2023年炼铁学期末总结.docx

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1、2023年炼铁学期末总结 炉料物理水蒸发对高炉冶炼过程的影响 物理水升温，蒸发吸热，可是炉顶温度降低 消耗高炉上部多余热量，对冶炼过程影响不大 结晶水分解对高炉的影响危害： 强烈吸热，消耗大量高温区宝贵热量 消耗固体碳素C，破坏焦炭强度 产生的还原性煤气H 2、CO在上升过程中利用率不高 (高炉中下部冷却器漏水时，也会发生类似问题。) 碳酸盐分解危害 分解反应本身要消耗高炉内的热量； 分解反应放出的CO2冲淡了还原气体的浓度； 与碳反应强烈吸热，消耗大量高温区宝贵热量； 消耗固体碳素C，减少还原和热量作用的碳素； 破坏焦炭强度(使得焦炭料柱骨架作用减弱) 对策：高炉应尽量使用全熟料(高碱度烧结

2、矿或自熔性烧结矿配加酸性氧化球团矿)入炉，以少加或不加石灰石； 以生石灰(CaO)代替石灰石； 适当减少石灰石的粒度。 碳素沉积反应(析碳反应)危害： 此反应消耗高炉上部的气体还原剂CO； 渗入砖衬缝隙的CO在析出固体碳时，产生膨胀，破坏炉衬； 在炉料孔隙内发生的析碳，可能使炉料破碎、产生粉末，阻碍煤气流； 析碳反应生成的细微碳粉阻塞炉料间空隙，使炉料透气性降低。 气化反应危害 “循环富集(Recycling enrichment)” 下部气化、上部冷凝； 渗入砖衬缝隙，破坏炉衬； 阻塞炉料孔隙，降低炉料强度，增加煤气流阻力。 危害: 高炉难行、悬料、炉墙结厚及结瘤等。炉渣离子组成质量交换时，

3、必然涉及电子传递电化学反应 对金属离子而言：渣液中离子A 得电子铁液中原子A铁液中原子B 失电子渣液中离子B两者互相关联，故称为耦合反应。 渗碳反应 在低温区域，还原出的Fe呈固态多孔，叫海绵铁 由于2CO = CO2C 反应在低温下易进行，析出碳黑； 新生的Fe对上述析碳反应有催化左右； 海绵铁与碳发生渗C反应：3Fe+C = Fe3C； 反应平衡时，海绵铁中含C量最高可达1.5%； 由于海绵铁渗C后，熔点不断降低，逐渐熔化成液态铁水； 海绵铁在熔化过程中继续渗C，液态铁水含C可达4%左右。 铁水渗C反应受温度及其它元素影响 炉渣的理化性能 （1） 熔化性能熔化温度及熔化性温度 （2） 流动

4、性能 （3）炉渣的表面性质表面张力表，与界面张力界 液相/气相之间 表面张力： 渣/气= 0.20.6 N/m 液相/液相之间 界面张力： 渣/铁= 0.91.2 N/m 表面张力表：生成单位面积的液相与气相的新交界面所消 耗的能量 表：表面张力小，炉内易产生液泛现象和泡沫渣(炼铁)、炉外易起泡造成渣沟或渣罐外溢= 危害?在炉外易形成泡沫渣、乳化渣(如炼钢) 界面张力界：在液态渣铁之间形成单位面积界面所消耗的能量 界：界面张力小 渣中带铁，渣铁分离困难 （4）炉渣的脱硫性能硫分配系数Ls （5）炉渣的稳定性热稳定性化学稳定性炉渣排碱 K、Na循环富集对高炉冶炼的危害 （1） 破坏炉料强度：K和

5、Na降低炉料的强度，特别对焦炭的高温强度影响甚大： 焦炭吸收K、Na后，会形成塞入式化合物KC 6、KC 8、KC 12、KC24等，一方面使焦炭变得疏松；另一方面使焦炭反应性增大，导致碳熔损反应量增大。其结果是造成焦炭高温强度急剧下降； K、Na及其低沸点化合物沉积于炉料表面和孔隙，特别是钻入Fe2O3晶格内，将使球团矿异常膨胀，高碱度烧结矿粉化。 （2） 使软熔带位置升高，厚度增加，初渣形成早，对造渣不利： FeXO、SiO 2、K2O可形成熔点为700左右的玻璃渣相； 低熔点渣相糊住海绵铁表面，使渗碳、滴落困难，使软熔带的下沿温度提高。 （3） K、Na促进碳素沉积反应2CO=CO2+C

6、的进行(催化作用)，并使得高炉上部的还原速度加快(K、Na催化还原FeO)； （4） 使炉衬破裂，炉墙结厚甚至结瘤： K、Na蒸汽渗入砖缝，氧化沉积，伴随碳素沉积引起膨胀； 与砖衬形成低熔点物质FeXO、SiO2 K2O，引起渣化； 当炉况不顺、发生悬料时，煤气横向扩散，结果低熔点物质FeXO、SiO 2、K2O粘附焦末、矿末后，生成瘤根，久之造成结厚甚至结瘤。 （5） 使整个料柱的透气性降低，高炉顺行急剧恶化： 使炉料强度变坏，上部透气性降低； 使初渣形成早，软熔带位置高且厚，煤气阻损大大增加； 含K、Na炉渣的表面张力小，易泡沫化产生“液泛”，使中、下部透气性降低； 焦炭高温强度下降后，高

7、炉下部透气性变差。 燃烧带：风口前碳被氧化而气化的区域，又叫风口回旋(循环) 区。它是高炉内唯一的氧化区域，故又称氧化带。 风口燃烧带的作用： 提供热源； 提供还原剂CO； 提供炉料下降的空间。 散料的流体力学特性(参数) 空(孔)隙度(率) 粒度差别越大，越小 比表面积料块S 摩擦阻力、P形状系数当量直径炉料下降的条件下降的能力，需要有空间 管道行程(Channeling)”的生成机理及危害 煤气在炉内沿径向分布，与其所遇到的阻力成反比换言之：煤气总是沿着透气性好的路线上升的。 高炉炉料的特性及在炉内的分布是不同的,即各种炉料粒度密度各不相同，且分布也不均匀在炉内局部出现气流超过临界速度的状

8、态是可能的局部“管道行程” “管道行程(Channeling)”的危害 炉顶温度炉料加热不充分 间接还原不好 铁水质量不稳定 炉尘吹出量焦比 液泛(Floating)现象”的危害 高度弥散在渣铁间的气泡，使煤气流阻力大大升高； 被煤气流吹起的渣铁，在上部较低温度区域，有重新冷凝的危险； 渣铁的重新冷凝，一方面将导致料柱(Stock)孔隙度降低，煤气流动受阻。另一方面，可造成炉墙结厚(Wall thickening)、结瘤(Scaffolding)，破坏高炉顺行。 高炉悬料(Hanging)机理炉料下降的有效作用力F 0 ， 即炉料的有效重量 煤气流的浮力 高炉四大操作制度 装料制度 送风制度

9、造渣制度 热制度 影响炉顶装料状况的因素“上部调剂(节)” 依据装料设备特点、原燃料的物理性能、在高炉内的分布特性以及送风制度等因素，改变炉料在炉喉的分布情况(矿/焦层厚度沿炉喉径向分布)，控制煤气流的合理分布，最大限度地利用煤气的热能和化学能。 控制造渣过程和终渣性能 熔化性能、流动性能、脱硫性能、稳定性等。 下部调剂(节)(Lower adjustment) 调节送 风制度及喷吹参数(喷吹燃料种类、数量)，维持合适的鼓 风动能，以控制原始煤气流分布。 在精料的基础上，采用高压操作、高风温、喷吹燃料、富氧和综合鼓风、提高炉衬寿命和达到提高产量( 利用系数)、降低焦比。 精料措施 提高含铁品位

10、 增加熟料比 改善冶金性能 加强原料稳定性 含铁炉料整粒改善焦炭质量 合理的炉料结构高风温作用综合效果 降低焦比 风温物理热补偿，焦比下降； 焦比降低，煤气量减少，炉顶煤气t顶降低，煤气带走热量减少； 高温区下移，间接还原区扩大，煤气CO利用率提高； 因产量增加，单位铁水热损失相应减少； 风温高可补偿喷吹热量，增大喷吹量，节省焦比。 改善烧结料层的透气性的对策：冷态1提高料层空隙度（1强化制粒2配天然矿3合适的粒度分布4合适的布料分布）2合适的原料粒度（1 D上升有利于P上升2 D上升不利于烧结反应进行）热态1控制燃料带宽度（1配C量需合适2燃料粒度需合适3提高燃料燃烧性）2清除湿料层（1严格

11、控制烧结原料的水分2提高烧结料的料温蒸气预热）。 生球成型：铁精粉成型：1（吸附水分子引力所引起，但无成球力厚度0.005um，密度大于1冰点小于0水不能流动。薄膜水未平衡的分子引力所引起。具有迁移能力，且与重力无关。比普通水粘性大。颗粒开始聚合，可以流动成球，但塑性变形差。毛细水在微细孔隙中产生凹液面所引起，具有将细粒物料挤向水滴而聚集合成球的作用。重力水在重力压力差作用下，可发生迁移的自由水，对成球是有害的，生产要严格控制不超过最大毛细水量）2（形成母球母球是造球的核心靠加水润湿产生母球长大（机械力+润湿作用）滚动中压紧毛细结构变化挤出毛细水过湿表面又粘附矿粉母球长大，生球压实（机械力作用）使矿粉颗粒以最紧密的方式排列，最大限度发挥分子引力，毛细管力以及物料的摩擦阻力，使生球强度大大提高。） 炼铁学期末总结 学期末总结 学期末总结 学期末总结 学期末总结 学期末总结 学期末总结 学期末总结 学期末总结 学期末总结