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1高炉操作高炉操作的任务高炉操作的任务是在已有原燃料和设备等物质条件的基础上，灵活运用一切操作手段，调整好炉内煤气流与炉料的相对运动，使炉料和煤气流分布合理，在保证高炉顺行的同时，加快炉料的加热、还原、熔化、造渣、脱硫、渗碳等过程，充分利用能量，获得合格生铁，达到高产、优质、低耗、长寿、高效益的最佳冶炼效果。实践证明，虽然原燃料及技术装备水平是主要的，但是，在相似的原燃料和技术装备的条件下，由于技术操作水平的差异，冶炼效果也会相差很大，所以不断提高操作水平、充分发挥现有条件的潜力，是高炉工作者的一项经常性的重要任务。实现高炉操作任务方法一是掌握高炉冶炼的基本规律，选择合理的操作制度。二是运用各种手段对炉况的进程进行正确的判断与调节，保持炉况顺行。实践证明，选择合理操作制度是高炉操作的基本任务，只有选择好合理的操作制度之后，才能充分发挥各种调节手段的作用。高炉操作制度高炉冶炼是逆流式连续过程。炉料一进入炉子上部即逐渐受热并参与诸多化学反应。在上部预热及反应的程度对下部工作状况有极大影响。通过控制操作制度可维持操作的稳定，这是高炉高产、2优质与低耗的基础。由于影响高炉运行状态的参数很多，其中有些极易波动又不易监控，如入炉原料的化学成分及冶金特性的变化等。故需人和计算机自动化地随时监视炉况的变化并及时做出适当的调整，以维持运行状态的稳定。高炉操作制度就是对炉况有决定性影响的一系列工艺参数的集合。包括装料制度、送风制度、造渣制度及热制度。装料制度它是炉料装入炉内方式的总称。它决定着炉料在炉内分布的状况。由于不同炉料对煤气流阻力的差异，因此炉料在横断面上的分布状况对煤气流在炉子上部的分布有重大影响，从而对炉料下降状况，煤气利用程度，乃至软熔带的位置和形状产生影响。利用装料制度的变化以调节炉况被称为“上部调节”。由于炉顶装料设备的密闭性，炉料在炉喉分布的实际情况是无法直观地见到的。生产中是以炉喉处煤气中CO2分布，或煤气温度分布，或煤气流速分布作为上部调节的依据。一般来说炉料分布少的区域，或炉料中透气性好的焦炭分布多的区域，煤气流就大，相对地煤气中CO2含量就较低，煤气温度就较高，煤气流速也较快，反之亦然。因此在生产中只要有上述三个依据之一就可以判断。从煤气利用角度出发，炉料和煤气分布在炉子横断面上分布均匀，煤气对炉料的加热和还原就充分。但是从炉料下降，炉况顺行角度分析，则要求炉子边缘和中心气流适当发展。边缘气流适当发展有利于降低固体料柱与炉墙间的摩擦力，使炉子顺行；适当发展3中心是使炉缸中心活跃的重要手段，也是炉况顺行的重要措施。在生产中由原燃料条件的差异和操作技术水平的不同，存在不同煤气分布情况。生产者应根据各自的生产条件，选定适合于生产的煤气分布类型，然后应用炉料在炉喉分布规律，采用不同的装料制度来达到具体条件下的炉况顺行，煤气利用好的状态。可供生产者选择的装料制度内容有以下几项：批重、装料顺序、料线、装料装置的布料功能变动(例如双钟马基式旋转布料器的工作制度，变径炉喉活动板工作制度，无钟炉顶布料溜槽工作制度)等来达到预定的目的。送风制度送风制度是指通过风口向高炉内鼓送具有一定能量的风的各种控制参数的总称。它包括风量、风温、风压、风中含氧、湿分、喷吹燃料以及风口直径、风口中心线与水平的倾角，风口端伸入炉内的长度等等。由此确定两个重要的参数：风速和鼓风动能。调节上述诸参数以及喷吹量常被称为“下部调节”，下部调节是通过上述诸参数的变动来控制风口燃烧带状况和煤气流的初始分布。与上部调节相配合是控制炉况顺行、煤气流合分布和提高煤气利用的关键。一般来说下部调节的效果较上部调节快。因此它是生产者常用的调节手段。生产实践表明，不同的燃料条件，不同的炉缸直径应达到相应的鼓风动能值，过小的鼓风动能使炉缸不活跃，初始煤气分布偏向边缘；而过大的鼓风动能则易形成顺时针方向的涡流造成风口下方堆积而使风口下端烧坏。4鼓风动能不仅与炉子容积和炉缸直径有关，而且还与原燃料条件和高炉冶炼强度等有关。原燃料条件差的应保持较低的正，取表中的低值，而原燃料条件好的则需要较大的丑以维持合理的燃烧带，应取表中的高值。在合理的鼓风动能范围内，随着E的增大，燃烧带扩大，边缘气流减少，中心气流增强。喷吹燃料以后，风口端的鼓风动能变得复杂，主要是喷吹的燃料在离开喷枪后在直吹管至风口端的距离内已部分燃烧，结果使原来的鼓风变成由部分燃料燃烧形成的煤气和余下的鼓风组成的混合气体，它的体积和温度都比原鼓风的增加较多，而到底有多少煤粉或其他喷吹燃料在这区间内燃烧是很难测得的。所以精确计算喷吹燃料后的鼓风动能是困难的。在生产中有的厂家根据经验，选定喷吹煤粉在直吹管内燃烧气化的分数，然后算出混合气体的数量、密度和温度。再代入E的计算式中算出实际鼓风动能(计算过程可参阅成兰伯主编《高炉炼铁工艺及计算》)。喷吹燃料后的鼓风动能由于上述原因高于全焦冶炼时的鼓风动能，因此喷吹燃料后，应相应地扩大风口，以维持合适的鼓风动能。根据我国的喷煤实践，每增加10％喷煤量，风口面积应扩大8％左右。造渣制度造渣制度包括造渣过程和终渣性能的控制。造渣制度应根据冶炼条件、生铁品种确定。炉渣性能作是选择造渣制度的依据。为控制造渣过程，应对使用的原料的冶金性能作全面了解，特别是它们的软化开始温度，熔化开始温度，软熔区间温度差，熔化终了温度以及软熔过程中的压降等。目前推广的合理炉料结构就是要将这些5性能合理搭配，使软熔带宽度和位置合理，料柱透气性良好，煤气流分布合理。终渣性能控制是使炉渣具有良好的热稳定性和化学稳定性以保证良好的炉缸热状态和合理的渣铁温度，以及控制好生铁成分，主要是生铁中的[Si]和[S]。造渣制度应相对稳定，只有在改换冶炼产品品种或原料成分大变动造成有害杂质量增加或出现不合格产品，炉衬结厚需要洗炉，炉衬严重侵蚀需要护炉，排碱以及处理炉况失常等特殊情况下才调整造渣制度。一经调整则应尽量维持其稳定。热制度热制度是指在工艺操作上控制高炉内热状态的方法的总称。高炉热状态是指炉子各部位具有足够相应温度的热量以满足冶炼过程中加热炉料和各种物理化学反应需要的热量，以及过热液态产品达到要求的温度。通常用热量是否充沛、炉温是否稳定来衡量热状态。人们特别重视炉缸热状态，因为决定高炉热量需求和吨铁燃料消耗的是高炉下部，所以用炉缸能说明热状态的一些参数来作为稳定热制度的调节依据。例如直观地从窥视孔观察，出渣出铁时的观察，渣铁样的观察等。但是后二种观察到的是热状态的结果，而不是实际热状态的瞬时反映。现代高炉采用风口前的t理，燃烧带的炉热指数tc和保证炉缸正常工作的最低(临界)热贮量Q临来判断。它们能及时反映炉缸热状态。这里要强调的是炉缸热状态是由强度因素—高温和容量因素—热量两个因素合在一起来描绘的，它们合起来就是高温热量。单有6高温而无足够的热量，高温是维持不住的；单有热量而无足够高的温度，就无法保证高温反应的进行和液态产品的过热。高温是由风口前焦炭和喷吹燃料燃烧所能达到的温度来衡量，现在一般用理论燃烧温度来说明。热量是由燃料燃烧放出足够的热来保证，tc在某种程度上表征了这个热量，因为持续地保证tc稳定在所要求的温度，说明热量是充沛的，否则tc将下降。高炉四大基本操作制度高炉四大基本操作制度的简单定义：(1)热制度，即炉缸应具有的温度与热量水平；(2)造渣制度，即根据原料条件，产品的品种质量及冶炼对炉渣性能的要求，选择合适的炉渣成分(重点是碱度)及软熔带结构和软熔造渣过程；(3)送风制度，即在一定冶炼条件下选择适宜的鼓风参数；(4)装料制度，即对装料顺序、料批大小和料线高低的合理规定。高炉的强化程度、冶炼的生铁品种、原燃料质量、高炉炉型及设备状况等是选定各种合理操作制度的根据。炉况判断和判断手段高炉顺行是达到高产、优质、低耗、长寿、高效益的必要条件。为此不是选择好了操作制度就能一劳永逸的。在实际生产中原燃料的物理性能、化学成分经常会产生波动，气候条件的不断变化，入炉料的称量可能发生误差，操作失误与设备故障也不可能完全杜绝，7这些都会影响炉内热状态和顺行。炉况判断就是判断这种影响的程度及顺行的趋向，即炉况是向凉还是向热，是否会影响顺行，它们的影响程度如何等等。判断炉况的手段基本是两种，一是直接观察，如看入炉原料外貌，看出铁、出渣、风口情况；二是利用高炉数以千、百计的检测点上测得的信息在仪表或计算机上显示重要数据或曲线，例如风量、风温、风压等鼓风参数，各部位的温度、静压力、料线变化、透气性指数变化，风口前理论燃烧温度、炉热指数、炉顶煤气CO2曲线、测温曲线等。在现代高炉上还装备有各种预测、控制模型和专家系统，及时给高炉操作者以炉况预报和操作建议，操作者必须结合多种手段，综合分析，正确判断炉况。调节炉况的手段与原则调节炉况的目的是控制其波动，保持合理的热制度与顺行。选择调节手段应根据对炉况影响的大小和经济效果排列，将对炉况影响小、经济效果好的排在前面，对炉况影响大，经济损失较大的排在后面。它们的顺序是：喷吹燃料风温(湿度)风量装料制度焦炭负荷净焦等。调节炉况的原则，一、要尽早知道炉况波动的性质与幅度，以便对症下药；二、要早动少动，力争稳定多因素，调剂一个影响小的因素；三、要了解各种调剂手段集中发挥作用所需的时间，如喷吹煤粉，改变喷吹量需经3~4h才能集中发挥作用(这是因为刚开始增加喷煤8量时，有一个降低理论燃烧温度的过程，只有到因增加煤气量，逐步增加单位生铁的煤气而蓄积热量后才有提高炉温的作用)，调节风温(湿度)、风量要快一些，一般为1.5～2h，改变装料制度至少要装完炉内整个固体料段的时间，而减轻焦炭负荷与加净焦对料柱透气性的影响，随焦炭加入量的增加而增加，但对热制度的反映则属一个冶炼周期；四、当炉况波动大而发现晚时，要正确采取多种手段同时进行调节，以迅速控制波动的发展。在采用多种手段时，应注意不要激化煤气量与透气性这一对矛盾，例如严重炉凉时，除增加喷煤、提高风温外，还要减风、减负荷。即不能单靠增加喷煤、提高风温等增加炉缸煤气体积的方法提高炉温，还必须减少渣铁熔化量和单位时间煤气体积及减负荷改善透气性，起到既提高炉温又不激化煤气量与透气性的矛盾，以保持高炉顺行。基本制度的选择热制度和表示热制度的指标热制度是指在工艺操作制度上控制高炉内热状态的方法的总称。热状态是用热量是否充沛、炉温是否稳定来衡量，即是否有足够的热量以满足冶炼过程加热炉料和各种物理化学反应，渣铁的熔化和过热到要求的温度。高炉生产操作者特别重视炉缸的热状态，因为决定高炉热量需求和燃料比的是高炉下部，所以常用说明炉缸热状态的一些参数作为热制度的指标。传统的表示热制度的指标是两个。一个是铁水温度，正常生产9是在1350~1550℃之间波动，一般为1450℃左右，俗称“物理热”。另一个指标是生铁含硅量，因硅全部是直接还原，炉缸热量越充足，越有利于硅的还原，生铁中含硅量就高，所以生铁含硅量的高低，在一定条件下可以表示炉缸热量的高低，俗称“化学热”。在工厂无直接测量铁水温度的仪器时，生铁含硅量成为表示热制的常用指标。在现代冶炼条件下炼钢铁的含Si量应控制在0.3％～0.5％，铁水温度不低于1450℃(中小高炉)～1470℃(大高炉)。在现代高炉上(包括300m3级高炉)都装备有计算机，并配以成熟的数学模型、甚至专家系统，在热制度的指标温度和热量两个方面，采用燃烧带的理论燃烧温度(t理)和燃烧带以外的焦炭被加热达到的温度(tc也称炉热指数)，表示温度状况，采用临界热贮量(Q临)表示热量状况。一般t理控制在2050~2300℃，而tc应达到(0.7~0.75)t理，Q临应在630kJ/kg(生铁)以上。影响热制度的因素影响热制度的因素实际上就是影响炉缸热状态的因素。炉缸热状态是由高温和热量两个重要因素合在一起的高温热量来表达的：单有高温而没有足够的热量，高温是维持不住的，单有热量而没有足够高的温度就无法保证高温反应的进行(例如Si的还原、炉渣脱硫等)，也不能将渣铁过热到所要求的温度。高温是由燃料在风口燃烧带内热风流股中燃烧达到的，t理是它理论上最高温度水平