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1、6.3 高炉冶炼操作高炉炼铁的根本任务是将铁矿石冶炼成合格生铁。国内外生产实践与理论研究均已 证明：做好精料工作是高炉冶炼的基础；合理的炉型与性能良好的高炉附属设备是搞好 高炉的基本条件；处理好炉料下降与煤气流分布的关系是维持高炉顺行的主要手段；炉 料经过很好的加热、还原、熔化、造渣、脱硫等一系列反应后得到合格铁水是高炉冶炼 的基本过程；合理利用国家资源、充分利用煤气能量，以便达到最佳冶炼效果是高炉冶 炼的基本目标。 高炉生产工艺与其它冶金工艺过程相比具有以下几个特点： 1、生产过程具有连续性 （1）高炉炼铁生产的各个环节如上料、送风、煤气除尘、出渣出铁（定期或连续）等都 是长期连续的紧密配合
2、；除了设备的定期检修与处理事故之外，一座高炉一般要连续生 产 610 年。操作时要统一各岗位人员的思想和调节方法。 （2）日常炉况的波动与变化也是连续的；操作过程中要做到早发现、早预防、早处理。 2、炼铁反应在密闭的容器中进行 由于无法全面直接观察到高炉内炉料与煤气的运动情况，生产中主要依靠实践经验、 检测仪表、局部活体取样分析、高炉解剖来顺利完成炼铁任务。 3、 高炉拥有庞大的生产体系 一般高炉都必须具有庞大的主辅助系统，其主要有合理可靠的高炉本体，复杂的原 燃料系统，繁忙的运输系统，准确可靠的上料系统，安全通畅的煤气系统，高风温的送 风系统，灵活及时的渣鉄处理系统以及节约焦炭的喷吹系统。4
3、、炉况的波动与不稳定性是不可避免的；炉况的稳定与顺行只是相对的、暂时的。 由于高炉冶炼受到原燃料物理性能和化学成分的变化；气候条件的波动；高炉设备 及外界因素；操作者水平差异等诸多因素的影响所以使得炉况会发生经常性的波动，高 炉操作就是随时掌握引起炉况波动的因素，准确地把握外界条件地变化，在错综复杂地 矛盾中抓住主要矛盾，对炉况作出及时准确的判断，及早采取恰当的调剂措施，从而保 证高炉生产稳定顺行。 6.3.1 高炉基本操作制度 选择合理的操作制度是高炉操作者的基本任务。高炉基本操作制度是根据高炉炉型、 设备水平、原燃料条件、生产计划以及生铁指标等具体条件而制定的高炉操作准则。合 理的基本操作
4、制度可以使得高炉炉况稳定、顺行，炉缸工作状态良好，煤气流分布合理。 它是高炉高产、优质、低耗、长寿、高效的保证。6.3.1.1 炉缸热制度炉缸热制度是指炉缸所具有的温度水平。它反映高炉炉缸内热量收入与支出的平衡 状态。 合适的热制度可使炉温稳定、均匀、充沛，炉况顺行。而过高、过低的炉温都会 导致炉况不顺。 炉缸温度可以用铁水温度来表示，也可用生铁含硅量来表示。铁水温度一般为 13501500，又称为物理热；而生铁含硅量则称为化学热。在平衡状态下，还原 1 kg1硅所耗热量是还原 1 kg 铁所耗热量的 8 倍，因此，正常情况下，生铁含硅量愈高，炉温 也愈高，生铁含硅量下降，炉温也下降。但在炉况
5、失常时，生铁含硅量往往不能完全代 表炉温，硅不低而炉温低的情况也时有发生。 一般情况下，当炉渣碱度变化不大时，炉缸化学热愈高，物理热愈高，炉温也愈高。在一定的原燃料条件下，合理的热制度要考虑以下几个方面。 （1）首先，应根据铁种的要求，保证生铁含硅量在规定的范围内。比如，冶炼炼钢 生铁时，用普通矿冶炼的高炉在目前的原燃料条件下，一般生铁的含硅量控制在 0.30.6，铁水温度 14501530。在条件允许的情况下，硅含量也应低一些。冶 炼铸造生铁时，炉温比炼钢铁要高。为节约燃料，生铁含硅量应尽可能控制在所要求牌 号的下限。 （2）其次，要考虑原燃料的含硫量以及矿石成分。硫负荷高时，可维持偏高的炉
6、温； 硫负荷低时，可选择低硅（低炉温）冶炼。高钛渣冶炼的高炉，以生铁含Ti量作为衡量 炉温的标志，在保证物理温度足够的前提下，Ti尽可能降低含量，一般控制在Ti+Si 0.5。含氟炉渣冶炼的高炉，由于矿石的软化温度低，流动性好，大量的(FeO)会进 入炉缸进行直接还原，所以Si要比普通矿冶炼高些，一般生铁含Si量控制在 0.60.8，否则会造成炉缸堆积。 （3）要考虑高炉特殊的要求，当炉缸侵蚀严重或冶炼过程出现严重故障时，要规定 较高的炉温。开炉与停炉，长期休风后送风，需要控制较高的炉温。开炉生铁含硅量控 制在 33.5，长期休风后送风，生铁含硅量控制在 0.81.0 。 （4）要根据技术水平
7、与管理水平选择。如果原燃料条件好、技术水平与管理水平高， Si应取下限；原燃料条件差，技术水平与管理水平差，Si取偏高值。 生产中影响热制度波动的因素很多。任何影响炉内热量收支的因素都会影响热制度 的波动。大体可以分为三大类。 第一类是由原燃料性质的变化引起的。比如矿石品位、粒度以及还原性的波动对炉 温有较大影响，一般来说，矿石品位提高 1，焦比约降 11.5；烧结矿中增加 1，焦比降低 11.5。矿石粒度增大或者还原性变差将导致直接还原增加，使炉温下 降。矿石粒度均匀，有助于改善料柱透气性，促使炉况顺行和煤气利用率提高。炉料粉 末多，将导致高炉焦比升高。而焦炭灰分增加，意味着固定碳降低，则炉
8、温将降低。一 般灰分增加 1，焦比升高约 2。焦炭是高炉内硫的主要来源，通常占入炉总焦量的 7080。生产经验表明，焦炭含硫增加 0.1，焦比升高 1.22。除此以外，熟 料率、入炉废铁量等都将影响炉温的变化。第二类是由冶炼参数的变动引起的，如风温是高炉生产主要热能来源之一，调节风 温可以较快改变炉缸热制度；喷吹燃料也是高炉的热源和还原剂的来源，喷吹燃料会使 炉缸温度提高；风量的增减将使料速发生变化，风量增加，煤气停留时间缩短，直接还 原增加，会使炉温向凉;增加矿焦比例，边缘负荷加重，煤气利用改善，会适当降低焦比； 增加熔剂用量来提高炉渣碱度，将使炉温向凉等等。 第三类是由设备及其它方面的故障
9、引起的，如冷却设备漏水、布料器不工作、亏料 线作业、入炉料称量误差、下雨等气候条件的变化导致原燃料含水量增加等等都能使炉2缸热制度发生变化。因此，为了保证炉缸温度充足，当遇到异常炉况时，必须及时而准 确地调节鼓风参数和焦炭负荷。 长期相对稳定的热制度，靠正确确定与调节焦炭负荷来实现； 炉温失常调剂的原则是：失常初期，对炉况影响较小的因素先调剂，而对炉况影响 较大，需要作出较大牺牲的手段排在后面。炉温波动较小时，靠调节风温、喷吹物、风 量等鼓风参数来实现；炉温波动较大时，必须要调整焦炭负荷。失常炉况的调剂一定要 “早动、勤调、少量” 。 一般的调剂顺序是：喷吹量风温风量装料制度变动负荷加净焦。
10、各调剂因素变动后集中作用的时间是：喷吹煤粉有热滞后现象，增加喷煤并不能立 即提高热量，只有等喷吹煤粉改善了矿石的加热和还原后，矿石下降到炉缸，炉温才提 高。风温和风量的集中作用时间快一些，一般为 152 小时后集中反映出来。而装料制度 的变化，至少要等换完炉内整个固体炉料段。变动焦炭负荷和加净焦对透气性的影响， 是随加入量的增加而增加，到一个冶炼周期为止。但对热制度的集中反映，必须要一个 冶炼周期。 下列情况下，必须及时而准确地调整焦炭负荷 （1）休风。长期休风时，炉料的预热和还原都比正常差，休风时，热收入为零，热损 失增大，为保证送风后有充足的炉温和尽快恢复炉况，休风料中应适当减负荷。 （2
11、）低料线。低料线煤气合理分布遭到破坏，矿石预热、还原变差，热耗增加，应及 时减负荷，以免炉凉。 （3）设备事故。比如当高炉被迫停止喷吹，要及时补加与喷吹燃料相当的焦炭量。 （4）改变铁种。 因为不同地铁种需要不同地炉温和炉渣碱度； （5）气候变化 。 当雨量较大或长时间降雨，为保持入炉干焦负荷不变，需要及时减 负荷； （6）原燃料波动、炉况失常，风温不足等造成炉温不足时；都要调节焦炭负荷。 负荷调节的计算 1）改变负荷调节炉温计算 生产中炉温习惯用生铁含Si量来表示。高炉炉温的改变通常用调整焦炭负荷来实现， 理论计算和经验都表明，生铁含Si每变化 1%，影响焦比 40-60 kg/t ,小高炉
12、取上限。 当固定矿批调整焦批时，可用下式计算：J=SimE， （10- 9） 式中 J焦批变化量，kg/ 批；Si炉温变化量，%；mSi每变化 1%时焦比变化量，kg/t；E每批料的出铁量，t/t 假定铁全部由矿石带入，则 E=Pe矿，其中 P 为矿批重，t/批，e矿为矿石理论出铁量，t/t。 当固定焦批调整矿批时，矿批调整量由下式计算：P=SimEH （10- 10） 3式中 P矿批调整量，kg/批H焦炭负荷。 2）矿石品位变化时的负荷调节 一般来说，矿石含铁量降低出铁量减少，负荷没变时焦比升高、炉温上升，应加重 负荷；相反，矿石品位升高，出铁量增加，炉温下降，因此应减轻负荷。两种情况负荷
13、都要调整，负荷调整是按焦比不变的原则进行。 当矿批不变调整焦批时，焦批变化量由下式计算：（10-)(FeKFeFePJFe前后11） 式中 J焦批变动量，kg/批；P矿石批重，t/批；Fe前、Fe后分别为波动前、后矿石含铁量，%；Fe铁元素进入生铁的比率，%；K焦比，kg/t；Fe生铁含铁量，%。 当固定焦批调整矿批时，调整后的批重为：， kg/批 （10-后前 后FeFePP12） 说明 上述计算是以焦比不变的原则进行的，实际上还要根据矿石的脉石成分变化，考虑 影响渣量多少、熔剂用量的增减等因素。因此要根据本厂情况去摸索，一面借助经验， 一面作较全的配料计算。 3）焦炭灰分变化时的负荷调整
14、当焦炭灰分变化时，其固定碳含量也随之变化，因此相同数量的焦炭发热量变化， 为稳定高炉热制度，必须调整焦炭负荷。调整的原则是保持入炉的总碳量不变。 当固定矿批调整焦批时，每批焦炭的变动量为：（10-后后前 CJCCJ)(13） 式中 J焦批变动量，kg /批；C 前、C后波动前、后焦炭的含碳量，%；J原焦批重量，kg/批。 例例 7，已知焦批重为 620 kg/批，焦炭固定碳含量由 85%降至 83%，问焦炭负荷如何 调整？4解：由式计算焦批变动量：J=(0.85-0.83)620/0.83=15，kg/批 因此，当固定碳降低后，每批料应多加焦炭 15kg。 当固定焦批调整矿批时，矿批变动量为：
15、P=（C前-C后）JH/C后 （10- 14） 式中 P矿批变动量，kg/批；H焦炭负荷。 4）风温变化时调整负荷计算 高炉生产中由于多种原因，可能出现风温较大的波动，从而导致高炉热制度的变化， 为保持高炉操作稳定，必须及时调整焦炭负荷。 高炉使用的风温水平不同，风温对焦比的影响不同，按经验可取下列数据：风温水平， 600700 700800 800900 9001000 10001100焦比变化% 7 6 5 4.5 4风温变化后焦比可按下式计算：（10-)1 (nTKK前 后15） 式中 K后风 温变化后的焦比，kg/t；K前风温变化前的焦比，kg/t；T风温变化量，以 100为单位，每变化 100, T=1；n每变化 100风温焦比的变化率，%（风温提高为正值，风温降低 为负值） 。 当固定矿批调
