冶金概论 高炉炼铁

1、第二章第二章 高炉炼铁高炉炼铁22主要内容主要内容2.1 高炉冶炼用原料高炉冶炼用原料2.2 高炉炼铁原理高炉炼铁原理2.3 高炉结构及附属设备高炉结构及附属设备2.4 高炉操作高炉操作332.1 高炉冶炼用原料高炉冶炼用原料2.1.1 主要原料主要原料2.1.2 烧结烧结2.1.3 球团球团442.1.1 主要原料主要原料p 高炉冶炼用的原料主要有高炉冶炼用的原料主要有铁矿石铁矿石（天然富矿和（天然富矿和人造富矿）、人造富矿）、燃料燃料（焦炭和喷吹燃料）、（焦炭和喷吹燃料）、熔剂熔剂（石灰石与白云石等）。（石灰石与白云石等）。p 冶炼冶炼1t生铁大约需要生铁大约需要1.62.0t矿石，矿石，

2、0.40.6t焦炭，焦炭，0.20.4t熔剂。熔剂。p 高炉冶炼是连续生产过程，必须尽可能为其提高炉冶炼是连续生产过程，必须尽可能为其提供供数量充足、品味高、强度好、粒度均匀粉末数量充足、品味高、强度好、粒度均匀粉末少、有害杂质少及性能稳定少、有害杂质少及性能稳定的原料。的原料。55铁矿石铁矿石磁铁矿（磁铁矿（Fe3O4）赤铁矿（赤铁矿（Fe2O3）褐铁矿（褐铁矿（mFe2O3nH2O）菱铁矿（菱铁矿（FeCO3）66铁矿石处理工艺流程p 矿石矿石破碎破碎筛分筛分富矿富矿混匀混匀天然块天然块矿矿高炉；高炉；p 矿石矿石破碎破碎筛分筛分贫矿贫矿 磨矿磨矿筛分筛分选矿选矿 造块造块人造富矿人造富矿

3、高炉高炉77燃料燃料p 焦炭的作用：焦炭的作用：发热剂发热剂、还原剂还原剂及及料柱骨架料柱骨架。 粒度：大型高炉粒度：大型高炉 4060mm； 中型高炉中型高炉 2540mm； 小型高炉小型高炉 1525mm；p 喷吹燃料：喷吹燃料： 固体（无烟煤与烟煤粉）固体（无烟煤与烟煤粉） 液体（重油、煤焦油）液体（重油、煤焦油） 气体（天然气或焦炉煤气）气体（天然气或焦炉煤气）88熔剂熔剂p 熔剂主要使用石灰石和白云石；熔剂主要使用石灰石和白云石；p 熔剂的要求：熔剂的要求： 有效成分含量高（有效成分含量高（CaO+MgO）；）； 有害杂质有害杂质S、P低；低； 粒度均匀，强度好，粉末少。粒度均匀，强

4、度好，粉末少。p 熔剂的作用：熔剂的作用： 助熔，改善流动性，使渣铁容易分离；助熔，改善流动性，使渣铁容易分离； 脱硫（焦炭和矿石中脱硫（焦炭和矿石中S）。）。992.1.2 烧结烧结p 将各种将各种粉状铁粉状铁，配入适宜的，配入适宜的燃料燃料和和熔剂熔剂，均匀，均匀混合，然后放在烧结机点火烧结。在燃料燃烧混合，然后放在烧结机点火烧结。在燃料燃烧产生高温和一系列物理化学变化作用下，部分产生高温和一系列物理化学变化作用下，部分混合料颗粒表面发生软化熔融，产生一定数量混合料颗粒表面发生软化熔融，产生一定数量的液相，并润湿其它未融化的矿石颗粒。冷却的液相，并润湿其它未融化的矿石颗粒。冷却后，液相将后

5、，液相将矿粉颗粒粘结成块矿粉颗粒粘结成块。这一过程叫是。这一过程叫是烧结烧结，所的到的块矿叫，所的到的块矿叫烧结矿烧结矿。抽风抽风烧结烧结工艺工艺流程流程1111烧结过程示意图烧结过程示意图p 烧结料层有明显的分层，依次出现烧结料层有明显的分层，依次出现烧结矿层烧结矿层、燃烧层燃烧层、预热和干燥预热和干燥 层层、过湿层过湿层，然后又，然后又 相继消失，最后剩下相继消失，最后剩下 烧结矿层烧结矿层。1212烧结过程的主要反应烧结过程的主要反应p 燃烧反应燃烧反应：C+O2，烧结废气中以，烧结废气中以CO2为主，存在为主，存在少量少量CO，还有一些自由氧和氮。，还有一些自由氧和氮。 2C+O2=2

6、CO； C+O2=CO2p 分解反应分解反应： 结晶水的分解：褐铁矿（结晶水的分解：褐铁矿（mFe2O3nH2O） 高岭土（高岭土（Al2O3 2SiO22H2O) 熔剂分解：熔剂分解：CaCO3=CaO+CO2(750以上以上) MgCO3=MgO+CO2(720)1313烧结过程的主要反应烧结过程的主要反应p 还原与再氧化反应：还原与再氧化反应：Fe、Mn等等 靠近燃料颗粒处：靠近燃料颗粒处：3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2; Fe3O4+CO=3FeO+CO2; 远离燃料颗粒处：远离燃料颗粒处：2Fe3O4+1/2O2=3Fe2O3; 3FeO+1/2O2=Fe3O4.p 气化反

7、应：脱硫气化反应：脱硫8595。 FeS2+11/2O2=Fe2O3+4SO2 2FeS+7/2O2=Fe2O3+2SO21414烧结矿的形成烧结矿的形成p 烧结矿是一种由多种矿物组成的复合体。由烧结矿是一种由多种矿物组成的复合体。由含含铁矿物铁矿物和和脉石矿物脉石矿物组成的液相粘结在一起组成组成的液相粘结在一起组成。p 含含铁矿物铁矿物有磁铁矿、方铁矿（或浮氏体）、赤有磁铁矿、方铁矿（或浮氏体）、赤铁矿铁矿p 粘结相粘结相主要有铁橄榄石、钙铁橄榄石、硅灰石、主要有铁橄榄石、钙铁橄榄石、硅灰石、硅酸二钙、硅酸三钙、硅酸二钙、硅酸三钙、铁酸钙铁酸钙、钙铁灰石及少、钙铁灰石及少量反应不全的游离石英

8、和石灰。量反应不全的游离石英和石灰。1515烧结厂巡视烧结厂巡视1616烧结机烧结机p 世界上世界上90%以上烧结矿由以上烧结矿由抽风带式烧结抽风带式烧结机机生产，其主生产，其主要设备为要设备为烧结烧结台车台车。1717烧结台车烧结台车18182.1.3 球团球团p 将准备好的原料将准备好的原料(细磨精矿或其他细磨粉状物料、细磨精矿或其他细磨粉状物料、添加剂等添加剂等)，按一定比例经过配料、混匀制成一定，按一定比例经过配料、混匀制成一定尺寸的小球，然后采用干燥焙烧或其他方法使其发尺寸的小球，然后采用干燥焙烧或其他方法使其发生一系列的物理化学变化而硬化固结这一过程即生一系列的物理化学变化而硬化固

9、结这一过程即为为球团生产过程球团生产过程其产品即为其产品即为球团矿球团矿。p 球团矿生产的工艺流程一般包括原料准备、配球团矿生产的工艺流程一般包括原料准备、配料、混合、造球、干燥和焙烧、冷却、成品和料、混合、造球、干燥和焙烧、冷却、成品和返矿处理等工序。返矿处理等工序。 1919球团球团矿生矿生产的产的工艺工艺流程流程 20202.2 高炉炼铁原理高炉炼铁原理2.2.1 高炉冶炼过程及特点高炉冶炼过程及特点2.2.2 燃烧反应燃烧反应2.2.3 还原反应还原反应2.2.4 高炉炉渣与脱硫高炉炉渣与脱硫2.2.5 高炉生产主要技术经济指标高炉生产主要技术经济指标21212.2.1高炉冶炼过程及特

10、点高炉冶炼过程及特点p 现代高炉生产过程是一个庞大的生产体系，除现代高炉生产过程是一个庞大的生产体系，除高炉本体高炉本体外，还有外，还有供料供料、送风送风、煤气净化除尘煤气净化除尘、喷吹燃料喷吹燃料和和渣铁处理渣铁处理等系统。等系统。p 高炉炼铁的本质高炉炼铁的本质 传质过程传质过程：矿石中的：矿石中的O2- O2- 进入煤气中，实现铁与氧的分离进入煤气中，实现铁与氧的分离 传热过程传热过程：煤气携带的热量传给炉料，使炉料熔化成：煤气携带的热量传给炉料，使炉料熔化成渣铁，实现渣铁分离渣铁，实现渣铁分离O2-(矿）矿）CO CO22222高炉生产工艺流程高炉生产工艺流程2323高炉结构高炉结构p

11、 高炉是由耐火材料砌筑高炉是由耐火材料砌筑而成而成竖式圆筒形炉体竖式圆筒形炉体，外有钢板制成炉壳加固外有钢板制成炉壳加固密封，内嵌冷却器保护，密封，内嵌冷却器保护，炉子自上而下依次分为炉子自上而下依次分为炉喉、炉身、炉腰、炉炉喉、炉身、炉腰、炉腹和炉缸腹和炉缸五部分。炉缸五部分。炉缸部分设有风口、铁口和部分设有风口、铁口和渣口，炉喉以上为装料渣口，炉喉以上为装料装置和煤气封盖及导出装置和煤气封盖及导出管。管。2424高炉高炉炉内炉内炉料炉料状况状况及反及反应应25252.2.2 燃烧反应燃烧反应p 炉顶加入的焦炭，其中风口前燃烧的碳量约占入炉顶加入的焦炭，其中风口前燃烧的碳量约占入炉总碳量的炉

12、总碳量的65%75%，是在风口前与鼓风，是在风口前与鼓风中的中的O2燃烧，燃烧，1721参加直接还原反应，参加直接还原反应，10左右溶解进入铁水。左右溶解进入铁水。p 燃烧反应的燃烧反应的作用作用： 为高炉冶炼过程提供主要热源；为高炉冶炼过程提供主要热源； 为还原反应提供为还原反应提供C0、H2等还原剂；等还原剂； 为炉料下降提供必要的空间。为炉料下降提供必要的空间。2626燃烧反应燃烧反应p 燃烧反应的机理一般认为燃烧反应的机理一般认为分两步分两步进行：进行：p 风口前碳素的燃烧只能是不完全燃烧，生成风口前碳素的燃烧只能是不完全燃烧，生成CO并放出热量。并放出热量。 p 由于鼓风中总含有一定

13、的水蒸气，灼热的由于鼓风中总含有一定的水蒸气，灼热的C与与H2O发生下列反应：发生下列反应： C+H2O=CO+H2 -124390kJ p 实际生产中的条件下，风口前碳素燃烧的最终产实际生产中的条件下，风口前碳素燃烧的最终产物由物由C0、H2、N2组成。组成。27272.2.3 还原反应还原反应2.2.3.1 基本概念基本概念2.2.3.2 高炉内铁氧化物的还原高炉内铁氧化物的还原2.2.3.3 高炉内非铁元素的还原高炉内非铁元素的还原2.2.3.4 生铁的生成与渗碳过程生铁的生成与渗碳过程28282.2.3.1基本概念基本概念p 还原反应还原反应 还原剂还原剂夺取金属氧化物中的氧夺取金属氧

14、化物中的氧，使之变为金，使之变为金属或该金属低价氧化物的反应。属或该金属低价氧化物的反应。 高炉炼铁常用的还原剂主要有高炉炼铁常用的还原剂主要有CO、H2和固体和固体碳碳。 p 铁氧化物的还原顺序铁氧化物的还原顺序 遵循逐级还原的原则。遵循逐级还原的原则。 当温度小于当温度小于570时，按时，按Fe2O3Fe3O4Fe的顺序还原。的顺序还原。 当温度大于当温度大于570时，按时，按Fe2O3Fe3O4 FeOFe的顺序还原。的顺序还原。29292.2.3.2 高炉内铁氧化物的还原高炉内铁氧化物的还原p 用用CO和和H2还原铁氧化物还原铁氧化物 用用CO和和H2还原铁氧化物，生成还原铁氧化物，生

15、成CO2和和H2O还原反应叫还原反应叫间接还原间接还原。 用用CO作还原剂的还原反应主要在高炉内小作还原剂的还原反应主要在高炉内小于于800的区域进行。的区域进行。 用用H2作还原剂的还原反应主要在高炉内作还原剂的还原反应主要在高炉内8001100的区域进行。的区域进行。p 用固体碳还原铁氧化物用固体碳还原铁氧化物 用固体碳还原铁氧化物，生成用固体碳还原铁氧化物，生成CO的还原反应叫的还原反应叫直接还原直接还原。 在高炉内具有实际意义的只有在高炉内具有实际意义的只有FeO+C=Fe+CO的反应。的反应。 直接还原要通过气相进行反应，其反应过程如直接还原要通过气相进行反应，其反应过程如下：下：p

16、 直接还原一般在大于直接还原一般在大于1100的区域进行，的区域进行，8001100区域为直接还原与间接还原同时存在区，区域为直接还原与间接还原同时存在区，低于低于800的区域是间接还原区。的区域是间接还原区。 31312.2.3.3 高炉内非铁元素的还原高炉内非铁元素的还原 p 锰的还原锰的还原p 硅的还原硅的还原p 磷的还原磷的还原 p 铅、锌、砷的还原铅、锌、砷的还原 3232锰的还原锰的还原 p 高炉内锰氧化物的还原由高级向低级逐级还原直高炉内锰氧化物的还原由高级向低级逐级还原直到金属锰，顺序为：到金属锰，顺序为：p 从从MnO2到到MnO可通过间接还原进行还原反应。可通过间接还原进行

17、还原反应。MnO还原成还原成Mn只能靠直接还原取得。只能靠直接还原取得。p MnO的直接还原是吸热反应。高炉炉温是锰还的直接还原是吸热反应。高炉炉温是锰还原的重要条件，其次适当提高炉渣碱度，增加原的重要条件，其次适当提高炉渣碱度，增加Mn0的活度，也有利于锰的直接还原。的活度，也有利于锰的直接还原。p 还原出来的锰可溶于生铁或生成还原出来的锰可溶于生铁或生成Mn3C溶于生铁。溶于生铁。 3333硅的还原硅的还原p 硅的还原只能在硅的还原只能在高炉下部高温区高炉下部高温区(1300以上以上)以直接还原的形式进行：以直接还原的形式进行： SiO2+2CSi2CO -628297kJp SiO2在还

18、原时要吸收大量热量，硅在高炉内只在还原时要吸收大量热量，硅在高炉内只有少量被还原。有少量被还原。 p 还原出来的硅可溶于生铁或生成还原出来的硅可溶于生铁或生成FeSi再溶于生再溶于生铁。铁。 p 较高的炉温和较低的炉渣碱度有利于硅的还原。较高的炉温和较低的炉渣碱度有利于硅的还原。 p 铁水中的含硅量可作为衡量炉温水平的标志。铁水中的含硅量可作为衡量炉温水平的标志。3434磷的还原磷的还原 p 磷酸铁磷酸铁(FeO)3P2O58H2O又称蓝铁矿，蓝铁矿结又称蓝铁矿，蓝铁矿结晶水分解后，形成多微孔的结构较易还原，反应式为：晶水分解后，形成多微孔的结构较易还原，反应式为： p 磷酸钙磷酸钙（主要存在

19、形式）在高炉内首先进入炉渣，在（主要存在形式）在高炉内首先进入炉渣，在11001300时用碳作还原剂还原磷，其还原率能时用碳作还原剂还原磷，其还原率能达达60；当有；当有SiO2存在时，可以加速磷的还原：存在时，可以加速磷的还原： p 磷在高炉冶炼条件下，磷在高炉冶炼条件下，全部全部被还原以被还原以Fe2P形态溶于生形态溶于生铁。铁。3535铅、锌、砷的还原铅、锌、砷的还原 p 还原出来的铅（密度还原出来的铅（密度11.34g/cm3）易沉积于）易沉积于炉底，渗入砖缝，破坏炉底；部分铅在高炉内易炉底，渗入砖缝，破坏炉底；部分铅在高炉内易挥发上升，遇到挥发上升，遇到CO2和和H2O将被氧化，随炉

20、料一将被氧化，随炉料一起下降时又被还原，在炉内循环。起下降时又被还原，在炉内循环。p 还原出来的锌，在炉内挥发、氧化、体积增大使还原出来的锌，在炉内挥发、氧化、体积增大使炉墙破坏，或凝附于炉墙形成炉瘤。炉墙破坏，或凝附于炉墙形成炉瘤。p 还原出来的砷，与铁化合影响钢铁性能，使钢冷还原出来的砷，与铁化合影响钢铁性能，使钢冷脆，焊接性能大大降低。脆，焊接性能大大降低。36362.2.3.4生铁的生成与渗碳过程生铁的生成与渗碳过程 p 生铁的生成：渗碳和已还原的元素进入生铁中，得到含生铁的生成：渗碳和已还原的元素进入生铁中，得到含Fe、C、Si、Mn、P、S等元素的生铁。等元素的生铁。 p 渗碳过程

21、渗碳过程 固体海绵铁发生渗碳过程：固体海绵铁发生渗碳过程： （渗（渗C有限，不到有限，不到1） 在在1400左右时，与炽热的焦炭继续进行固相渗碳。左右时，与炽热的焦炭继续进行固相渗碳。熔化后的金属铁与焦炭发生渗碳反应：熔化后的金属铁与焦炭发生渗碳反应：3Fe液液+C焦焦=Fe3C液液。 37372.2.4 高炉炉渣与脱硫高炉炉渣与脱硫 p 高炉炉渣是铁矿石中的脉石和焦炭高炉炉渣是铁矿石中的脉石和焦炭(燃料燃料)中的中的灰分等与熔剂相互作用生成低熔点的化合物，灰分等与熔剂相互作用生成低熔点的化合物，形成非金属的液相。形成非金属的液相。p 高炉炉渣的成分高炉炉渣的成分p 高炉炉渣作用高炉炉渣作用p

22、 成渣过程成渣过程p 生铁去硫生铁去硫38382.2.4.1 高炉炉渣的成分高炉炉渣的成分p 高炉炉渣的来源：矿石中的脉石、焦炭高炉炉渣的来源：矿石中的脉石、焦炭(燃料燃料)中的灰中的灰分、熔剂中的氧化物、被侵蚀的炉衬等。分、熔剂中的氧化物、被侵蚀的炉衬等。p 高炉炉渣的成分：氧化物为主，且含量最多的是高炉炉渣的成分：氧化物为主，且含量最多的是SiO2、CaO、Al2O3、MgO。 p 炉渣中氧化物的种类：碱性氧化物、酸性氧化物和中炉渣中氧化物的种类：碱性氧化物、酸性氧化物和中性氧化物。以碱性氧化物为主的炉渣称碱性炉渣；以性氧化物。以碱性氧化物为主的炉渣称碱性炉渣；以酸性氧化物为主的炉渣称酸性

23、炉渣。酸性氧化物为主的炉渣称酸性炉渣。 p 炉渣的碱度炉渣的碱度(R)：炉渣中碱性氧化物和酸性氧化物的质：炉渣中碱性氧化物和酸性氧化物的质量百分数之比表示炉渣碱度：量百分数之比表示炉渣碱度： p 高炉炉渣碱度一般表示式：高炉炉渣碱度一般表示式：R=m(CaO)m (SiO2) p 炉渣的碱度根据高炉原料和冶炼产品的不同，一般在炉渣的碱度根据高炉原料和冶炼产品的不同，一般在1.01.3之间。之间。 39392.2.4.2 高炉炉渣的作用高炉炉渣的作用p 分离渣铁分离渣铁，具有良好的流动性，能顺利排出炉外。，具有良好的流动性，能顺利排出炉外。p 具有足够的脱硫能力具有足够的脱硫能力，尽可能降低生铁

24、含硫量，保，尽可能降低生铁含硫量，保证冶炼出合格的生铁。证冶炼出合格的生铁。p 具有调整生铁成分，保证生铁质量的作用具有调整生铁成分，保证生铁质量的作用。p 保护炉衬，保护炉衬，具有较高熔点的炉渣，易附着于炉衬上，具有较高熔点的炉渣，易附着于炉衬上，形成形成“渣皮渣皮”，保护炉衬，维持生产。，保护炉衬，维持生产。40402.2.4.3 生铁去硫生铁去硫p 硫的来源：矿石、焦炭、熔剂和喷吹燃料中的硫硫的来源：矿石、焦炭、熔剂和喷吹燃料中的硫分。炉料中分。炉料中焦炭焦炭带入的硫最多，占带入的硫最多，占7080。p 冶炼每吨生铁由炉料带入的总硫量称冶炼每吨生铁由炉料带入的总硫量称硫负荷硫负荷。 p

25、硫在煤气、渣、铁中的分配硫在煤气、渣、铁中的分配 炉料带入高炉内部的硫的分配：在冶炼过程中又炉料带入高炉内部的硫的分配：在冶炼过程中又全部转入炉渣、生铁、煤气中。全部转入炉渣、生铁、煤气中。 硫的分配系数硫的分配系数：渣中含硫量与铁中含硫量之比，：渣中含硫量与铁中含硫量之比，用用Ls表示。表示。 降低生铁硫含量的措施：降低硫负荷；增大硫的降低生铁硫含量的措施：降低硫负荷；增大硫的挥发量；加大渣量；增大硫的分配系数挥发量；加大渣量；增大硫的分配系数Ls（提（提高高炉炉渣的脱硫能力）。高高炉炉渣的脱硫能力）。41412.2.4.3 生铁去硫生铁去硫p 炉渣去硫炉渣去硫 炉渣去硫反应：炉渣去硫反应：

26、 FeS+(CaO)=(CaS)+(FeO) 生成的生成的FeO在高温下与焦炭作用：在高温下与焦炭作用： (FeO)+C=Fe+CO-Q 总的脱硫反应可写成：总的脱硫反应可写成： FeS+(CaO)+C=(CaS)+Fe+CO-Q 提高炉渣的脱硫能力必须具备条件：提高炉渣的脱硫能力必须具备条件： 适当高的炉适当高的炉渣碱度；要有足够高的炉温；黏度小。渣碱度；要有足够高的炉温；黏度小。 42422.2.4.3 生铁去硫生铁去硫p 炉外脱硫炉外脱硫 高炉常用的炉外脱硫剂是苏打粉高炉常用的炉外脱硫剂是苏打粉(Na2CO3)。反应式为：反应式为： Na2CO3+FeS=Na2S+FeO+CO2-Q 还

27、有还有石灰石灰、白云石、电石、复合脱硫剂等。、白云石、电石、复合脱硫剂等。 实实际生产中，如果选择合理的操作制度，保证充际生产中，如果选择合理的操作制度，保证充沛的炉温，生铁的含硫量是可以控制的。沛的炉温，生铁的含硫量是可以控制的。43432.2.5 高炉生产主要技术经济指标高炉生产主要技术经济指标p 有效容积利用系数（有效容积利用系数（V）：高炉每立方米有效容：高炉每立方米有效容积每天生产的合格铁水量（积每天生产的合格铁水量（t/m3d）p 入炉焦比入炉焦比（K）：冶炼一吨生铁消耗的焦炭量）：冶炼一吨生铁消耗的焦炭量（kg/t）V V=高炉每天的合格生铁量高炉每天的合格生铁量P高炉有效容积高

28、炉有效容积VuK =每天装入高炉的焦炭量每天装入高炉的焦炭量高炉每天出铁量高炉每天出铁量p 煤比（或油比）：煤比（或油比）：冶炼一吨生铁消耗的煤冶炼一吨生铁消耗的煤粉量或重油（粉量或重油（kg/t）p 燃料比燃料比焦比煤比（或油比）焦比煤比（或油比）p 冶炼强度：冶炼强度：高炉每立方米有效容积每天消耗高炉每立方米有效容积每天消耗的（干）焦炭量（焦比一定的情况下）的（干）焦炭量（焦比一定的情况下） V=I/KM =每天喷入高炉的煤粉量每天喷入高炉的煤粉量高炉每天出铁量高炉每天出铁量I =高炉每天消耗的焦炭量高炉每天消耗的焦炭量高炉的有效容积高炉的有效容积p 生铁合格率生铁合格率：生铁化学成分符合

29、国家标准的总量占生：生铁化学成分符合国家标准的总量占生铁总量的指标。铁总量的指标。p 休风率：休风率：高炉休风时间（不包括计划大、中、小修）高炉休风时间（不包括计划大、中、小修）占日历工作时间的百分数。占日历工作时间的百分数。 规定的日历作业时间规定的日历作业时间=日历时间日历时间-计划大中修及封炉时计划大中修及封炉时间间 休风率反映高炉操作及设备维护的水平。休风率反映高炉操作及设备维护的水平。p 生铁成本：生铁成本：生产每吨合格生铁所需原料、燃料、材料、生产每吨合格生铁所需原料、燃料、材料、动力、人工等一切费用的总和，单位：元动力、人工等一切费用的总和，单位：元/tFe。p 炉龄（高炉一代寿

30、命）炉龄（高炉一代寿命）：即从高炉点火开始到停炉大：即从高炉点火开始到停炉大修之间实际运行的时间或产铁量。炉龄长，产铁多，修之间实际运行的时间或产铁量。炉龄长，产铁多，经济效益高。经济效益高。休风率休风率=高炉休风时间高炉休风时间规定的日历作业时间规定的日历作业时间100%46462.3 高炉结构及附属设备高炉结构及附属设备2.3.1 高炉本体高炉本体2.3.2 高炉附属系统高炉附属系统马钢马钢2500m3高炉高炉 47472.3.1 高炉本体高炉本体2.3.1.1 高炉内型高炉内型2.3.1.2 炉顶装料装置炉顶装料装置48482.3.1.1 高炉内型高炉内型p 高炉是一个竖立圆筒形炉子，其

31、内部工作空间高炉是一个竖立圆筒形炉子，其内部工作空间形状称为形状称为高炉内型高炉内型，即通过高炉中心线的剖面，即通过高炉中心线的剖面轮廓。高炉内型一般由炉缸、炉腹、炉腰、炉轮廓。高炉内型一般由炉缸、炉腹、炉腰、炉身和炉喉五段组成。身和炉喉五段组成。p 炉型设计合理，能促进高炉冶炼指标的改善和炉型设计合理，能促进高炉冶炼指标的改善和延长高炉的使用寿命，故延长高炉的使用寿命，故炉型炉型是高炉最基本的是高炉最基本的工艺参数。现代高炉向工艺参数。现代高炉向大型化大型化发展，合理炉型发展，合理炉型总的趋势是总的趋势是矮胖化矮胖化。4949p 高炉有效容积：由高炉出铁高炉有效容积：由高炉出铁口中心线所在水

32、平面到料线口中心线所在水平面到料线零位水平面之间的容积。用零位水平面之间的容积。用Vu表示。表示。 巨型高炉：巨型高炉：4000m3 大型高炉：大型高炉：620m3 中型高炉：中型高炉：255620m3 小型高炉：小型高炉：100m32.3.1.1 高炉内型高炉内型50502.3.1.2 炉顶装料装置炉顶装料装置p 高炉炉顶装料设备的高炉炉顶装料设备的作用是按冶炼要求，作用是按冶炼要求，向炉内合理布料，同时要严密封住炉内向炉内合理布料，同时要严密封住炉内荒煤气不逸出炉外。荒煤气不逸出炉外。p 常用的炉顶装料设备主要有常用的炉顶装料设备主要有钟式炉顶钟式炉顶和和溜槽式（亦称无钟式）炉顶溜槽式（亦

33、称无钟式）炉顶。5151钟式炉顶钟式炉顶1旋转布料器；旋转布料器；2煤气封盖；煤气封盖；3均压室；均压室；4大料钟；大料钟；5大料斗；大料斗；6小料钟；小料钟；7受料斗受料斗5252无钟炉顶无钟炉顶1带式上料机；带式上料机；2旋转料罐；旋转料罐；3驱动电动机；驱动电动机；4托盘式料门；托盘式料门；5上密封阀（放散）；上密封阀（放散）；6密封料罐密封料罐 ；7卸料漏车；卸料漏车；8料流调节阀；料流调节阀；9下密封阀（均压）；下密封阀（均压）；10波纹管；波纹管；11眼睛阀；眼睛阀；12气密箱；气密箱；13溜槽溜槽5353溜槽布料溜槽布料54542.3.2 高炉附属设备高炉附属设备2.3.2.1

34、原料供应系统原料供应系统2.3.2.2 送风系统送风系统2.3.2.3 煤气净化系统煤气净化系统2.3.2.4 渣铁处理系统渣铁处理系统 5555皮带上料皮带上料上料系统上料系统2.3.2.1 原料供应系统原料供应系统5656原料系统总巡视原料系统总巡视57572.3.2.2 送风系统送风系统p 高炉送风系统包括高炉送风系统包括高炉鼓风机高炉鼓风机、冷风管路冷风管路、热风热风炉炉、热风管路、风口热风管路、风口以及管路上的各种以及管路上的各种阀门阀门等。等。p 蓄热式热风炉由蓄热式热风炉由拱顶拱顶、 燃烧室燃烧室和和蓄热室蓄热室等几等几 部分构成。蓄热式热部分构成。蓄热式热 风炉呈周期性工作，风

35、炉呈周期性工作， 一个工作周期有一个工作周期有燃烧燃烧 期期、送风期送风期和和切炉期切炉期 三个过程。三个过程。一般一座一般一座 高炉有高炉有三至四座三至四座热风炉。热风炉。5858蓄热式热风炉结构蓄热式热风炉结构5959p 由热风炉送出的热风通过由热风炉送出的热风通过热风总管热风总管送到高炉，再经送到高炉，再经热风围管热风围管和和送风支管送风支管，将热风均匀的分配到每个，将热风均匀的分配到每个风风口口，以便炉内焦炭和喷吹燃料进行燃烧。，以便炉内焦炭和喷吹燃料进行燃烧。p 热风围管热风围管由钢结构本体、耐火内衬、吊挂装置和下由钢结构本体、耐火内衬、吊挂装置和下部电葫芦单轨梁组成。部电葫芦单轨梁

36、组成。p 风口装置风口装置主要由风口大套、中套和风口小套组成。主要由风口大套、中套和风口小套组成。热风围管及风口热风围管及风口60602.3.2.3 煤气净化系统煤气净化系统1高炉；高炉；2重力除尘器；重力除尘器；3 洗涤塔；洗涤塔；4文氏管；文氏管；5调压阀组；调压阀组；6脱水器脱水器6161重力除尘和文氏除尘重力除尘重力除尘文氏除尘文氏除尘62622.3.2.4 渣铁处理系统渣铁处理系统6363渣铁分离器渣铁分离器1高炉；高炉；2活动主沟；活动主沟；3、4渣沟；渣沟；5摆动流嘴；摆动流嘴；6泥炮；泥炮；7开口机；开口机；8换钎机换钎机9铁口前悬臂吊；铁口前悬臂吊；10天车；天车；11水渣粗

37、粒分离槽；水渣粗粒分离槽；12干渣坑；干渣坑；13泥炮操作泥炮操作 14电磁流量计室；电磁流量计室；15泥炮液压站；泥炮液压站；16砂口砂口 高炉方形出铁场半岛式布置高炉方形出铁场半岛式布置65652.4 高炉操作高炉操作2.4.1 高炉特殊操作高炉特殊操作2.4.2 基本操作制度基本操作制度66662.4.1.1 开炉开炉2.4.1.2 休风休风2.4.1.3 停炉停炉2.4.1 高炉特殊操作高炉特殊操作67672.4.1.1开炉开炉p 建好的高炉第一次投入使用称开炉建好的高炉第一次投入使用称开炉。开炉好坏对。开炉好坏对以后高炉作业和一代寿命有直接影响。以后高炉作业和一代寿命有直接影响。p

38、开炉前的准备开炉前的准备 对设备进行试运转以确保完全正常可靠；对设备进行试运转以确保完全正常可靠； 对炉体、热风炉、热风管进行烘烤以排除水对炉体、热风炉、热风管进行烘烤以排除水分；分； 对炉料要求还原性好、杂质少，以便稳定炉对炉料要求还原性好、杂质少，以便稳定炉渣成分，保证生铁质量。渣成分，保证生铁质量。p 由于开炉热量消耗大，开炉焦比比正常焦比高由于开炉热量消耗大，开炉焦比比正常焦比高34倍倍6868p 高炉生产过程中因故障临时检修或计划检修需要高炉生产过程中因故障临时检修或计划检修需要停停止送风称休风止送风称休风。p 超过超过8小时称小时称长期休风长期休风，8小时以下的称小时以下的称短期休

39、风。短期休风。 短期休风时应将高炉本体与管道系统完全切断，短期休风时应将高炉本体与管道系统完全切断，休风期间应向高炉炉顶及煤气管道内通入蒸汽。休风期间应向高炉炉顶及煤气管道内通入蒸汽。 长期休风时应在停炉前关闭炉顶蒸汽，点燃炉长期休风时应在停炉前关闭炉顶蒸汽，点燃炉顶煤气，停风堵严风口，然后再继续通蒸汽，顶煤气，停风堵严风口，然后再继续通蒸汽，使煤气管道与大气相通，靠自然抽力驱净煤气。使煤气管道与大气相通，靠自然抽力驱净煤气。2.4.1.2 休风休风6969p 高炉一代寿命终结高炉一代寿命终结需要大修时就要停炉，停炉要需要大修时就要停炉，停炉要做到安全、出净残铁，以便拆卸抢修。做到安全、出净残

40、铁，以便拆卸抢修。p 停炉时一定从停炉时一定从炉底预先做好的残铁口放尽残铁炉底预先做好的残铁口放尽残铁。 p 停炉方法：停炉方法： 焦炭填充法焦炭填充法：停炉开始时装湿焦块，并经炉顶：停炉开始时装湿焦块，并经炉顶喷水，直到小焦块下降到风口平面时停止送风，喷水，直到小焦块下降到风口平面时停止送风，继续喷水至焦炭熄灭。继续喷水至焦炭熄灭。 空料线喂水法空料线喂水法：停炉一开始停止装料，从炉顶：停炉一开始停止装料，从炉顶喷水，待料面达风口平面上喷水，待料面达风口平面上12m停止送风，停止送风，继续喷水至焦炭熄灭。继续喷水至焦炭熄灭。2.4.1.3 停炉停炉70702.4.2 基本操作制度基本操作制度

41、2.4.2.1 热制度热制度2.4.2.2 送风制度送风制度2.4.2.3 造渣制度造渣制度2.4.2.4 装料制度装料制度2.4.2.5 出渣出铁制度出渣出铁制度71712.4.2.1 热制度热制度p 热制度就是根据冶炼条件所炼生铁品种的需要，热制度就是根据冶炼条件所炼生铁品种的需要，在争取最低焦比的前提下，选择并控制均匀稳定在争取最低焦比的前提下，选择并控制均匀稳定而热量充沛的而热量充沛的炉温炉温。炉温高低通常用。炉温高低通常用渣铁温度渣铁温度（铁水（铁水13501500，炉渣温度一般高，炉渣温度一般高50100 ）表示或用）表示或用铁水含硅量铁水含硅量表示。表示。p 目前我国大多数高炉生铁含硅目前我国大多数高炉生铁含硅0.4%0.5%，铁水温度为铁水温度为14501500。72722.4.2.2 送风制度送风制度p 送风制度是指在一定的冶炼条件下，维持适宜送风制度是指在一定的冶炼条件下，维持适宜的的鼓风数量鼓风数量、质量质量