高炉炼铁工考试论述题(7)

2020-02-21 22:37

4)长期不顺的高炉,风量与风压不对应。采用上部调节无效时,应果断采取缩小进风面积,或者临时堵部分风口。

5)炉墙侵蚀严重、冷却设备大量破损的高炉,不易采取任何强化措施,应适当降低炉顶压力和冶炼强度。

6)炉缸周边温度或水温差高的高炉,应急早采用还TiO2炉料护炉,并适当缩小进风面积,或临时堵部分风口,必要时可冶炼铸造生铁。

7)矮胖多风口高炉,适于提高冶炼强度,维持较高的风速或鼓风动能和加重边缘的装料制度。 8)原燃料条件好的高炉,适宜于强化冶炼,可维持较高的冶炼强度。反之则相反。

108..何为合理的煤气流分布,什么情况下需调整装料制度?

答:合理的煤气流分布,首先要保持炉况稳定顺行,控制边缘与中心两股气流;其次是最大限度的改善煤气利用,较低焦炭消耗。但它没有固定模式,随着原燃料条件改善和冶炼技术的发展而相应变化。 调整: 1)原燃料条件变化

原燃料条件变差,特别是粉末增多,出现气流分布和温度失常时,应及早改用边缘气流与中心较发展的装料制度。但要避免过分的发展边缘,也不要不顾条件片面的追求发展中心气流。原料条件改善,顺行状况好时,为提高煤气利用,可适当扩大批重或加重边缘。 2)冶炼强度变化

由于某种原因被迫降低冶炼强度时,除适当的缩小风口面积,上部要采用较为发展边缘的装料制度,同时要相应缩小批重。 3)装料制度与送风制度相适宜。

装料制度与送风制度相适宜。当风速低、回旋区较小,炉缸初始气流分布边缘较多时,不宜采用过分加重边缘的装料制度,应在适当加重边缘的同时强调疏导中心气流,防止边缘突然加重而破坏顺行。可缩小批重,维持两股气流分布。若下部风速高,回旋区大,炉缸初始气流边缘较少时,也不宜采用过分加重中心的装料制度,应先适当疏导边缘,然后再扩大批重相应增加负荷。

4)临时改变装料制度调节炉况。

炉子难行、休风后送风、低料线下达时,可临时改若干批强烈发展边缘的装料制度,以防崩料或悬料。

109.你如何理解高炉经济喷煤的概念,如何确定不同冶炼条件下的经济喷煤比?

答:1)高炉经济喷煤的概念,高炉喷煤的目的主要是用价格相对较低的煤粉代替价格相对较高的焦炭,降低高炉冶炼的成本,高炉经济喷煤的概念是在较低总燃料比条件下,获得相对较高的煤比和高置换比,实现燃料成本最低化,而不是高煤比、高燃料比、低置换比。喷煤高炉的焦炭和煤粉的吨铁总成本加上其他为确保正常喷煤而增加的吨铁附加成本最低时的喷煤比,称为最优经济喷煤比。

高炉在一定的冶炼条件下,一定范围内随着喷煤比的提高,煤焦置换比会逐渐降低(煤比较低时置换比变化不明显),当喷煤代替的焦炭成本等于喷吹煤粉成本时(经济置换比最小值×经济喷煤比最大值×焦炭单位成本价格=经济喷煤比最大值×喷吹煤粉单位成本价格+其他为确保正常喷煤而增加的吨铁附加成本),该状态下的喷煤比称为经济喷煤比最大值,超过该喷煤比最大值时,喷煤的成本超过焦炭成本,总燃料成本将升高,这时的煤焦置换比称为经济置换比最小值。因此,高炉喷煤比并不是越大越好,在煤焦置换比降低到经济置换比最小值以下时,过高的喷煤比不仅起不到降低成本的作用,反而引起总燃料成本升高,并有可能造成高炉炉况顺行变差和其他综合成本的上升。 2)不同操作条件下的经济喷煤比的确定

2.1对应不同的冶炼条件,某一特定高炉经济喷煤比的数值是不同的,冶炼条件相对较好时,经济喷煤比数值一般相对较高,反之,经济喷煤比数值较低。

2.2确定特定高炉不同冶炼条件下的经济喷煤比,主要是比较喷煤的投入与产出是否平衡合理,具体工作包括:统计和计算其煤焦置换比,并比较不同冶炼条件下的总燃料吨铁成本及其他为确保正常喷煤而增加的附加成本,如提高风温、增加富氧、改善原燃料条件等附加的吨铁成本升高值,当冶炼吨铁的燃料总成本+为确保正常喷煤而增加的附加成本达到最低值时,该状态下的喷煤比即为经济喷煤比。

2.3高炉炼铁工作者的主要任务是用尽可能少的投入,确保增加喷煤比后高炉仍然稳定顺行并获得较高的煤焦置换比,如改进热风炉操作获得较高的风温,尽量筛除炉料的粉末,确保料柱透气性,科学合理地确定高炉冶炼操作制度,并根据条件变化及时调整炉况,确保高炉长期稳定顺行和相对较高的煤气利用率,组织好炉前的渣铁排放,使高炉的物料投入和排放平衡等。

110. 如何合理的维护炉体? 答案:1)建立完善的监控设施

A包括冷却水水温、流量、压力等检测设施,每班至少检查各段冷却壁的水温差一次。若超过

允许范围应及时采取措施,尤其是炉缸水温差升高时应采取清洗冷却壁、提高给水压力、增加冷却水量,减少冷却壁串联块数。

B 高炉各部温度检测,尤其是炉底、炉缸、炉腰、炉身等内衬应设有温度检测装置。 C 高炉各部热流强度检测,进而采取有效的控制冷却壁热流的措施。 D 冷却壁破损检测; E 冷却壁结垢检测; F 冷却壁内衬侵蚀检测; 2)加强高炉操作,控制边缘气流 A 保证炉况顺行稳定;

B 在保证顺行的前提下,能够长期获得在该冶炼条件下最高的煤气利用率; C 防止边缘过分发展,延长一代高炉寿命。 3)进行炉体灌浆和压入泥料

在高炉投产一段时间后,局部炉墙与炉壳之间出现孔洞,炉皮产生红点火鼓包现象,这时需要对炉体各部尤其是铁口、炉缸等部位进行灌浆或压入泥料处理。 4)对炉衬进行喷补

当高炉投产2至3年后,炉身砖衬破损严重,高炉操作炉型将发生变化,同时冷却设备得不到砖衬的有效保护。因此在投产2年之后要考虑对炉衬进行喷补,对冷却设备进行保护,之后定期进行喷补作业。

5)炉缸侵蚀严重时,对炉缸进行护炉

使用含钛炉料进行护炉是保护炉缸的一项重要措施。在还原气氛下,通过含钛炉料中TiO2还原产物如TiN、TiC、Ti(CN),与铁水、石墨等物质一起凝结在炉缸侵蚀严重的部位,对炉缸起到保护作用。

111、请你谈谈高炉炼铁工艺长流程面临的挑战和不足。

答:1、焦炭越来越昂贵,炼铁成本上涨。高炉炼铁必须使用焦炭,尽管先进高炉的喷煤比(或其他喷吹物如天然气、重油等)已经达到200kg/t以上,但满足高炉透气性的极限焦比仍在200kg/t以上,而且高炉容积越大、高度越高,对焦炭强度的要求越高。然而焦煤资源越来越少,且焦炭资源不可再生,焦炭价格急剧上涨,导致了高炉炼铁成本的大幅上升,从长远的角度看,这种状况必然会给高炉的后续发展带来危机。

2、生产流程长,总投资和占地面积十分庞大。由于高炉采用竖炉鼓风冶炼技术,为保证焦炭和

铁矿构成的料柱的透气性,高炉炉料必须是块状,且有较均匀的粒度,就需要对矿粉进行造块(烧结和球团)加工,而且高炉越高对炉料的冶金性能要求也越高。从铁前的原料场到烧结厂(球团厂)、焦化厂,再到高炉炼铁系统,生产流程很长,也造成总投资和占地面积十分庞大。 3、冶炼周期长,继续提高生产效率困难。传统高炉过分依赖气固相间接还原,间接还原度约67%左右,因此铁氧化物在高炉内还原和熔炼一般要停留很长时间,即从炉料投入到高炉出铁需要6.5~7小时。尽管采用了各种强化冶炼技术,但这种依赖气固相反应为主的熔炼工艺要想继续提高生产效率已非常困难。

高炉炼铁生产长流程遇到空前挑战,各种新的直接还原和熔融还原流程和方法不断涌现,相信不久的将来,这些非高炉炼铁技术有希望取代高炉炼铁生产。

112、日本新一代高炉技术的核心技术是研究使用高反应性高强度焦炭和热压含碳球团,目标是大幅度降低还原剂比和二氧化碳排放,欧洲则研究炉顶煤气脱除CO2后预热到900℃左右再喷入高炉炉身,循环利用炉顶煤气,而且鼓风用温度较低的氧,而不是高风温空气,即所谓无氮气高炉,达到节能减排的效果,请用高炉还原基本原理分析日本新一代高炉技术的理论基础。(论述)

答:高炉内铁矿石还原有直接还原和间接还原两种途径,以1000℃等温线为分界点,温度低于1000℃的区域主要发生间接还原,温度高于1000℃的区域主要发生直接还原,其中间接还原的限制条件主要是动力学条件,如煤气中CO的浓度、矿石粒度、矿石的还原性等,直接还原的限制条件是温度和焦炭的反应性,即热力学条件和化学反应。直接还原不仅消耗炭素,而且是强吸热反应,需要消耗炭素燃烧或其它方式供给高炉的热量,与间接还原相比,直接还原消耗的总碳量多,因此减少直接还原和其他热量消耗,发展间接还原是降低高炉还原剂比节能减排的主要发展方向。

使用高反应性焦炭可以降低焦炭的反应开始温度,由此可以控制高炉的储热带温度和还原平衡点,使高炉炉身温度得到降低,从而起到节能的作用。同时,使用高反应性焦炭可以有效改善炉内反应效率,又有降低还原剂比和减少二氧化碳排放的作用。

使用热压含碳球团,可以降低高炉储热区温度,抑制直接还原发展,因此可以达到降低还原剂比和减少二氧化碳排放的作用。

欧洲高炉炉身喷吹脱除CO2的炉顶循环煤气,主要是增加高炉块状带的煤气浓度,改善间接还原的动力学条件,有利于增加间接还原的发展,从而达到节能减排的目的。 113、炉腹的侵蚀机理?

、答案:(1)温度波动造成的热震破坏; (2)高温热应力对炉衬的破坏; (3)溶渣和铁水的侵蚀;

(4)上升煤气流和下降炉料的冲刷磨蚀; (5)碱金属及CO气体的化学侵蚀。 114、高压操作的条件和优点是什么?

3、答:高压操作的条件是:(1)鼓风机要有满足高压操作的压力,保证在高压操作下能向高炉供应足够的风量。(2)高炉及整个炉顶煤气系统和送风系统必须保证可靠的密封及足够的强度,以满足高压操作要求。

高压操作的优点是:(1)强化冶炼进程,提高产量。(2)可在一定程度上降低焦炭消耗。(3)降低炉尘吹出量。(4)可以回收能量。(5)高压以后,对硅的还原不利,而强化了渗碳过程,所以高压有利于低硅生铁的冶炼,使生铁碳含量增加。

114、高炉炉体内衬砖有哪些质量要求?

答案:(1)对长期处在高温高压条件下工作的部位,要求耐火度高,高温下的结构强度大(荷重软化点高、高温机械强度大),高温下的体积稳定性好(包括残存收缩和膨胀、重烧线收缩和膨胀要小)。

(2)组织致密,体积密度大,气孔率小,特别是显气孔率要小,提高抗渣性和减小碳黑沉积的可能。

(3)Fe2O3含量低,防止与CO在炉衬内作用,降低砖的耐火性能和在砖表面上形成黑点、熔洞、熔疤、鼓胀等外观和尺寸方面的缺陷。

(4)机械强度高,具有良好的耐磨性和抗冲击能力

115、焦炭质量对高炉冶炼有何影响?

答案:焦炭在高炉内的骨架作用是其它炉料所不能取代的。焦炭强度M40、M10直接影响焦炭的骨架作用,对高炉冶炼的影响是无可置疑的。M40增加1%,利用系数增加0.04,降低焦比5.6kg/t;M10降低0.2%,增加产量0.05降低焦比7kg/t。从2004年以来武钢焦炭M40提高了1.4%,M10下降了0.3%。这两项合计可增加产量10%,降低焦比15kg/t以上。

焦炭热态强度对高炉冶炼的影响更使十分重要的。以往研究证明:焦炭从料线到风口平均粒度减少20%~40%。在块状带,粒度无明显变化;从软熔带位置开始,焦炭粒度变化很大,这是


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