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  概述～操作制度

  為使高爐生產(chǎn)達到高效、優(yōu)質(zhì)、低耗、長壽的目的，須根據(jù)高爐使用的原料、燃料條件，設(shè)備狀況以及冶煉的鐵種，制定基本操作制度。它包括熱制度、造渣制度、送風制度和裝料制度。各項基本操作制度之間彼此有內(nèi)在聯(lián)系，制定基本操作制度時要綜合全面考慮。例如裝料制度可以影響爐料和煤氣流分布，送風制度也影響煤氣流分布，必須將二者結(jié)合起來考慮。又如造渣制度與熱制度也須綜合考慮：爐渣堿度定得低時生鐵含硅量不能定得太低，否則，生鐵含硫量太高，影響生鐵質(zhì)量;反之，當爐渣堿度較高或渣中MgO較高時，生鐵含硅量則可定得低些。送風制度與熱制度也有聯(lián)系：爐溫高時(例如冶煉鑄造生鐵或錳鐵)冶煉強度要低些;爐溫低時則冶煉強度應高些。

  1.熱制度

  根據(jù)冶煉鐵種、原料、燃料條件和爐容大小而確定的爐缸應具有的溫度水平稱為高爐熱制度。一般以鐵水和爐渣的溫度為代表。由于原料質(zhì)量、爐容大小、冶煉鐵種和操作制度不同，各個高爐的鐵水和渣水的溫度水平是不同的。鐵水溫度多在1400～1530℃之間，爐渣溫度約比鐵水溫度高50～100℃。在一定原料和冶煉條件下，生鐵含硅量(〔Si〕%)與爐溫成正比關(guān)系。爐溫高則生鐵含硅量高;反之，則低。以鐵水和爐渣溫度代表的爐溫稱“物理溫度”，以〔Si〕%代表的爐溫稱“化學溫度”。由于測量鐵水和爐渣的溫度比較麻煩，而生鐵含硅量又是一個重要控制成分，所以高爐操作者習慣以生鐵含硅量作為衡量爐溫的標志。于是熱制度實際上就成了高爐操作者對根據(jù)原料條件和冶煉鐵種而選定的生鐵含硅水平的控制。冶煉煉鋼生鐵時〔Si〕%較低，爐溫較低，確定熱制度時應充分考慮爐缸的“物理溫度”。當原料熟料比高，還原性好時，爐缸“物高 gao理溫度”高，〔Si〕%可確定在較低水平，同理，當爐渣堿度較高時〔Si〕%也應選擇低些;反之，〔Si〕%則選擇在較高的范圍。爐容太小時〔Si〕%應選擇在較高的范圍。當原料含TiO2較高時，〔Si〕%應控制得盡可能低些。除〔Si〕外，還要控制〔Ti〕%。〔Ti〕%也是隨爐溫高低而升降的，〔Ti〕不宜超過0.2%。否則由于鈦還原生成的TiC、TiN、Ti(N，C)過多，導致鐵水、渣水黏稠而使高爐不能正常生產(chǎn)。冶煉鑄造生鐵時，焦比高，爐缸熱量充足，確定〔Si〕%的范圍只需滿足冶煉的牌號即可。冶煉錳鐵時，焦比更高，爐溫也更高。確定熱制度時，主要是確定〔Mn〕%的水平，〔Mn〕%必須達到冶煉牌號的要求。
     在現(xiàn)代高爐生產(chǎn)中，更以通過計算機運算和顯示的風口前理論燃燒溫度t理和燃燒帶的爐溫指數(shù)tc及時判斷爐缸熱狀態(tài)。因為高爐的高溫熱量來自風口前燃料的燃燒，t理說明能提供多高溫度，tc則說明燃燒帶形成的高溫煤氣能通過傳熱加熱爐料或形成的產(chǎn)品達到多高溫度，特別是在高爐噴吹燃料之后，這一點尤為重要。t理一般應在2050～2300℃，而tc則應達到0.75t理。

  2.造渣制度

  根據(jù)原料、燃料條件和冶煉鐵種來確定爐渣的成分和堿度，稱為高爐造渣制度。據(jù)此獲得熔化性、流動性、穩(wěn)定性均好，脫硫和排堿能力均強的高爐爐渣。爐渣堿度(CaO/SiO2或(CaO+MgO)/SiO2)是造渣制度的一個重要參數(shù)。堿度高，脫硫效率高;反之，則脫硫效率低。堿度的選擇主要根據(jù)原料、燃料含硫量的高低。但堿度過高的爐渣熔點高，流動性差，穩(wěn)定性不好，不利于爐況順行，且多消耗焦炭，因此，在保證生鐵含硫量合乎要求的前提下應選擇較低的爐渣堿度。冶煉煉鋼生鐵時的堿度(CaO/SiO2)多在1.0～1.25之間;冶煉鑄造生鐵時;為避免爐缸堆積和有利于硅還原，堿度應較前者低一些。冶煉含堿金屬高的原料時，為利于爐渣排堿，宜選用較低的堿度。冶煉錳鐵時，為提高錳的收得率，堿度要高些，CaO/SiO2達到1.50左右。爐渣成分中的MgO一般控制在6%～12%，這有利于改善爐渣流動性和脫硫，有利于獲得煉鋼爐所需要的低硅低硫鐵，也有利于爐渣排堿。Al2O3不宜超過15%，否則爐渣流動性差。

  3.送風制度

  根據(jù)爐容大小、設(shè)備狀況、原料、燃料條件、風口噴吹狀況和冶煉鐵種確定鼓風數(shù)量、壓力、溫度、濕度、富氧率、風口風速(或鼓風動能)、風口前火焰溫度等參數(shù)。
  （1）風量
  單位時間進入高爐的風在標準狀態(tài)下的體積(m3/min或m3/h)。在相同條件下，風量越大，產(chǎn)量越高。高爐風量首先取決于高爐容積，一般是每立方米爐容2.0～2.2m/min。由于風量的測定常因漏風和儀表本身誤差而失準，而風量又與焦炭和噴吹燃料的消耗量成正比，故高爐操作人員多習慣于以冶煉強度來估量風量。又因在同一條件下，高爐上料批數(shù)與風量成正比，故高爐操作者實際上是按上料批數(shù)來控制風量的。冶煉強度取決于原料、燃料質(zhì)量和冶煉的鐵種，一般在0.9～1.2t/(m·d)之間。原料、燃料質(zhì)量好時取上限;反之，取下限。冶煉鑄造生鐵時的冶煉強度應比冶煉煉鋼生鐵時的低，冶煉錳鐵時又比冶煉鑄造生鐵時的低。這是因為爐溫越高，爐內(nèi)煤氣實際體積越大，穿過料柱越困難。當高爐需要限產(chǎn)時，冶煉強度和風量根據(jù)額定生鐵產(chǎn)量來確定。鼓入高爐的風量和每小時上料的批數(shù)(爐內(nèi)下料速度)應力求穩(wěn)定。風量波動會影響料速和爐溫波動，進一步會引起風壓波動和爐況不穩(wěn)。為此，高爐風量選定在某一適當水平后不宜隨意增減。只有在爐涼、下料不順或設(shè)備故障需要減風處理時才減風。減風后一旦條件允許恢復風量時，應及時逐步恢復。
  （2）風速
  鼓風在風口出口處的速度，通常以m/s為單位。風速對高爐下部的煤氣流分布有重要影響。風速高，穿透力強，有利于延長風口回旋區(qū)，增加中心煤氣流，提高中心溫度。但風速并非越高越好，它根據(jù)不同條件有一個合適的范圍。風速過小，容易導致爐缸中心堆積;風速過大又容易形成邊沿堆積(見爐缸堆積)。風速有標準風速和實際風速之分：前者按標準狀態(tài)下的風量計算，后者按高爐實際風溫、風壓下的風量來計算。高爐的標準風速多在80～200m/s之間。高爐越大，風口越多或越短，高爐的高徑比越小，冶煉強度越低，富氧率越高，噴吹燃料越少，風速越接近上限;反之，則靠近下限。風速選擇恰當，爐缸活躍，爐況穩(wěn)定、順行。故高爐操作者在確定風量以后，都要根據(jù)具體條件精心選取風速，并據(jù)此確定風口直徑。有的高爐工作者用鼓風動能來衡量鼓風在風口前的穿透能力。鼓風動能對回旋區(qū)的影響比風速更切合實際一些，但計算更復雜。二者均通用。
  （3）風溫
  高爐鼓風的溫度。風溫越高，鼓風帶入爐內(nèi)的熱量越多，高爐的燃料比越低。因此，通常都將風溫用到高爐可能接受的最高水平。高爐接受風溫的程度主要決定于冶煉條件。原料、燃料質(zhì)量越好，噴吹燃料越多，鼓風濕度越高，爐況越穩(wěn)定、順行，高爐能接受的風溫越高。中國高爐風溫多在900～1250℃之間;工業(yè)發(fā)達國家的高爐風溫多在1150～1350℃之間。增減風溫是調(diào)節(jié)爐況的重要手段，提高風溫可以使爐溫升高，降低風溫可以使爐溫降低。但先進的高爐多把風溫穩(wěn)定在最高水平，而用調(diào)整燃料噴吹量或鼓風濕度的辦法來調(diào)節(jié)爐況。只有在非常必要時才降低風溫。這樣可以獲得較低的燃料比。
  （4）鼓風濕度
  鼓風中的水蒸氣含量。多以g/m3為單位。自然鼓風的濕度隨大氣濕度而變化，而鼓風濕度波動對料速和爐溫都有影響，故不能任鼓風濕度自然波動。通常采用兩種辦法：通過脫濕鼓風將鼓風濕度控制在最低水平;或通過加濕鼓風將鼓風濕度控制在某一適當水平。噴吹燃料多時宜采用脫濕鼓風;不噴吹燃料或噴吹量少時宜采用加濕鼓風。采用加濕鼓風時變更鼓風濕度可以作為調(diào)節(jié)爐況的一個手段。
  （5）理論燃燒溫度
  風口前焦炭和噴吹燃料燃燒時的最高火焰溫度。此溫度難于直接測定，多由理論計算得出，故稱理論燃燒溫度。理論燃燒溫度有一個合適的范圍，約在2000～2350℃之間。過低，爐缸溫度低，容易導致爐缸工作失常;過高則生成SiO多，容易引起爐況不穩(wěn)。原料、燃料質(zhì)量好，渣量少，焦比低，爐況穩(wěn)定時可偏上限控制;反之，偏下限控制。現(xiàn)代高爐多采用綜合鼓風，影響理論燃燒溫度的因素隨之增多。理論燃燒溫度與風溫和富氧率成正變關(guān)系，與噴吹燃料數(shù)量和鼓風濕度成反變關(guān)系。幾個因素要合理配合，以使理論燃燒溫度保持在合理范圍。為降低高爐燃料比，通常將風溫保持在最高水平，將濕度控制在最低水平，而將噴吹燃料量和富氧率作為調(diào)整因素。
  （6）風壓
  鼓風進入高爐前的壓力。風壓與爐頂壓力、爐容和料柱透氣性有關(guān)。爐容為1000～5000m3的現(xiàn)代高爐的爐頂壓力多在0.1～0.25MPa之間，風壓多在0.2～0.45MPa之間。風壓等于爐內(nèi)料柱阻力與爐頂壓力之和。高爐操作人員先根據(jù)設(shè)備狀況確定爐頂壓力。爐頂壓力越高越有利于高爐生產(chǎn)(見高壓操作)。爐頂壓力是自動調(diào)節(jié)的，其數(shù)值相對穩(wěn)定，因此風壓的水平及其變化可以反映爐內(nèi)料柱阻力的水平和變化。它是高爐操作人員判斷爐況的一個重要指標。風壓越穩(wěn)定，爐況越順行。

  4.裝料制度

  根據(jù)裝料設(shè)備的類型、爐容大小和原料、燃料條件及配比確定批重、料線、裝入順序、布料器旋轉(zhuǎn)角度和無鐘爐頂旋轉(zhuǎn)溜槽的工作程序：多環(huán)布料、螺旋布料或單環(huán)布料、料流調(diào)節(jié)閥開度，爐喉導料板的工作程序等。制訂裝料制度的目的是使爐料在爐內(nèi)分布合理。合理的爐料分布結(jié)合適宜的風速可以得到合理的煤氣分布，這是高爐穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)。爐料分布合理的標志是：焦炭層和礦石層的厚度適當;環(huán)向分布均勻;徑向分布：爐子中心礦焦比最低，由中心到邊沿礦焦比逐漸升高，到靠近邊沿處礦焦比又略有下降。焦層和礦層的厚度由批重決定，根據(jù)經(jīng)驗焦炭批重(t)約等于0.03dt3(dt為爐喉直徑，m)或焦層厚度在爐喉為450～650mm。焦炭批重確定之后可根據(jù)焦比算出礦石批重。爐料的環(huán)向均勻分布靠旋轉(zhuǎn)布料器或無鐘爐頂?shù)男D(zhuǎn)溜槽的正確工作來實現(xiàn);合理的徑向分布靠調(diào)節(jié)料線、裝入順序和爐喉導料板的檔位或無鐘爐頂旋轉(zhuǎn)溜槽的傾角來實現(xiàn)。
爐料和煤氣流在爐內(nèi)的分布狀況是難以直接觀察的，通常是根據(jù)煤氣的溫度和成分的分布情況來判斷。在同一平面上，如果同環(huán)各點的煤氣溫度接近，說明爐料和煤氣的環(huán)向分布均勻;反之，則不均勻。徑向爐料和煤氣的分布狀況一般是根據(jù)沿爐喉半徑各點的煤氣成分(CO2%或CO2/(CO2+CO))分布曲線或溫度分布曲線來判斷的。
  CO2%或CO2/(CO2+CO)%高處，料層的礦焦比高，煤氣流弱;反之，則礦焦比低、煤氣流強。煤氣溫度高處，料層的礦焦比低、煤氣流強;反之則礦焦比高，煤氣流弱。正常的煤氣分布曲線大體呈雙峰的M形或喇叭花型;正常的溫度分布曲線與之相反，大體呈雙谷的W形或倒喇叭花型。煤氣流分布形態(tài)確定之后，可以運用批重、料線、裝入順序的布料特性和旋轉(zhuǎn)布料器、爐喉導料板或無鐘爐頂旋轉(zhuǎn)溜槽的布料功能來獲得所需要的爐料分布和煤氣流分布(見高爐布料)。爐況的判斷和調(diào)節(jié)。
  高爐運行良好時，下料平穩(wěn)、料速符合規(guī)定而且均勻，煤氣流分布正常，風量、風壓及各層靜壓力曲線平穩(wěn)，爐頂壓力曲線不出現(xiàn)向上尖峰，爐體各層溫度曲線平穩(wěn)，同一水平面上各方位溫度接近，各風口溫度均勻、活躍，風口、渣口極少燒壞，鐵水質(zhì)量好，鐵水、渣水流動性良好、溫度高而且均勻，高爐利用系數(shù)高、燃料比低。這種運行正常、良好的爐況即為爐況順行。在實際生產(chǎn)中，由于原料、燃料質(zhì)量的變化和稱量的波動，設(shè)備運轉(zhuǎn)的不穩(wěn)定性以及鼓風參數(shù)的波動等，常常引起高爐爐況發(fā)生變化。這種變化如不能及時發(fā)現(xiàn)和調(diào)節(jié)，就會導致爐況失常，甚至造成高爐故障或發(fā)生事故，因此需經(jīng)常對爐況進行監(jiān)視和控制。監(jiān)控的主要項目是爐溫、爐料和煤氣流的運動狀況，爐渣堿度和爐襯侵蝕情況。

內(nèi)容來源：高爐煉鐵人

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