1、导读:高炉炼铁生产是冶金(钢铁)工业最主要的环节。高炉冶炼是把铁矿石还原成生铁的连续生产过程。铁矿石、焦炭和熔剂等固体原料按规定配料比由炉顶装料装置分批送入高炉，并使炉喉料面保持一定的高度。焦炭和矿石在炉内形成交替分层结构。矿石料在下降过程中逐步被还原、熔化成铁和渣，聚集在炉缸中，定期从铁口、渣口放出。 高炉生产是连续进行的。一代高炉（从开炉到大修停炉为一代）能连续生产几年到十几年。本专题将详细介绍高炉炼铁生产的工艺流程，主要工艺设备的工作原理以及控制要求等信息。由于时间的仓促和编辑水平有限，专题中难免出现遗漏或错误的地方，欢迎大家补充指正。 高炉冶炼目的：将矿石中的铁元素提取出来，生产出来的
2、主要产品为铁水。付产品有：水渣、矿渣棉和高炉煤气等。高炉冶炼原理简介：高炉生产是连续进行的。一代高炉（从开炉到大修停炉为一代）能连续生产几年到十几年。生产时，从炉顶（一般炉顶是由料种与料斗组成，现代化高炉是钟阀炉顶和无料钟炉顶）不断地装入铁矿石、焦炭、熔剂，从高炉下部的风口吹进热风（10001300 摄氏度），喷入油、煤或天然气等燃料。装入高炉中的铁矿石，主要是铁和氧的化合物。在高温下，焦炭中和喷吹物中的碳及碳燃烧生成的一氧化碳将铁矿石中的氧夺取出来，得到铁，这个过程叫做还原。铁矿石通过还原反应炼出生铁，铁水从出铁口放出。铁矿石中的脉石、焦炭及喷吹物中的灰分与加入炉内的石灰石等熔剂结合生成炉渣
3、，从出铁口和出渣口分别排出。煤气从炉顶导出，经除尘后，作 为工业用煤气。现代化高炉还可以利用炉顶的高压，用导出的部分煤气发电。 高炉冶炼工艺流程简图：高炉工艺 高炉冶炼过程:高炉冶炼是把铁矿石还原成生铁的连续生产过程。铁矿石、焦炭和熔剂等固体原料按规定配料比由炉顶装料装置分批送入高炉，并使炉喉料面保持一定的高度。焦炭和矿石在炉内形成交替分层结构。矿石料在下降过程中逐步被还原、熔化成铁和渣，聚集在炉缸中，定期从铁口、渣口放出。 高炉冶炼工艺-炉前操作高炉炉前操作一、炉前操作的任务1、利用开口机、泥炮、堵渣机等专用设备和各种工具，按规定的时间分别打开渣、铁口，放出渣、 铁，并经渣铁沟分别流人渣、铁
4、罐内，渣铁出完后封堵渣、铁口，以保证高炉生产的连续进行。2、完成渣、铁口和各种炉前专用设备的维护工作。3、制作和修补撇渣器、出铁主沟及渣、 铁沟。4、更换风、渣口等冷却设备及清理渣铁运输线等一系列与出渣出铁相关的工作。二、高炉不能及 时出净渣铁，会带来以下不利影响：1、影响炉缸料柱的透气性，造成压差升高，下料速度变慢，严重时还会导致崩料、悬料以及风口灌渣事故。2、炉缸内积存的渣铁过多，造成渣中带铁，烧坏渣口甚至引起爆炸。3、上渣放不好，引起 铁口工作失常。4、铁口 维护不好。 铁口长期过浅，不 仅高炉不易出好 铁，引起跑大流、漫铁道等炉前事故，直至烧坏炉缸冷却壁，危及高炉的安全生产，有的还会导
5、致高炉长期休风检修，损失惨重。三、炉前操作平台1风口平台 概念：在风口下方沿炉缸四周设置的高度距风口中心线 11501250mm 的工作平台，称为风口平台。作用：为便于观察风口和检查冷却设备以及进行更换风、渣口等冷却设备的操作。要求：宽敞平坦；留有一定的泄水坡度；设有环形吊车。2出铁场出铁场的要求：采用环形或矩形出铁场。上空设有天棚。设有排烟机和除尘装置。设有各种出铁设备。铺设有铁水主沟。铁水主沟是从铁口泥套外至撇渣器的铁水沟，铁水和下渣都经此流至撇渣器，一般坡度为 5l0。各种类型高炉主沟长度数据见表 48。表 48 各种类型高炉主沟长度参考数据大型高炉一般采用贮铁式主沟，沟内经常贮存一定深
6、度的铁水(450600 mm)，使 铁水流射落 时不致直接冲击 沟底，见图 45。贮铁式主沟的另一个优点是可避免大幅度急冷急热的破坏作用，延长主沟的寿命。图 45 铁口处的铁水以射流状落人贮铁式主沟的情况示意图1铁口孔道；2落差；3最小射流距离；4最大射流距离；5与铁水体积对应的主沟长度； 6落入范围；7射流落入体积；8沟底泥料；铁口角度；落入角度垫沟料采用氧化铝一碳化硅一炭系列，制作工艺采用浇注型、预制块型。铺设有撇渣器。撇渣器又称砂口，它位于出铁主沟末端，是出铁过程中利用渣铁密度的不同而使之分离的关键设备。大型高炉撇渣器与大沟成为一个整体。铺设有支铁沟支铁沟又称弯沟，它是位于撇渣器后至铁水
7、沟流嘴之间的铁水沟。设有贮备炉前常用的炮泥、覆盖剂、焦粉、河沙等耐火材料和一些必要工具的仓库。四、高炉炉前操作指标1出铁次数的确定出铁次数的确定原则：每次最大出铁量不超过炉缸的安全容铁量；足够的出铁准备工作时间；有利于高炉顺行；有利于铁口的维护。2炉前操作指 标出铁正点率出铁正点是指按时打开铁口并在规定的时间内出净渣铁。不按正点出铁，会使渣铁出不净，铁口难以维护，影响高炉的顺行，还会影响运输和炼钢生产。铁口深度合格率铁口深度合格率是指铁口深度合格次数与实际出铁次数的比值。铁口过浅容易造成出铁事故，长期过浅甚至会导致炉缸烧穿，铁口过深则延长出铁时间。铁量差为了保持最低的铁水液面的稳定，要求每次实
8、际出铁量与理论计算出铁量差值(即铁量差) 不大于 l0l5：铁量差=nt 理t 实 式中 n两次出铁间的下料批数，批；t 理每批料的理论出铁量，t；t 实本次实际出铁量，t。铁量差小表示出铁正常，这样就有利于高炉的顺行和铁口的维护。全风堵口率正常出铁堵铁口应在全风下进行，不应放风。上渣率有渣口的高炉，从渣口排放的炉渣称为上渣，从铁口排出的炉渣称为下渣。上渣率是指从渣口排放的炉渣量占全部炉渣量的百分比。上渣率高(一般要求在 70以上)，说明上渣放得多，从铁口流出的渣量就少，减少了炉渣对铁口的冲刷和侵蚀作用，有利于铁口的维护。五、出铁操作1出 铁 口的构造和工作条件出铁口的构造出铁口的整体构造如图
9、 46 所示。铁口由铁口框架、冷却板、砖套、铁口孔道等组成。图 46 铁口整体结构剖面示意图1铁口孔道；2铁口框架：3炉皮；4炉缸冷却壁；5填充料；6砖套； 7砖墙；8铁口保护板；9泥套出铁口的工作条件受到高温、机械冲刷和化学侵蚀等一系列的破坏作用，工作条件十分恶劣。开炉后生产中铁口的状况开炉后生产中铁口的状况见图 47。图 47 开炉后生产中铁口的状况1炉缸焦炭；2炉墙渣皮；3旧堵泥；4残存的炉墙砖；5出铁时泥包被渣铁侵蚀变化情况；6残存的炉底砖；7新堵泥高炉生产一段时间后，铁口区的炉底、炉墙都受到严重的侵蚀，仅靠出铁后堵泥形成的泥包和渣皮来维持，2铁口的维护保持正常的铁口深度生产中铁口深度
10、是指从铁口保护板到红点(与液态渣铁接触的硬壳)间 的长度。根据铁口的构造，正常的铁口深度 应稍大于铁口区炉衬的厚度。不同炉容的高炉，要求的铁口正常深度范围见表 49表 49 铁口深度维持正常足够的铁口深度，可促进高炉中心渣铁流动，抑制渣铁对炉底周围的环流侵蚀，起到保护炉底的效果。同时由于深度较深，铁口通道沿程阻力增加，铁口前泥包稳定，钻铁口时不易断裂。在高炉出铁口角度一定的条件下，铁口深度增长时，铁口通道稳定，有利于出净渣铁，促进炉况稳定顺行。铁口过浅的危害：铁口过浅，无固定的泥包保护炉墙，在渣铁的冲刷侵蚀作用下，炉墙越来越薄，使 铁口难以维护，容易造成铁水穿透残余的砖衬而烧坏冷却壁，甚至发生
11、铁口爆炸或炉缸烧芽等重大恶性事故。铁口过浅，出 铁时往往发生“跑大流”和“跑焦炭”事故，高炉被迫减风出铁，造成煤气流分布失常、崩料、悬料和炉温的波动。铁口过浅，渣 铁出不尽，使炉缸内 积存 过多的渣铁，恶化炉缸料柱的透气性，影响炉况的顺行，同时还造成上渣带铁多，易烧坏渣口，给放渣操作带来困难，甚至造成渣口爆炸。铁口过浅，在退炮时还容易发生铁水冲开堵泥流出，造成泥炮倒灌，烧坏炮头，甚至发生渣铁漫到铁道上，烧坏铁道的事故。有时铁水也会自动从铁口流出，造成漫铁的事故。保持正常的铁口深度的操作：每次按时出净渣铁，并且渣铁出净时，全风堵出铁口。正确地控制打泥量。2500 m3 高炉通常每次泥炮打泥量在
12、300 kg，炮泥单耗 08 kt。炮泥要有良好的塑性及耐高温渣铁磨蚀和熔蚀的能力。炮泥制备时配比准确、混合均匀、粒度达到标准及采用塑料袋对炮泥进行包装。加强铁口泥套的维护。放好上渣。严禁潮铁口出铁。固定适宜的铁口角度铁口角度是指出铁时铁口孔道的中心线与水平面间的夹角。使用水平导向梁国产电动开铁口机，铁口角度的确定是把钻头伸进铁口泥套尚未转动时钻杆与水平面的最初角度。对风动旋转冲击式开口机而言，铁口角度由开口机导向梁的倾斜度来确定。高炉一代炉龄铁口角度变化见表 410 和表 411。表 410 一代炉役中铁口角度变化参考值表 411 高炉一代炉齿各链口角变化平时铁口角度应固定，以便保持死铁层的
13、厚度，保护炉底和出净渣铁。同时也可使堵铁口时，铁口孔道内的渣铁水能全部倒回炉缸中，避免渣铁夹入泥包中，引起破坏和给开铁口造成困难。保持正常的铁口直径铁口孔道直径变化直接影响到渣铁流速。开口机钻头可参考表 412 选用。表 412 压力、 铁种选用开口机钻头直径定期修补、制作泥套 在铁口框架内距铁口保护板 250300mm 的空间内，用泥套泥填实压紧的可容纳炮嘴的部分叫铁口泥套。只有在泥炮的炮嘴和泥套紧密吻合时，才能使炮泥在堵口时能顺利地将泥打人铁口的孔道内。更换泥套的方法：更换 旧泥套时， 应将旧泥套泥和残渣铁抠净，深度应大于 150250mm。填泥套泥时应充分捣实，再用炮头准确地压出 305
14、0mm 的深窝。退炮后挖出直径小于炮头内径，深 150mm，与铁口角度基本一致的深窝。用煤气烤干。泥套的使用与管理：铁口泥套必须保持完好，深度在铁口保护板内 5080 mm，发现损坏立即修补和新做。使用有水炮泥高炉捣打料泥套每周做一次，无水炮泥高炉定期制作。在日常工作中， 长期休风时泥套必须重新制作。详细检查铁口区是否有漏水、漏煤气现象；铁口框是否完好；铁口孔道中心线是否发生变化。堵口操作时， 连续发生两次铁口跑泥，应重新做铁口泥套。如果在出铁中发现泥套损坏，应拉风低压或休风堵铁口。堵铁口时， 铁口前不得有凝渣。 为使泥炮 头有较强的抗渣铁冲刷能力，可在炮头处采取加保护套及使用复合炮头。制作泥
15、套时应两人以上作业，防止煤气中毒。在渣铁未出净、铁口深度过浅时，禁止制作铁口泥套。解体旧泥套使用的切削刮刀角度应和泥炮角度一致。制作泥套应尽量选择在高炉计划休风时进行。控制好炉缸内安全渣铁量3打开出铁口的方法打开出铁口时间打开铁口时间有以下情况：有渣口高炉铁口堵口后，经过一定的时间或若干批料后放上渣，直至炉前出铁。大型高炉一个出铁口出完铁后堵口，再间隔一段时问，打开另一个出铁口出铁。大型高炉多个出铁口轮流出铁时，即一个铁口堵塞后，马上按对角线原则打开另一个铁口。现代大高炉(4000 m3)为保证渣铁出净及炉况稳定，采用 连续出铁，即一个出铁口尚未堵上即打开另一个铁口，两个铁口有重叠出铁时间。打
16、开出铁口方法打开出铁口的方法如下：用开口机钻到赤热层(出现红点)，然后捅开铁口，赤热层有凝铁时，可用氧气烧开。用开口机将铁口钻漏，然后将开口机迅速退出。采用双杆或换杆的开口机，用一杆钻到赤热层，另一杆将赤热层捅开。埋置钢棒法。将出铁口堵上后 2030 min 拔炮，然后将开口机钻进铁口深度的 23，此时将一个长 5 m 的圆钢棒( 4050 mm)打入铁口内，出铁时用开口机拔出。烧铁 口。采用一种特制的氧枪烧铁口，事先将送风风口和铁口区域烧通。4.堵铁口及拔炮作业程序铁口见喷时进行堵前试炮，确认打泥活塞堵泥接触贴紧，铁口前残渣铁清理干净，铁口泥套完好，进行堵铁口操作。程序如下：启动转炮对正铁口
17、，并完成锁炮动作。启动压炮将铁口压严，做到不喷火、不冒渣。启动打泥机构打泥，打泥量多少取决于铁口深度和出铁情况。用推耙推出撇渣器内残渣。堵铁口后拔炮时间：有水炮泥 510 min，无水炮泥 2030 min。拔炮时要观察铁口正面无人方可作业。抽回打泥活塞 200300 min，无异常再向前推 进 100150 min。启动压炮， 缓慢间歇地使炮头从铁口退出抬起。保持挂钩在炉上 23 min (或自锁同样时间)。泥炮脱钩后，启动转炮退回停放处。5出铁操作出铁前的准备工作出铁前的准备工作如下：清理好渣、 铁沟，垒好砂坝和砂闸。检查铁口泥套、撇渣器、渣 铁流嘴是否完好， 发现破损及时修补和烤干。泥炮
18、装好泥并顶紧打泥活塞，装泥时要注意不要把硬泥、太软的泥和冻泥装进泥缸内。开口机、泥炮等机械设备都要进行试运转，有故障应立即处理。检查渣铁罐是否配好，检查渣铁罐内是否有水或潮湿杂物，有没有其他异常，发现问题及时联系处理，如冲水渣应检查水压是否正常并打开正常喷水。钻铁口前把撇渣器内铁水表面残渣凝盖打开，保证撇渣器大闸前后的铁流通畅。准备 好出铁用的河沙、覆盖剂、焦粉等材料及有关的工具。铁沟的操作新做的铁沟应彻底烤干，每次出完铁后应清理干净，如有损坏要进行修补，修补时必须把旧料及残渣铁清理干净，然后填进新料按规定尺寸捣紧烤干。出铁操作安全注意事项出铁操作安全注意事项包括：穿戴好劳保用品，以防烧伤。开
19、铁口时， 铁口前不准站人，打 锤时先要 检查锤头是否牢固，锤头的轨迹内无人。出铁时，不准跨越渣、 铁沟，接触铁水的工具要先烤 热。湿手不准操作电器。干渣不准倒入冲制箱内。装炮泥时，手不准伸进装泥孔。不准戴油手套开氧气，严禁吸烟， 烧氧气时手不可握在胶管和氧气管的接头处。铁水和炉渣的流速渣铁流速与铁口直径、铁口深度、炮泥强度( 耐磨蚀与熔蚀的能力)、出铁口内径粗糙度、炉缸铁水和熔渣层水平面的厚度、炉内的煤气压力等因素有关，见表 413。表 413 工作因素对出铁量的影响出铁事故及处理 铁口事故发生的现象、产生的原因及处理方法如表 414表 414 铁口事故的现 象、原因及处理高炉炉前操作六撇渣器
20、的操作1撇渣器的构造撇渣器由前沟槽、大闸、过道眼、小井、砂 坝、砂闸和残铁眼组成。2撇渣器的种类活动式可整体更换的撇渣器、双撇渣器和水冷式撇渣器。3撇渣器的要求撇渣器的尺寸要合适，孔道过大，渣铁分离不好，导致撇渣器过渣，孔道过小对铁流阻力大，易发生憋流，造成铁水流人渣罐的事故。渣沟不过铁，铁沟不过渣。4撇渣器的工作原理利用渣铁密度的不同，使熔渣浮在铁水面上，撇渣器的铁水出口处( 小井)有一定的高度，使大闸前后保持一定的铁 水深度，过道眼连通着前沟槽和小井，仅让铁水通过，达到渣铁分离的目的。浮在铁水面上的熔渣，被大闸挡住，当前沟槽中的铁水面上积聚了一定量的熔渣后，推开砂坝使熔渣流入下渣沟内。5撇
21、渣器的操作及注意事项撇渣器的操作及注意事项包括：钻铁口前必须把撇渣器铁水面上(挡渣板前后 )的残渣凝结盖打开，残渣凝铁从主沟两侧清除。出铁过程中见少量下渣时，可适当往大闸前的渣面上撒一层覆盖剂保温。当主沟中铁水表面被熔渣覆盖后，熔渣将要外溢出主沟时，打开砂坝，使熔渣流入下渣沟(此时冲渣系统处 于待工作状态)。出铁作业结束并确认铁口堵塞后，将砂闸推开，用推耙推出撇渣器内铁水面上剩余的熔渣。主沟撇渣器的表面(包括小井的铁水面)撒覆盖剂进行保温。七放渣操作1渣口装置一般小型高炉的渣口装置均由 4 个套(大套、二套、三套和小套 )组成，目前部分大型高炉已取消了渣口。如图 48 所示。图 48 渣口装置l渣口小套；2渣口三套；3渣口二套；4渣口大套； 5冷却水管；6挡杆；7固定楔；8炉皮；9大套法兰；l0石棉绳大套和二套由于有砖衬保护，不直接与铁水接触，热负荷较低，因而采用中间嵌有循环冷却水管的铸铁结构。三套和渣口直接与渣铁接触，热负荷大，采用导热性好的铜质空腔式结构。渣口大套安装在固定于炉壳上的大套法兰内，各套之间的接触面均加工成圆锥面，使彼此接触严密，又便于拆卸更换。大套和法兰接触面的间隙，必须用粘有耐火泥加玻璃水的石棉绳塞紧，以免漏煤气。2放渣时间的确定
