论述题1. 高碱度烧结矿与自熔性烧结矿相比,其性能优越在哪里?
其性能优越表现为:
(1)随着碱度的提高,烧结矿中易还原的铁酸钙量逐步增加,还原性得到改善,当碱度提高到一定数值时,铁酸钙成为主相,特别是以针状析出时,还原性最佳,二元碱度在2.0左右,如果烧结矿碱度再提高,还原性较差的铁酸二钙及铁酸三钙数量增加,导致还原性下降。酸碱度最佳的峰值应由实验确定。
(2)具有较好的冷强度和较低的还原粉化率。
(3)具有较高的荷重软化温度。
(4)具有良好的高温还原性和熔滴特性。
2. 进一步提高喷煤比的途径有哪些?
以煤代焦是当前高炉炼铁的一项重要任务。限制煤比提高的因素主要有:
(1)煤粉的燃烧问题。
(2)理论燃烧温度的保证问题。
(3)炉内透气性与顺行的矛盾问题。
(4)煤气CO的利用问题。
采取的措施如下:
(1)选煤种,抓配煤,选灰分低燃烧性能好反应性高的煤,使用烟煤与无烟煤混喷,控制挥发分在15%~25%之间。
(2)进一步抓“精料”,要着重于炉料性能的改进,特别是焦炭,尽量将渣比控制在270kg/t以下。
(3)尽量使用高风温。
(4)富氧喷煤与富氧在优势上可以互补,喷200kg/t煤粉,富氧率应在1.5%以上。
(5)适当提高实际风速,鼓风动能,宝钢经验大喷煤粉导致边缘煤气流发展,提风速有利于炉缸活跃,煤粉燃烧。
(6)改进布料模式,喷煤越多,焦炭负荷越重,焦炭量相对减少,焦炭的骨架作用负担越重。焦炭的使用模式要认真对待,宝钢提出的适当增多边缘焦炭量搭好一定宽度的平台,保持较大中心漏斗深度的模式值得研究。
另外,一定要搞好煤气利用,使CO利用率达50%以上,不能牺牲煤气利用去搞大喷煤。
3. 中修怎样搞好放残铁操作?
放残铁前要安排好时间,迅速完成放残铁的全部工作:
(1)开始降料面时,切开残铁口处的炉缸围板;
(2)当料面降至炉腰时,停止放残铁处立水箱的冷却水,并用氧气烧开立水箱;
(3)当料面降至炉腹时,做残铁口的砖套;
(4)当料面降至风口区时,可一边从铁口正常出铁,一边烧残铁口。
在安装好残铁沟时,残铁沟与立水箱、炉皮的接口一定要牢靠,以保证百吨残铁顺利流出,不能发生漏铁、打炮、爆炸事故。具体做法是伸入炉底砖墙内200mm以上,使从立水箱、炉皮到残铁沟的砖套成为一个整体,并用耐火泥料垫好、烤干。要像制作正常铁口一样制作残铁口,才能安全顺利地放好残铁。
4. 长期休风、封炉复风后对炉前操作有哪些要求?
长期休风和封炉,由于休风时间长,炉内积存的渣铁和炉缸焦炭随温度下降凝固在一起,复风后短时间内很难将铁口区加热熔化,因此要求炉前做好以下工作。
(1)复风前做好如下准备工作:
1)复风前(约8h)用开口机以零度角钻铁口,要将铁口钻得大一些,钻通后直到见焦炭为止。当开口机钻不动时应用氧气烧,烧到远离砖衬内壁0.5m以上深度时再向上烧,烧到炉内距墙1.5m仍不通时,可用炸药将凝固的渣焦层炸裂,使复风后煤气能从铁口喷出以加热炉缸铁口区。
2)根据休风时间长短及开铁口的情况,决定是否用一个渣口作临时出铁口,方法是拆下渣口小套和三套,按出铁要求安装一个与三套同样大小的临时铁口,并准备好临时堵铁口的泥枪。
3)做好临时撇渣器,既要预防第一、二炉铁炉凉、铁量小易冻结,又要预防因铁口开得过大,铁流过大的现象。
4)准备比正常时多的河沙、焦粉、草袋、烧氧气用的材料工具等。
5)人员要合理安排,尤其是采用临时备用铁口出铁时,要同时安排铁口与临时铁口两组人员。
(2)出铁操作:
1)铁口喷煤气时间尽量长一些,争取到铁口见渣为止。
2)随时注意风口变化,如果出现料尺过早自由活动及风口涌渣现象应尽早打开铁口。
3)当凝固的渣焦层很厚用炸药也无效时,应立即组织在临时铁口出铁,同时留一部分人继续烧铁口。
4)铁口烧开但铁流凉而过小时,应将铁水挡在主沟内,以免在撇渣器内冷凝。只有当铁流具有一定流速时,才能将铁水放入撇渣器并撒上保温剂保温。
5. 怎样进行开炉点火操作?
点火表示一代高炉生产的开始。点火前应先进行下列操作:
(1)打开炉顶放散阀。
(2)有高压设备的高炉,一、二次均压阀关闭,均压放散阀打开,无料钟的上下密封阀关闭,眼睛阀打开。
(3)打开除尘器上放散阀,并将煤气切断阀关闭,高压高炉将回炉煤气阀关闭,高压调节阀组各阀门打开。
(4)关闭热风炉混风阀,热风炉各阀处于休风状态。
(5)打开冷风总管上的放风阀。
(6)将炉顶、除尘器及煤气管道通入蒸汽。
(7)冷却系统正常通水。
(8)检查各入孔是否关好,风口吹管是否压紧。
上述操作完成后即可进行点火。点火方法有热风点火和人工点火两种,热风点火是使用700℃以上的热风直接向高炉送风,最好使用蓄热较高的靠近高炉的热风炉点火,这样可以得到较高的风温,易将风口前的引火物和焦炭点着。这种点火方法很方便,但是风温不足的高炉不能采用;人工点火是在每个风口前填装一些木柴刨花、棉丝等引火物,在炉外把铁棍烧红,然后用铁棍伸入风口点燃引火物。不管使用哪种点火方
法,为了保证点火顺利,可在风口前喷入煤油。
6. 怎样处理炉体跑火和开裂?
高炉生产到中后期,会出现炉壳变形甚至开裂而跑火,如果处理不及时或处理不好会酿成大事故。容易出现跑火的地方是冷却壁进出口与炉壳连接的波纹管处,容易开裂的地方是炉身下部、炉腰、炉缸铁口周围。炉体发红、开裂、跑火说明已有高温煤气窜到该处,造成的原因或是炉衬已被侵蚀掉,或是冷却器烧坏,或是冷却器间的锈接缝已损坏,高压高温煤气得以在它们形成的缝隙中窜到冷却壁与炉壳之间的膨胀缝,高温煤气从背面加热冷却壁,加速冷却壁烧坏,加热炉壳使其变形或在应力集中处开裂。
处理该问题应遵循以下几点:
(1)出现跑火应立即打水,若不见效应改常压,减风、放风直至停风,制止跑火。
(2)检查冷却壁是否漏水,可用分区关水逐状检查,发现有漏水的冷却壁,则酌情减水或通高压蒸汽,尽量不要切断让其烧毁,否则会影响
其前面的砖衬,或无法结成渣皮自我保护。
(3)如果耐火砖衬已完全损坏掉,可采用喷涂的办法修补,同时利用此机会修复冷却器。
(4)补焊炉壳。补焊炉壳切忌用裂缝上另贴钢板的办法,应割补焊或原缝加工后对焊,应注意,使用新钢板割补焊时,新钢板与原钢板的钢号应一致,焊条要对号,焊接处要加工成K形,新钢板加工时应相应加温。
7. 叙述高炉大修后烘炉的目的和用热风烘炉的方法。
烘炉的主要目的:缓慢地除去高炉内衬中的水分,提高其固结强度,避免开炉时升温过快水汽迅速逸出致使砌体爆裂和炉体剧烈膨胀而损坏设备。
热风烘炉的方法:
(1)在均匀间隔的部分风口设热风导入管,管头下弯至炉底一定距离(1~1.4m),并均匀分布在炉缸截面上。铁口设废气导出管,炉顶放散阀选择适当开度(约开1/3),选定风量(1/4~3/4)按烘炉曲线调风温。
(2)350m3以下的高炉可不设热风导入管,在风口上放置铁板,挡风板与炉墙间隙约0.3m。更小的高炉可只设铁口废气导出管。
升温曲线要求:黏土砖在300℃左右膨胀系数较大,在此温度应恒温8~16h。黏土及高铝砖,最高风温不超过600℃。碳砖不超过400℃。烘炉期间炉顶温度不超过400℃。无料钟炉顶不超过300℃。其密封室通氮气,保持不超过45℃。烘炉初始风温为100℃左右。300℃以前提高风温速度一般为20~40℃/h,300℃以后一般为30~50℃/h。
8. 如何根据CO
2曲线来分析炉内煤气能量利用与煤气流分布?
可以从以下几个方面来分析:
(1)中心与边缘CO2的高低,可说明中心与边缘气流的发展程度。
(2)CO2曲线平均水平的高低,说明高炉内煤气能量利用的好坏。
(3)4个方向CO2曲线的对称性,说明炉内煤气流是否偏行。
(4)CO2曲线平均水平无提高的情况下,CO2最高点移向二、三点,也说明煤气能量利用有所改善,因为此处正对应炉内截面积大、矿石多的地方。
(5)某一方向长期出现第二点甚至扩展到第三点CO2含量低于第一点,说明此方向炉墙破损,有结厚现象。
9. 怎样安排开炉料的装入位置?
安排开炉料装入位置的原则是前面轻,后面紧跟,必须有利于加热炉缸。为此首先要确定第一批料的装入位置,一般是在炉腰或炉身下部,小高炉要偏高一些。第一批正常料以下所加净焦和空焦量占全部净焦和空焦量比例,随炉缸填充方法的不同而不同。用架木法或填柴法填充炉缸时第一批正常料以下的净焦、空焦量占全部净焦和空焦量65%左右,1/2或1/3填柴法为75%左右,填焦法则需85%以上。此外石灰石需吸热分解造渣,所以带石灰石空焦加入位置也不能太低,一般以加在炉腹上部或炉腰下部为宜。使用不同的炉缸填充方法时其空焦前的净焦量占全部净焦和空焦总量比例依次分别为50%、60%、70%以上。在炉缸未充分加热之前,要尽量减少冷渣流入炉缸,以免造成炉缸冻结。正常料应从上而下分段加重负荷,最下层正常料负荷一般为0.5~1.0,各段加负荷幅度可以大一些,有利于矿石的预热和还原。
10. 喷吹燃料后,炉内直接还原和间接还原是如何变化的?
喷吹燃料以后,改变了铁氧化物还原和碳气化的条件,明显有利于间接还原的发展和直接还原度的降低:
(1)煤气中还原组分(CO+H2)的体积分数增加,N2降低。
(2)单位生铁的还原性气体量增加,因为等量于焦炭的喷吹燃料产生的CO+H2较多,所以尽管焦比降低,CO+H2的绝对量仍然增加。
(3)H2的数量和体积分数显著提高,而H2较CO在还原的热力学和动力学方面均有一定的优越性。
(4)炉内温度场变化使焦炭中碳与CO2发生反应的下部区温度降低,而氧化铁间接还原的区域温度升高,这样前一反应速度降低,后一反应速度加快。
(5)焦比降低减少了焦炭中碳与CO2反应的表面积,也降低了反应速度。
(6)焦比降低和单位生铁的炉料容积减少,使炉料在炉内停留的时间延长。
11. 封炉操作停风前应做好哪些工作?
应做好:
(1)根据高炉顺行情况,封炉前采取洗炉、适当调低渣碱度、提高炉温(炼钢生铁[Si]含量为0.8%~1.0%)和发展边缘等措施。
(2)封炉用原料、燃料的质量要求不低于开炉料,矿石宜用不易粉化的。
(3)封炉料也由净焦、空焦和正常料等组成,炉缸、炉腹全装焦炭,炉腰及炉身下部根据封炉时间长短装入空焦和轻料。封炉料的计算及装
入方法参照大修后高炉开炉。
(4)停风前出净渣铁。
(5)当封炉料到达风口平面时按长期休风程序休风。
(6)炉顶料面加水渣(或矿粉)封盖,以防料面焦炭燃烧。
12. 调节炉况的手段与原则是什么?
调节炉况的目的是控制其波动,保持合理的热制度与顺行。选择调节手段应根据对炉况影响的大小和经济效果排列,将对炉况影响小、经济效果好的排在前面,对炉况影响大、经济损失较大的排在后面。它们的顺序是:喷吹燃料→风温(湿度)→风量→装料制度→焦炭负荷→净焦等。调节炉况的原则:一是要尽早知道炉况波动的性质与幅度,以便对症下药;二是要早动少动,力争稳定多因素,调剂一个影响小的因素;三是要了解各种调剂手段集中发挥作用所需的时间;四是当炉况波动大而发现晚时,要正确采取多种手段同时进行调节以迅速控制波动的发展。
13. 分析高炉喷吹煤粉对冶炼过程的影响,并说明原因。
高炉喷吹煤粉对冶炼过程的影响和原因有:
(1)炉缸煤气量增加,燃烧带扩大。碳氢化合物燃烧产生H2,使炉缸煤气量增加,增加的煤气使燃烧带扩大;煤粉在风口内就开始燃烧,使风速和鼓风动能大大增加。
(2)理论燃烧温度下降,而炉缸中心温度略有上升。喷吹煤粉的分解吸热、增加风口前燃烧产物的加热,使理论燃烧温度降低;喷吹煤粉后由于鼓风动能增加,使炉缸中心温度上升。
(3)料柱阻损增加,热交换变坏。焦窗减小透气性变坏,热交换变差。炉腹煤气增加使风压上升,炉内压差增大。
(4)直接还原降低,间接还原发展。炉缸中的还原性气体(CO+H2)的体积分数增加,从而使间接还原发展、直接还原降低。
14. 高炉原料中的游离水对高炉冶炼有何影响?
游离水存在于矿石和焦炭的表面和空隙里。炉料进入高炉之后,由于上升煤气流的加热作用,游离水首先开始蒸发。游离水蒸发的理论温度是100℃,但是要炉料内部也达到100℃,从而使炉料中的游离水全部蒸发,就需要更高的温度。一般用天然矿或冷烧结矿的高炉,其炉顶温度为150~300℃,因此,炉料中的游离水进入高炉之后,不久就蒸发完毕,不增加炉内燃料消耗;相反,游离水的蒸发降低了炉顶温度,有利于炉顶设备的维护,延长其寿命。另一方面,炉顶温度降低使煤气体积缩小,降低煤气流速,从而减少炉尘吹出量。
15. 高炉内的直接还原度与高炉内铁的直接还原度有何区别?
高炉内除了一部分铁氧化物是通过直接还原的方式还原以外,还有Si、Mn、P、S等元素也是以直接还原的方式还原出来,另外,一部分碳酸盐分解产生的CO2和炉料带入的部分结晶水也被C还原,应该说这些反应也是直接还原。因此,所谓高炉内的直接还原度与高炉内铁的直接还原度是两种不同的概念。前者包括Fe、Si、Mn、P、S等元素的直接还原,而后者仅指铁的盲接还原。
16. 冶炼铸造生铁时加硅石有什么作用?
硅的还原与SiO2的自由度有很大关系。自由的SiO2易还原,当SiO2已形成炉渣,尤其是CaSiO3含量高的高碱度炉渣形成后,硅的还原就很困难了。冶炼铸造生铁时添加硅石就是为了提高SiO2的自由度。冶炼铸造生铁时添加硅石能起到改善顺行、稳定铁种、提高产量、降低消耗的作用。在渣量少,使用高碱度烧结矿冶炼铸造生铁时,添加硅石的作用相当明显;但渣量大、碱度低时,加硅石的作用会减少,一般渣量在500kg/t以上时,可不加硅石。
17. 矿石性质的差异对高炉热制度有何影响?
矿石性质影响高炉热制度主要有三方面。一是矿石含铁量,入炉矿石含铁量越高,脉石就越少,脉石熔化造渣所消耗的热量也减少,而且因渣量减少,炉料透气性得到改善,有利于还原,这两者都可节省燃料(节约的燃料量随入炉矿石含铁量不同而不同)。二是矿石粒度和含粉末率,矿石粒度越小,其表面积之和越大,越有利于与煤气接触进行还原,但当粒度缩小到一定值后会使整个料柱透气性变坏,破坏顺行,影响炉内煤气流的合理分布,不仅不利于还原,还会增加燃料消耗。三是组成对还原性的影响,如矿石中FeO含量越高,消耗的热量越大。
18. 入炉原料质量与鼓风动能的关系是什么?
评价原燃料质量好坏的内容很多,经常使用的主要评价指标是矿石的含铁量和含粉末率(小于5mm),这两个指标都对料柱透气性有很大影响。原料含铁量越高、渣量越少、粒度越均匀、含粉末率越低,越能适应较大的风速与鼓风动能。而且相比之下,含粉率高的不利影响更为明显,这是因为含铁量低时需增加单位生铁的焦炭消耗量,焦炭的透气性好,可以减轻含铁量低、渣量大对炉料透气性的不利影响。
19. 炉渣的软熔特性对高炉冶炼有什么影响?
炉渣的软熔特性与矿石的软化特性有关,其对高炉冶炼的影响是,矿石软化温度愈低,初渣出现得愈早,软熔带位置愈高,初渣温度低,进入炉缸后吸收炉缸热量,增加高炉热消耗;软化区间愈大,软熔带融着层愈宽,对煤气流的阻力愈大,对高炉顺行不利。所以,一般希望矿石软化温度要高些,软化区间要窄些。这样软熔带位置较低,初渣温度较高,软熔带融着层较窄,对煤气阻力较小。一般矿石软化温度波动在900~1200℃之间。
20. 高炉喷吹粒煤工艺上应具备哪些相应条件?
选用高挥发易燃煤种;煤粒含有结晶水,在风口前燃烧过程中爆裂为细粉;高风温,喷吹粒煤一般高炉使用风温不宜低于1100℃;富氧喷吹,鼓风氧含量应大于25%;原燃料精,入炉料含铁高,还原性高,粒度组成好,尤其焦炭质量要好。
21. 什么是“热滞后”时间,与哪些因素有关?
增加喷吹量调节炉温时,煤粉在炉缸分解吸热增加,初期使炉缸温度降低,直到新增加的喷吹量带来的煤气量和还原气体浓度的改变,改善了矿石的加热和还原下到炉缸后,炉缸温度开始提高,此过程所经历的时间为“热滞后”时间。“热滞后”时间与喷吹燃料种类、冶炼周期、炉容、炉内温度分布、置换比等有关。
22. 什么是鼓风动能,它对高炉冶炼有何影响?
鼓风动能是鼓风克服风口区的各种阻力向炉缸中心穿透的能力,是一定质量鼓风所具有的动能。鼓风动能影响燃烧带的大小,从而影响煤气在炉内的分布;为保证炉况稳定顺行,炉缸工作均匀活跃,合适的鼓风动能大小应由炉缸直径、原料条件、冶炼强度决定;鼓风动能过大,中心气流过大,煤气分布失常,常引起风口前下端烧损;鼓风动能过小,边缘气流过大,中心过重,煤气利用不好。
23. 炮泥的成分及各成分的作用是什么?
炮泥的成分包括焦粉、沥青、黏土、绢云母、碳化硅和刚玉等。
黏土:具有较好的黏结性和可塑性,较高的耐火度,干燥后有一定的强度和耐磨性,但是其干燥后收缩大并致密,易产生裂纹,炮泥中的水分不易蒸发,因此配比应适当。
焦粉:有较高的抗渣性和耐火度,透气性良好。能促进炮泥迅速干燥,其可塑性差。
沥青:为高温沥青,起黏结作用,增加炮泥的可塑性。刚玉和碳化硅:软化温度高、质密实、高温强度好、耐磨性好、抗渣性能强。
绢云母:中、低温度强度好,干燥迅速,烧结性能好,有利于提高铁口孔道的强度,稳定铁水流速。
24. 原料粒度组成对高炉冶炼有何影响?
原料粒度要求:粒度小而匀,粉末筛除干净。
缩小原料粒度上下限差距保持粒度均匀。大小相差悬殊的矿石,加入炉内的小块易填塞大块之间的间隙,使料柱透气性变坏。矿石粒度控制在10~40mm,严禁大块入炉。粒度过大,矿石不易还原,因还原过程是由表面向中心发展的。为改善矿石的还原性,须缩小矿石粒度。
高炉槽下筛分去除原料中小于5mm的粉末,减少入炉粉末。有条件情况下,通过使用整粒筛将相同粒级矿石分级入仓,再分不同粒度级别入炉,提高入炉矿石粒度的均匀性,以改善料柱的透气性,保持高炉顺行。同时充分利用小粒级矿石资源,小粒级矿石比表面积相对较大,可加快还原过程,有利于降低焦比。
25. 连续崩料的征兆是什么?应如何处理?
连续崩料的征兆是:
(1)料尺连续出现停滞和塌落现象。
(2)风压、风量不稳,剧烈波动,接受风量能力很差。
(3)炉顶煤气压力出现尖峰、剧烈波动。
(4)风口工作不均,部分风口有升降和涌渣现象,严重时自动灌渣。
(5)炉温波动,严重时,渣铁温度显著下降,放渣困难。
处理方法是:
(1)立即减风至能够制止崩料的程度,使风压、风量达到平稳。
(2)加入适当数量的净焦。
(3)临时缩小矿批,减轻焦炭负荷,适当发展边缘。
(4)出铁后彻底放风坐料,回风压力应低于放风前压力。
(5)只有炉况转为顺行,炉温回升时才能逐步恢复风量。
26. 论述料线高低对布料的影响。
料线是指大钟全开情况下,下沿到料面的距离,对无钟炉顶来说,即是溜槽下端距料面的距离。料线的高低可以改变炉料堆尖位置与炉墙的距离,料线在炉喉碰撞点以上时,提高料线,炉料堆尖逐渐离开炉墙;在碰撞点下面时,提高料线会得到相反的效果。一般选用料线在碰撞点以上,并保证加完一批后仍有0.5m以上的余量,以免影响大钟或溜槽的动作,损坏设备。