冶金概論6-高爐設(shè)備與技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

1、一、一、 高爐本體高爐本體 包括：高爐爐基、爐殼、爐襯、冷卻設(shè)備及框架等。 (1)高爐爐型高爐爐型 高爐內(nèi)部工作空間的形狀高爐內(nèi)部工作空間的形狀為高爐爐型，五段式：五段式：爐爐喉、爐身、爐腰、爐腹、爐缸喉、爐身、爐腰、爐腹、爐缸（參看教材圖2-22，P45）。2.6 高爐及附屬設(shè)備高爐及附屬設(shè)備 爐喉：爐喉：圓柱形，圓柱形，爐喉部分由于受爐料下落時(shí)的打擊，以及煤氣流的沖刷，一般不采用耐火材料砌筑，而是用耐磨金屬構(gòu)件組裝的爐喉鋼磚用耐磨金屬構(gòu)件組裝的爐喉鋼磚。爐喉鋼磚由厚度為100150 mm的鑄鋼組成，形狀有塊狀的和條狀的。爐身：爐身：圓錐臺(tái)形，上小下大，適應(yīng)爐料溫度逐漸升圓錐臺(tái)形，上小下大，

2、適應(yīng)爐料溫度逐漸升高后體積膨脹。高后體積膨脹。爐身部分要求爐襯耐磨、抗沖刷能力強(qiáng)，特別是爐身下部要考慮用抗?fàn)t渣侵蝕性強(qiáng)的耐火材料。爐身磚襯有薄厚兩種，現(xiàn)多采用薄壁爐身。爐腰：爐腰：圓柱形，爐腹與爐身之間的過(guò)渡段。圓柱形，爐腹與爐身之間的過(guò)渡段。在結(jié)構(gòu)上有厚墻、薄墻及其過(guò)渡形式。對(duì)爐腰部分的磚襯應(yīng)與使用的冷卻器結(jié)合起來(lái)考慮，并要求能盡快形成操作爐型。爐腹：爐腹：倒圓錐臺(tái)形，上大下小，適應(yīng)爐料熔化后體倒圓錐臺(tái)形，上大下小，適應(yīng)爐料熔化后體積收縮積收縮。爐腹部分的磚襯在開(kāi)爐后不久很快就會(huì)被侵蝕掉，這部分主要靠形成的渣皮工作。 爐缸：爐缸：圓柱形，盛裝渣鐵水，安裝風(fēng)口裝置。圓柱形，盛裝渣鐵水，安裝風(fēng)口

3、裝置。（2）高爐爐襯）高爐爐襯 作用：作用：減少爐子的熱損失、保護(hù)冷卻設(shè)備。 高爐常用耐火材料： 陶瓷質(zhì)材料：粘土磚、高鋁磚； 炭質(zhì)材料：炭磚、碳搗料、石墨、碳化硅磚等。 現(xiàn)代高爐采用優(yōu)質(zhì)耐火材料，例如爐底、爐缸部位用微孔碳磚，爐身下部和爐腰部位用鋁碳磚或碳化硅磚，其它部位用優(yōu)質(zhì)高鋁磚和高致密度的粘土磚等作爐襯。 爐殼用含錳的高強(qiáng)度低合金鋼制作，安裝有性能好的含鉻耐熱鑄鐵、球墨鑄鐵或銅質(zhì)立式冷卻器，或銅質(zhì)的臥式冷卻器。 (3) 冷卻設(shè)備冷卻設(shè)備 冷卻目的：冷卻目的：保護(hù)爐襯，維護(hù)合理的操作爐型，使?fàn)t渣凝固形成保護(hù)性渣皮代替爐襯工作，保護(hù)爐殼及金屬結(jié)構(gòu)不被燒壞或變形。 冷卻形式冷卻形式：水冷、風(fēng)

4、冷、汽化冷卻和軟水密閉循環(huán)冷卻。 冷卻設(shè)備結(jié)構(gòu)：冷卻設(shè)備結(jié)構(gòu)：外部噴水冷卻裝置、冷卻壁和冷卻水箱、風(fēng)冷或水冷爐底及風(fēng)口和渣口。 A、噴水冷卻裝置：、噴水冷卻裝置：爐身下部和爐腹，高爐爐役后期，當(dāng)冷卻壁被燒壞的情況下，進(jìn)行外部噴水冷卻以維持生產(chǎn)。 特點(diǎn)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)水質(zhì)要求不高。 B、冷卻壁和冷卻水箱、冷卻壁和冷卻水箱（圖（圖2-27） 冷卻壁冷卻壁安裝在磚襯和爐殼之間，是內(nèi)部鑄有無(wú)縫鋼管的鑄鐵板。分為光面冷卻壁和鑲磚冷卻壁兩種。光面冷卻壁用于爐底和爐缸部位，鑲磚冷卻壁用于爐腹、爐腰和爐身下部。 C、汽化冷卻和軟水密閉循環(huán)冷卻、汽化冷卻和軟水密閉循環(huán)冷卻 汽化冷卻原理：汽化冷卻原理：把接近沸

5、騰溫度的軟化水軟化水送進(jìn)冷卻件內(nèi)，熱水在冷卻件內(nèi)吸熱升溫變成蒸汽，并吸收大量的熱，從而達(dá)到冷卻的目的。 汽化冷卻主要用于大中型高爐。 軟水密閉循環(huán)冷卻優(yōu)點(diǎn)：冷卻可靠、冷卻水量消耗少、動(dòng)力軟水密閉循環(huán)冷卻優(yōu)點(diǎn)：冷卻可靠、冷卻水量消耗少、動(dòng)力消耗少等消耗少等。近年來(lái)在大型高爐上廣泛使用。 D、風(fēng)冷和水冷爐底、風(fēng)冷和水冷爐底光面冷卻壁 鑲磚冷卻壁 （4）高爐基礎(chǔ)）高爐基礎(chǔ) 作用：作用：將高爐的全部重量均勻地傳給地層。其結(jié)構(gòu)如圖2-23（P46）。 要求：要穩(wěn)固，均勻下沉量不大于2030mm，熱穩(wěn)定性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低。 組成：組成： 基墩：基墩：用耐熱混凝土澆注，包在爐殼內(nèi)，基座之上。 基座：基座

6、：鋼筋混凝土澆注。圖2-23 高爐基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)示意圖1冷卻壁；2風(fēng)冷管；3耐火磚；4爐底磚；5耐熱混凝土基墩；6鋼筋混凝土基座 1-爐底耐火材料； 2-爐殼； 3-生產(chǎn)后爐內(nèi)磚襯侵蝕線； 4-爐喉鋼磚； 5-煤氣導(dǎo)出管； 6-爐體夸襯； 7-帶凸臺(tái)鑲磚冷卻壁； 8-鑲磚冷卻壁； 9-爐底碳磚； 10-爐底水冷管； 11-光面冷卻壁； 12-耐熱基墩； 13-基座高爐設(shè)備系統(tǒng)組成示意圖 3.BF礦槽煤粉倉(cāng)中速磨煤粉倉(cāng)料車裝料設(shè)備煤氣除塵設(shè)備凈煤氣渣場(chǎng)煉鋼廠3座熱風(fēng)爐風(fēng)機(jī) 在高爐爐頂設(shè)有裝料裝置，通過(guò)它將冶在高爐爐頂設(shè)有裝料裝置，通過(guò)它將冶煉用的爐料（由焦炭和礦石按一定比例組煉用的爐料（由焦炭和礦石按

7、一定比例組成）按批裝入爐內(nèi)。成）按批裝入爐內(nèi)。 在高爐下部爐缸的上沿，沿圓周均勻地在高爐下部爐缸的上沿，沿圓周均勻地布置了若干個(gè)風(fēng)口（布置了若干個(gè)風(fēng)口（100m3小高爐有小高爐有 810個(gè)，個(gè)，4000m3以上的大高爐則有以上的大高爐則有3642 個(gè)）。個(gè)）。 加熱到1000以上的熱風(fēng)，經(jīng)銅質(zhì)水冷風(fēng)口送入爐內(nèi)，供焦炭燃燒形成高溫煤氣。 在爐缸的底部設(shè)有鐵口，可周期性或連續(xù)性地排放出液態(tài)生鐵和爐渣。在風(fēng)口和鐵口之間還設(shè)有渣口以排放部分爐渣，減輕鐵口負(fù)擔(dān)。二、二、 原料供應(yīng)系統(tǒng)原料供應(yīng)系統(tǒng) 作用作用：將原、燃料輸送到高爐爐頂。 （1）貯礦槽貯礦槽 作用：作用：貯存原料，用于解決高爐連續(xù)上料和間斷供

8、料的矛盾。 結(jié)構(gòu)形式：結(jié)構(gòu)形式：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混合結(jié)構(gòu)。 貯礦槽：貯礦槽：保證供給高爐1218h礦石量； 貯焦槽：貯焦槽：保證供給高爐68h焦炭需求量，總?cè)莘e為高爐有效容積的0.61.1倍。 (2)槽下設(shè)備槽下設(shè)備 稱量車或皮帶運(yùn)輸機(jī)。 稱量車稱量車：帶有稱量裝置的專用車輛，常用于中小高爐，人工操作不利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，現(xiàn)已逐步被淘汰。 皮帶運(yùn)輸機(jī)皮帶運(yùn)輸機(jī)：應(yīng)用較多。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：設(shè)備輕便，便于實(shí)現(xiàn)全面自動(dòng)控制，從而改善勞動(dòng)條件。三、三、 上料設(shè)備上料設(shè)備結(jié)構(gòu)形式：結(jié)構(gòu)形式：（1）傳統(tǒng)的斜橋卷?yè)P(yáng)機(jī)斜橋卷?yè)P(yáng)機(jī)上料設(shè)備，包括斜橋、卷?yè)P(yáng)機(jī)、料車三部分。（2）近年來(lái)在大型高爐上應(yīng)用的皮帶機(jī)皮帶機(jī)上料設(shè)

9、備。四、四、 爐頂裝料設(shè)備爐頂裝料設(shè)備 作用：作用：滿足高爐冶煉既能合理布料又能回收煤氣的需要。 傳統(tǒng)高爐爐頂使用最多的結(jié)構(gòu)形式是馬基式爐頂，即雙鐘式爐（圖3所示，參看教材圖2-31，P52）。 20世紀(jì)70年代后新建的大型高爐出現(xiàn)了無(wú)鐘式爐頂（參看教材圖2-32，P53）。 雙鐘式爐頂裝料設(shè)備組成：雙鐘式爐頂裝料設(shè)備組成：裝料器、布料器及大小料鐘傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，此外還有探料尺和均壓設(shè)備等。 裝料器：裝料器：由大料鐘、大料斗、大鐘桿及煤氣封蓋組成。 布料器：布料器：位于大料鐘的上面，它由小料鐘、小料斗、受料斗及旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置組成。 探料尺探料尺：作用是準(zhǔn)確探測(cè)料面下降深度，防止料面過(guò)高頂彎大鐘桿，

10、或料面過(guò)低造成爐頂溫度過(guò)高，燒壞爐頂設(shè)備。目前常用的探尺多為鏈?zhǔn)杰浱匠?。無(wú)鐘爐頂：無(wú)鐘爐頂：新型爐頂裝料設(shè)備 隨著高爐的大型化和爐頂壓力的提高，先后出現(xiàn)了各種新型爐頂。主要有雙鐘雙閥式、雙鐘四閥式、三鐘式、四鐘式等。而現(xiàn)代大型高爐上多采用擺動(dòng)-旋轉(zhuǎn)布料溜槽式爐頂。其結(jié)構(gòu)如圖2-32（P53）。主要特點(diǎn)特點(diǎn)：取消了料鐘，用既能旋轉(zhuǎn)又能調(diào)節(jié)傾角的旋轉(zhuǎn)溜槽布料?？蛇M(jìn)行任意一點(diǎn)布料，壽命長(zhǎng)，休風(fēng)率低，爐頂高度降低1/3，設(shè)備重量減少1/2，驅(qū)動(dòng)功率減少了1/5。五、五、 渣鐵處理系統(tǒng)渣鐵處理系統(tǒng) 渣鐵處理系統(tǒng)：渣鐵處理系統(tǒng)：風(fēng)口工作平臺(tái)與出鐵場(chǎng)、爐前設(shè)備、鐵水處理及爐渣處理設(shè)備。（P57）六、六、 送

11、風(fēng)系統(tǒng)送風(fēng)系統(tǒng) P53 (1)高爐用鼓風(fēng)機(jī)高爐用鼓風(fēng)機(jī) 高爐冶煉的關(guān)鍵設(shè)備。高爐冶煉的關(guān)鍵設(shè)備。 結(jié)構(gòu)形式：離心式風(fēng)機(jī)離心式風(fēng)機(jī)和軸流式風(fēng)機(jī)軸流式風(fēng)機(jī)，小高爐多用羅茨風(fēng)機(jī)羅茨風(fēng)機(jī)。目前，中型以上高爐均采用前兩者。 (2)熱風(fēng)爐熱風(fēng)爐 結(jié)構(gòu)型式：結(jié)構(gòu)型式：蓄熱式熱風(fēng)爐。 作用：作用：加熱空氣并連續(xù)、穩(wěn)定地送給高爐。 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：由爐基、爐殼、拱頂、大墻、燃燒爐基、爐殼、拱頂、大墻、燃燒室和蓄熱室室和蓄熱室等部分組成，如圖2-33（P54）。 種類：內(nèi)燃式，外燃式，頂燃式種類：內(nèi)燃式，外燃式，頂燃式。七、七、 高爐噴吹系統(tǒng)高爐噴吹系統(tǒng) 作用：作用：從風(fēng)口噴吹燃料，代替部分昂貴的冶金焦，降低成本，改

12、善高爐操作指標(biāo)。（P57） 噴吹燃料種類噴吹燃料種類：煤粉、重油、天然氣，其它還有焦油、瀝青、焦?fàn)t煤氣。目前以噴吹煤粉為主，并提倡噴吹煙煤煙煤。 噴煤工藝組成：噴煤工藝組成：制粉、輸煤、噴吹三部分。八、八、 煤氣處理系統(tǒng)煤氣處理系統(tǒng) 高爐煤氣中含有CO、H2、CH4等可燃?xì)怏w，其發(fā)熱值為(3000 4000) kJ/Nm3，占燃料平衡的25% 30%。但從高爐引出的煤氣（荒煤氣荒煤氣）不能直接使用，需經(jīng)除塵處理。 荒煤氣荒煤氣含塵量一般(10 50)g/Nm3，凈化后含塵量應(yīng)小于10mg/Nm3。 常用除塵設(shè)備：常用除塵設(shè)備：重力除塵器、洗滌塔、文氏管、靜電除塵器、袋式除塵器。 設(shè)備流程圖：圖

13、2-342-36（P5556）。 2.7 高爐冶煉技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)高爐冶煉技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 高爐有效容積利用系數(shù)高爐有效容積利用系數(shù)()指每指每1m3有效容積平均每晝夜生產(chǎn)合格有效容積平均每晝夜生產(chǎn)合格生鐵的折合產(chǎn)量。計(jì)算公式為：生鐵的折合產(chǎn)量。計(jì)算公式為： 高爐有效容積利用系數(shù)高爐有效容積利用系數(shù)VV)()3()(dmt規(guī)定工作晝夜高爐有效容積合格生鐵折合產(chǎn)量t/(m3d) 焦比焦比(K） 焦比是表示高爐冶煉一噸生鐵所消耗的干焦炭量。計(jì)算公式為： 焦比= kg/t 焦比是高爐能量消耗的重要指標(biāo)。)()(tkg合格生作折合量干焦耗用量冶煉強(qiáng)度冶煉強(qiáng)度(I) 冶煉強(qiáng)度是指每1米3高爐有效容積，在一晝夜內(nèi)

14、所能燃燒的干焦量。它反映爐料下降及冶煉的速度。計(jì)算公式為：式中 焦炭冶煉強(qiáng)度晝夜數(shù)日歷晝夜數(shù)-全部休風(fēng)晝夜數(shù)。)()3()(dmt實(shí)際工作晝夜數(shù)高爐有效容積入爐干焦量冶煉強(qiáng)度t/(m3d) 在休風(fēng)率為零時(shí)，利用系數(shù)、冶煉強(qiáng)度與焦比三者有如下關(guān)系：冶煉強(qiáng)度表明高爐作業(yè)強(qiáng)化程度的高低。它取決于高爐所能接受的風(fēng)量。鼓風(fēng)愈多，燃燒焦炭也就愈多，在焦比不變或增加不多的情況下，利用系數(shù)也愈高。1000KIV生鐵合格率生鐵合格率生鐵合格率是指化學(xué)成分符合國(guó)家規(guī)定的生鐵量占總檢驗(yàn)量的比例。這是評(píng)價(jià)生產(chǎn)質(zhì)量好壞的指標(biāo)，般能達(dá)99%以上。焦炭負(fù)荷焦炭負(fù)荷焦炭負(fù)荷是一批料中礦石重量與焦炭重量之比。計(jì)算公式為： 焦炭

15、負(fù)荷和煉鐵焦比是緊密相關(guān)的，焦炭負(fù)荷高低直接影響高爐熱量的收入。生產(chǎn)中常根據(jù)生鐵含硅、錳量的變化及對(duì)焦比的影響，調(diào)整焦炭負(fù)荷。)()(tt一批料中焦炭重量一批料中礦石重量焦炭負(fù)荷 生鐵原材料消耗生鐵原材料消耗 生鐵原村料主要包括鐵礦石、碎雜鐵等。煉鐵輔助材料主要是熔劑。 生鐵原材料消耗指標(biāo)的計(jì)算公式為： 某種原材料耗用量 )()(tkg合格生鐵產(chǎn)量某種原材料耗用量富氧率富氧率富氧率是指工業(yè)氧加入到鼓風(fēng)中后，鼓風(fēng)中氧含量增加的百分?jǐn)?shù)。高爐實(shí)行富氧鼓風(fēng)有利于熱量集中于高爐下部，強(qiáng)化高爐冶煉。 生鐵成本生鐵成本 單位生鐵成本由原料、燃料、動(dòng)力消耗費(fèi)及車間經(jīng)費(fèi)等項(xiàng)組成。它是從經(jīng)濟(jì)角度衡量高爐作業(yè)好壞的

16、重要指標(biāo)。具體項(xiàng)目有： 原燃料消耗鐵礦石、熔劑、焦炭、煤粉、重油。 動(dòng)力費(fèi)循環(huán)水、風(fēng)、蒸汽、比縮空氣、煤氣、氧。 車間經(jīng)費(fèi)輔助材料(大型工具、備品備件、耐火材料等)、工資、折舊費(fèi)、管理費(fèi)(運(yùn)費(fèi)、辦公費(fèi)、旅差費(fèi)等)。 副產(chǎn)品回收粗煤氣、爐渣、爐塵。 企業(yè)管理費(fèi)對(duì)于單獨(dú)的煉鐵廠，車間成本即為工廠成本。如為聯(lián)合企業(yè)，還應(yīng)包括企業(yè)管理的費(fèi)用。 在單位生鐵成本中，一般情況下，原、燃料費(fèi)約占車間成本的80%以上，動(dòng)力消耗費(fèi)占10%左右。爐齡爐齡高爐從開(kāi)爐到停爐大修之間的時(shí)間，為一代高爐的爐齡。延長(zhǎng)高爐爐齡是高爐工作者的重要任務(wù)。2.8 高爐操作高爐操作 一一 爐內(nèi)操作爐內(nèi)操作 高爐基本操作制度主要有：高爐

17、基本操作制度主要有：爐缸熱制度、造渣制度、爐缸熱制度、造渣制度、送風(fēng)制度和裝料制度。送風(fēng)制度和裝料制度。 1 爐缸熱制度爐缸熱制度 爐缸熱制度是指爐缸溫度水平的高低。爐缸熱制度是指爐缸溫度水平的高低。 表示熱制度的參數(shù)有：（表示熱制度的參數(shù)有：（1）鐵水溫度。鐵水溫度一般）鐵水溫度。鐵水溫度一般為為13501500，又稱為鐵水物理熱；（，又稱為鐵水物理熱；（2）用生鐵中）用生鐵中Si含量高低表示，又叫化學(xué)熱。通常含量高低表示，又叫化學(xué)熱。通常Si高時(shí)，鐵水溫度高；高時(shí)，鐵水溫度高；Si低，溫度則低。低，溫度則低。 但在冶煉低硅鐵時(shí)，二者并不一致。但在冶煉低硅鐵時(shí)，二者并不一致。V2 造渣制度造渣制度 造渣制度是指根據(jù)原料條件和生鐵質(zhì)量要求，確定渣的化學(xué)組成與堿度。3 送風(fēng)制度送風(fēng)制度 送風(fēng)制度是指根據(jù)爐內(nèi)風(fēng)口狀態(tài)，確定送風(fēng)質(zhì)量、風(fēng)口伸入風(fēng)口內(nèi)的長(zhǎng)度及風(fēng)口面積。送風(fēng)質(zhì)量包括風(fēng)量、風(fēng)壓、風(fēng)溫、富氧量、噴吹量、濕度等。4 裝料制度裝料制度 裝料制度是指高爐裝料的方式與