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材料冶金论文
学院
毕业论文
论文题目：
浅谈高炉强化冶炼技术的途径
姓名：
系部：
材料及资源系
专业：
冶金技术
班级：
冶金4班
指导教师：
摘要
高炉强化冶炼技术的途径，主要是以原料为基础，以顺行为手段，提高冶炼强度和降低焦比同时并举。
一方面要提高冶炼强度,另一方面要降低焦比。
提高冶炼强度最积极的因素是增加风量,如果风量不变,增加鼓风中的含氧量（富氧鼓风）,提高入炉料含铁品位优化入炉料结构等等也能达到提高冶炼强度的目的。
降低焦比的措施一是增加热源。
如提高风温，二是降低热消耗或减少热损失。
还有提高焦炭质量，特别是焦炭的高温性能等
高炉强化冶炼在作好炉内操作的同时，必须抓好基础管理，提供良好的外围条件，才能保证强化冶炼工作的稳步进行。
摘要………………………………………………………………………………………1
第1章绪论…………………………………………………………………………………3
第2章烧结矿分级入炉技术………………………………………………………………4
第3章精料…………………………………………………………………………………4
3.1提高矿石的品位……………………………………………………………………4
3.2提高熟料利用率……………………………………………………………………4
3.3稳定原燃料的化学成份……………………………………………………………5
3.4加强原料的整粒工作………………………………………………………………5
3.5改善炉料的高温冶金性能…………………………………………………………5
3.6合理的炉料结构……………………………………………………………………6
3.7改进焦炭质量………………………………………………………………………6
第4章高压操作与高风温…………………………………………………………………7
4.1高压操作……………………………………………………………………………7
4.2高风温………………………………………………………………………………7
第5章喷吹燃料……………………………………………………………………………8
第6章富氧与综合鼓风……………………………………………………………………9
6.1富氧…………………………………………………………………………………9
6.2综合鼓风……………………………………………………………………………9
第7章低硅冶炼……………………………………………………………………………9
第8章结束语………………………………………………………………………………9
参考文献………………………………………………………………………………………10
第1章绪论
随着国民经济的快速发展，国内市场对钢铁产品一直保持着旺盛的需求。
虽然我国钢产量占世界钢产量的30%以上，但我国钢铁工业结构不合理。
就炼铁工序而言，大小高炉结构更为突出，1000m3以下的小型中高炉比例过大，这种状况近年不仅未得到改善，反而日益加剧。
2005年我国生铁生产能力为33857万t,其中1000m3以下的小型高炉的产能就占了55%。
许多高炉建在乡镇，由于技术落后，资源的浪费十分严重，并对环境带来严重污染。
2005年7月我国发改委颁布了《钢铁产业发展政策.》，在调整高炉结构的同时，提高高炉强化冶炼技术，从而使我国钢铁产业快速平稳发展，随着高炉强化冶炼技术的提高，促进生产效率进一步提高，而生产率的提高，也会使燃料消耗降低，CO2等废气的排放量减少，环境效益也很明显。
从而让我国钢铁产业实现经济效益与环境效益的同时提高
第2章烧结矿分级入炉技术
利用烧结粒级越接近，炉料空隙度越大的原理，在不同粒度的烧结矿通过一定的工艺进行分开，布在高炉炉喉不同的径向位置，以改善料柱的透气性，同时调节煤气分布。
武钢市将烧结粒度按>13mm和5—13mm粒级的烧结矿布在炉喉边缘。
大型高炉进行烧结烧结分级入炉更有其必要性，与小型高炉比大型高炉料柱透气受到以下几点的限制：
1）大型高炉块状带相对高度比小型高炉高，块状带阻力比小型高炉大；2）大型高炉一般采用较低软熔带位置，以扩大间接还原区，改善煤气利用，软熔带位置的降低，块状带区域相对扩大；3）随着煤比的提高和煤气利用的改善，大型高炉的焦比大幅度降低，作为炉内透气性骨架的焦炭越来越少。
因此进行烧结分级入炉，改善料柱的透气性对大型高炉来说非常必要。
第3章精料
精料就是全面改进原燃料的质量，为降低焦比和提高冶炼强度打下物质基础。
保证高炉能在大风、高压、高风温、高负荷的生产条件下，仍能稳定顺行，精料的内容可概括为高、熟、净、匀、小、稳。
此外，要重视高温冶金性能及合理的炉料结构。
3.1提高矿石的品位
矿石不仅要求含铁量高，还包括还原性好，焦炭的固定碳含量要高，溶剂中氧化钙要高，各种原料冷、热态机械强度要高。
从统计数据可看出矿石品位每提高1%，焦比可降低2%，产量能提高3%。
3.2提高熟料利用率
高炉使用烧结矿和球团矿以后，由于还原性和造渣过程改善，高炉热制度稳定，炉况顺行，减少或取消溶剂直接入炉。
每提高1%的熟料率可降低焦比1.2kg/t，增产0.3%左右。
3.3稳定原燃料的化学成分
原燃料成分稳定是稳定炉况、稳定操作和实现自动控制的先决条件，特别是矿石成分的相对稳定。
原燃料成分的波动造成炉温波动，热制度不稳定，生铁质量不合格等，尤其是在高炉冶炼低硅生铁时，矿石含铁波动造成的影响更为明显，要想保持炉料化学成分和物理性质的稳定，关键在于搞好炉料的混匀和中和工作。
3.4加强原料的整粒工作
入炉原燃料粒度要小而且均匀，缩小上下限之间的粒度差。
筛出5mm以下的粉料，需要多次筛分。
我国对入炉原燃料粒度的控制范围如下：
入炉原燃料粒度的控制范围
原料
天然矿
烧结矿
球团矿
石灰石
焦炭
粒度，mm
8~30
5~50
8~16
25~50
25~80
我厂近年来的入炉原料粒度分级情况如表3和表4
表32007年我厂入炉机烧粒度分级
〉50
25～50
10～25
5～0
〈5
5#、6#
3.0
21.4
54
19.2
2.4
7#
3.0
20.7
55
19
2.3
8#
2.7
19.4
54.4
21.4
2.2
9#
2.7
19.9
54.3
20.6
2.5
表42008年我厂入炉机烧粒度分级
〉50
25～5016～25
10～2510～16
5～10
〈5
5#、6#
3.1
21.0
53.6
20.6
1.7
7#
3.0
20.8
54.5
20.1
1.6
8#
5.7
20.623.8
28.1
20.5
1.3
9#
5.5
20.623.4
27.9
21.5
1.1
10#
5.0
20.224.5
26.4
23.2
0.7
3.5改善炉料的高温冶金性能
人造富矿冷态性能固然重要，但热态性能对改善高炉冶炼过程更为重要。
人造富矿的高温还原强度对块状带料柱透气性有决定性影响，而高温软熔特性影响软熔带结构和气流分布。
如球团矿高温变差，在高温还原条件下，球团矿会产生膨胀、破裂、粉化，使料柱透气性变坏，影响高炉顺行。
3.6合理的炉料结构
从理论上和高炉经营管理的角度看，使用单一矿石并把熟料率提高到100%是合理的，然而目前还没有一种理想的矿石能够完全满足现代大型高炉强化的需要。
炉料结构合理与否直接影响高炉冶炼的经济技术指标。
目前有四种高炉炉料结构：
3.6.1100%酸性球团矿，但每吨生铁需加250kg以上的石灰石。
3.6.2以酸性球团为主，配加超高碱度烧结矿。
3.6.3100%自熔性烧结矿。
3.6.4以高碱度烧结矿为主，配加天然矿和酸性球团矿。
合理的炉料结构应从实际情况出发，充分满足高炉强化冶炼的要求。
能获得较高的生产率，比较低的燃料消耗和好的经济效益。
符合这些条件的炉料组成就是合理的炉料结构。
我厂根据长期生产实践总结出：
70%左右的高碱度烧结矿和30%左右的酸性球团矿+高品位块矿的炉料结构较为理想。
从炉料冶金性能的测试与冶炼生产看，这种结构有利于合理软熔带的形成，也有利于冶炼低硅生铁，炉况顺行，煤气利用较好，经济效益明显。
3.7改进焦炭质量
焦炭从炉顶加入高炉后，经过料柱间的摩擦与挤压，以及其它各种反应的影响，粒度组成变化很大，在炉内产生一定数量粉末。
粉末多，使料柱透气性恶化，炉缸中心易堆积，高炉不易接受风量和风温，燃料喷吹量也受到限制。
在高温下，反应性越好，碳素的熔损越大，焦炭粒度迅速变小并恶化，恶化料柱透气性，破坏顺行。
焦炭灰分增加，则溶剂用量增加，渣量增多，热量消耗增大，焦比升高，产量下降，灰分降低1%，焦比降低2%，生铁产量提高3%。
焦炭中的硫是高炉炉料硫负荷的主要来源。
我厂近年来的入炉焦炭质量如下表:
2007年及2008年焦炭质量
水分
灰分
挥发分
硫分
固定碳
M40
M10
3.3
12.94
1.18
0.80
85.85
85.12
5.33
3.8
13.31
1.21
0.83
85.62
84.05
6.20
第4章高压操作与高风温
4.1高压操作
高压操作能增加鼓风量，提高冶炼强度，促进高炉顺行，从而增加产量，降低焦比。
据统计，顶压每提高10kpa，可增产1.2—2.0%，降焦比5—7%kg，顶压越高，强化冶炼的效果有减少趋势。
近年来，随着喷吹燃料技术的发展和高风温的应用以及焦比大幅度降低，引起料柱结构和高炉内化学和流体力学方面的一系列变化。
更加需要实行高压操作来保证高炉顺行，促进降低燃料消耗,对2000m3以上大型高炉,高压作用更为明显。
高炉容积越大，为保证强化顺行所需的炉顶压力应越大，高炉强化程度越高，越需要实行高压操作。
高压操作对冶炼的作用：
高压操作使炉内的平均煤气压力提高，煤气体积缩小，煤气流速降低，压差下降，有利于提高冶炼强度。
高压操作有利于炉况顺行，减少管道行程，降低炉尘吹出量。
降低焦比。
高压操作还是一个有效的调剂炉况的手段，高压改常压操作的瞬间，由于炉内压力降低，煤气体积膨胀，上升气流突然增大，从而可处理上部悬料。
4.2高风温
提高热风温度是降低焦比和强化冶炼的重要措施。
采用喷吹技术后，使用高风温更为迫切。
高风温能为提高喷吹量和喷吹效率创造条件。
据统计，风温在950℃~1350℃之间，每提高100℃可降低焦比8—20kg，增加产量2%~3%。
提高风温对高炉冶炼的作用：
高炉内热量来源于两方面，一是风口前碳素的燃烧放出的化学热，二是热风带入的物理热。
后者增加，前者减少，焦比即可降低，碳素燃烧放出的化学热不能在炉内全部利用。
高炉内的热量有效利用率随冶炼操作水平而变化，一般为80%左右。
提高热风温度带入的物理热将使焦比降低，产量提高，单位生铁的煤气量减少，炉顶温度有所降低，热能利用率提高，热风带入的热量比碳素燃烧放出的热量要用的多。
不同风温水平提高风温后降低焦比的幅度不尽相同。
下图为风温与焦比的关系：
从高炉对热量的需求看，高炉下部由于熔融及化学反应吸热，可以说是热量供不应求，如果在凉炉时，采用增加焦比的办法来满足热量的需求，此时必须增加煤气体积，使炉顶温度提高，上部的热量供求进一步过剩，而且煤气带走的损失更多。
如果采用提高风温的办法满足热量需求，则是有利的，特别是高炉使用难熔矿冶炼高硅铸造铁时更需提高风温，满足炉缸温度的需要。
另一方面，采用喷吹燃料之后，为了补偿炉缸由于喷吹物分解造成的温度降低，必须要提高风温，这样有利于增加喷吹量和提高喷吹效果。
提高风温还可加快风口前焦炭的燃烧速度，热量更集中于炉缸，使高温区域下移，中温区域扩大，有利于间接还原发展，直接还原度降低。
风温的改变也是调剂炉况的重要手段之一。
第5章喷吹燃料
炉缸煤气量增加,煤气的还原能力增加.
煤气的分布得到改善,中心煤气流明显发展.喷吹之后,风口前鼓风动能显著增加,使炉缸工作更加活跃。
煤气还原过程得到改善.喷吹后,煤气中含H2量增加,大大改善煤气的还原过程.
第6章富氧与综合鼓风
6.1富氧：
空气中的氮对燃烧反应和还原反应都不起作用，它降低煤气中CO的浓度，使还原反应速度速度降低，同时也降低燃烧速度，因为氮气存在，煤气体积很大，对料柱的浮力增大。
根据资料，每富氧1%，可减少煤气量4%~5%，增产4%~5%，并能提高风口前理论燃烧温度46℃，每吨铁可增加煤粉喷吹量15kg，是当前强化高炉的重要的手段。
富氧对高炉冶炼的作用：
提高冶炼强度。
理论燃烧温度升高。
降低炉顶煤气温度。
6.2综合鼓风：
在鼓风中实行喷吹燃料同富氧和高风温相结合的方法，统称为综合鼓风。
喷吹燃料煤气量增大，炉缸温度可能降低，因而增加喷吹量受到限制，而富氧鼓风和高风温即可提高理论燃烧温度，又能减少炉缸煤气生成量，实践证明，采用综合鼓风，可有效地强化高炉冶炼，明显改善喷吹效果，大幅度降低焦比和燃料比，综合鼓风是获得高产、稳产的有效途径。
第7章低硅冶炼
冶炼低硅生铁是增铁节焦的一项技术措施。
炼钢采用低硅铁水，可减少渣量和铁耗，缩短冶炼时间，获得显著经济效益。
每降低〔Si〕0.1%，可降低焦比4~7%kg/t。
第8章结束语
经过一个星期的努力，完成了本次毕业设计，但是由于毕业设计时间较短，本人水平有限，所以还有许多不尽如人意的地方，比如论述不完成，片面等，这些都有待进一步改善。
在本次毕业设计中，我从指导老师身上学到了很多东西。
老师认真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅。
老师无论在理论上还是在实践中，都给与我很大的帮助，解决了不少的难点，使我受益很多，这对于我今后的工作和学习是巨大的帮助，感谢老师耐心的辅导。
第9章参考文献
1．贾艳，李文兴主编《高炉炼铁基础知识》北京教育出版社
2．陈达士主编《最新高炉炼铁新工艺、新技术实用手册》当代中国音像出版社
3．编写委员会《最新高炉冶炼技术》冶金工业出版社
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