳F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。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(kāi)鐵口并在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)出凈渣鐵?！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)。大型高爐撇渣器與大溝成為一個(gè)整體?！翡佋O(shè)有撇渣器。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。各種類型高爐主溝長(zhǎng)度數(shù)據(jù)見(jiàn)表4—8?！翡佋O(shè)有鐵水主溝。◆設(shè)有排煙機(jī)和除塵裝置。2．出鐵場(chǎng)出鐵場(chǎng)的要求：◆采用環(huán)形或矩形出鐵場(chǎng)?！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。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。上渣放不好，引起鐵口工作失常。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。制作和修補(bǔ)撇渣器、出鐵主溝及渣、鐵溝。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(kāi)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(kāi)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。中心頂點(diǎn)過(guò)高的倒 V形軟熔帶雖然有利于高爐強(qiáng)化，但會(huì)減少間接還原所依賴的塊狀帶空間。如形成圖1中的倒 V形軟熔帶，則中心錐型焦炭滴落帶透氣性好，高溫煤氣通過(guò)較多，滴下的渣和鐵得到充分還原和加熱，使?fàn)t缸內(nèi)渣、鐵反應(yīng)充分進(jìn)行，溫度均勻，熱量充足，獲得良好的冶煉效果。結(jié)果軟熔帶將不是如圖1中的倒V字形,而是正V字形。同一水平面上煤氣通過(guò)多的地區(qū)必然溫度高，礦石軟熔早。新型無(wú)鐘爐頂?shù)男D(zhuǎn)溜槽和可調(diào)爐喉等，為達(dá)到最佳的煤氣分布創(chuàng)造了有利的條件。又如傳統(tǒng)的雙鐘布料方法，使?fàn)t喉處料面堆成一個(gè)帶尖峰的圓圈，一批礦石料沿半徑分布厚薄不勻，并且有粒度偏析，必然導(dǎo)致煤氣分布不勻。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。為了充分利用煤氣流的熱焓和化學(xué)勢(shì)以獲得最佳生產(chǎn)指標(biāo)，還要求煤氣流在高爐橫斷面合理分布，以求與礦石充分接觸。③壓力梯度的增加與氣流速度(vg)平方相關(guān)。篩凈爐料粉末,爐料粒度均勻,對(duì)高爐順行和強(qiáng)化冶煉至為重要。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）。愛(ài)根(Ergun)公式能較全面、近似地反映出多種因素對(duì)煤氣阻力的影響。爐料能夠下降是因?yàn)椋孩亠L(fēng)口前的焦炭不斷燃燒氣化,經(jīng)渣口、鐵口定期放出渣和鐵,使?fàn)t缸中有了自由空間。因此現(xiàn)在多采用鐵水爐外脫硫?！?這不能滿足煉鋼要求。因此，提高爐缸溫度、降低爐渣粘度等改善脫硫的動(dòng)力學(xué)條件的措施，都有利于爐內(nèi)脫硫。在高爐中由于受出鐵出渣時(shí)間和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)條件的限制，Ls達(dá)不到平衡值。過(guò)高的堿度會(huì)使?fàn)t渣的熔化溫度過(guò)高，爐渣流動(dòng)性變壞，反而不利于脫硫。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。從熱力學(xué)角度看，CaO比MgO、MnO有更高的脫硫能力。脫硫 是渣鐵間最重要的反應(yīng)，將決定生鐵的質(zhì)量。各種氧化物從渣中還原的反應(yīng)式為：(MexOy)+y【C】─→x【Me】+yCo由于鐵水中的碳飽和，爐缸中CO分壓基本固定，因而上述各元素的還原情況主要決定于鐵水中有關(guān)元素和渣中有關(guān)氧化物的活度以及爐缸溫度。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(lái)不及還原的FeO將從爐渣中還原出來(lái)。同時(shí),粘度也不宜過(guò)低，過(guò)低時(shí)容易侵蝕爐襯，縮短高爐壽命。(CaO+MgO):(SiO2+Al2O3)≈,凝固溫度較低，流動(dòng)性也較好。高堿渣凝固溫度高，冷凝快，熔融時(shí)流動(dòng)性好；但溫度偏低時(shí)，析出固相，就變得粘稠。這種渣粘度大,凝固慢,通稱長(zhǎng)渣。為簡(jiǎn)便起見(jiàn)通常均用 ,當(dāng)Al2O3和MgO的含量高、波動(dòng)大時(shí)，采用后兩種表示方法。爐渣堿度 是表征和決定爐渣物理化學(xué)性能的最重要的特性指數(shù)。⑤渣量要小，以減少熔劑和燃料的消耗，改善料柱下部的透氣性，先進(jìn)高爐每噸生鐵的渣量已降到300公斤以下。③高爐中從開(kāi)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(guò)的阻力，以有利于高爐爐料的順行和強(qiáng)化冶煉。高爐冶煉對(duì)爐渣的要求 ①一般在爐缸的溫度1350～1550℃下，爐渣能很好地熔化，并具有良好的流動(dòng)性和具有渣－鐵、渣－氣間的界面性能，能很好地與鐵水、氣體分開(kāi)，并能順利地從爐內(nèi)放出。冶煉復(fù)合礦時(shí),還可能含有CaFTiOBaO、RxOy(R代表稀土元素)等。碳化物熔化溫度一般都很高(SiC＞2700℃，TiC3290℃)，以固相混雜在爐渣中，使?fàn)t渣流動(dòng)性變壞，造成冶煉上的困難。普通生鐵含碳4％左右。鐵水中的碳 因?yàn)樵诟郀t內(nèi)還會(huì)出現(xiàn)還原和滲碳到Fe3C的反應(yīng)：3Fe+2CO→Fe3C+CO2FeO(MnO,SiO2)+C→Fe(Mn,Si)+CO3Fe+C→Fe3C所以高爐生鐵含碳高，其含量主要決定于鐵水的成分。釩、銅、鎳、鈷、鈮等是寶貴的合金元素，它們?cè)阼F礦石中如達(dá)到一定含量，應(yīng)考慮回收利用。因此，對(duì)高爐原料中這些元素的含量要有一定的限制,必要時(shí),可以定期降低爐渣堿度,使K2O和Na2O更多地進(jìn)入爐渣，排出爐外,減輕危害。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)。釩、鈮、鉻等的氧化物一般可被還原75～80％。P2O5或3FeO由于需維持較高的爐溫,反應(yīng)熱耗又多，生產(chǎn)高錳生鐵的燃料消耗和成本也比較高。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。為了煉得含硅較高的生鐵或合金,宜配用堿度較低的爐渣,以利于酸性SiO2的還原。冶煉高硅生鐵時(shí)，有一部分 SiO隨煤氣逸出爐外。式中圓括弧表示爐渣中的氧化物；方括弧表示鐵水中的有關(guān)元素。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。高爐中其他元素的還原 進(jìn)入高爐的礦石的脈石和焦炭灰分還含有其他一些氧化物(SiOAl2OCaO、MgO等)、硫化物(FeS2)和磷酸鹽【Ca3(PO4)2】。從鐵礦石的還原條件來(lái)看,應(yīng)在礦石不軟化的條件下,盡量保持高一些的還原溫度，以加快還原速度。因?yàn)镠2的擴(kuò)散速度比CO高，H2的還原速度也高于CO。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”。溫度提高，化學(xué)反應(yīng)速度加快，氣體的擴(kuò)散速度也會(huì)增加，但增加的幅度較小。整個(gè)反應(yīng)速度決定于化學(xué)反應(yīng)速度和擴(kuò)散速度。氣－固還原過(guò)程包括以下基本環(huán)節(jié)：①還原氣體通過(guò)礦粒表面的氣膜向礦石表面擴(kuò)散；②還原氣體通過(guò)已還原金屬層向礦石內(nèi)部擴(kuò)散；③金屬鐵－浮氏體兩相界面上的化學(xué)反應(yīng)；④還原氣體產(chǎn)物通過(guò)已還原金屬層向外擴(kuò)散；⑤還原氣體通過(guò)附面氣膜向外擴(kuò)散。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。氧化鐵還原的主要還原反應(yīng)為：3Fe2O3+CO─→2Fe3O4+CO2 +8870千卡Fe3O4+CO─→3FeO+CO24990千卡FeO+CO─→Fe+CO2 +3250千卡以及 3Fe2O3+H2─→2Fe3O4+H2O1000千卡Fe3O4+H2─→3FeO+H2O14860千卡FeO+H2─→Fe+H2O6620千卡H2和CO同時(shí)作為還原劑存在時(shí)，受水煤氣反應(yīng)的制約：H2+CO2─→H2O+CO9870千卡注：式內(nèi)反應(yīng)熱從工程習(xí)慣按公斤分子計(jì)。還原順序?yàn)? Fe2O3─→Fe3O4─→FeO─→Fe（低于570℃時(shí)，F(xiàn)eO不穩(wěn)定,還原順序?yàn)椋篎e2O3─→Fe3O4─→Fe）。約從400℃開(kāi)始,氧化鐵逐步從高價(jià)鐵還原成低價(jià)鐵，一直到金屬鐵。每得到1000公斤金屬鐵，通過(guò)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。煤氣流沿高爐斷面合理均勻地分布上升，能改善煤氣與爐料之間的傳熱和傳質(zhì)過(guò)程，順利地完成加熱、還原鐵礦石和熔化渣、鐵等過(guò)程，達(dá)到高產(chǎn)、低耗、優(yōu)質(zhì)的要求。液態(tài)渣鐵積聚于爐缸底部,由于比重不同,渣液浮于鐵液之上,定時(shí)從爐缸放出。由于高爐中的逆流熱交換,形成了溫度分布不同的幾個(gè)區(qū)域。而礦石在部分還原并升溫到1000～