炼铁课程教案.docx

1、炼铁课程教案 炼 铁 课 程 教 案课程名称: 高炉炼铁基础理论知识 任课教师: 赵 兵 （技监处炼铁工艺质量技术监督员 冶金工程师） 授课题目炼铁生产基础理论知识教学形式讲授共4期，每期6 课时，每课时1.5小时授课日期第一期：9月23日9月25日第二期：9月26日9月28日第三期：10月6日10月8日第四期：10月9日10月11日教学目的要求1熟悉高炉炼铁所用主要原料2熟知高炉炼铁生产工艺流程；3掌握高炉炼铁生产主要八大系统；4熟知高炉生产主要技术经济指标；5熟知高炉生产炉况失常及处理；6 掌握失常炉况有哪些种类。重点高炉炼铁的工艺流程、技术经济指标、高炉生产炉况失常及处理。难点高炉炼铁的

2、装料制度及煤气流分布的调节。课堂结构及时间分配复习引入10（分钟）教学内容60（分钟）课堂小结10（分钟）布置作业5（分钟）参考资料5（分钟）课后体会每天30分钟教学过程及教学内容第一节 高炉炼铁工艺流程 在高炉炼铁生产中，高炉是工艺流程的主体，从上部装入的铁矿石、燃料和熔剂向下运动；下部鼓入空气燃烧燃料，产生大量的高温还原性气体向上运动；炉料经过加热、还原、熔化、造渣、渗碳、脱硫等一系列物理化学过程，最后生成液态炉渣和生铁。它的工艺流程系统除高炉本体以外，还有上料系统、装料系统、送风系统、回收煤气与除尘系统、渣铁处理系统、喷吹系统、冷却系统以及为这些系统服务的动力系统等。高炉炼铁是用还原剂（

3、焦炭、煤等）在高温下将铁矿石或含铁原料还原成液态生铁的过程。其生产工艺流程如图11所示。高炉生产以高炉本体为主体，包括八大系统： 高炉本体：高炉本体是冶炼生铁的主体设备，由炉基、炉壳、炉衬及冷却设备、支柱或框架组成。 任务：高炉冶炼在其内部连续进行。要完成高炉生产，除高炉本体外，还必须有其它附属系统的配合，它们是：供上料系统：包括贮矿场、贮矿槽、焦炭滚筛、称量漏斗、称量车、料坑、斜桥、卷扬机、料车上料机、大型高炉采用皮带上料机。 任务：及时、准确、稳定地将合格原料送入高炉炉顶的受料漏斗。装料系统：有钟炉顶：包括受料漏斗、旋转布料器、大小钟漏斗、大小钟、大小钟平衡杆、探尺 无钟炉顶：包括受料漏斗

4、、上下密封阀、中心喉管、布料溜槽、探尺 高压操作的高炉还有均压阀、放散阀 任务：按工艺要求将上料系统运来的炉料均匀的装入炉内并保证煤气的密封。送风系统：包括鼓风机、热风炉、热风管道、冷风管道、煤气管道、混风管道、各种阀门、换热器等。 任务：连续可靠地供给高炉冶炼所需热风。煤气回收及除尘系统：包括煤气上升管、煤气下降管、重力除尘器、洗涤塔、文氏管、脱水器、电除尘器或布袋除尘器任务：将炉顶引出的含尘量很高的荒煤气净化成合乎要求的气体燃料；回收高炉煤气，使其含尘量降至10mg/m3以下，以满足用户对煤气质量的要求。渣铁处理系统：包括出铁场、开口机、泥炮、炉前吊车、铁水罐、堵渣机、水渣池及炉前水力冲渣

5、设施等。 任务：定期将炉内的渣、铁出净并及时运走，以保证高炉连续生产。喷吹系统：包括原煤的储存、运输、煤粉的制备、收集及煤粉喷吹等系统。 任务：均匀稳定地向高炉喷吹大量煤粉，以煤代焦，降低焦炭消耗。动力系统：包括水、电、压缩空气、氮气、蒸汽等生产供应部门 任务：为高炉各生产系统提供保障服务。第二节 高炉生产主要技术经济指标高炉生产技术水平和经济效果以其技术经济指标来衡量，主要技术经济指标有：（1）高炉有效容积利用系数（）：高炉有效容积利用系数是指每昼夜、每m3高炉有效容积的生铁产量，即高炉每昼夜的生铁产量与高炉有效容积之比。 t/m3d （11）是高炉冶炼的一个重要指标，愈大，高炉生产率愈高。

6、目前，一般大型高炉超过2.0，一些先进高炉可达到2.22.3。小型高炉的更高，100300m3高炉的利用系数为2.83.2。随着炼铁技术的发展，现在小高炉的利用系数已达4.0以上。（2）焦比（K）：焦比是指冶炼每吨生铁消耗的焦炭量，即每昼夜焦炭消耗量与每昼夜生铁产量之比。 kg/tFe （12）焦炭消耗量约占生铁成本的3040%，欲降低生铁成本必须力求降低焦比。焦比大小与冶炼条件密切相关，一般情况下焦比为450500kg/tFe，喷吹煤粉可以有效地降低焦比。（3）煤比（Y）：冶炼每吨生铁消耗的煤粉量称为煤比。当每昼夜煤粉的消耗量为时，则： Kg/tFe （13）喷吹其它辅助燃料时的计算方法类同

7、，但气体燃料应以体积（m3）计量。单位质量的煤粉所代替的焦炭的质量称为煤焦置换比，它表示煤粉利用率的高低。一般煤粉的置换比为0.70.9。（4）综合焦比K综：是将冶炼一吨生铁所喷吹的煤粉或重油量乘上置换比折算成干焦炭量，在与冶炼一吨生铁所消耗的干焦炭量相加即为综合焦比。K综 = ( QK+QYR)/P （14）例：某高炉日产生铁2500吨，日耗干焦1125吨，日喷煤粉250吨，按置换比0.8计算，求该高炉的综合焦比。解： 2500.8+1125综合焦比= =530/TFe2500（5）综合燃料比K燃：指冶炼一吨生铁消耗的焦炭和喷吹燃料的数量之和。 K燃 = ( QK+QY)/P （15）（6）

8、冶炼强度（I）：分为焦炭冶炼强度（I焦）和综合冶炼强度（I综）焦炭冶炼强度：是每昼夜、每m3高炉有效容积燃烧的焦炭量，即高炉一昼夜焦炭消耗量（）与有效容积（）的比值： t/m3d （16）综合冶炼强度：当高炉喷吹燃料时，每昼夜每立方米高炉有效容积消耗的燃料总量。冶炼强度表示高炉的作业强度，它与鼓入高炉的风量成正比，在焦比不变的情况下，冶炼强度越高，高炉产量越大，当前国内外大型高炉一般为1.05左右。（7）生铁合格率：化学成分符合国家标准的生铁称为合格生铁，合格生铁占总产生铁量的百分数为生铁合格率。它是衡量产品质量的指标。（8）生铁成本：生产一吨合格生铁所消耗的所有原料、燃料、材料、水电、人工等

9、一切费用的总和，单位为元/t。（9）休风率：休风率是指高炉休风时间占高炉规定作业时间的百分数。休风率反映高炉设备维护的水平，先进高炉休风率小于1。实践证明，休风率降低1，产量可提高2% 。（10）高炉一代寿命：高炉一代寿命是从点火开炉到停炉大修之间的冶炼时间，或是指高炉相邻两次大修之间的冶炼时间。大型高炉一代寿命为1015年。判断高炉一代寿命结束的准则主要是高炉生产的经济性和安全性。如果高炉的破损程度已使生产陷入效率低、质量差、成本高、故障多、安全差的境地，就应考虑停炉大修或改建。衡量高炉炉龄的指标有两条，一是高炉的炉龄，二是一代炉龄内单位容积的产铁量。课堂小结本堂课应熟知高炉炼铁生产工艺流程

10、；掌握高炉炼铁生产主要八大系统；熟知高炉生产主要技术经济指标。布置作业1. 高炉炼铁包括那几大系统？2. 主要经济技术指标有哪些？参考资料冶炼机械、炼铁原理与工艺、炼铁学课后体会高炉生产工艺流程第三节 原燃料管理基础知识1、原燃料分析项目1.1烧结矿TFe、FeO、SiO2、CaO、MgO、S、Mn、Al2O3、转鼓指数1.2球团矿TFe、FeO、SiO2、CaO、S、Al2O3、转鼓指数1.3天然矿TFe、FeO、SiO2、CaO、S、Al2O3、P1.4石灰石CaO、SiO2、MgO、Al2O3、烧损1.5锰矿Mn、TFe、SiO21.6焦炭水份、灰份、挥发份、硫磺、转鼓指数、反应性、反应

11、后强度1.7碎铁TFe、S1.8喷吹物含硫量、硫磺、灰份全分析、发热量、挥发份、含氢量2、原燃料技术要求2.1入炉焦炭的质量要求粒度范围水份灰份挥发份硫含量M40M10小块焦粒度2560mm8.0%12.0%1.3%0.6%76%8%1525mm2.2入炉矿的质量要求2.2.1烧结矿铁份波动FeO波动R波动MgO含量转鼓筛分（5mm）0.5%1%0.0523%冷烧80%5%2.2.2球团矿铁份波动R波动FeO波动转鼓0.5%0.0051%85%2.2.3铁矿石硫含量TFe粒度范围1%60%1040mm2.2.4萤石项目化学成分（%）粒度（mm）CaF2SiO2SP质量标准8018.50.020

12、.0810-150,10和15010%，不允许有大于200的产品2.2.5炼钢生铁铁号牌号炼04炼08炼10代号L04L08L10化学成分Si0.45%0.45-0.85%0.85-1.25%Mn0.50%P0.15%特类0.02%一类0.02-0.03二类0.03-0.05三类0.05-0.07课堂小结本堂课应熟悉高炉炼铁所用主要原料及原料的化验、检验和标准。布置作业1. 烧结矿是由哪些化学元素构成？2. 炼钢生铁的牌号是怎么区分的？第四节高炉炉体维护基础知识1、炉体维护制度 随着高顶压、高富氧、高风温、高冶炼强度和冶炼低硅铁等新技术的发展，高炉强化程度不断提高，需要维护好炉体与炉缸，延长一

13、代高炉的寿命。护炉措施即是延长高炉寿命和提高经济效益的主要手段。1.1 炉体维护1.1.1维护炉体的目的：利用上、下部调剂手段，获得和保持合理的煤气流分布，形成和维持良好的操作炉型，藉以保护砖衬和保护炉体冷却设备，延长炉体寿命；同时改善煤气利用，降低能耗。1.1.2维护炉体的操作：(1)精料：即品位高、FeO低、强度好，整粒分级，粉末少；配用的焦炭强度高、灰份低、含S低，热稳定性好等。精料是获得合理的煤气流分布，保持炉况长期稳定顺行，必要的物质基础。(2)根据重负荷，高风温，维持边沿和中心两条煤气通路的原则进行炉况调剂，保持高炉长期稳定顺行。(3)力求全风口操作。(4)控制好合理冷却制度。(5

14、)定期进行炉体喷补和坏水箱修补、更换的工作。1.1.3炉缸维护(1)一代高炉寿命取决于炉缸状况。因此，从高炉投产之日起，就应加强对炉缸的维护和监测。(2)冷却壁水温差是冷却壁热流强度的反映，热流强度高则水温差升高(在水量不变情况下)，反之亦然。水温差超过正常范围时，应采取护炉措施。1.1.4炉底维护(1)在正常情况下，炉基温度应250，并计入台账。(2)炉底温度如超过上述范围，应改炼高硅铁，降低炉顶压力、降低冶炼强度或改常压操作，由车间上报厂长决定。1.1.5高炉冷却制度高炉炉体冷却的目的在于使铁水1150等温面远离炉壳，减缓防止炉底、炉缸被渣铁烧漏；使炉体冷却壁热面400，保持其机械强度，并

15、维护一定厚度的炉衬和渣皮，获得合理的炉型。(1)高炉本体冷却系统采用工业水闭路循环系统。各部冷却水水压应保持在合理范围。特殊情况，炉身工业水水压应大于相应部位炉内静压力0.05MPa，风口区域应大于炉内静压力0.1MPa.。(2)按时检测水箱进、出水的水温差，若超出水温差规定范围（出水温度最高不得超过60）应采取有效措施。(3)冷却壁水量应保持正常水压范围。(4)各部冷却壁视其出水量情况对其进行清洗。(5)炉顶喷水按照值班室指令打开后，必须专人看管并做好纪录。(6)风、渣口大套四周如泄漏煤气应点燃，如严重时应填塞石棉绳，防止中毒和烧坏炉壳。(7)各种备用冷却器经检查、试压合格后放空积水，妥善保

16、管防止生锈，并做好标记，严禁混放。2、高炉操作的基本知识高炉冶炼是逆流式连续过程，炉料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、优质与低耗的基础。高炉操作是在已有的原燃料和设备等物质条件的基础上，灵活运用操作手段，采用合适的装料制度、送风制度、热制度、造渣制度及炉体维护制度，使煤气合理分布，炉缸工作全面均匀活跃稳定，炉温正常稳定，保持正常的高炉冶炼行程，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

17、果。 2.1 装料制度（上部调剂） 高炉上部气流分布调节是通过变更装料制度，即装入顺序、装入方法、旋转溜槽倾角、料线和批重等手段，调整炉料在炉喉的分布状态，从而使气流分布更合理，以充分利用煤气能量，达到高炉稳定顺行、高效生产的目的。 2.1.1装料顺序有：正装pk、倒装kp，根据高炉的煤气流分布不同进行调整。2.2、送风制度（下部调剂）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出量常被称为“下部调节

18、”，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，煤气流合理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。日常操作调节2.2.1风量(1)风量应稳定在炉料透气性允许的最大限度内，风量低于全风的80%时为慢风作业，高炉应竭力避免长时间慢风作业，不得已长期慢风时，应及时对操作制度作相应调整。(2)处理崩料、悬料和低料线时，应及时减风到位，一次减到需要水平，恢复风量时要缓慢进行。(3)昼夜大气温度和湿度变化较大时，要适当调整风量，控制料批稳定。(4)原燃料质量恶化，顺行状况较差时，不得强行加风。2

19、.2.2风压与全压差风压与全压差直接反映了炉内煤气流与炉内料柱透气性相适应的情况，是判断炉况的重要依据。一般炉况过热或难行时应控制风压水平或进行定压差操作，炉子向凉时应控制风量水平即控制料速作业。2.2.3风温(1)鼓风带入炉内的热量是高炉主要热源之一。在设备允许的条件下，热风温度应控制在最高水平。风温使用不应大起大落，尽量用喷煤量调节炉温。(2)降低风温时应一次减到需要水平，恢复时视炉温和炉况接受程度，逐渐地提高到需要水平。(3)炉热料慢难行时，可适当降低风温，然后视炉温和料速情况，再逐渐恢复到需要水平。(4)处理低料线、崩料和悬料减风温较多，短时间又难以恢复时，要适当减轻焦炭负荷。(5)风

20、温应力求稳定，换炉前后风温差应不大于30。课堂小结本堂课应了解高炉炉体维护的基础知识并掌握高炉操作的基本制度，主要是装料制度和送风制度。布置作业1. 炉体维护的目的是什么？2. 什么是装料制度？3. 送风制度的日常操作有哪些？第五节 技能知识1、正常炉况的标志1.1 风口明亮不耀眼，焦炭活动活跃，无生降现象，圆周工作均匀，风口很少破损。1.2 炉渣物理热高且流动性良好，碱度正常，凝固不突起 ，渣沟不结壳。上下渣成分、温度相近，上渣不带铁，渣口破损少。1.3 炉温在规定范围内波动，生铁含Si波动0.20%，S波动0.015%。1.4 料尺下降均匀、顺畅、整齐，无停滞和塌落现象，料面不偏料，两尺相

21、差0.5m。1.5 风压、风量微微波动，曲线无锯齿形；风量与料速相适应，冶炼指标好。1.6 炉吼煤气五点取样CO2曲线呈两股气流，边缘高于中心，最高点在第三点。1.7 炉顶压力稳定，无向上尖峰。炉顶温度呈之字形波动，四点温差30-50，炉顶温度不超过350，荒煤气温度不超过280。1.8 炉体各层冷却壁水温差稳定，且在规定范围内。1.9 铁水白亮，流动性良好，火花和石墨碳较多，铁水温度在1450-1500范围，断口呈灰白色，化学成分为低硅、低硫。1.10 除尘器瓦斯灰在炉料稳定时，灰量也无大的波动。2、影响炉况波动的因素2.1 原、燃料理化性能和成分波动。2.2 原、燃料配料称量误差，超过允许

22、规定范围。2.3 设备原因影响，如休风、减风、冷却壁漏水等。2.4 自然条件变化，如大气温度、湿度变化等。2.5 操作经验不足，造成失误或反向操作。3、异常炉况征兆和处理与正常炉况相比，炉温波动较大，煤气流分布稍见失常，采用一般调剂手段，在短期内可以纠正的炉况，称为非正常炉况或异常炉况。3.1 炉温向热3.1.1炉温向热的征兆：(1)热风压力缓慢升高；(2)冷风流量相应降低；(3)透气性指数相对降低；(4)探尺下降速度缓慢；(5)风口明亮耀眼；(6)炉渣流动良好，断口发白，呈石头状。(7)铁水明亮，火花减少。3.1.2炉温向热的调节首先分析向热原因，然后采取相应的调节措施：(1)向热料慢时，首

23、先减煤1-2t/h, 如风压平稳可少量加风；(2)减煤后料速仍慢，可适当增加氧量0.5%-1%。(3)炉温超规定水平，顺行欠佳时可适当降低风温50-100。(4)采取上述措施后，如风压平稳，可加风50-100m3/min;(5)料速正常后，炉温仍高于正常水平，可酌情加重焦炭负荷，减焦40-100 kg/批，(6)如因原、燃料成分、数量波动，应根据波动量大小，相应调整焦炭负荷；g.原燃料称量设备误差增大，应迅速调回到正常零位。3.2 炉温向凉3.2.1炉温向凉原因(1)原燃料成份波动。(2)煤气分布失常、管道、崩料频繁。(3)冷却设备漏水。(4)料快。(5)工艺秤不准确等。3.2.2炉温向凉的象

24、征：(1)热风压力缓慢下降；(2)热风流量缓慢升高；(3)透气性指数相应升高；(4)下料速度渐快；(5)风口暗淡，时有生降；(6)炉渣流动性恶化，断口变黑；(7)铁水暗淡，火花增多，有时伴有黄烟。3.2.3炉温向凉的调节：首先分析向凉原因，然后采取相应调节措施：(1)向凉料快时，首先加煤1-2t/h，减风50-100m3/min;(2)加煤后料速制止不住，高炉可减氧0.5%-1%；(3)如风温有余，顺行良好，可提高风温50-100；(4)采取上述措施，料速仍然制止不住，可再减风100-200m3/min;(5)料速正常后，炉温仍低于正常水平，可酌情减轻焦炭负荷，加焦40-100kg/批(6)如

25、原料全铁、亚铁或焦炭（包括煤粉）灰分、水分波动，应根据波动因素和数量调整焦炭负荷。(7)如称量误差，应迅速调回正常零点。(8)如系风口漏水应及时更换，冷却设备漏水，可适当减少水量，严重时休风更换。3.3 管道行程管道行程是高炉横断面某一局部气流过分发展的表现。3.3.1形成原因：(1)它的形成和发展主要是由于原燃料强度变坏，粉末增多，风量与料柱透气性不相适应而产生。(2)其次是低料线作业、布料不合理、风口进风不均及炉型不规则等造成。3.3.2管道行程象征：(1)管道行程时，风压趋低，风量和透气性指数相对增大。管道堵塞后风压回升，风量锐减，风量与风压呈锯齿状反复波动；(2)炉顶温度和炉喉温度在管

26、道部位升高。中心出现管道时则炉顶四点煤气温度呈一线束，炉喉十字测温中心温度升高；(3)炉顶煤气压力出现较大的高压尖峰，炉身压力管道部位降低。(4)炉身水温差管道部位略有升高；(5)下料不均匀，时快时慢，出现偏料、滑尺、假尺、埋尺等现象；(6)风口工作不均匀，管道方位风口忽明忽暗，有时出现生降现象；(7)渣铁温度波动较大；(8)管道严重时，管道方向的上升管时常发生炉料撞击声音。(9)炉尘吹出量明显增加。3.3.3管道行程调节：(1)当出现明显的风压下降，风量上升，且下料缓慢不正常现象，应及时减风5%-10%；(2)富氧鼓风的高炉应适当减氧或停氧，并相应减煤或停煤，如炉温较高可降低风温50-100

27、。(3)当探尺出现连续滑落，风量风压剧烈波动时应转常压操作并相应减风；(4)出现中心管道时，无钟高炉可临时装2-4批kp的料或增加内环的矿石布料份数；(5)若出现边缘管道时，可临时装入2-4批正混装，无钟高炉可在管道部位装2-4批扇形布料或定点布料；(6)严重管道行程时要加净焦若干批，以疏松料柱和防止大凉；(7)采取上述措施无效时，可放风坐料，并适当加净焦，回风压差要比正常压差相应降低0.01-0.02Mpa；(8)如定向管道长期不能好转，应考虑休风堵管道部位风口，然后再慢风逐渐恢复。(9)如有结构上的缺陷，在边缘不断产生管道，应将该管道处的风口、改小或堵死。3.4 边缘气流发展，中心堆积3.

28、4.1形成原因：上下部调剂不适应、调节不当、鼓风动能太低、旋转溜槽磨损等，都会形成边缘气流发展，中心堆积。3.4.2边缘气流发展的象征：(1)风压偏低，风量和透气性指数相应增大，风压易突然升高而造成悬料；(2)炉顶和炉喉温度升高，波动范围增大，曲线变宽；(3)炉顶压力频繁出现高压尖峰，料速不均，边缘下料快；(4)炉喉煤气五点取样CO2曲线边缘降低，中心升高，曲线最高点向中心移动，混合煤气CO2降低；炉喉十字测温边缘升高，中心降低；(5)炉腰、炉身冷却设备水温差升高；(6)风口明亮，个别风口时有大块生降，严重时风口有涌渣、自动灌渣现象。(7)渣铁温度不足，上渣热，下渣偏凉；(8)铁水温度先凉后热

29、，铁水成分高硅、高硫。3.4.3边缘气流发展的调节：(1)采取加重边缘，疏通中心的装料制度，可适当扩大矿角或矿焦角差加重边缘负荷；(2)批重过大时可适当缩小矿石批重,控制料层厚度，或提高焦炭料线，以疏导中心；(3)炉况顺行时可适当增加风量和喷吹量，但压差不要超过规定范围；(4)边缘长期发展，上部调剂无效时可缩小风口面积，或临时堵1-2个风口；(5)如因原料粉末过多而引起，要尽可能的搞好筛分效果；(6)检查溜槽是否有磨漏现象，若已磨漏应及时更换。(7)检查溜槽实际角度是否与微机反馈相同，若不同应及时处理，让两者同步。3.5 边缘气流不足，中心过分发展3.5.1边缘气流不足的象征：(1)风压偏高，风量和透气性指数相应降低，出铁前风压升高，铁后降低；(2)炉顶和炉喉温度降低，波动减少，曲线变窄；(3)炉顶煤气压力不稳，出现高压尖峰；(4)炉顶煤气五点取样CO2曲线边缘升高，中心降低，曲线最高点向边缘移动，综合煤气CO2升高，炉喉十字测温边缘降低，中心升高；(5)料速不均，