高炉强化冶炼(2)

2019-09-01 11:32

炼铁厂(或车间)经济上最合算的产量是在所具有的设备上,于单位时间内达到最高利润总和时的产量,如图3所示,在生铁成本为产量的函数S=? (P)曲线上,生铁最低成本是在P0产量下获得,而且在最低处附近,生铁成本升高较慢,使得生铁出厂价与成本的差值(C-S)减小的幅度比产量增加的幅度小,所以在某种P> P0的情况下经济效益户(C-S)的乘积达到最大,这就是我国众多厂家追求的产量指标。最后,应当指出的是在我国随着产量和效益的提高,高炉设备,特别是高炉本体的寿命越来越短,大修和中修费用不断增加,有可能影响到增产的效益。这个问题的严重性已引起人们重视,开始研究提高高炉寿命的有效措施,例如采用高质量碳砖,碳化硅砖,改进高炉冷却(炉底水冷,炉身软水密闭循环冷却)以及钒钛炉渣护炉等。高炉长寿技术的开发和实现将促使高炉生产实现高产、低耗、优质,高效益。目前世界各国已把高炉长寿看作炼铁技术的一个重要组成部分和发展的标志。

高炉强化冶炼工艺操作技术

我国高炉炼铁在近几年来取得了很大的进步,冶炼强度在中小型高炉上超过了1.5 t/(m3?d),大高炉上也达到了1.1t/(m3?d)以上,利用系数相应达到3.5 t/(m3?d)以上和2.3 t/(m3?d)以上,燃料比降到530 kg/t和500 kg/t左右。这是由于采取了所谓强化高炉冶炼技术的结果。这些技术包括精料技术、高风温技术、高压操作技术、喷吹燃料技术、富氧大喷煤技术、先进的计算机控制技术等。

精料是高炉强化冶炼的基础

高炉强化冶炼以后,一方面单位时间内产生的煤气量增加,煤气在炉内的流速增大,煤气穿过料柱上升的阻力?p上升;另一方面炉料下降速度加快,炉料在炉内停留时间缩短,也就是冶炼周期缩短,这样煤气与矿石接触的时间缩短,不利于间接还原的进行。为保持强化冶炼后炉况顺行、煤气利用好、产量高、燃料比低,原燃料质量成为决定性的因素。

首先是矿石的人炉晶位和焦炭灰分及含硫量,它们决定着渣量。人们普遍认为,渣量不低于300 kg/t,要实现喷吹燃料200 kg/t以上,燃料比500 kg/t是困难的,甚至是不可能的;另外渣量也是煤气顺利穿过滴落带的决定性因素。

其次,原料的粒度组成、高温强度和造渣特性是影响料柱透气性和高炉顺行的决定性因素。均匀的粒度组成和较好的高温强度是保证块状带料柱透气性的基本条件,而良好的造渣性能是降低软熔带和滴落带煤气运动阻力的基本条件。

第三,原料的还原性是影响高炉内铁的直接还原度的决定性因素,只有原料具有良好的还原性(如烧结矿、球团矿或粒度小而均匀的天然赤铁矿和褐铁矿矿石),才能保证炉料在进入高温区以前充分还原,从而降低焦比。

第四,焦炭的强度特别是高温强度是软熔带焦窗和滴落带焦床透气性和透液性的决定性因素,所以降低焦炭的灰分、反应性是十分重要的。

由此可见,要想高炉强化冶炼并获得良好的高炉生产指标,必

须抓好原燃料,改善原燃料质量,使原料具有品位高、粒度均匀、强度好、还原和造渣特性优良等条件,使焦炭具有灰分低、硫低、强度高、反应性低等优良条件。

我国精料技术取进步和发展方

近年来,精料的重要性已深入炼铁工作者的心中,受到各级组织生产者的重视,精料技术取得了相当大的进步,具体表现为: (1) 入炉品位显著提高。由于认识到入炉品位的高低是决定渣量和冶炼过程热量消耗的决定性因素之一,在原来入炉品位较低(TFe约为50%左右)时,提高矿石晶位1%,可降低燃料比2%,提高产量3%。因此各厂都把提高人炉晶位作为提高冶炼强度和降低燃料消耗最积极、最有效的措施。我国宝钢、三明、杭钢等10余家企业的人炉品位已在60 %以上,绝大部分企业的人炉品位在58.5%以上。入炉晶位提高的措施是:利用两种资源,适量使用进口富矿,淘汰国产劣质矿;改进选矿技术,使精矿粉的品位由原来的60%~63%提高到66%~68%等。

(2) 做好入炉料成分稳定工作。生产实践使人们认识到,原料成分的不稳定是引起高炉炉况波动的重要原因。为防止炉况失常,生产中常被迫维持较高的炉温,这就无形中增加了燃料消耗,这就是很多高炉尤其是中小型高炉炼钢生铁中的[Si]降不下来的原因。例如炼钢要求生铁中[Si]在0.4%即可,但生产者考虑烧结矿中TFe和碱度mCaO/mSiO2的波动,[Si]迫维持在0.6%,甚至0.8%,而[Si]每增加0.1%焦比要上升4 kg/t。为使原料成分稳定,就要加强中和混匀

工作,很多厂包括地方骨干中型企业建成了中和混匀料场,取得了很好的效果。

(3) 优化入炉料的粒度组成,这是改善料柱透气性和强化冶炼过程的重要影响因素。现在广泛地强化了筛分工作,不仅在烧结厂、球团厂进行,还普遍地在高炉槽下进行,筛去粒度小于5 mm的粉末,与此同时,还限制烧结矿粒度的上限为40~50 mm。

(4)采用低温烧结法生产高碱度低FeO高还原性的烧结矿,并向低SiO2发展,这是提高烧结矿冶金性能的重要措施。我国宝钢烧结矿中的SiO2含量降到4.5 %左右,达到世界先进水平,现在已逐步推广。

(5)发展球团矿生产,为合理炉料结构提供优质酸性料。我国铁矿资源主要是贫矿,通过磁选得到磁精粉,本应用它来生产球团矿,但走的却是生产烧结矿的道路,球团矿生产一直没有得到重视。随着精料技术的发展,球团矿逐步被人们认识到是一种优质的高炉炉料,开始得到发展。近年来,一些厂都新建了球团车间以满足高炉炉料结构的要求。虽然这些球团生产设备绝大部分是竖炉(84%),球团矿的质量还不是太好,很难满足大型高炉对球团矿质量的要求,但为炉料结构的优化还是做出了贡献。现在首钢迁安矿山公司已成功地建成和投产了国产100万t/年的链箅机回转窑生产线,并正在建设200万t/年的新球团设备。

(6)焦炭质量不断提高。我国已有两家焦化厂生产出灰分为10 %左右的优质焦炭,达到国际上要求的一级焦炭。有10余家生产的焦炭的灰分已降到12 %以下,达到11.2 %~11.5 %。很多厂焦炭的

含硫量在0.5 %以下。M40有了很大提高,宝钢焦炭的M40达到89.87%,M10小于7%。

高炉精料技术发展的方向大致是:进一步提高人炉品位;改进焦炭质量,将灰分普遍地降到12%以下,M40提高到85%~90%,M10降到小于6%;烧结矿质量改进,含铁波动±0.05,碱度波动±0.03,粒度大于50 mm加的不超过10%,不大于10 mm的在30%以下,不大于5 mm的不超过3%;大力发展球团矿,将其占人造富矿总量的比例由现在的10%提高到25%;开发生产适用于高炉使用的金属化炉料等。

高强度冶炼和必须具备的条件

通俗地说,高强度冶炼就是使用大风量、加快风口前焦炭的燃烧速度、缩短冶炼周期、提高冶炼强度,以达到提高产量之目的的冶炼操作。

实行高强度冶炼,必须具备以下条件:

(1)原料条件要好,即品位高、强度好、粒度均匀、粉末少。如果原料粒度不均,粉末多,则料柱透气性不好,高炉不接受大风,强行加风,则压差猛增、崩料、悬料不断,不能维持正常操作。如果矿石晶位低,则渣量增加,大风操作时滴落带容易引起液泛,高炉亦不能维持顺行。

(2)要有适合高强度冶炼的合理炉型。适度的“炉缸大、炉身矮、风口多”的高炉有利于强化冶炼,因为这种炉型料柱短,煤气阻力小。由于炉缸截面积大,风口多,在较高的冶炼强度和喷吹燃料的条件


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