冶金概論6高爐設(shè)備與技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

一、高爐本體包括：高爐爐基、爐殼、爐襯、冷卻設(shè)備及框架等。(1)高爐爐型高爐內(nèi)部任務(wù)空間的外形為高爐爐型，五段式：爐喉、爐身、爐腰、爐腹、爐缸〔參看教材圖2-22，P45〕?！?.6高爐及附屬設(shè)備爐喉：圓柱形，爐喉部分由于受爐料下落時(shí)的打擊，以及煤氣流的沖刷，普通不采用耐火資料砌筑，而是用耐磨金屬構(gòu)件組裝的爐喉鋼磚。爐喉鋼磚由厚度為100～150mm的鑄鋼組成，外形有塊狀的和條狀的。爐身：圓錐臺(tái)形，上小下大，順應(yīng)爐料溫度逐漸升高后體積膨脹。爐身部分要求爐襯耐磨、抗沖刷才干強(qiáng)，特別是爐身下部要思索用抗?fàn)t渣侵蝕性強(qiáng)的耐火資料。爐身磚襯有薄厚兩種，現(xiàn)多采用薄壁爐身。爐腰：圓柱形，爐腹與爐身之間的過(guò)渡段。在構(gòu)造上有厚墻、薄墻及其過(guò)渡方式。對(duì)爐腰部分的磚襯應(yīng)與運(yùn)用的冷卻器結(jié)合起來(lái)思索，并要求能盡快構(gòu)成操作爐型。爐腹：倒圓錐臺(tái)形，上大下小，順應(yīng)爐料熔化后體積收縮。爐腹部分的磚襯在開爐后不久很快就會(huì)被侵蝕掉，這部分主要靠構(gòu)成的渣皮任務(wù)。爐缸：圓柱形，盛裝渣鐵水，安裝風(fēng)口安裝?！?〕高爐爐襯作用：減少爐子的熱損失、維護(hù)冷卻設(shè)備。

高爐常用耐火資料：陶瓷質(zhì)資料：粘土磚、高鋁磚；炭質(zhì)資料：炭磚、碳搗料、石墨、碳化硅磚等?，F(xiàn)代高爐采用優(yōu)質(zhì)耐火資料，例如爐底、爐缸部位用微孔碳磚，爐身下部和爐腰部位用鋁碳磚或碳化硅磚，其它部位用優(yōu)質(zhì)高鋁磚和高致密度的粘土磚等作爐襯。爐殼用含錳的高強(qiáng)度低合金鋼制造，安裝有性能好的含鉻耐熱鑄鐵、球墨鑄鐵或銅質(zhì)立式冷卻器，或銅質(zhì)的臥式冷卻器。(3)冷卻設(shè)備冷卻目的：維護(hù)爐襯，維護(hù)合理的操作爐型，使?fàn)t渣凝固構(gòu)成維護(hù)性渣皮替代爐襯任務(wù)，維護(hù)爐殼及金屬構(gòu)造不被燒壞或變形。冷卻方式：水冷、風(fēng)冷、汽化冷卻和軟水密閉循環(huán)冷卻。冷卻設(shè)備構(gòu)造：外部噴水冷卻安裝、冷卻壁和冷卻水箱、風(fēng)冷或水冷爐底及風(fēng)口和渣口。A、噴水冷卻安裝：爐身下部和爐腹，高爐爐役后期，當(dāng)冷卻壁被燒壞的情況下，進(jìn)展外部噴水冷卻以維持消費(fèi)。特點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單，對(duì)水質(zhì)要求不高。B、冷卻壁和冷卻水箱〔圖2-27〕冷卻壁安裝在磚襯和爐殼之間，是內(nèi)部鑄有無(wú)縫鋼管的鑄鐵板。分為光面冷卻壁和鑲磚冷卻壁兩種。光面冷卻壁用于爐底和爐缸部位，鑲磚冷卻壁用于爐腹、爐腰和爐身下部。C、汽化冷卻和軟水密閉循環(huán)冷卻汽化冷卻原理：把接近沸騰溫度的軟化水送進(jìn)冷卻件內(nèi)，熱水在冷卻件內(nèi)吸熱升溫變成蒸汽，并吸收大量的熱，從而到達(dá)冷卻的目的。汽化冷卻主要用于大中型高爐。軟水密閉循環(huán)冷卻優(yōu)點(diǎn)：冷卻可靠、冷卻水量耗費(fèi)少、動(dòng)力耗費(fèi)少等。近年來(lái)在大型高爐上廣泛運(yùn)用。D、風(fēng)冷和水冷爐底光面冷卻壁鑲磚冷卻壁〔4〕高爐根底作用：將高爐的全部分量均勻地傳給地層。其構(gòu)造如圖2-23〔P46〕。要求：要穩(wěn)定，均勻下沉量不大于20～30mm，熱穩(wěn)定性好，構(gòu)造簡(jiǎn)單、造價(jià)低。組成：基墩：用耐熱混凝土澆注，包在爐殼內(nèi)，基座之上?；轰摻罨炷翝沧?。圖2-23高爐根底構(gòu)造表示圖1—冷卻壁；2—風(fēng)冷管；3—耐火磚；4—爐底磚；5—耐熱混凝土基墩；6—鋼筋混凝土基座1-爐底耐火資料；2-爐殼；3-消費(fèi)后爐內(nèi)磚襯侵蝕線；4-爐喉鋼磚；5-煤氣導(dǎo)出管；6-爐體夸襯；7-帶凸臺(tái)鑲磚冷卻壁；8-鑲磚冷卻壁；9-爐底碳磚；10-爐底水冷管；11-光面冷卻壁；12-耐熱基墩；13-基座高爐設(shè)備系統(tǒng)組成表示圖3.BF礦槽煤粉倉(cāng)中速磨煤粉倉(cāng)料車裝料設(shè)備煤氣除塵設(shè)備凈煤氣渣場(chǎng)煉鋼廠3座熱風(fēng)爐風(fēng)機(jī)在高爐爐頂設(shè)有裝料安裝，經(jīng)過(guò)它將冶煉用的爐料〔由焦炭和礦石按一定比例組成〕按批裝入爐內(nèi)。在高爐下部爐缸的上沿，沿圓周均勻地布置了假設(shè)干個(gè)風(fēng)口〔100m3小高爐有8～10個(gè)，4000m3以上的大高爐那么有36～42個(gè)〕。加熱到1000℃以上的熱風(fēng)，經(jīng)銅質(zhì)水冷風(fēng)口送入爐內(nèi)，供焦炭熄滅構(gòu)成高溫煤氣。在爐缸的底部設(shè)有鐵口，可周期性或延續(xù)性地排放出液態(tài)生鐵和爐渣。在風(fēng)口和鐵口之間還設(shè)有渣口以排放部分爐渣，減輕鐵口負(fù)擔(dān)。二、原料供應(yīng)系統(tǒng)作用：將原、燃料保送到高爐爐頂?！?〕貯礦槽作用：儲(chǔ)存原料，用于處理高爐延續(xù)上料和延續(xù)供料的矛盾。構(gòu)造方式：鋼筋混凝土構(gòu)造，混合構(gòu)造。貯礦槽：保證供應(yīng)高爐12～18h礦石量；貯焦槽：保證供應(yīng)高爐6～8h焦炭需求量，總?cè)莘e為高爐有效容積的0.6～1.1倍。

(2)槽下設(shè)備稱量車或皮帶運(yùn)輸機(jī)。稱量車：帶有稱量安裝的公用車輛，常用于中小高爐，人工操作不利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，現(xiàn)已逐漸被淘汰。皮帶運(yùn)輸機(jī)：運(yùn)用較多。特點(diǎn)：設(shè)備輕便，便于實(shí)現(xiàn)全面自動(dòng)控制，從而改善勞動(dòng)條件。三、上料設(shè)備構(gòu)造方式：〔1〕傳統(tǒng)的斜橋卷?yè)P(yáng)機(jī)上料設(shè)備，包括斜橋、卷?yè)P(yáng)機(jī)、料車三部分?！?〕近年來(lái)在大型高爐上運(yùn)用的皮帶機(jī)上料設(shè)備。四、爐頂裝料設(shè)備

作用：滿足高爐冶煉既能合理布料又能回收煤氣的需求。

傳統(tǒng)高爐爐頂運(yùn)用最多的構(gòu)造方式是馬基式爐頂，即雙鐘式爐〔圖3所示，參看教材圖2-31，P52〕。

20世紀(jì)70年代后新建的大型高爐出現(xiàn)了無(wú)鐘式爐頂〔參看教材圖2-32，P53〕。雙鐘式爐頂裝料設(shè)備組成：裝料器、布料器及大小料鐘傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，此外還有探料尺和均壓設(shè)備等。裝料器：由大料鐘、大料斗、大鐘桿及煤氣封蓋組成。布料器：位于大料鐘的上面，它由小料鐘、小料斗、受料斗及旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)安裝組成。探料尺：作用是準(zhǔn)確探測(cè)料面下降深度，防止料面過(guò)高頂彎大鐘桿，或料面過(guò)低呵斥爐頂溫度過(guò)高，燒壞爐頂設(shè)備。目前常用的探尺多為鏈?zhǔn)杰浱匠?。無(wú)鐘爐頂：新型爐頂裝料設(shè)備隨著高爐的大型化和爐頂壓力的提高，先后出現(xiàn)了各種新型爐頂。主要有雙鐘雙閥式、雙鐘四閥式、三鐘式、四鐘式等。而現(xiàn)代大型高爐上多采用擺動(dòng)-旋轉(zhuǎn)布料溜槽式爐頂。其構(gòu)造如圖2-32〔P53〕。主要特點(diǎn)：取消了料鐘，用既能旋轉(zhuǎn)又能調(diào)理傾角的旋轉(zhuǎn)溜槽布料?？蛇M(jìn)展恣意一點(diǎn)布料，壽命長(zhǎng)，休風(fēng)率低，爐頂高度降低1/3，設(shè)備分量減少1/2，驅(qū)動(dòng)功率減少了1/5。五、渣鐵處置系統(tǒng)渣鐵處置系統(tǒng)：風(fēng)口任務(wù)平臺(tái)與出鐵場(chǎng)、爐前設(shè)備、鐵水處置及爐渣處置設(shè)備?！睵57〕六、送風(fēng)系統(tǒng)P53(1)高爐用鼓風(fēng)機(jī)高爐冶煉的關(guān)鍵設(shè)備。構(gòu)造方式：離心式風(fēng)機(jī)和軸流式風(fēng)機(jī)，小高爐多用羅茨風(fēng)機(jī)。目前，中型以上高爐均采用前兩者。(2)熱風(fēng)爐構(gòu)外型式：蓄熱式熱風(fēng)爐。作用：加熱空氣并延續(xù)、穩(wěn)定地送給高爐。構(gòu)造：由爐基、爐殼、拱頂、大墻、熄滅室和蓄熱室等部分組成，如圖2-33〔P54〕。種類：內(nèi)燃式，外燃式，頂燃式。七、高爐噴吹系統(tǒng)作用：從風(fēng)口噴吹燃料，替代部分昂貴的冶金焦，降低本錢，改善高爐操作目的?！睵57〕噴吹燃料種類：煤粉、重油、天然氣，其它還有焦油、瀝青、焦?fàn)t煤氣。目前以噴吹煤粉為主，并提倡噴吹煙煤。噴煤工藝組成：制粉、輸煤、噴吹三部分。八、煤氣處置系統(tǒng)高爐煤氣中含有CO、H2、CH4等可燃?xì)怏w，其發(fā)熱值為(3000～4000)kJ/Nm3，占燃料平衡的25%～30%。但從高爐引出的煤氣〔荒煤氣〕不能直接運(yùn)用，需經(jīng)除塵處置。荒煤氣含塵量普通(10～50)g/Nm3，凈化后含塵量應(yīng)小于10mg/Nm3。常用除塵設(shè)備：重力除塵器、洗滌塔、文氏管、靜電除塵器、袋式除塵器。設(shè)備流程圖：圖2-34～2-36〔P55～56〕?！?.7高爐冶煉技術(shù)經(jīng)濟(jì)目的高爐有效容積利用系數(shù)()指每1m3有效容積平均每晝夜消費(fèi)合格生鐵的折合產(chǎn)量。計(jì)算公式為：高爐有效容積利用系數(shù)＝t/(m3·d)焦比(K〕焦比是表示高爐冶煉一噸生鐵所耗費(fèi)的干焦炭量。計(jì)算公式為：焦比=kg/t

焦比是高爐能量耗費(fèi)的重要目的。冶煉強(qiáng)度(I)冶煉強(qiáng)度是指每1米3高爐有效容積，在一晝夜內(nèi)所能熄滅的干焦量。它反映爐料下降及冶煉的速度。計(jì)算公式為：

式中焦炭冶煉強(qiáng)度晝夜數(shù)＝日歷晝夜數(shù)-全部休風(fēng)晝夜數(shù)。t/(m3·d)在休風(fēng)率為零時(shí)，利用系數(shù)、冶煉強(qiáng)度與焦比三者有如下關(guān)系：冶煉強(qiáng)度闡明高爐作業(yè)強(qiáng)化程度的高低。它取決于高爐所能接受的風(fēng)量。鼓風(fēng)愈多，熄滅焦炭也就愈多，在焦比不變或添加不多的情況下，利用系數(shù)也愈高。生鐵合格率生鐵合格率是指化學(xué)成分符合國(guó)家規(guī)定的生鐵量占總檢驗(yàn)量的比例。這是評(píng)價(jià)消費(fèi)質(zhì)量好壞的目的，—般能達(dá)99%以上。焦炭負(fù)荷焦炭負(fù)荷是一批料中礦石分量與焦炭分量之比。計(jì)算公式為：

焦炭負(fù)荷和煉鐵焦比是嚴(yán)密相關(guān)的，焦炭負(fù)荷高低直接影響高爐熱量的收入。消費(fèi)中常根據(jù)生鐵含硅、錳量的變化及對(duì)焦比的影響，調(diào)整焦炭負(fù)荷。生鐵原資料耗費(fèi)生鐵原村料主要包括鐵礦石、碎雜鐵等。煉鐵輔助資料主要是熔劑。生鐵原資料耗費(fèi)目的的計(jì)算公式為：

某種原資料耗用量＝富氧率富氧率是指工業(yè)氧參與到鼓風(fēng)中后，鼓風(fēng)中氧含量添加的百分?jǐn)?shù)。高爐實(shí)行富氧鼓風(fēng)有利于熱量集中于高爐下部，強(qiáng)化高爐冶煉。生鐵本錢

單位生鐵本錢由原料、燃料、動(dòng)力消耗費(fèi)及車間經(jīng)費(fèi)等項(xiàng)組成。它是從經(jīng)濟(jì)角度衡量高爐作業(yè)好壞的重要目的。詳細(xì)工程有：原燃料耗費(fèi)—鐵礦石、熔劑、焦炭、煤粉、重油。動(dòng)力費(fèi)—循環(huán)水、風(fēng)、蒸汽、比縮空氣、煤氣、氧。車間經(jīng)費(fèi)—輔助資料(大型工具、備品備件、耐火資料等)、工資、折舊費(fèi)、管理費(fèi)(運(yùn)費(fèi)、辦公費(fèi)、旅差費(fèi)等)。副產(chǎn)品回收—粗煤氣、爐渣、爐塵。企業(yè)管理費(fèi)—對(duì)于單獨(dú)的煉鐵廠，車間本錢即為工廠本錢。如為結(jié)合企業(yè)，還應(yīng)包括企業(yè)管理的費(fèi)用。在單位生鐵本錢中，普通情況下，原、燃料費(fèi)約占車間本錢的80%以上，動(dòng)力消耗費(fèi)占10%左右。爐齡高爐從開爐到停爐大修之間的時(shí)間，為一代高爐的爐齡。延伸高爐爐齡是高爐任務(wù)者的重要義務(wù)。§2.8高爐操作一爐內(nèi)操作高爐根本操作制度主要有：爐缸熱制度、造渣制度、送風(fēng)制度和裝料制度。1爐缸熱制度爐缸熱制度是指爐缸溫度程度的高低。表示熱制度的參數(shù)有：〔1〕鐵水溫度。鐵水溫度普通為0~1500℃，又稱為鐵水物理熱；〔2〕用生鐵中[Si]含量高低表示，又叫化學(xué)熱。通常[Si]高時(shí)，鐵水溫度高；[Si]低，溫度那么低。但在冶煉低硅鐵時(shí)，二者并不一致。2造渣制度造渣制度是指根據(jù)原料條件和生鐵質(zhì)量要求，確定渣的化學(xué)組成與堿度。3送風(fēng)制度送風(fēng)制度是指根據(jù)爐內(nèi)風(fēng)口形狀，確定送風(fēng)質(zhì)量、風(fēng)口伸入風(fēng)口內(nèi)的長(zhǎng)度及風(fēng)口面積。送風(fēng)質(zhì)量包括風(fēng)量、風(fēng)壓、風(fēng)溫、富氧量、噴吹量、濕度等。4裝料制度裝料制度是指高爐裝料的方式與方法。二高爐爐況判別正常爐況的主要特征是，爐缸任務(wù)全面活潑，滬溫充沛、穩(wěn)定，下料均勻順暢。煤氣流分布合