第六章高炉冶炼工艺及强化

第六章高炉冶炼工艺及强化教师：国宏伟：：电子楼 1高炉炼铁生产的生产

内容结3.1精

3高炉强化冶（优质、低耗、高产、长寿、高效益各 间的关（产量和消耗；效益与产量、消产量与高 、效益；产量与质量

（措施、原则、含铁原料质量焦炭质量高压操（工艺流程、△P计算、风量增加计算、 高风喷 综合鼓（鼓风湿度调整、富氧鼓风2高炉操作制高炉装2高炉操作制高炉装（炉料性质、装料设备、影响（料线、批重、顺序、矿石粒度）无钟布料高炉送风制度（鼓风动能造渣制度（造渣过程和终渣性能（概念、影响因素、调剂高炉操作制度调节

高炉炼铁(Highquality,Lowconsumption,Highoutput, n,High目的——提高产量(即提高利用系数)、降主要措施：我国“七五”：“五高一低在精料的基础上，采用高风温、高富氧、高。量、煤压操作、炉衬以及冶炼低硅铁水高炉冶炼工艺及强

各类 间关系的分 —（1）产量和消耗的关 v(t铁/m3·dI(t焦/m3·d)∕K(t焦/t高炉有效容积I不变K不变I↑，K有所I↑，K有所↑(一般不采对一个实存在与最对一个实存在与最相适宜的冶炼强度I

1.2各类 间关系的分 —（1）产量和消耗的关 历史上，从四十年代起，争论①①②KI 目前，普遍接受的观点：K与I存在着极值关系高炉冶炼工艺及强

1.2各类 间关系的分 —（1）产量和消耗的关 产产产高炉冶炼工艺及强

I

1.2各类 间关系的分 —（1）产量和消耗的关 一定冶炼条件下，存在着I适宜，使得I稍大于I适时，达到Vmax目前，世界上：I0.8～1.0；我国：I0.9～1.2 不断提高时，Kmin则进一步下降，结果是：I，K—I适宜下，Kmin，铁水成本最低——产量I稍大于I适宜时，K略高于Kmin，达到Vmax——最经济产以一代炉龄每m3有效容积产铁量计算，已达12000t/m3高炉冶炼工艺及强

1.2各类 间关系的分 —（1）产量和消耗的关 II适时煤气分布不均匀(边缘发展煤气热能、化学能利用不充 升II适时中中心过

炉 高炉冶炼工艺及强

1.2各类 间关系的分 —（1）产量和消耗的关 II适是随冶炼条件的改善不冶炼条件冶炼条件改2 445适宜的冶炼高炉冶炼工艺及强

1.2各类 间关系的分 —（2）效益与产量、消耗的关 企业最大效益的获性性出厂价

亏成本高炉冶炼工艺及强

产量

1.2各类 间关系的分 —（2）效益与产量、消耗的关 企业最大效益在PP0)时获得原PP0单位成本在PP0附近，升高幅度很小；增加的幅A=P(CS)仍可达到最大高炉冶炼工艺及强

1.2各类 间关系的分 —（2）效益与产量、消耗的关 实践中在钢铁的供小于求II=Imax(＞I适)时，单位成本最低此时产量(P)最高随P在K=f(I)的最低处，随I增大，K上升幅度不这时多消耗的焦炭费用节省下来的加工费用高炉冶炼工艺及强

1.2各类 间关系的分 —（2）效益与产量、消耗的关 实践中在钢铁的供大于求II=I适(＜Imax)时，效益最合 此最铁 此最铁水供大于

1.2各类 间关系的分—（3）产量与高 、效益的关 产量↑↑，意味着冶炼I产量↑↑，意味着冶炼I高炉设备↓修理

1.2各类 间关系的分—（3）产量与高 、效益的关提高高 的对采用高质量炉衬(碳砖、碳化硅砖等提高高高炉冶炼工艺及强

1.2各类 间关系的分 —（4）产量与质量的关 铁铁水质脱硫反应加热不充

t高炉冶炼工艺及强

1高炉炼铁生产的生产

内容结3.1精

3高炉强化冶（优质、低耗、高产、长寿、高效益各 间的关（产量和消耗；效益与产量、消产量与高 、效益；产量与质量

（措施、原则、含铁原料质量焦炭质量高压操（工艺流程、△P计算、风量增加计算、 高风喷 综合鼓（鼓风湿度调整、富氧鼓风2高炉操作制高炉装2高炉操作制高炉装（炉料性质、装料设备、影响（料线、批重、顺序、矿石粒度）无钟布料高炉送风制度（鼓风动能造渣制度（造渣过程和终渣性能（概念、影响因素、调剂高炉操作制度调节

高炉操作高炉四大操作制装料制送风制造渣制热制取的一系列高炉四大操作制装料制送风制造渣制热制高炉冶炼工艺及强

高炉冶炼工艺及强

高炉大高压操高炉大高压操布料过不均不灵密封性不钟体积太无钟炉高炉冶炼工艺及强无钟炉

—（1）高炉炉顶装料设 1－移动受料漏 2－上密封阀 3－均压放散系统 4－称量料罐无 5－料罐称量装置 6－节流阀；7－下密封阀 8－眼镜阀；9－中心喉管 10－气密箱传动装置 11－气密箱冷却系统 12－旋转溜槽13－溜槽更换装高炉冶炼工艺及强

—（1）高炉炉顶装料设 暂上下暂上下高炉冶炼工艺及强

—（1）高炉炉顶装料设 Ⅰ中心喉管磨损 Ⅱ存在并罐效应 由于称量料罐中 线和高炉中心线 较大的间距，会布料时产生料流 析现象，称之为 罐效应。单侧装 过6h， 则炉内就会出现行，引起炉况失高炉冶炼工艺及强

—（1）高炉炉顶装料设 1－上料2－挡板4－上闸阀6－称量料5－6－称量料7－节流阀8－下密封9－中心9－中心喉10－旋转溜11－中心导料高炉冶炼工艺及强

—（1）高炉炉顶装料设 下密封阀节流阀节流阀下密封阀上密封上闸上闸上密封高炉冶炼工艺及强

—（3）影响炉顶装料状况的因 可变因可变因料线高料批大装料顺①布料器②炉喉高度和直③大钟与炉喉间④大钟倾角及⑤无钟炉顶炉料特 、堆角、粒度、外高炉冶炼工艺及强

散料堆中的粒度分布情高炉冶炼工艺及强

—（2）炉料性质对布料的影响 (不同大块炉料易于滚落到堆由于堆角处料层薄，相对透气性好小块炉料则多集中在堆由于堆尖处料层厚，相对透气性高炉冶炼工艺及强

—（2）炉料性质对布料的影响 (同一粒级的易于滚落到易于集中在高炉冶炼工艺及强

—（2）炉料性质对布料的影响 焦炭的实际堆角滚落到炉子中心的趋势 中心(center)气流相对发矿石的实际堆角集中在 边缘(Periphery)气流相对抑高炉冶炼工艺及强

—（3）影响炉顶装料状况的因 可变因炉炉料装入炉内方式的总控制炉装料制高炉冶炼控制炉装料制

—（3）影响炉顶装料状况的因 “上部调剂(节)(Upperadjustment)”——依据装料设备特点、原的物理性能、在高炉内的分布特性以及送风制度等因素，改变炉料在炉喉的分布情况(矿/焦层厚度沿炉喉径向分布)，控制煤气流的合理分布，最大限度地利用煤气的热高炉冶炼工艺及强

—（3）影响炉顶装料状况的因 ①料线(Stock钟式炉顶大钟在开启位置时的下沿至料无钟炉顶旋转溜槽在最小夹角时其出口高炉冶炼工艺及强

—（3）影响炉顶装料状况的因 ①料线(Stock高炉冶炼工艺及强

—（3）影响炉顶装料状况的因 ①料线(Stock在碰撞点以上(炉况正料线愈高，炉料堆发展边缘气流，抑制中心气在碰撞点以下(炉况失炉料先与炉墙碰撞，布正常情高料线抑(压)制中心气流；低料线抑高炉冶炼工艺及强

—（3）影响炉顶装料状况的因 炉料是分批加入每批焦炭的重量称为焦炭批重炉料批重对布料的影响图高炉冶炼工艺及强

—（3）影响炉顶装料状况的因 批重越大批重批重过大一般情况下大矿批压(加重)中心；小矿批压高炉冶炼工艺及强

—（3）影响炉顶装料状况的因 ③装料顺序(Charging一一般而堆积到一定程度后才回滚向中高炉冶炼工艺及强

—（3）影响炉顶装料状况的因 ③装料顺序(Charging装料顺序对布料的影响图高炉冶炼工艺及强

—（3）影响炉顶装料状况的因 ③装料顺序(Charging正装－先装矿石，后装焦倒装－先装焦炭，后装矿中心气流发边缘气流发展→→→高炉冶炼工艺及强

—（3）影响炉顶装料状况的因 加重边加重中高炉冶炼工艺及强

—（4）无钟炉顶布 高炉冶炼工艺及强

高炉布高炉冶炼工艺及强

◎在一定冶炼条件下，通过风口向炉内鼓风的各种控制参数的总称(即鼓入炉内的风的数量、◎包括：风温、风量、含氧量、湿度、风压、风◎影响炉内原始煤气流的分高炉冶炼工艺及强

风速υ和鼓风动能(Blast BlastkineticE

m2

10Q0

22

n n 760736P式中Q0——标准状g——重力加速度，0——空气标n——S——每个风口的通风P——热风压力，表压t——热风温E∝高炉冶炼工艺及强

用风速υ调鼓风动能Vu， m3υ， m/sE 600140～205000～550~100150～206500～750＞2000＞200＞9000鼓风动能E与冶炼条件的关系炉容Vu，DE炼强度柱透气

Iυ，E透气性好，E高炉冶炼工艺及强

适宜的鼓风动能与高炉炉缸直鼓风动

炉缸直径高炉冶炼工艺及强

送送风控控制原始煤气流又称之为：又称之为：下部调剂(节)(Loweradjustment)——调节送风制度及喷吹参数(喷吹种类、数量)，维持合适的鼓调剂相最佳煤气流动、分布状 (一般：下部调剂的反应较快 增大鼓风动能高炉中增大鼓风动能高炉中心气流发展、边增大喷量高炉中心气流发

★控制炉渣各种理化性能的总称根据原条件(主要是含S量)和铁水成分的要控制造渣制度。以控制造渣过程和终渣性能——高炉冶炼工艺及强

控制造渣过程和终渣性控制造渣过程和终渣性熔化温度、熔化性温度、粘度、炉渣成分[碱度、(%MgO)、(%Al2O3包化滴落区间、脱硫性能、排碱性、面性能、稳定性等高炉冶炼工艺及强

热制度—（1）热制度是指炉内的热状态，就是根据冶炼条件和不同铁种，为达到最好的冶炼效果而选择最适当的炉热制度实质上是多种操作制度的综合结生产上常用渣铁温度(T渣、T铁，“物理热”)、。在可能的条件下，尽量控制[Si]含量在铁种下限水平，以利降 高炉冶炼工艺[]1%

国宏热制度—（2）影响因几乎所有操作参数变化都② 性质③送风制度、装料制度、造渣制度的变④其它因素：如：冷却系统漏水、装料设备故障等高炉冶炼工艺及强

热制度—（3）热制度的调①调节幅度小时，用下部调剂：鼓风参数(喷吹量、风②调节幅度大时，用上部调剂：焦炭负③临时调剂：拨料或加净(空)焦下部调节送

控制炉内高炉冶炼工艺及强

2.5以稳定热制度([Si]、T铁、T渣)为目以造渣制度[(CaOSiO2)、(%MgO)、(%Al2O3等 ，下部调剂为基础，上、下部调剂相结合，达稳定、铁水质量合格(炉缸工作良好)，实现优质、低高炉冶炼工艺及强

1高炉炼铁生产的生产

内容结精

3高炉强化冶（优质、低耗、高产、长寿、高效益各 间的关（产量和消耗；效益与产量、消产量与高 、效益；产量与质量

（措施、原则、含铁原料质量焦炭质量高压操（工艺流程、△P计算、风量增加计算、 高风（作用、对冶炼的影响、降焦效果收条件、获得高风温喷 综合鼓（鼓风湿度调整、富氧鼓风2高炉操作制高炉装2高炉操作制高炉装（炉料性质、装料设备、影响（料线、批重、顺序、矿石粒度）无钟布料高炉送风制度（鼓风动能造渣制度（造渣过程和终渣性能（概念、影响因素、调剂高炉操作制度调节

高炉强化冶炼技精高压操喷综合鼓在精料的基础上，采用高压操作、高风温、喷 、富氧和综合鼓风、提高炉衬 和冶炼低硅铁水等措施，达到提高精高压操喷综合鼓高炉冶炼工艺及强

精料—（1）增加熟料高炉冶炼工艺及强

精料—（2）精料是六字方针高”、“熟”、“稳”、“少”、“匀”、“强”TFe熟料比稳定性粉末少粒度均匀强度要高炉冶化应性弱、灰分58/、含

国宏精料—（3）含铁原料质量的 国内国内：

国内：国内用的不全部实高炉冶炼工艺及强

精料—（4）焦炭质焦炭质量的灰 转鼓强 我国14%左 0.8左12%以 0.5左高炉冶炼工艺及强

风机→热风炉→高炉→炉顶煤风机→热风炉→高炉→炉顶煤气→除尘→高压阀组→净煤气管TRT余压发电(可回收风机用电的30%提高高炉炉顶煤气压用控制高压阀组的开闭度和高炉冶炼工艺及强

高压操作—（1）高炉顶压平均为100～300宝钢高炉(4063～4350M3)顶压为250我国其他高炉顶压为100～250炉炉顶煤气压力50kPa时(国外认为＞150kPa)称称之为高压操(反之为常压操作高炉冶炼工艺及强

高压操作—（1）消耗在高压阀组上的消耗在高压阀组上的压力是由风机提供可回收风机用电的高炉冶炼工艺及强

高压操作—（2）对冶炼的影 不仅炉顶压力↑，炉内压力也高炉冶炼工艺及强

高压操作—（2）对冶炼的影提高高炉产量（压差、鼓风动能、反应速率降低高 （直接还原度、硅的还原促进顺行（压差、二氧化硅的还原改善铁水质量 下降、硅的还原减少炉尘吹出量（动压头减少高炉冶炼工艺及强

3.2压操作—（2）对冶炼的影高压操作的理论煤煤气通过散料层时造成的压力损失可用下式设f、H和de为常数A

42gd

，则：PAW2P 2P 21 2 2 222W1 高炉冶炼工艺及强

3.2压操作—（2）对冶炼的影气体流速(W)与气体平均压力(P)2W22W2P2煤气的压力损与煤气平均压力

3.2压操作—（2）对冶炼的影炉顶煤气压力P顶和热风压力P风常压时P常压时P112高压时P 22因P风1＝P顶P风2＝P顶P风为热风压P顶为炉顶煤气压 P顶＋P2 P1＝＋ 2P2＝＋P2高炉冶炼工艺及强

简化后2P 顶简化后2P 顶2 两边各加P 并开平方得顶 ＋P顶22PP＋P2 顶因P因P风2＝P顶P风＝2PP＋P2 顶用用此式可计算常压改高压时相应的热风压高炉冶炼工艺及强

3.2压操作—（2）对冶炼的影提高P顶时，其它P顶P风P高炉冶炼工艺及强

222＝ 211又 222＝ 211又煤气流速(W)与煤气量成正煤气量又与风量(V)成正煤气流速(W)与煤气流速(W)与风量(V)成正V2＝V2高炉冶炼工艺及强

221221乘上式两边得V2222V11维持维持煤气压力损失P不变时内煤气平均压力与风量的关因有G2＝×因有G2＝×，2/1＝P/ V2V标态下，V与G

3.2压操作—（2）对冶炼的影当当炉顶压力由常压时的0.02MPa0.15炉内煤气平均压力则由0.07MPa0.18MPaVV2＝0.18V 风量在常压基础上提高了风量在常压基础上提高了高炉冶炼工艺及强

高压操作—（2）对冶炼的影炉内炉内压力鼓风体积鼓风动能当顶压由15kPa→80kPa时，E降到原来的P缸燃烧带内Pco2、Po2理故可增大风量从而对增产有积极作用高炉冶炼工艺及强

高压操作—（2）对冶炼的影②对还原的影因为热力学上抑C+CO22CO正反应力学上加快扩散高压有利于间接 展，使高压抑制了直接 展，使对Si对Si因为抑制了C＋SiO2SiO(g)＋CO正反使rdSi↓[Si]↓但高压使石灰石分解推迟、分解温度升高、分解，对 下不利。高炉冶炼工艺及强

高压操作—（2）对冶炼的影③料柱阻力损失由于，由于，料层气流阻损P与气体压力成反比ΔP1P故有 常压＝ 高压PPP＜高压P常压高压操作有利于顺行(下料通畅高炉冶炼工艺及强

则入则入炉风量可而产量↑注注高压操作时P上部下降幅度大，下部下降幅高炉冶炼工艺及强

高压操作—（2）对冶炼的影④影响炉顶布料，并大幅度

1动①P顶↑，h动↓，另煤气流速 炉尘吹出的粒变小、吹出量大大减少②P顶↑，h动↓，影响着炉料落入料面的运动轨迹。导致炉喉径向分布发生变化，有可能影响边沿区域的炉料透气性，必须与上部调剂相高炉冶炼工艺及强

顶压150～250kPa的高炉，炉尘量＜10kg/t

高压操作—（2）对冶炼的影 ——高压操作后降 的原炉况顺行，煤气利用率提产量提高，单位铁水热损减有利于间接 展铁水含硅量可控制在下限水高炉冶炼工艺及强

3.3风温950～1350每 8～20kg/t，产量2%～4%古老的高炉采用冷风炼年英国古老的高炉采用冷风炼年英国首次现最高风温可达

高风温—（1）高风温作综综合效果降①风温物理热补偿 下降 ③高温区下移，间接还原区扩大，煤气CO利用率提高④因产量增加，单位铁水热损失⑤风温高可补偿喷吹热量，增大喷吹量，节 高炉冶炼工艺及强

高风温—（2）对①风口前燃烧碳量C风口②高炉内温度场发生变炉炉缸温度t炉身温度t身、炉顶温度t顶中温区(900～1000℃)略有扩100℃风温，t60～80tC风t身、t顶原因温提高原因温提高风带入显热C风口下降，料速增加C风口。

高风温—（2）对③直接还原度略有上C风t身间接还原中温区扩大，使间接还原④炉内料柱阻损↓→料柱透气性

ri稍，rd稍原t缸

ΔPΔP下部透气性顺行条件→堵塞料柱孔如果高炉在顺行的极限下操作则风温如果高炉在顺行的极限下操作则风温将高炉冶炼工艺及强

高风温—（2）对⑤有效热消耗Q有效减少， 下原量硫量↓脱硫耗产量单位铁水热损失降低 ⑥改善铁水质风风温 下降，高炉的硫负荷下降炉缸温度升高，热量充沛易于冶炼低硫铁水风温易于冶炼低硅铁水高炉冶炼工艺及强

高风温—（3）降焦效t风↑100℃降 的 高炉冶炼工艺及强

高风温—（4）接风温↑超过“极限 炉况不

产量采用精料技术→改善提高炉顶高压操作低煤气喷利用热分解，降低风口理论燃烧温利用热分解，降低风口理论燃烧温(加湿

高风温—（4）接最高风温可达高炉具备接受高风温的条件是高炉冶炼工艺及强

高风温—（5）高风温的获☆高炉煤气发热值较低：3200～3800☆获得高风温的设备因素受限高发热值煤双预

燃烧热风炉，使火焰温度达热风炉结构能承

改善保温问高炉冶炼工艺及强

3.4代替部分资源贫乏、天然气—— 油— 粉——我国(资源所限)(历史上只有宝钢1号高炉喷高炉冶炼工艺及强

喷 —（1）对高炉冶炼的影①对风口燃烧带的（A）风口 燃烧的热值焦炭燃烧→C的氧Ⅰ煤粉燃烧→脱气＋结焦＋C的氧化过↓耗热←H/C愈高，耗热量愈↓燃烧热焦炭可基本全部被燃Ⅱ煤粉在燃烧区停留时间短→部分未燃煤粉高炉冶炼工艺及强

喷 —（1）对高炉冶炼的影烧炉缸煤气量↑(以焦炭为1.0时，煤粉为温(高于鼓风温度40～800℃)，促使中心气流发展(↑)燃烧温度t理作为喷吹物的煤煤粉的热分解需燃烧产物量用于加热产物到燃烧温度的热量消耗高炉冶炼工艺及强

喷 —（1）对高炉冶炼的影②对高a缸温降并趋于均a缸温降并趋于均炉缸中心温度↑→煤 能力增强所(煤气量、煤气含氢、鼓风b温b温

略有升高

高炉冶炼工艺及强

喷 —（1）对高炉冶炼的影②对高炉温度场的影响l喷入炉内的煤粉要炉缸温l被还原性强的煤气作

温度高炉冶炼工艺及强

喷 —（1）对高炉冶炼的影③对还原的影喷吹后，间接 展，直接还原度★还原性组分(CO+H2)浓度↑，绝对量↑(煤气量↑所致★炉下部温度↓碳熔损反应↓焦炭与CO2反应的表

C熔损反应 ↓→单位铁水的炉料容积↓→矿石在炉内停留高炉冶炼工艺及强

喷 —（1）对高炉冶炼的影④对煤气分布的喷吹后，中心气流煤气量、鼓风动能所⑤对顺行的影响的一煤气阻力损失P

煤气气流速②有利的一面 焦炭量↓→料柱透气性焦炭负荷加重W有效 焦炭量所⑥对铁水质量的喷吹后， 降低，只要喷吹物含S量低于焦炭，铁高炉冶炼工艺及强

喷 —（2）煤粉置换比与喷吹①喷吹1kg煤粉能喷吹1kg煤粉能替换的焦(一般在0.8左右置换比＝k＝不喷吹时的 k0喷吹后的 喷吹量s高炉冶炼工艺及强

喷 —（2）煤粉置换比与喷吹①影响喷煤置换比的因喷种类：煤粉含C量和含H喷种类：煤粉含C量和含H2)

3.4喷 —（2）煤粉置换比与喷吹②喷吹量(PCI保持合在骨架不扩扩大喷吹量是炼铁工作者的高炉冶炼工艺及强

3.4喷 —（2）煤粉置换比与喷吹②喷吹量(PCI影响高炉接受煤粉喷吹量的因高高炉精料水平(炉内透炉缸热量水内热补偿、t理煤粉理化特性(炉内燃烧率、置换高炉冶炼工艺及强

3.4喷 —（3）综合补可通过可通过运用高风温、高压操作富氧