1、1无钟炉顶的装料制度无钟炉顶的装料制度高炉装料制度是调控煤气流分布的一种手段, 它根据装料设备的特点与原燃料的质量性能, 改变炉料在炉喉的分布情况, 达到煤气流合理分布, 煤气利用充分的目的。SS 型无钟炉顶设备由受料斗、瓜皮阀、料罐上密封阀、节流阀(滚筒给料机) 、下密封阀、波纹管、布料器、溜槽及其附属设备组成。无钟炉顶布料灵活, 炉料周向分布均匀、 径向可调, 可实现平台布料 , 根据炉顶红外成像可及时调整布料方式, 保证炉况稳定顺行、 煤气分布更为合理。初次应用无钟炉顶的高炉操作者, 在布料模式上随意性强、 变化频繁, 多个参数同时变动, 导致没有及时掌握布料规律, 影响了炉况的稳定顺行
2、和经济指标的改善。(1) 未及时构筑焦炭平台。由于对无钟炉顶设备认识偏差, 本着先摸顺单环、 再摸顺双环、 最后再摸顺多环的操作思想, 未及时发挥无钟炉顶布料灵活性。在现场操作时, 一旦焦炭平台构筑好, 就应保持相对稳定, 不作为调剂手段。(2) 焦炭和铁料 角之间角差过大。 现场实践两者角差应控制在 2 之内, 开炉初期可采取等角度, 随着冶炼强度的提高 , 铁料 角应大于焦炭 角, 在具体操作时, 应以 0.5 为调剂单位, 在调剂时尽可能避免焦炭 角和铁料 角同时调整。(3) 炉况失常时铁料 角不动, 调整焦炭 角, 保持两道气流, 处理难行悬料。(4) 调整 角可实现布料环数的重新组合
3、, 降低 角, 秒流量将随着减少, 布料环数将相应增加, 但对落点半径影响可忽略不计。(5) 在等料线的情况下, 现场实测与计算得出, 焦炭和铁料在平台上的料流轨迹重合 , 反推焦炭 角比铁料 角大 0.52.0。(6) 无钟炉顶最重要的参数是 角, 应重点监控, 经常校对码盘与微机显示数量是否相符, 新投产的高炉由于 角误差大, 很容易导致炉况不顺, 甚至出现重大生产事故。(7) 低料线作业时, 应适当缩小铁料 角, 与焦炭 角角差控制在 0.5 为宜。(8) 溜槽 角可通过调整变频器的频率实现 , 但尽可能少调整。(9) 450m3 高炉的适宜矿批重应控制在 1520t, 根据现场铁料质量
4、情况和卷扬上料能力可以做相应的调整；料线可定为 1.5m 左右。(10) 高炉装料制度应与送风制度相匹配 ,450m3 高炉风量应控制在 85000m3/h 以上, 透气性指数应控制在 800 以上, 保证高炉下料顺畅、稳定顺行。(11) 在变动焦炭和铁料 角时, 应关注冶炼周期, 保持软熔带相对稳定、煤气流分布相对合理。(12) 根据原燃料质量进行调剂时, 忌同时变动操作参数, 需摸索出自身的操作规律, 不能出现反复, 尽可能少动、微调。(13) 高压操作是减少煤气流分布不均匀的一种调剂手段, 高压操作可使煤气流速降低, 对减少吹损起着重要的作用5.无料钟布料 无料钟布料特征 焦炭平台：高炉
5、通过旋转溜槽进行多环布料，易形成一个焦炭平台，即料面由平台和漏斗组成，通过平台形式调整中心焦炭和矿石量。 平台小，漏斗深，料面不稳定。平台大，漏斗浅，中心气流受抑制。 采用多环布料，形成数个堆尖，小粒度炉料有较宽的范围，主要集中在堆尖附近。在中心方向，由于滚动作用，大粒度居多。 无料钟高炉旋转滑槽布料时，料流小而面宽，布料时间长，矿石对焦炭的推移作用小，焦炭料面被改动的程度轻，平台范围内的 OC 比稳定，层状比较清晰，有利于稳定边缘气流。 布料方式 单环布料。溜槽只在一个预定角度做旋转运动。其控制较为简单，调节手段相当灵活，大钟布料是固定的角度，旋转溜槽倾角可任意选定，溜槽倾角 越大炉料越布向
6、边缘。当 CO 时边缘焦炭增多，发展边缘。当 OC 时边缘矿石增多，加重边缘。 2螺旋布料。从一个固定角位出发，炉料以定中形式在进行螺旋式的旋转布料。每批料分成一定份数，每个倾角上份数根据气流分布情况决定。如发展边缘气流，可增加高倾角位置焦炭分数，或减少高倾角位置矿石份数，否则相反。每环布料份数可任意调整，使煤气流合理分布。 扇形布料。可在 6 个预选水平旋转角度中选择任意两个角度，重复进行布料。 可预选的角度有 0、 60、l20、l80、240、300。 这种布料方式为手动操作，只适用于处理煤气流分布失常，且时间不宜太长。 定点布料。可在 11 个倾角位置中任意角度进行布料。这种布料方式手
7、动进行，其作用是堵塞煤气管道行程。 无钟炉顶的运用 运用要求： 焦炭平台是根本性的，一般情况下不作调节对象； 高炉中间和中心的矿石在焦炭平台边缘附近落下为好； 漏斗内用少量的焦炭来稳定中心气流。 运用要求的控制： 正确地选择布料的环位和每个环位上的布料份数。 环位和份数变更对气流的影响如表 43 所示。 表 43 环位和份数对气流分布影响 表中可知，从 l6 对布料的影响程度逐渐减小， 1、2 变动幅度太大，一般不宜采用。3、4、5、6变动幅度较小，可作为日常调节使用。 无钟炉顶和钟式炉顶布料的区别 无钟炉顶和钟式炉顶布料的区别如表 44 所示。 表 44 无钟炉顶和钟式炉顶布料的区别 6.批
8、重 批重对炉喉炉料分布的影响 批重变化时，炉料在炉喉的分布变化如图 43 所示。 图 43 批重对炉喉分布的影响 当 y0=0，即批重刚好使中心无矿区的半径为 0，令此时的批重 W=W0，称为临界批重。 如批重 WW0，随着批重增加，中心 y0 增厚，边缘 yB 也增厚，炉料分布趋向均匀，边缘和中心都加重。 如批重 W 3当 n=d2 时，即堆尖移至炉墙，W 减小则中心减轻；若 W 给批重 W0 和W 以一定值，可算出 yB、y0 和 yG，即边缘、中心和堆尖处的料层厚度。yBy0、yGy0 和 W0+NW 的关系构成的炉料批重特征曲线图 44。 W0+NW 图 44 炉料批重的特征曲线 曲线
9、有 3 个区间：激变区、缓变区和微变区，其意义如下： 批重值在激变区时，批重波动对布料影响较大，边缘和中心的负荷变化剧烈，正常生产不宜选用此种批重。 原料好，设备和操作水平高时，批重可选在微变区，此区炉料分布和气流分布都稳定，顺行和煤气利用较好；但增减批重来调剂气流的作用减弱。 若炉料粉末较多，料柱透气性较差，为防止微变区批重，宜选用缓变区批重，其增减对布料的影响介于上述两者之间。少许波动不致引起气流较大变化，适当改变批重又可调节气流分布。 批重决定炉内料层的厚度。批重越大，料层越厚，软熔带焦层厚度越大；此外料柱的层数减少，界面效应减小，利于改善透气性。但批重扩大不仅增大中心气流阻力，也增大边
10、缘气流的阻力，所以一般随批重扩大压差有所升高。 批重的选择 确定微变区批重值应注意炉料含粉末(O 时边缘焦炭增多，发展边缘。当 OC 时边缘矿石增多，加重边缘。螺旋布料。从一个固定角位出发，炉料以定中形式在进行螺旋式的旋转布料。每批料分成一定份数，每个倾角上份数根据气流分布情况决定。如发展边缘气流，可增加高倾角位置焦炭分数，或减少高倾角位置矿石份数，否则相反。每环布料份数可任意调整，使煤气流合理分布。扇形布料。可在 6 个预选水平旋转角度中选择任意两个角度，重复进行布料。 可预选的角度有0、60、l20、l80、240、300 。 这种布料方式为手动操作，只适用于处理煤气流分布失常，且时间不宜
11、太长。定点布料。可在 11 个倾角位置中任意角度进行布料。这种布料方式手动进行，其作用是堵塞煤气管道行程。无钟炉顶的运用运用要求：焦炭平台是根本性的，一般情况下不作调节对象；高炉中间和中心的矿石在焦炭平台边缘附近落下为好；漏斗内用少量的焦炭来稳定中心气流。7运用要求的控制：正确地选择布料的环位和每个环位上的布料份数。环位和份数变更对气流的影响如表 43 所示。表 43 环位和份数对气流分布影响表中可知，从 l6 对布料的影响程度逐渐减小，1、2 变动幅度太大，一般不宜采用。3、4、5、6 变动幅度较小，可作为日常调节使用。无钟炉顶和钟式炉顶布料的区别无钟炉顶和钟式炉顶布料的区别如表 44 所示
12、。表 44 无钟炉顶和钟式炉顶布料的区别6.批重批重对炉喉炉料分布的影响批重变化时，炉料在炉喉的分布变化如图 43 所示。8图 43 批重对炉喉分布的影响当 y0=0，即批重刚好使中心无矿区的半径为 0，令此时的批重 W=W0，称为临界批重。如批重 WW0，随着批重增加，中心 y0 增厚，边缘 yB 也增厚，炉料分布趋向均匀，边缘和中心都加重。如批重 WW0，随着批重减小，不仅中心无矿区半径增大，边缘 yB 也减薄，甚至出现边缘和中心两空的局面。当 n=d2 时，即堆尖移至炉墙，W 减小则中心减轻；若 WW0 后继续减小，炉料仍将落至边缘。给批重 W0 和W 以一定值，可算出 yB、y0 和
13、yG，即边缘、中心和堆尖处的料层厚度。yBy0 、yG y0 和 W0+NW 的关系构成的炉料批重特征曲线图 44。W0+NW图 44 炉料批重的特征曲线曲线有 3 个区间：激变区、缓变区和微变区，其意义如下：批重值在激变区时，批重波动对布料影响较大，边缘和中心的负荷变化剧烈，正常生产不宜选用此种批重。9原料好，设备和操作水平高时，批重可选在微变区，此区炉料分布和气流分布都稳定，顺行和煤气利用较好；但增减批重来调剂气流的作用减弱。若炉料粉末较多，料柱透气性较差，为防止微变区批重，宜选用缓变区批重，其增减对布料的影响介于上述两者之间。少许波动不致引起气流较大变化，适当改变批重又可调节气流分布。批
14、重决定炉内料层的厚度。批重越大，料层越厚，软熔带焦层厚度越大；此外料柱的层数减少，界面效应减小，利于改善透气性。但批重扩大不仅增大中心气流阻力，也增大边缘气流的阻力，所以一般随批重扩大压差有所升高。批重的选择确定微变区批重值应注意炉料含粉末(5mm) 量，粉末含量越少批重可以越大。粉末含量多时，可在缓变区靠近微变区侧选择操作批重。大中型高炉适宜焦批厚度 045050m ，矿批厚度 04045m，随着喷吹物的增加焦批与矿批已互相接近。影响批重的因素炉容。炉容越大，炉喉直径也越大，批重应相应增加。原燃料。原燃料品位越高，粉末越少，则炉料透气性越好，批重可适当扩大。冶炼强度。随冶炼强度提高，风量增加
15、，中心气流加大，需适当扩大批重，以抑制中心气流。喷吹量。当冶炼强度不变，高炉喷吹燃料时，由于喷吹物在风口内燃烧，炉缸煤气体积和炉腹煤气速度增加，促使中心气流发展，需适当扩大批重，抑制中心气流。随着冶炼条件的变化，喷吹量增加，中心气流不易发展，边缘气流反而发展，这时则不能加大批重。7.炉喉煤气速度对布料的影响煤气对炉料的浮力的增长与煤气速度的平方成正比。煤气浮力对不同粒度炉料的影响不同，在一般冶炼条件下，煤气浮力只相当于直径 19mm 粒度矿石重量的 58 ，相当于 10mm 焦炭重量的 12，但煤气浮力 P 与炉料重量 Q 的比值(PQ)因粒度缩小而迅速升高，对于小于 5mm 炉料的影响不容忽
16、视。如果块状带中炉料的孔隙度在 0.30.4mm ，一般冶炼强度的煤气速度很容易达到 48ms，可把 0.32mm 的矿粉和 l3mm 的焦粉吹出料层。煤气离开料层进入空区后速度骤降，携带的粉料又落至料面，如果边缘气流较强，则粉末落向中心，若中心气流较强则落向边缘。由于气流浮力将产生炉料在炉喉落下时出现分级的现象；冶炼强度较大时，小于 5mm 炉料的落点较大于 5mm 炉料的落点向边缘外移。使用含粉较多的炉料，以较高冶炼强度操作时，必须保持使粉末集中于既不靠近炉墙，也不靠近中心的中间环形带内，以保持两条煤气通路和高炉顺行；否则无论是只发展中心或只发展边缘，都避免不了粉末形成局部堵塞现象，导致炉
17、况失常。由于煤气速度对布料的影响，日常操作中使炉喉煤气体积发生变化的原因(如改变冶炼强度、富氧10鼓风、改变炉顶压力等)，都会影响炉料分布。8.料线料线深度钟式高炉大钟全开时，大钟下沿为料线的零位。无料钟高炉料线零位在炉喉钢砖上沿。零位到料面间距离为料线深度。一般高炉正常料线深度为 1520m。料线对气流分布的影响大钟开启时炉料堆尖靠近炉墙的位置，称为碰点，此处边缘最重。在碰点之上，提高料线，布料堆尖远离墙，则发展边缘；降低料线，堆尖接近边缘，则加重边缘。料线在碰点以下时，炉料先撞击炉墙。然后反弹落下，矿石对焦炭的冲击作用增大，强度差的炉料撞碎，使布料层紊乱，气流分布失去控制。碰点的位置与炉料
18、性质、炉喉问隙及大钟边缘伸出漏斗的长度有关。料面堆角炉内实测的堆角变化规律：炉容越大，炉料的堆角越大，但都小于其自然堆角。在碰点以上，料线越深，堆角越小。焦炭堆角大于矿石堆角。生产中的炉料堆角远小于送风前的堆角。为减少低料线对布料的影响，无料钟按料线小于 2m，24m，46m3 个区间，以料流轨迹落点相同，求出对应的溜槽角。输入上料微机，在低料线时控制落点不变，以避免炉料分布变坏。溜槽倾角如表 45 所示。表 45 溜槽倾角与位置注：落点指距中心距离。8.控制合理的气流分布和装料制度的调节11高炉合理气流分布规律首先要保持炉况稳定顺行，控制边缘与中心两股气流；其次是最大限度地改善煤气利用，降低
19、焦炭消耗。原料粉末多，无筛分整粒设备，必须控制边缘与中心 CO2 相近的“双峰”式煤气分布。原燃料改善，高压、高风温和喷吹技术的应用，形成了边缘 CO2 略高于中心的“平峰”式曲线，综合煤气 CO2 达到 l6l8。烧结矿整粒技术和炉料品位的提高及炉料结构的改善，出现了控制边缘煤气 CO2 高于中心，而且差距较大的“展翅”形煤气曲线，综合 CO2 达到 l920，最高达 2122。合理气流分布的温度特征炉子中心温度值(CCT)约为 500600，边缘至中间的温度呈平缓的状态。CCT 值的波动反映了中心气流的稳定程度，高炉进人良好状态时，波动值小于50。控制边缘气流稳定非常必要，在达到 200时
20、，将呈现不稳定现象。边缘与中心两股气流和装料制度的关系原燃料条件变化。原燃料条件变差，特别是粉末增多，出现气流分布和温度失常时，应及早改用边缘与中心均较发展的装料制度。原料条件改善，顺行状况好时，为提高煤气利用，可适当扩大批重和加重边缘。冶炼强度变化。由于某种原因被迫降低冶炼强度时，除适当地缩小风口面积外，上部要采取较为发展边缘的装料制度，同时要相应缩小批重。与送风制度相适宜。当风速低、回旋区较小，炉缸初始气流分布边缘较多时，不宜采用过分加重边缘的装料制度，应在适当加重边缘的同时强调疏导中心气流，防止边缘突然加重而破坏顺行。可缩小批重，维持两股气流分布。若下部风速高回旋区大，炉缸初始气流边缘较
21、少时，也不宜采用过分加重中心的装料制度，应先适当疏导边缘，然后再扩大批重相应增加负荷。临时改变装料制度调节炉况。炉子难行、休风后送风、低料线下达时，可临时改若干批强烈发展边缘的装料制度，以防崩料和悬料。改若干批双装、扇形布料和定点布料时，可消除煤气管道行程。连续崩料或大凉时，可集中加若干批净焦，可提高炉温，改善透气性，减少事故，加速恢复。炉墙结厚时，可采取强烈发展边缘的装料制度，提高边缘气流温度，消除结厚。为保持炉温稳定，改倒装或强烈发展边缘装料制度时，要相应减轻焦炭负荷。全倒装时应减轻负荷 2025。四造渣制度121.造渣制度的要求造渣有如下要求：要求炉渣有良好的流动性和稳定性，熔化温度在
22、13001400，在 1400左右黏度小于lPaS，可操作的温度范围大于 150。有足够的脱硫能力，在炉温和碱度适宜的条件下，当硫负荷小于 5 kgt 时，硫分配系数 Ls 为2530，当硫负荷大于 5kgt 时，Ls 为 3050 。对高炉砖衬侵蚀能力较弱。在炉温和炉渣碱度正常条件下，应能炼出优质生铁。2.对原燃料的基本要求为满足造渣制度要求，对原燃料必须有如下基本要求：原燃料含硫低，硫负荷不大于 50kgt。原料难熔和易熔组分低。易挥发的钾、钠成分越低越好。原料含有少量的氧化锰、氧化镁。3.炉渣的基本特点根据不同的生铁品种规格，选择不同的造渣制度。生铁品种与炉渣碱度的关系见表 46。表 4
23、6 生铁品种与炉渣碱度的关系碱度高的炉渣熔点高而且流动性差，稳定性不好，不利于顺行。但为了获得低硅生铁，在原燃料粉末少、波动小、料柱透气性好的条件下，可以适当提高碱度。根据不同的原燃料条件，选择不同的造渣制度。渣中适宜 MgO 含量与碱度有关，CaOSiO ，愈高，适宜的 MgO 应愈低。若 Al2O3 含量在 17以上，CaOSiO2 含量过高时，将使炉渣的黏度增加，导致炉况顺行破坏。因此，适当增加 MgO 含量，降低 CaOSiO2 ，便可获得稳定性好的炉渣。我国高炉几种有代表的炉渣成分见表 47。 表 47 不同高炉炉渣化学成分( 质量分数) ()134.炉渣碱度的调整因炉渣碱度过高而产
24、生炉缸堆积时，可用比正常碱度低的酸性渣去清洗。若高炉下部有黏结物或炉缸堆积严重时，可以加入萤石(CaF2)，以降低炉渣黏度和熔化温度，清洗下部黏结物。根据不同铁种的需要利用炉渣成分促进或抑制硅、锰还原。冶炼硅铁、铸造铁时，应选择较低的炉渣碱度。冶炼炼钢生铁时，应选择较高的炉渣碱度。冶炼锰铁时需要较高的碱度。利用炉渣成分脱除有害杂质。当矿石含碱金属(钾、钠)较高时，需要选用熔化温度较低的酸性炉渣。若炉料含硫较高时，需提高炉渣碱度。5.炉渣中的氧化物对炉渣的影响碱金属碱金属对高炉冶炼有如下危害铁矿石含有较多碱金属时，炉料透气性恶化，易形成低熔点化合物而降低软化温度，使软熔带上移。碱金属会引起球团矿
25、“异常膨胀 ”而严重粉化。碱金属对焦炭气化反应起催化作用，使焦炭粉化增加，强度和粒度减小。高炉中、上部生成的液态或固态粉末状碱金属化合物能黏附在炉衬上，促使炉墙结厚或结瘤，或破坏炉衬。防止碱金属危害的主要措施除了减少入炉料的碱金属含量，降低碱负荷以外，提高炉渣排碱能力是主要措施。高炉排碱的主要措施有：降低炉渣碱度。自由碱度0.1，影响渣中碱金属氧化物干 0.30。降低炉渣碱度或炉渣碱度不变，降低生铁含硅量。Si0.1，影响渣中碱金属氧化物干0.045。降低渣中 MgO 含量。渣中 MgO1，影响渣中碱金属氧化物干 0.21。提高渣中氟化物。渣中含氟1，影响渣中碱金属氧化物0.16。提高(MnO
26、Mn)比。MgOMgO 可改善原料的高温特性。 MgO 为高熔点化合物，增加 MgO 使矿石熔点升高，促使软熔带的下移。渣中含适量 MgO 时，有利于脱硫。14MgO 抑制炉内Si 的还原。 MgO 提高初渣熔点，使软熔带下移，滴落带高度降低；MgO 增加，三元碱度提高，抑制了硅的还原。五基本制度间的关系1.四大基本制度相互依存，相互影响。热制度和造渣制度对炉缸工作和煤气流的分布，尤其是对产品质量有一定的影响；送风制度和装料制度对煤气与炉料相对运动影响最大，直接影响炉缸工作和顺行状况，同时也影响热制度和造渣制度的稳定。2.下部调节的送风制度，对炉缸工作起决定性的作用，是保证高炉内整个煤气流合理
27、分布的基础。3.上部调节的装料制度，是利用炉料的物理性质、装料顺序、批重、料线及布料器工作制度等来改变炉料在炉喉的分布状态与上升煤气流达到有机的配合，是维持高炉顺行的重要手段。4.选择合理的操作制度，应以下部调节为基础，上下部调节相结合。下部调节是选择合适的风口面积和长度，保持适当的鼓风动能，使初始煤气流分布合理，使炉缸工作均匀活跃；上部调节，炉料在炉喉处达到合理分布，使整个高炉煤气流分布合理，高炉冶炼才能稳定顺利进行。5.正常冶炼情况下，提高冶炼强度，下部调节一般用扩大风口面积，上部调节一般用扩大批重及调整装料顺序或角度。6.在上下部的调节过程中，还要考虑炉容、炉型、冶炼条件及炉料等因素，各
28、基本操作制度只有做到有机配合，高炉冶炼才能顺利进行。六冶炼制度的调整1.正常操作时冶炼制度各参数应在灵敏可调的范围内选择，不得处于极限状态。2.在调节方法上，一般先进行下部调节，其后为上部调节。特殊情况可同时采用上下部调节手段。3.恢复炉况，首先恢复风量，控制风量与风压对应关系，相应恢复风温和喷吹燃料，最后再调整装料制度。4.长期不顺的高炉，风量与风压不对应，采用上部调节无效时，应果断采取缩小风口面积，或临时堵部分风口。5.炉墙侵蚀严重、冷却设备大量破损的高炉，不宜采取任何强化措施，应适当降低炉顶压力和冶炼强度。6.炉缸周边温度或水温差高的高炉，应及早采用含 TiO2 炉料护炉，并适当缩小风口面积，或临时堵部分风口，必要时可改炼铸造生铁。7.矮胖多风口的高炉，适于提高冶炼强度，维持较高的风速或鼓风动能和加重边缘的装料制度。8.原燃料条件好的高炉，适宜强化冶炼，可维持较高的冶炼强度。反之则相反
