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        高爐強化冶煉方法

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        高爐強化冶煉方法

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        高爐強化冶煉(blast   furnace   intensity   smelting)
        相對高爐常規冶煉而言,采用一切先進技術和工藝方法,縮短冶煉周期,提高高爐煉鐵生產率及其綜合經濟效益的冶煉工藝。高爐生產率常用高爐利用系數來表示。

        強化方向高爐利用系數可用下式表示
        式中i為冶煉強度,t/(m3?d);k為焦比,t/t。提高冶煉強度與降低焦比是提高利用系數,強化高爐冶煉的兩個主要方向。凡能提高冶煉強度,降低焦比的技術措施和方法,都屬于高爐強化冶煉的范疇。諸如改善爐料結構,采用高爐精料,高壓操作,高爐噴吹燃料,高風溫以及富氧鼓風、綜合鼓風、加濕鼓風和脫濕鼓風等都是高爐強化冶煉的重要內容。此外,加強管理,如加強設備維護,降低休風(見休風與復風)率、慢風(見慢風操作)率和漏風率等,使高爐常處于全風操作狀態,以增加生鐵產量,降低單位生鐵能耗,也是高爐強化冶煉不可忽視的內容。但是也不能簡單地得出高爐生產率與冶煉強度成正比的結論。因為焦比在相當程度上還與冶煉強度有關,即k=f(i)。

        冶煉強度與焦比的關系冶煉強度與焦比之間的內在聯系,經過長期生產實踐和科學總結,已逐步為人們所認識。美國萊斯(O.Rice)、德國辛弗戴爾(E.Sin一[udle)和前蘇聯扎波羅什鋼廠、依里奇工廠等,依據他們不同時期的高爐生產實踐,進行了大量統計研究后都指出,高爐操作應有一個與冶煉條件相適應的最佳(對焦比而言)冶煉強度。中國高爐的生產實踐和理論研究證明和發展了這一理論。1949~1957年中國高爐生產基本上是維持中等冶煉強度(i不超過1.0t/(m2?d)),力求降低焦比。1958~1960年總結出了“以原料為基礎,以風為綱,提高冶煉強度和降低焦比同時并舉”的高爐強化經驗,一些高爐的主要技術經濟指標處于當時的世界先進水平。如本溪鋼鐵廠兩座300m。高爐,1959年4月冶煉強度高達1.487t/(m2?d),利用系數為2.305t/(m2?d),焦比為65。7kg/t;鞍山鋼鐵公司9號高爐(1000m3級)1960年1~6月的冶煉強度1.541t/(m2?d),利用系數2.364t/(m2?d),焦比644kg/t;與此同時也出現了一些高爐由于冶煉強度過高(i=1.5~1.8t/(m2?d)),設備維護工作未及時跟上,爐頂設備和爐襯磨損較快,高爐壽命降低,生鐵質量時有下降的情況。于是1961~1962年,又進一步總結出,在采用精料的基礎上,提高冶煉強度的同時降低焦比。因為有時提高冶煉強度會引起焦比升高,而不能提高利用系數,形成了提高冶煉強度和降低焦比的矛盾。在一定的冶煉條件下,確實存在一個適宜的冶煉強度(嚕),此時焦比最低。高于或低于這個適宜的冶煉強度都要引起焦比升高。但是,隨著冶煉條件的改善,與最低焦比相對應的適宜冶煉強度數值將有所提高。這一規律如圖所示。從圖中可以看出,對一定的冶煉條件,在i適左邊,隨著冶煉強度的提高,焦比降低,即提高冶煉強度與降低焦比是一致的。在i適右邊,隨著冶煉強度提高,焦比升高,即提高冶煉強度同降低焦比相矛盾,不能達到雙獲益的效果。這是由于在冶煉強度很低時(誼以左),爐內煤氣量很小,煤氣流速低,沿高爐截面分布不均勻,常表現為邊緣過分發展,爐缸中心堆積,大量煤氣從邊緣溜走,煤氣與礦石未能充分接觸,造成直接還原和爐頂溫度升高,煤氣的化學能和熱能利用很差,因而焦比高,且冶煉強度愈低,焦比愈高。隨著冶煉強度的提高,燃燒帶擴大,爐缸中心疏松、活躍、煤氣分布趨于均勻、合理,傳熱、傳質過程加速,爐況順行,能量利用改善,故焦比逐漸降低。當冶煉強度提高到i《水平,獲得最低焦比之后,若不采取措施改善冶煉條件,繼續追求高冶煉強度(i適以右),則會由于煤氣量增加,流速過大,氣流與料柱透氣性不相適應,造成中心過吹或煤氣管道行程,引起下料不暢,嚴重時發生崩料、爐況難行,甚至懸料(見懸料與坐料),爐況遭到破壞,使煤氣能量利用惡化,導致焦比顯著升高。由此可見,只有冶煉強度適宜,風量和煤氣量的大小與料柱透氣性相適應,高爐順行,焦比才能降低。否則,高爐不順,焦比升高。若為滿足產量要求而進一步提高冶煉強度,就必須創造更好的冶煉條件,使冶煉強度與焦比的關系曲線向右下方移動。也就是從曲線1向曲線2、曲線3……轉移,尋求更高水平的i適。

        在實際生產中,往往不是在i適的情況下操作,而是在比i適稍大一點的冶煉強度下操作。因為這時冶煉強度提高的效果是明顯的,而焦比上升的影響卻不明顯。只要在生產中冶煉強度提高的幅度大于焦比上升的幅度,高爐利用系數還是會有所提高。中國煉鐵工作者正是掌握了這個規律,結合中國的情況在1958~1960年及以后的年代里創造了高爐利用系數和冶煉強度的先進水平。一直到90年代中國的一些高爐在原燃料條件不如發達國家的先進高爐(焦炭灰分高,強度偏低,入爐品位低,渣量大,含鐵爐料粒度偏小,含粉率高等)的情況下,仍然以這種規律指導生產,使高爐的冶煉強度達到1.3t/m2?d以上,利用系數達到2.7~2.8t/m2?d,有的達到3.0t/m2?d。但是也有些高爐不考慮原燃料等條件將冶煉強度提得過高,使焦比升高的幅度超過了冶煉強度,因而利用系數并沒有因此而提高。正反兩個方面的經驗和教訓說明煉鐵工作者掌握這個規律的重要性。

        應該指出,在一定的時期與條件下,高爐強化的側重面會有所不同。例如,在70年代,由于焦煤資源的減少,加之世界性能源危機的影響,降焦、節能成了當務之急,因此,國內外都在大力實行降低焦比和燃料比。進入80年代,由于氧氣轉爐煉鋼技術和經濟的發展,需鐵量大增,又要求冶煉強度達到應有水平,以增加生鐵產量。

        強化新技術及展望根據世界高爐強化發展趨勢,在相當長時期內要著重發展精料技術,為高爐冶煉創造好的原燃料條件,同時發展高壓操作(爐頂壓力0.2~0.3MPa),高風溫(1250℃以上),高燃料噴吹量(噴煤200kg/t以上)及與之相適應的富氧量(如鼓風含氧量達25%以上),低硅(≤O.3%[Si])鐵冶煉等技術,達到高一氧化碳利用率(ηco52%~54%)和長壽命(一代爐齡10~15年以上無中修)。同時還要進一步發展布料控制,軟熔帶控制以及高爐過程計算機自動控制等技術,使高爐生產向更高的水平發展。

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