高炉炼铁生产技术手册Word文件下载.docx
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γFe2O3.H2O
鳞片状
黄赤
褐铁矿
2Fe2O3.3H2O
块,土状
黄褐铁矿
Fe2O3.2H2O
细针状
金黄
氢氧化铁
Fe2O3.3H2O
黑铁矿
Fe2O3.4H2O
棒状
豆状褐铁矿
Fe2O3.nH2O
豆状
沼铁矿
多孔状
黄褐
菱铁矿
FeCO3
赤铁矿:
坚硬,致密,难还原。
菱铁矿:
焙烧后易碎,易还原。
1.2.3天然矿的综合评判
几种铁矿石要紧成份
矿名
TFe
FeO
SiO2
Al2O3
CaO
MgO
K2O
Na2O
Zn
P
S
澳块
0.14
印度
南非
海南
清路
0.06
黄梅
文竹
鄂城
31
几种铁矿石理化性能
热爆裂率
还原度
软化开始
软化终了
熔滴
软化区间
熔融区间
9
1230
1428
1499
198
71
1196
1398
1482
202
84
1205
1404
1485
199
81
1225
1426
1500
201
74
1065
1309
244
119
1002
1323
1450
321
127
1084
1320
1432
236
112
1150
1359
1468
209
109
1.3烧结矿
1.3.1烧结矿矿物组成与显微结构
1.3.2烧结矿成份与冶金性能的关系
1.3.3改善烧结矿冶金性能的技术方法
1.3.3.1烧结精料
1.3.3.2原料中和混匀
1.3.3.3配料自动化
1.3.3.4均匀烧结
1.3.3.5烧结进程自动操纵
1.3.3.6厚料层烧结
1.3.3.7低温烧结法
1.3.3.8热风烧结
1.3.3.9小球烧结与球团烧结
1.3.3.10双层布料、双碱度料烧结与双球烧结
1.3.3.11改善入炉烧结矿粒度组成的方法
1.3.3.12降低烧结矿低温还原粉化率的方法
1.3.4最近几年来要紧重点企业与典型地址骨干企业烧结矿质量及要紧技术经济指标
1.3.5YB/T421—92铁烧结矿行业中的技术要求
1.4球团矿
1.4.1球团矿矿物组成与显微结构
1.4.2球团矿冶金性能及其阻碍因素
1.4.3提高球团矿质量的技术方法
1.4.4最近几年来我国要紧带式机、链箅机—回转窑、竖炉球团质量及要紧技术经济指标
1.4.5部份国外及入口球团矿理化性能
1.4.6部份国内外球团矿质量标准
1.5原料的理化与冶金性能及检测方式
1.5.1常规化学成份
1.5.2其他元素
1.5.3粒度组成
1.5.4物理性能
1.5.5特殊查验
1.5.6冶金性能检测
1.6熔剂
1.6.1石灰石
1.6.2白云石、菱镁石和蛇纹石
各级白云石的化学成份
级别
特级
Ⅰ级
Ⅱ级
Ⅲ级
MgO%
≥19
≥17
≥16
SiO2%
≤2
≤4
≤6
≤7
酸不溶物%
≤10
≤12
白云石、菱镁石和石灰石的物理性质
名称
莫氏硬度
密度g/cm3
耐压强度MPa
白云石
2
菱镁石
石灰石
菱镁石和蛇纹石化学成份
Fe2O3
烧损
鞍钢菱镁石
东海蛇纹石
戈阳蛇纹石
宝钢用蛇纹石
6
1.6.3硅石
硅石一样成份范围及实例
一般范围
90/98
本钢用
宝钢用
97
1.6.4转炉钢渣
部份企业转炉钢渣的化学成份
企业
MnO
安阳
临钢
重钢
攀钢
鞍钢
首钢
莱钢
1.7辅助原料
1.7.1碎铁
1.7.2轧钢皮与均热炉渣
轧钢皮与均热炉渣的化学成份
项目
轧钢皮
渣
1.7.3天然锰矿
锰矿石的化学成份
产地
Mn
Fe
柴家屯
瓦房子
遵义
10
木圭
马山
1.7.4萤石
1.7.5钛渣及含钛原料
钛渣及含钛原料的化学成份
TiO2
承德钒钛矿
承德胎精矿
钒钛精矿
承德钛渣
攀钢钛渣
冷固钛球团
承德钒钛球团
2.高炉燃料P72
2.1焦炭
2.1.1高炉焦炭的理化性质
冶金焦炭工业分析名词符号对照
GB1996-80
GB/T2001-91
水分
⑴操作水分WQ
⑵分析试样水分Wf
⑴全水分Mt
⑵分析试样水分Mad
灰分
⑴分析试样灰分Af
⑵干燥试样灰分Ag
⑴分析试样灰分Aad
⑵干燥试样灰分Ad
硫分
⑴分析试样含硫量SfQ
⑵干燥试样含硫量SgQ
⑴分析基全硫S
⑵干燥基全硫S
挥发分
⑴分析试样挥发分Vf
⑵可燃基挥发分VT
⑴分析试样挥发分Vad
⑵干燥无灰基挥发分Vdaf
固定碳
分析样固定碳Cf=100-Wf-Af-Vf
分析样固定碳FCad=100-Mad-Aad-Vad
2.1.2高炉冶炼对焦炭质量的要求
2.1.3提高焦炭质量的方法
⑴提高煤料的堆积密度
1捣固炼焦②配型煤炼焦③采纳炭化室高6m以上大容积焦炉④风选调湿粉碎工艺⑤入炉煤水分操纵工艺⑥煤预热工艺⑦选择性粉碎工艺
⑵提高焦饼中心温度和进行焖炉操作改善焦炭的性能
⑶提高配煤质量
①气煤②肥煤③焦煤④瘦煤⑤1/3焦煤
⑷焦炭整粒
⑸干法熄焦
⑹掺加添加物炼焦
⑺采纳各类现代化的测温手腕和炉温运算机治理
⑻合理利用优质炼焦煤
2.1.4教研质量与经济效益
2.2煤粉
2.2.1高炉喷吹用煤的工艺性能
2.2.1.10煤粉爆炸性
⑴煤粉爆炸的必要条件:
①要有氧气存在,含氧浓度≥14%②要具有必然的煤粉浓度,并形成空气和煤粉的混合云。
煤尘爆炸浓度的上下限,因煤种不同而异。
下限:
褐煤45~55g/cm3,烟煤100~335g/cm3,上限:
褐煤110~335g/cm3,烟煤1500~2000g/cm3。
爆炸威力最强的含量是300~400g/cm3。
③要具有火源。
④煤粉处于分散悬浮状态。
⑵除应具有上述前3个条件外,空气和煤粉混合云必需处于密闭的或部份密闭的空间内,如此压力才会急剧增大,使包围体有被爆破的危险。
高炉喷煤各类煤仓、仓式泵、布袋箱、喷吹罐组等,都属于可燃煤粉云存在的空间。
煤粉爆炸性与煤挥发分相关,随挥发分含量增加,其爆炸性也增大。
一样以为煤粉无灰基(可燃基)挥发分Vdaf<10%,为大体不爆炸煤,Vdaf>10%为有爆炸性煤,Vdaf>25%为强烈爆炸性煤。
⑶测量煤粉爆炸方式:
测量煤粉爆炸的方式很多,我国利用长管测示仪(北科大开发),实验用1g200目的煤粉喷入设在玻璃管内1050℃火源上,视其返回火焰长度来判定它的爆炸性。
一样以为,仅在火源显现稀少的火星或无火星,属于无爆炸性煤;
假设火焰返回喷入一端,其火焰长度<400mm为易燃而有爆炸性煤,假设返回火焰长度>400mm的为强爆炸性煤。
几种煤的火焰返回长度
爆炸性
晋华官
马武山
庞庄
峻德
神府
阳泉,晋城,安子,大西
无灰基挥发分Vdaf
<10
返回火焰长度mm
115
640
682
800
647
⑷煤粉粒度对爆炸的阻碍;
随着煤粉粒度增大爆炸返回火焰长度减少,粒度>200目时爆炸火焰长度降至200~300mm。
抚顺煤粉爆炸返回长度与粒度的关系
煤粉粒度
<200
150/200
100/120
>100
混合粒度
700/750
650
570
200/300
500
⑸操纵适宜的含氧浓度:
高炉喷煤工艺,操纵系统内部适宜的含氧浓度是避免煤粉爆炸着火的关键,假设系统含氧良低于必然的浓度,就可幸免着火爆炸。
2.2.2高炉对喷吹煤的性能要求
⑴煤的灰分:
灰分越低越好,最高不大于15%;
⑵煤的硫分:
越低越好,一样要求小于0.7%,最高不大于0.8%;
⑶煤的发烧量:
喷入高炉的煤粉在风口前并非是完全燃烧,煤中碳的最终燃烧产物只能是CO,而煤中的H2不能燃烧;
⑷煤的燃烧性:
煤的燃烧性能好,其着火温度低,反映性强;
⑸煤的胶质层厚度(Y值):
一样要求Y值<10mm;
⑹煤的可磨性:
要求哈氏可磨性>30;
⑺煤的灰熔点温度:
煤的灰熔点要求高些为佳。
2.3气体燃料
3.高炉冶炼的大体理论P101
3.1炉料还原进程
高炉是一种竖炉型逆流式反映器。
冶炼进程中炉内料柱大体上是整体下降的,称为层状下降或活塞流。
而产生一系列炉料形态转变的区域适应上分为5个区域。
⑴块状带或称干区:
即炉料软熔前的区域。
那个地址要紧进行氧化物的热分解和气体还原剂的间接还原反映。
⑵软熔带:
炉料从软化到熔融进程的区域。
随着冶炼操纵因素的转变,其纵剖面可形成倒V型、W型等散布。
在软熔进程中,由于料块气孔和料块间间隙急骤减少,还原进程几乎停顿,同时煤气流经软熔带的阻力也增大。
因此,软熔带在料柱中形成的位置高低、径向散布的相对高度、厚度及形状,对冶炼进程有极大阻碍。
⑶滴落带:
渣铁完全熔化后呈液滴状落下穿过焦炭层进入炉缸前的区域。
含铁炉料虽已熔化,但焦炭尚未燃烧,因此该区域料柱是由焦炭组成的塔状结构,并可分为下降较快的疏松区和更新很慢的中心死料柱两部份。
渣铁液滴在焦炭间隙间滴落的同时,继续进行还原、渗碳等高温物理化学反映,专门是非铁元素的还原反映。
⑷风口燃烧带:
是燃料燃烧产生高温热能和气体还原剂的区域。
⑸渣铁贮存区:
由滴落带落下的液体渣铁融体寄存的区域。
按温度区间和还原的要紧反映划分:
≤800℃为间接还原区;
≥1100℃为直接还原区;
800~1100℃为两种还原共存区。
3.1.1铁氧化物还原热力学
当≥1100℃时由于碳素溶损反映(CO2+C=2CO-165686KJ)速度极快,使CO2不存在。
H2的还原能力在≥800℃时大于CO的还原能力。
3.1.2铁氧化物还原的动力学
3.1.3直接还原度及其进展程度对还原剂消耗量的阻碍
3.1.4非铁元素的还原
3.1.4.1硅
硅是难还原元素,还原硅消耗的热量是还原相同数量铁耗热的8倍,因此常常把还原出硅的多少作为判定高炉状态的标准。
依照高炉解剖研究和高炉生产中取样测定,都说明硅在炉腰或炉腹上部才开始还原,抵达风口水平面时还原出的硅量达到最高,铁中含硅量是最终产品铁含硅量的2.34~3.87倍。
随后在风口区和渣铁界面上又被氧化一部份,才形成终铁含硅量。
上述证明了硅是在滴落带内被大量还原的。
硅的还原也是逐级的。
3.1.4.2锰
锰的还原也是依照氧化物的含氧量由高到低逐级还原的。
用气体还原剂很容易把各级高价氧化锰还原成MnO。
而MnO那么只能是直接还原;
锰的还原与硅的还原相似,也是在滴落带大量被还原出来,在滴落带下部铁中含锰量是最终铁的含锰量的1.88~3.4倍。
高炉冶炼锰铁时,为增进锰的还原,要操纵较高的炉温水平,提供足够的热量;
扩大滴落带的高度和高温区的范围以增加反映的接触时刻和润湿面积;
提高炉渣碱度以增大MnO的活度等等。
3.1.4.3磷
磷的存在形态主若是磷酸盐,如(CaO)3.P2O5,[(FeO)3.P2O5].8H2O等。
当有SiO2存在时磷酸根能够取代出磷的氧化物P2O5,从而使磷的还原变得容易。
磷酸铁((FeO)3.P2O5)比磷酸钙更易还原,由于还原出来的P能够生成Fe3S和Fe2S等化合物并溶于铁水,因此加倍有利于P的还原。
P2O5很容易挥发,从而与C接触的条件超级好,还原专门快;
同时还原出来的P也专门快挥发,P蒸气在上升进程中又极易被海绵铁吸收,最后进入生铁。
因此,在高炉中磷几乎100%被还原并进入生铁,冶炼中无法操纵。
3.1.4.4硫
随着炉料的下降,硫化物还不到600℃就能够够分解成单质S或SO2进入煤气。
CaSO4等盐类那么与SiO2作用生成SO3或与C作用生成SO2进入煤气。
焦炭中有机硫在达到风口区前就几乎全数挥发了;
而焦炭灰分中的硫和喷吹燃料中的硫那么在风口前燃烧成SO2进入煤气。
煤气中的SO2在高温下与C接触可被还原成单体S或H2S、COS等化合物。
随着煤气上升的硫大部份被炉料中CaO、FeO和还原出来的海绵铁所吸收,别离进入炉渣和生铁。
只有一小部份被煤气带走。
操纵生铁含S量主若是调整S在渣铁间的分派比。
80~95%的硫是靠炉渣脱除的。
3.1.4.5其他元素
⑴碱金属
碱金属还原进入生铁的数量并非多,但因其在炉内能够循环富集。
给冶炼进程带来专门大阻碍而倍受重视。
⑵钒、钛、镍、铬
钒的氧化物还原反映是在铁的氧化物还原以后才开始的,且钒的氧化物比锰的氧化物更难还原。
含钒的铁滴穿越渣层时,也会被FeO再氧化。
在高炉内最终能有70~80%的钒转入生铁。
提高炉温、生铁含硅较高、减少渣中FeO等有利于钒的还原。
钛的氧化物还原比硅还原困难。
由C直接还原出来的Ti,能与C、N结合生成TiC和TiN,促使还原加速。
镍能够100%还原进入生铁。
铬大约45%可被还原出来。
⑶铅、锌、砷
这些是有害元素。
铅被还原后沉积在炉底。
锌在大于1000℃高温区还原成Zn,还原出来的锌(锌的沸点为907℃)当即被气化进入煤气,上升进程中易在管道中凝集;
锌蒸气沉积在炉子上部砖缝中或墙上,当其氧化后体积膨胀损坏炉衬或造成结瘤。
砷在高炉内同磷一样很容易被还原和进入生铁。
砷化铁对生铁质量造成专门大损害。
3.1.5铁中渗碳进程及生铁的形成
在1153~2000℃×
10-3tt铁水温度
冶炼一般生铁体会式:
[C]=×
10-3t-[P]-0.3[Si]-0.54[s]+0.04[Mn]+0.17[Ti]
3.2炉料在高温下的性状转变及造渣进程P116
3.2.1炉料的分解及挥发
3.2.2炉料的高温性状转变及软熔滴落进程
3.2.3造渣进程及炉渣性能
3.3高炉内的煤气、炉料及渣铁的运动
3.3.1料柱中煤气流的运动
3.3.2炉料散布与下降运动
3.3.2.1炉料落点位置及轨迹计算
⑴钟式炉顶
⑵无钟炉顶
3.3.2.2炉料的堆角
3.3.2.3炉料粒度的径向散布
3.3.2.4混合料区的形成与焦炭料层的崩塌现象
3.3.2.5炉料的下降与流化
3.3.3高炉内的渣铁液体运动
3.4高炉内的热量传递与平稳
4.3.1风口前燃料燃烧及理论燃烧温度
3.4.2高炉内的热互换进程
3.4.3高炉内的热量平稳与利用
3.5高炉冶炼进程运算机操纵与数学模型
3.5.1高炉进程运算机操纵系统的功能与结构
3.5.2高炉中长期操纵的模似模型
3.5.3高炉短时间操纵的数学模型
3.6高炉进程的人工智能操纵和专家系统
3.6.1人工智能技术和专家系统在高炉上的应用
3.6.2炉况诊断与评判ES系统
3.6.3炉况顺行及异样预报与操纵ES系统
3.6.4炉热监测和操纵ES系统
3.6.5炉顶布料操纵的AI系统
3.6.6出铁操作指导ES系统
3.6.7大型高炉(武钢)专家系统应用实例简介
3.6.8在小型高炉(300m3级)上进程监控系统的应用实例介绍
4.高炉炉体结构及保护P217
4.1.2无钟装料设备
4.2高炉内型
4.2.3合理的高炉内型
不同容积的高炉内型各部位尺寸比例关系
有效容积m3
300~620
800~1050
1300~2000
2500~4000
dmm
4200/5700
6500/7300
8400/9800
10000/13400
D/d
d1/d
Hμ/D
04
α
82/80
81/80
β
⑴死铁层高度h0:
h0≥μ.d2;
h0=0.0004545V;
大型高炉h0=1.5~;
中型高炉h0=0.8~;
小型高炉h0=0.5~。
⑵炉缸直径d:
VμA);
d=6.6+0.00175V;
d=(20+0.04V)0.5
⑶炉缸高度h1:
h1μV-0。
841μ;
h1
⑷炉腰直径D:
Vμ;
D=7.316+0.001842V;
D2=24+0.048V;
D2/d2
⑸炉腹高度h2:
h2=(μ)/(VμVμVμ);
h2
⑹炉腰高度h3:
h3V52μVμ
⑺炉身高度h4:
h4μ-47.7323)/(VμVμVμ)
⑻炉喉直径d1:
d1Vμ;
d1=4.9+0.00125V适用于2000~4000m3高炉;
d12/d2
⑼炉喉高度h5:
h5VμV554μ
⑽高径比Hμ/D:
HμVμ×
V24μ
Vμ有效容积;
V工作容积;
Hμ有效高度
4.3高炉炉体内衬结构
4.3.1高炉对耐火材料的大体要求
4.3.1.1高炉内衬的大体要求
⑴高炉各部位内衬应与各部位的热流强度相适应,以维持在请热流的冲击下内衬整体性和稳固性。
⑵高炉各部位内衬应与各部位的侵蚀破损机理,即炉料的磨损、煤气的冲洗、碱金属的侵蚀、渣铁水的熔蚀等相适应。
4.3.1.2高炉经常使用耐火材料理化指标
⑴高铝砖和粘土砖:
指标
粘土砖GB3417-88
高铝砖GB2989-87
GN-42
GL-65
GL-48
42
≥65
≥48
≤
耐火度℃
≥1750
≥1790
≥1340
≥1500
≥1450
重烧线变化1400℃×
3h
显气孔率%
≤16
≤19
≤18
常压耐压强度MPa
≥
透气性
必须实测,并在质量说明书中注明
⑵碳素材料
兰州碳砖
贵阳碳砖
吉林碳砖
宝钢用碳砖
石墨化碳砖
抗压强度MPa
32.33
体积密度g/cm3
灰分%
氧化速率%/h
mg/cm3.h
抗碱性
强度降低%
体积膨胀%
透气率mD
横向609
纵向1611
151/185
325/720
23/35
孔径分布
76/6μm%
μm%
100mm%
<100mm%
热导率
25℃/W/(m.℃)
300℃/W/(m.℃)
900℃/W/(m.℃)
1
1200℃/W/(m.℃)
石墨化程度
50
55/63
60
59
⑶国内厂家实际用碳砖
厂家
含碳量%
气孔率%
90/92
8/10
≮
≯24
武钢
92
8
<24
4.3.1.3特种耐火材料
⑴几种碳化硅砖理化指标
氮化硅结合碳化硅
氧氮结合
自结合
氧化物结合
美国
中国
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