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高炉炼铁生产工艺步骤介绍
[导读]:高炉炼铁生产是冶金(钢铁)工业最关键步骤。高炉冶炼是把铁矿石还原成生铁连续生产过程。铁矿石、焦炭和熔剂等固体原料按要求配料比由炉顶装料装置分批送入高炉，并使炉喉料面保持一定高度。焦炭和矿石在炉内形成交替分层结构。矿石料在下降过程中逐步被还原、熔化成铁和渣，聚集在炉缸中，定时从铁口、渣口放出。 高炉生产是连续进行。一代高炉（从开炉到大修停炉为一代）能连续生产几年到十几年。本专题将具体介绍高炉炼铁生产工艺步骤，关键工艺设备工作原理和控制要求等信息。因为时间仓促和编辑水平有限，专题中难免出现遗漏或错误地方，欢迎大家补充指正。　
　　高炉冶炼目标：将矿石中铁元素提取出来，生产出来关键产品为铁水。付产品有：水渣、矿渣棉和高炉煤气等。
　　高炉冶炼原理介绍：
　　高炉生产是连续进行。一代高炉（从开炉到大修停炉为一代）能连续生产几年到十几年。生产时，从炉顶（通常炉顶是由料种和料斗组成，现代化高炉是钟阀炉顶和无料钟炉顶）不停地装入铁矿石、焦炭、熔剂，从高炉下部风口吹进热风（1000～1300摄氏度），喷入油、煤或天然气等燃料。装入高炉中铁矿石，关键是铁和氧化合物。在高温下，焦炭中和喷吹物中碳及碳燃烧生成一氧化碳将铁矿石中氧夺取出来，得到铁，这个过程叫做还原。铁矿石经过还原反应炼出生铁，铁水从出铁口放出。铁矿石中脉石、焦炭及喷吹物中灰分和加入炉内石灰石等熔剂结合生成炉渣，从出铁口和出渣口分别排出。煤气从炉顶导出，经除尘后，作为工业用煤气。现代化高炉还能够利用炉顶高压，用导出部分煤气发电。
　　高炉冶炼工艺步骤简图：
　　[高炉工艺]高炉冶炼过程:
　　高炉冶炼是把铁矿石还原成生铁连续生产过程。铁矿石、焦炭和熔剂等固体原料按要求配料比由炉顶装料装置分批送入高炉，并使炉喉料面保持一定高度。焦炭和矿石在炉内形成交替分层结构。矿石料在下降过程中逐步被还原、熔化成铁和渣，聚集在炉缸中，定时从铁口、渣口放出。
高炉冶炼工艺--炉前操作
高炉炉前操作
    一、炉前操作任务
1、利用开口机、泥炮、堵渣机等专用设备和多种工具，按要求时间分别打开渣、铁口，放出渣、铁，并经渣铁沟分别流人渣、铁罐内，渣铁出完后封堵渣、铁口，以确保高炉生产连续进行。
2、完成渣、铁口和多种炉前专用设备维护工作。
3、制作和修补撇渣器、出铁主沟及渣、铁沟。
4、更换风、渣口等冷却设备及清理渣铁运输线等一系列和出渣出铁相关工作。
    二、高炉不能立即出净渣铁，会带来以下不利影响：
    1、影响炉缸料柱透气性，造成压差升高，下料速度变慢，严重时还会造成崩料、悬料和风口灌渣事故。
    2、炉缸内积存渣铁过多，造成渣中带铁，烧坏渣口甚至引发爆炸。
    3、上渣放不好，引发铁口工作失常。
    4、铁口维护不好。铁口长久过浅，不仅高炉不易出好铁，引发跑大流、漫铁道等炉前事故，直至烧坏炉缸冷却壁，危及高炉安全生产，有还会造成高炉长久休风检修，损失惨重。
三、炉前操作平台
1．风口平台                                 
◆概念：在风口下方沿炉缸四面设置高度距风口中心线1150～1250mm工作平台，称为风口平台。
◆作用：为便于观察风口和检验冷却设备和进行更换风、渣口等冷却设备操作。
◆要求：宽大平坦；留有一定泄水坡度；设有环形吊车。
2．出铁场
出铁场要求：
◆采取环形或矩形出铁场。
◆上空设有天棚。
◆设有排烟机和除尘装置。
◆设有多种出铁设备。
◆铺设有铁水主沟。
    铁水主沟是从铁口泥套外至撇渣器铁水沟，铁水和下渣全部经此流至撇渣器，通常坡度为5％～l0％。多种类型高炉主沟长度数据见表4—8。
表4—8多种类型高炉主沟长度参考数据

   大型高炉通常采取贮铁式主沟，沟内常常贮存一定深度铁水(450～600 mm)，使铁水流射落时不致直接冲击沟底，见图4—5。贮铁式主沟另一个优点是可避免大幅度急冷急热破坏作用，延长主沟寿命。

    图4—5铁口处铁水以射流状落人贮铁式主沟情况示意图
1—铁口孔道；2—落差；3—最小射流距离；4—最大射流距离；5—和铁水体积对应主沟长度； 6—落入范围；7—射流落入体积；8—沟底泥料；α—铁口角度；β—落入角度
    垫沟料采取氧化铝一碳化硅一炭系列，制作工艺采取浇注型、预制块型。
◆铺设有撇渣器。
撇渣器又称砂口，它在出铁主沟末端，是出铁过程中利用渣铁密度不一样而使之分离关键设备。大型高炉撇渣器和大沟成为一个整体。
◆铺设有支铁沟
支铁沟又称弯沟，它是在撇渣器后至铁水沟流嘴之间铁水沟。
◆设有贮备炉前常见炮泥、覆盖剂、焦粉、河沙等耐火材料和部分必需工具仓库。
四、高炉炉前操作指标
1．出铁次数确实定
    出铁次数确实定标准：
    ◆每次最大出铁量不超出炉缸安全容铁量；
    ◆足够出铁准备工作时间；
    ◆有利于高炉顺行；
    ◆有利于铁口维护。
    2．炉前操作指标
  ◆出铁正点率
    出铁正点是指按时打开铁口并在要求时间内出净渣铁。
不按正点出铁，会使渣铁出不净，铁口难以维护，影响高炉顺行，还会影响运输和炼钢生产。
    ◆铁口深度合格率
铁口深度合格率是指铁口深度合格次数和实际出铁次数比值。
铁口过浅轻易造成出铁事故，长久过浅甚至会造成炉缸烧穿，铁口过深则延长出铁时间。
◆铁量差
为了保持最低铁水液面稳定，要求每次实际出铁量和理论计算出铁量差值(即铁量差)小于l0％～l5％：
    铁量差=nt理—t实 
式中  n——两次出铁间下料批数，批；
          t理——每批料理论出铁量，t；
          t实——此次实际出铁量，t。
铁量差小表示出铁正常，这么就有利于高炉顺行和铁口维护。
◆全风堵口率
    正常出铁堵铁口应在全风下进行，不应放风。
    ◆上渣率
有渣口高炉，从渣口排放炉渣称为上渣，从铁口排出炉渣称为下渣。
上渣率是指从渣口排放炉渣量占全部炉渣量百分比。
    上渣率高(通常要求在70％以上)，说明上渣放得多，从铁口流出渣量就少，降低了炉渣对铁口冲刷和侵蚀作用，有利于铁口维护。
五、出铁操作
    1．出铁口结构和工作条件
◆出铁口结构
出铁口整体结构图4—6所表示。铁口由铁口框架、冷却板、砖套、铁口孔道等组成。

          图4—6  铁口整体结构剖面示意图
1—铁口孔道；2—铁口框架：3—炉皮；4—炉缸冷却壁；5—填充料；
6—砖套；    7—砖墙；8—铁口保护板；9—泥套
◆出铁口工作条件
受到高温、机械冲刷和化学侵蚀等一系列破坏作用，工作条件十分恶劣。
◆开炉后生产中铁口情况
开炉后生产中铁口情况见图4—7。

                图4—7开炉后生产中铁口情况
1—炉缸焦炭；2—炉墙渣皮；3—旧堵泥；4—残余炉墙砖；
5—出铁时泥包被渣铁侵蚀改变情况；6—残余炉底砖；7—新堵泥
高炉生产一段时间后，铁口区炉底、炉墙全部受到严重侵蚀，仅靠出铁后堵泥形成泥包和渣皮来维持，
2．铁口维护
    ◆保持正常铁口深度
    生产中铁口深度是指从铁口保护板到红点(和液态渣铁接触硬壳)间长度。依据铁口结构，正常铁口深度应稍大于铁口区炉衬厚度。
不一样炉容高炉，要求铁口正常深度范围见表4—9
                              表4—9铁口深度

维持正常足够铁口深度，可促进高炉中心渣铁流动，抑制渣铁对炉底周围环流侵蚀，起到保护炉底效果。同时因为深度较深，铁口通道沿程阻力增加，铁口前泥包稳定，钻铁口时不易断裂。
在高炉出铁口角度一定条件下，铁口深度增加时，铁口通道稳定，有利于出净渣铁，促进炉况稳定顺行。
    铁口过浅危害：
    ①铁口过浅，无固定泥包保护炉墙，在渣铁冲刷侵蚀作用下，炉墙越来越薄，使铁口难以维护，轻易造成铁水穿透残余砖衬而烧坏冷却壁，甚至发生铁口爆炸或炉缸烧芽等重大恶性事故。
    ②铁口过浅，出铁时往往发生“跑大流”和“跑焦炭”事故，高炉被迫减风出铁，造成煤气流分布失常、崩料、悬料和炉温波动。
    ③铁口过浅，渣铁出不尽，使炉缸内积存过多渣铁，恶化炉缸料柱透气性，影响炉况顺行，同时还造成上渣带铁多，易烧坏渣口，给放渣操作带来困难，甚至造成渣口爆炸。
    ④铁口过浅，在退炮时还轻易发生铁水冲开堵泥流出，造成泥炮倒灌，烧坏炮头，甚至发生渣铁漫到铁道上，烧坏铁道事故。有时铁水也会自动从铁口流出，造成漫铁事故。
    保持正常铁口深度操作：
    ①每次按时出净渣铁，而且渣铁出净时，全风堵出铁口。
    ②正确地控制打泥量。2500 m3高炉通常每次泥炮打泥量在300 kg，炮泥单耗0．8 k／t。
    ③炮泥要有良好塑性及耐高温渣铁磨蚀和熔蚀能力。炮泥制备时配比正确、混合均匀、粒度达成标准及采取塑料袋对炮泥进行包装。
    ④加强铁口泥套维护。
    ⑤放好上渣。
    ⑥严禁潮铁口出铁。
    ◆固定适宜铁口角度
铁口角度是指出铁时铁口孔道中心线和水平面间夹角。
使用水平导向梁国产电动开铁口机，铁口角度确实定是把钻头伸进铁口泥套还未转动时钻杆和水平面最初角度。
对风动旋转冲击式开口机而言，铁口角度由开口机导向梁倾斜度来确定。
    高炉一代炉龄铁口角度改变见表4—10和表4—11。
                表4—10一代炉役中铁口角度改变参考值

表4—11　高炉一代炉齿各链口角改变

    平时铁口角度应固定，方便保持死铁层厚度，保护炉底和出净渣铁。同时也可使堵铁口时，铁口孔道内渣铁水能全部倒回炉缸中，避免渣铁夹入泥包中，引发破坏和给开铁口造成困难。
    ◆保持正常铁口直径
铁口孔道直径改变直接影响到渣铁流速。
开口机钻头可参考表4—12选择。
                  表4—12压力、铁种选择开口机钻头直径

    ◆定时修补、制作泥套   
在铁口框架内距铁口保护板250～300mm空间内，用泥套泥填实压紧可容纳炮嘴部分叫铁口泥套。
只有在泥炮炮嘴和泥套紧密吻合时，才能使炮泥在堵口时能顺利地将泥打人铁口孔道内。
更换泥套方法：
①更换旧泥套时，应将旧泥套泥和残渣铁抠净，深度应大于150～250mm。
②填泥套泥时应充足捣实，再用炮头正确地压出30～50mm深窝。
③退炮后挖出直径小于炮头内径，深150mm，和铁口角度基础一致深窝。
④用煤气烤干。
泥套使用和管理：
①铁口泥套必需保持完好，深度在铁口保护板内50～80 mm，发觉损坏立即修补和新做。
②使用有水炮泥高炉捣打料泥套每七天做一次，无水炮泥高炉定时制作。
③在日常工作中，长久休风时泥套必需重新制作。具体检验铁口区是否有漏水、漏煤气现象；铁口框是否完好；铁口孔道中心线是否发生改变。
    ④堵口操作时，连续发生两次铁口跑泥，应重新做铁口泥套。
    ⑤假如在出铁中发觉泥套损坏，应拉风低压或休风堵铁口。
    ⑥堵铁口时，铁口前不得有凝渣。为使泥炮头有较强抗渣铁冲刷能力，可在炮头处采取加保护套及使用复合炮头。
    ⑦制作泥套时应两人以上作业，预防煤气中毒。在渣铁未出净、铁口深度过浅时，严禁制作铁口泥套。
    ⑧解体旧泥套使用切削刮刀角度应和泥炮角度一致。
⑨制作泥套应尽可能选择在高炉计划休风时进行。
    ◆控制好炉缸内安全渣铁量
    3．打开出铁口方法
    ◆打开出铁口时间
    打开铁口时间有以下情况：
    ①有渣口高炉铁口堵口后，经过一定时间或若干批料后放上渣，直至炉前出铁。
    ②大型高炉一个出铁口出完铁后堵口，再间隔一段时问，打开另一个出铁口出铁。
    ③大型高炉多个出铁口轮番出铁时，即一个铁口堵塞后，立即按对角线标准打开另一个铁口。
④现代大高炉(>4000 m3)为确保渣铁出净及炉况稳定，采取连续出铁，即一个出铁口还未堵上即打开另一个铁口，两个铁口有重合出铁时间。
◆打开出铁口方法
    打开出铁口方法以下：
    ①用开口机钻到赤热层(出现红点)，然后捅开铁口，赤热层有凝铁时，可用氧气烧开。
    ②用开口机将铁口钻漏，然后将开口机快速退出。
    ③采取双杆或换杆开口机，用一杆钻到赤热层，另一杆将赤热层捅开。
    ④埋置钢棒法。将出铁口堵上后20～30 min拔炮，然后将开口机钻进铁口深度2／3，此时将一个长5 m圆钢棒(≯40～50 mm)打入铁口内，出铁时用开口机拔出。
⑤烧铁口。采取一个特制氧枪烧铁口，事先将送风风口和铁口区域烧通。
    4.堵铁口及拔炮作业程序
    铁口见喷时进行堵前试炮，确定打泥活塞堵泥接触贴紧，铁口前残渣铁清理洁净，铁口泥套完好，进行堵铁口操作。程序以下：
    ◆开启转炮对正铁口，并完成锁炮动作。
    ◆开启压炮将铁口压严，做到不喷火、不冒渣。
    ◆开启打泥机构打泥，打泥量多少取决于铁口深度和出铁情况。
    ◆用推耙推出撇渣器内残渣。
    ◆堵铁口后拔炮时间：有水炮泥5～10 min，无水炮泥20～30 min。
    ◆拔炮时要观察铁口正面无人方可作业。
    ◆抽回打泥活塞200～300 min，无异常再向前推进100～150 min。
    ◆开启压炮，缓慢间歇地使炮头从铁口退出抬起。
    ◆保持挂钩在炉上2～3 min (或自锁一样时间)。
    ◆泥炮脱钩后，开启转炮退回停放处。
5．出铁操作
    ◆出铁前准备工作
    出铁前准备工作以下：
    ①清理好渣、铁沟，垒好砂坝和砂闸。
    ②检验铁口泥套、撇渣器、渣铁流嘴是否完好，发觉破损立即修补和烤干。
    ③泥炮装好泥并顶紧打泥活塞，装泥时要注意不要把硬泥、太软泥和冻泥装进泥缸内。
    ④开口机、泥炮等机械设备全部要进行试运转，有故障应立即处理。
    ⑤检验渣铁罐是否配好，检验渣铁罐内是否有水或潮湿杂物，有没有其它异常，发觉问题立即联络处理，如冲水渣应检验水压是否正常并打开正常喷水。
    ⑥钻铁口前把撇渣器内铁水表面残渣凝盖打开，确保撇渣器大闸前后铁流通畅。
⑦准备好出铁用河沙、覆盖剂、焦粉等材料及相关工具。
    ◆铁沟操作
新做铁沟应根本烤干，每次出完铁后应清理洁净，如有损坏要进行修补，修补时必需把旧料及残渣铁清理洁净，然后填进新料按要求尺寸捣紧烤干。
    ◆出铁操作安全注意事项
    出铁操作安全注意事项包含：
    ①穿戴好劳保用具，以防烧伤。
    ②开铁口时，铁口前不准站人，打锤时先要检验锤头是否牢靠，锤头轨迹内无人。
    ③出铁时，不准跨越渣、铁沟，接触铁水工具要先烤热。
    ④湿手不准操作电器。
    ⑤干渣不准倒入冲制箱内。
    ⑥装炮泥时，手不准伸进装泥孔。
⑦不准戴油手套开氧气，严禁吸烟，烧氧气时手不可握在胶管和氧气管接头处。
◆铁水和炉渣流速
渣铁流速和铁口直径、铁口深度、炮泥强度(耐磨蚀和熔蚀能力)、出铁口内径粗糙度、炉缸铁水和熔渣层水平面厚度、炉内煤气压力等原因相关，见表4—13。
表4—13      工作原因对出铁量影响

◆出铁事故及处理   
    铁口事故发生现象、产生原因及处理方法如表4—14
                      表4—14铁口事故现象、原因及处理

高炉炉前操作
六．撇渣器操作
1．撇渣器结构
撇渣器由前沟槽、大闸、过道眼、小井、砂坝、砂闸和残铁眼组成。
2．撇渣器种类
活动式可整体更换撇渣器、双撇渣器和水冷式撇渣器。
3．撇渣器要求
◆撇渣器尺寸要适宜，孔道过大，渣铁分离不好，造成撇渣器过渣，孔道过小对铁流阻力大，易发生憋流，造成铁水流人渣罐事故。
◆渣沟不过铁，铁沟不过渣。

4．撇渣器工作原理
利用渣铁密度不一样，使熔渣浮在铁水面上，撇渣器铁水出口处(小井)有一定高度，使大闸前后保持一定铁水深度，过道眼连通着前沟槽和小井，仅让铁水经过，达成渣铁分离目标。浮在铁水面上熔渣，被大闸挡住，目前沟槽中铁水面上积聚了一定量熔渣后，推开砂坝使熔渣流入下渣沟内。
5．撇渣器操作及注意事项
    撇渣器操作及注意事项包含：
    ◆钻铁口前必需把撇渣器铁水面上(挡渣板前后)残渣凝结盖打开，残渣凝铁从主沟两侧清除。
◆出铁过程中见少许下渣时，可合适往大闸前渣面上撒一层覆盖剂保温。
    ◆当主沟中铁水表面被熔渣覆盖后，熔渣将要外溢出主沟时，打开砂坝，使熔渣流入下渣沟(此时冲渣系统处于待工作状态)。
    ◆出铁作业结束并确定铁口堵塞后，将砂闸推开，用推耙推出撇渣器内铁水面上剩下熔渣。
◆主沟撇渣器表面(包含小井铁水面)撒覆盖剂进行保温。
七．放渣操作
1．渣口装置
通常小型高炉渣口装置均由4个套(大套、二套、三套和小套)组成，现在部分大型高炉已取消了渣口。图4—8所表示。

图4－8　渣口装置
l－渣口小套；2－渣口三套；3－渣口二套；4－渣口大套； 5－冷却水管；6－挡杆；7－固定楔；8－炉皮；9－大套法兰；l0－石棉绳
大套和二套因为有砖衬保护，不直接和铁水接触，热负荷较低，所以采取中间嵌有循环冷却水管铸铁结构。
三套和渣口直接和渣铁接触，热负荷大，采取导热性好铜质空腔式结构。
渣口大套安装在固定于炉壳上大套法兰内，各套之间接触面均加工成圆锥面，使相互接触严密，又便于拆卸更换。大套和法兰接触面间隙，必需用粘有耐火泥加玻璃水石棉绳塞紧，以免漏煤气。
2．放渣时间确实定
确切放渣时间应该是熔渣面已达成或超出渣口中心线时开始打开渣口放渣。
实际生产中放渣时间确实定通常依据上次出铁堵口后至打开渣口出渣间隔时间依据铁渣量、上次出铁情况和上料批数来确定。
    渣口打开后，假如从渣口往外喷煤气或火星，渣流很小或没有渣流，说明炉缸内积存熔渣还没有达成渣口水平面，此时应堵上渣口稍后再放。
3．放渣操作
放好上渣意义：
    ◆可减轻炉渣对炉墙壁侵蚀。
    ◆立即放出上渣可降低炉缸中存渣，改善炉内料柱透气性，为炉况顺行发明条件。
    ◆多放上渣，下渣量肯定降低，可减轻熔渣对铁口冲刷侵蚀，有利于铁口维护。
    放渣前准备工作：
    ◆放渣前要清理好并垫好渣沟，检验渣口泥套、水槽及沟嘴是否完好，叠好各道拨流闸板。
    ◆检验堵渣机是否正常好用，冷却水、压缩空气是否已开启，堵渣机头和渣口小套是否对好，预防到时堵不上渣口。
    ◆检验渣罐是否对正沟嘴，罐内有没有积水和潮湿杂物，预防发生渣罐爆炸。如冲水渣，按冲水渣要求办。
    ◆检验渣口各套有没有漏水，固定装置是否坚固，冷却水是否正常。
◆准备好放渣用工具，如长短钢钎、大锤、瓦套、楔子、铁锹、通渣口用长铁棍、人工堵渣口用堵耙等。
放渣操作：
◆采取带风堵渣机时，堵渣机头拔出，炉渣会自动流出，通常应用铁钎子打开渣口。如渣口眼内有铁打不动时，可用氧气烧开渣口。正常情况下是不需要。
 ◆放渣过程中应随时观察放渣情况，渣口破损或带铁严重时应立即堵上；如发觉渣罐将满(要求罐内液面距罐上沿300 mm)或机车来拉渣罐时，也应立即堵口。
◆放渣过程中应做到勤放、勤捅、勤堵，渣口两侧如有积渣要随时清理，预防积渣影响堵口工作。
    4．渣口维护
    ◆按高炉要求料批立即打开渣口放渣，要求上下渣比合格率达成70％以上，渣中带铁多时，应勤透、勤堵、勤放。
    ◆渣口泥套必需完整无缺，保持完整适宜渣口泥套，发觉破损应在放渣前立即修补，做新泥套时一定要把残渣抠净，泥套要和渣口严密接触，和渣口眼下沿平齐，不得偏高或偏低，新泥套应烤干后使用。
    ◆保持渣口大套和二套表面砌砖完好，三套顶辊和小套固定销子要牢靠，做到定时检验。
    ◆长久休风和中修开炉，在铁口角度还未达成正常及炉温未达正常水平时，不许可渣口放渣。
    ◆渣铁连续出不净，铁面上升到渣口水平面时，严禁放渣。
    ◆正确使用堵渣机，拔堵渣机时应先轻拔，拔不动时应用大锤敲打堵渣机后再放。预防渣口松动带活，造成渣口冒渣事故。对于新换渣口放第一次渣时，标准上用耧耙堵渣口。
    ◆发觉渣口损坏应立即堵上并更换，严禁用坏渣口放渣。

5．渣口带铁判定方法
    ◆炉温偏低时，渣流中有很多细密小火星跳跃，类似低炉温出铁时铁沟中“牛毛”火花。
    ◆炉温充足，放渣时从渣口往外喷火花，从流嘴处也可看到渣流下面有铁滴细流和火花。
    ◆在不易做出判定时，可堵上渣口，观察渣沟内有没有沉在沟底铁水细流。
6．渣口事故及处理
    ◆渣口冒渣
    冒渣原因：因新换渣口没上严或堵渣口时，堵渣机冲力过大；堵渣机头和渣口接触过紧，拔堵渣机时又没事先打松堵渣机头，硬拔时把渣口带出，使渣口和中套间产生缝隙，熔渣从缝隙中流出。
    处理方法：发觉渣口冒渣，高炉应先降压减风，缓解熔渣对接触面冲刷侵蚀，同时减慢料速，预防铁水面上升到冒渣部位。第二步立即组织出铁，使渣面快速回落而终止冒渣。出完铁后即可休风处理，如渣口已坏应立即更换。
    预防方法：新换渣口一定要上到位并打紧固定楔，如渣口保护性渣皮层上有突出残铁或残渣阻挡着上不严时，可用钎子打掉，若打不掉，可用氧气烧，确保渣口上到位。
    ◆渣口爆炸
    渣口爆炸原因：
    ①渣铁连续出不净，使炉缸铁水超出安全容铁量；
    ②炉缸工作不活跃，有堆积现象；
    ③长久休风后开炉或炉缸冻结，炉底结厚，使炉内铁水面升高；
④小套破损未立即发觉，放渣时带铁多。
避免渣口爆炸事故发生采取方法：
    ①严禁坏渣口放渣；
    ②发觉渣中带铁严重时，应立即堵上渣口，渣流小时应勤透；
    ③不能正点出铁时，应合适减风控制炉缸内渣铁数量；
    ④炉缸冻结时，可采取特制炭砖套制成渣口放渣；
    ⑤中修开炉时可不放上渣，大修开炉放上渣以疏通为主；
⑥发生爆炸要立即减风或休风，立即出铁，组织抢修。
    ◆渣口连续破损
渣口在短时间内连续烧坏，这种现象称为渣口连续破损。
造成渣口连续破损关键原因是：炉缸堆积，渣口区域有铁水聚积，或因边缘太重，煤气流分布失调，渣铁分离不好，放渣时渣流不正常，渣口带铁多。
    预防渣口连续破损方法：在高炉操作中采取使炉缸工作均匀活跃调剂手段。
    ◆渣口自动流渣
    渣口自动流渣处理：立即堵上渣口或用原渣口堵上打紧。
    渣口自动流渣预防方法：渣铁未出净前不得更换渣口。
    ◆渣口有凝铁堵不上
    事故产生原因：
    ①堵渣机塞头运行轨迹偏斜；
    ②泥套破损或不正，塞头不能正常入内；
    ③渣口小套和泥套接合处有凝铁；
    ④塞头老化、不规则，上面粘有渣铁。
    采取方法：
    ①加强设备检验，接班后应试堵；
    ②保持泥套完好，不用泥套损坏渣口放渣；
    ③塞头应完好；
    ④对用氧气烧开渣口，放渣时应勤透，堵口前合适喷射后再堵；
    ⑤渣口堵不上时应酌情减风或用耧耙堵；
    ⑥当炉况失常时，不管用堵渣机还是用人工堵耙全部堵不住，熔渣继续外流，可将渣口捅大部分或拉风降压用人工堵上渣口，渣口堵上后即可恢复风量，待出完铁后再更换渣口。
高炉冶炼工艺--高炉基础操作
高炉基础操作制度
高炉炉况稳定顺行：通常是指炉内炉料下降和煤气流上升均匀，炉温稳定充沛，生铁合格，高产低耗。
操作制度：依据高炉具体条件(如高炉炉型、设备水平、原料条件、生产计划及品种指标要求)制订高炉操作准则。
高炉基础操作制度：装料制度、送风制度、炉缸热制度和造渣制度。
一、炉缸热制度
1.炉缸热制度概念
高炉炉缸所应含有温度和热量水平。
炉温通常指高炉炉渣和铁水温度，即“物理热”。通常铁水温度为1350～1550℃，炉渣温度比铁水温度高50～100℃。
生产中常见生铁含硅量高低来表示高炉炉温水平，即“化学热”。
2.炉缸热制度作用
直接反应炉缸工作状态，稳定均匀而充沛热制度是高炉稳定顺行基础。
3.热制度选择
◆依据生产铁种需要，选择生铁含硅量在经济合理水平。
冶炼炼钢生铁时，[Si]含量通常控制在0.3％～0.6％之间。冶炼铸造生铁时，按用户要求选择[Si]含量。且上、下两炉[Si]含量波动应小于0.1％。
◆依据原料条件选择生铁含硅量。
冶炼含钒钛铁矿石时，许可较低生铁含硅量；用铁水[Si]+[Ti]来表示炉温。
◆结合高炉设备情况。
如炉缸严重侵蚀时，以冶炼铸造铁为好。
◆结合技术操作水平和管理水平。
原燃料强度差、粉末多、含硫高、稳定性较差时，应维持较高炉温；反之在原燃料管理稳定、强度好、粉末少、含硫低条件下，可维持较低生铁含硅量。
4.影响热制度关键原因
◆原燃料性质改变
关键包含焦炭灰分、含硫量、焦炭强度、矿石品位、还原性、粒度、含粉率、熟料率、熔剂量等改变。
矿石品位提升1％，焦比约降低2％，产量提升3％。
烧结矿中FeO含量增加l％，焦比升高l．5％。
矿石粒度均匀有利于透气性改善和煤气利用率提升。
焦炭含硫增加0．1％，焦比升高l．2％～2．0％；灰分增加l％，焦比上升2％左右。
伴随高炉煤比提升，还应充足考虑煤粉发烧量、含硫量和灰分含量波动对热制度影响。
◆冶炼参数变动
关键包含冶炼强度、风温、湿度、富氧量、炉顶压力、炉顶煤气CO2含量等改变。
调整风温能够很快改变炉缸热制度。
喷吹燃料会改变炉缸煤气流分布。
风量增减使料速发生改变，风量增加，煤气停留时间缩短，直接还原增加，会造成炉温向凉。
装料制度如批重和料线等对煤气分布、热交换和还原反应产生直接影响。
◆设备故障及其它方面改变
下雨等天气改变造成入炉原燃料含水量增加、入炉料称量误差等。
高炉炉顶设备故障，悬料、崩料和低料线时，炉料和煤气流分布受到破坏，大量未经预热炉料直接进入炉缸，炉缸热量消耗增加使炉缸温度降低，炉温向凉甚至大凉。
冷却设备漏水，造成炉缸热量消耗增加使炉缸温度降低，造成炉冷直至炉缸冻结。
二.送风制度
1.送风制度概念
在一定冶炼条件下，确定适宜鼓风参数和风口进风状态。
2.适宜鼓风动能选择
高炉鼓风所含有机械能叫鼓风动能。适宜鼓风动能应依据下列原因选择：
◆原料条件
原燃料条件好，能改善炉料透气性，利于高炉强化冶炼，许可使用较高鼓风动能。原燃料条件差，透气性不好，不利于高炉强化冶炼，只能维持较低鼓风动能。
◆燃料喷吹量
高炉喷吹煤粉，炉缸煤气体积增加，中心气流趋于发展，需合适扩大风口面积，降低鼓风动能，以维持合理煤气分布。但伴随冶炼条件改变，喷吹煤粉量增加，边缘气流增加。这时不仅不能扩大风口面积，反而应缩小风口面积。所以，煤比变动量大时，鼓风动能改变方向应依据具体实际情况而定。
◆风口面积和长度
在一定风量条件下，风口面积和长度对风口进风状态起决定性作用。
风口面积一定，增加风量，冶强提升，鼓风动能加大，促进中心气流发展。为保持合理气流分布，维持适宜回旋区长度，必需对应扩大风口面积，降低鼓风动能。
◆高炉有效容积
在一定冶炼强度下，高炉有效容积和鼓风动能关系见表4—1。
表4—1  高炉有效容积和鼓风动能关系

高炉适宜鼓风动能随炉容扩大而增加。炉容相近，矮胖多风口高炉鼓风动能对应增加。
鼓风动能是否适宜直观表象见表4—2。
表4—2  鼓风动能改变对相关参数影响

3.合理理论燃烧温度选择
风口前焦炭和喷吹燃料燃烧所能达成最高绝热温度，即假定风口前燃料燃烧放出热量全部用来加热燃烧产物时所能达成最高温度，叫风口前理论燃烧温度。
理论燃烧温度高低不仅决定了炉缸热状态，而且决定炉缸煤气温度，对炉料加热和还原和渣铁温度和成份、脱硫等产生重大影响。
适宜理论燃烧温度，应能满足高炉正常冶炼所需炉缸温度和热量，确保渣铁充足加热和还原反应顺利进行。理论燃烧温度过高，高炉压差升高，炉况不顺。理论燃烧温度过低，渣铁温度不足，炉况不顺，严重时会造成风口灌渣，甚至炉冷事故。
理论燃烧温度提升，渣铁温度对应提升，见图4—1。

图4—1 理论燃烧温度t理和铁水温度关系
大高炉炉缸直径大，炉缸中心温度低，为维持其透气性和透液性，应采取较高理论燃烧温度，见图4—2。 

图4—2 炉容和理论燃烧温度t理关系
影响理论燃烧温度原因
◆鼓风温度
鼓风温度升高，则带入炉缸物理热增加，从而使t理升高。通常每±100℃风温可影响理论燃烧温度±80℃。
◆鼓风湿分
因为水分分解吸热，鼓风湿分增加，t理降低。鼓风中±1g／m3湿分，风温干9℃。
◆鼓风富氧率
鼓风富氧率提升，N2含量降低，从而使t理升高。鼓风含氧量±l％，风温±35～45℃
◆喷吹燃料
高炉喷吹燃料后，喷吹物加热、分解和裂化使t理降低。
多种燃料分解热不一样，对t理影响也不一样。对t理影响次序为天然气、重油、烟煤、无烟煤，喷吹天然气时t理降低幅度最大。每喷吹10kg煤粉t理降低20～30℃，无烟煤为下限，烟煤为上限。
4.送风制度调整
◆风量
增加风量，综合冶炼强度提升。在燃料比降低或燃料比维持不变情况下，风量增加，下料速度加紧，生铁产量增加。
料速超出正常要求应立即降低风量。
当高炉出现悬料、崩料或低料线时，要立即减风，并一次减到所需水平。
渣铁未出净时，减风应亲密注意风口情况，预防风口灌渣。
当炉况转顺，需要加风时，不能一次到位，预防高炉顺行破坏。两次加风应有一定时间间隔。
◆风温
提升风温可大幅度地降低焦比。
提升风温能增加鼓风动能，提升炉缸温度活跃炉缸工作，促进煤气流初始分布合理，改善喷吹燃料效果。
在喷吹燃料情况下，通常不使用风温调整炉况，而是将风温固定在较高水平上，经过喷吹量增减来调整炉温。
当炉热难行需要撤风温时，幅度要大些，一次撤到高炉需要水平；炉况恢复时逐步将风温提升到需要水平，提升风温速度不超出50℃／h。
在操作过程中，应保持风温稳定，换炉前后风温波动应小于30℃
◆风压
风压直接反应炉内煤气和料柱透气性适应情况。
◆鼓风湿分
鼓风中湿分增加lg／m3，相当于风温降低9℃，但水分分解出氢在炉内参与还原反应，又放出相当于3℃风温热量。
加湿鼓风需要热赔偿，对降低焦比不利。
◆喷吹燃料
喷吹燃料在热能和化学能方面能够替换焦炭作用。
把单位燃料能替换焦炭数量称为置换比。
伴随喷吹量增加，置换比逐步降低，对高炉冶炼会带来不利影响。提升置换比方法有提升风温给热赔偿、提升燃烧率、改善原料条件和选择适宜操作制度。
喷吹燃料含有“热滞后性”。即喷吹燃料进入风口后，炉温改变要经过一段时间才能反应出来，这种炉温改变滞后于喷吹量改变特征称为“热滞后性”。热滞后时间大约为冶炼周期70％，热滞后性随炉容、冶炼强度、喷吹量等不一样而不一样。
用喷吹量调整炉温时，要注意炉温趋势，依据热滞后时间，做到早调，调剂量正确。
◆富氧鼓风
富氧后能够提升冶炼强度，增加产量。
富氧鼓风能提升风口前理论燃烧温度，有利于提升炉缸温度，赔偿喷煤引发理论燃烧温度下降。
增加鼓风含氧量，有利于改善喷吹燃料燃烧。
富氧鼓风使煤气中N2含量降低，炉腹CO浓度相对增加，有利于间接反应进行；同时炉顶煤气热值提升，有利于热风炉燃烧，为提升风温发明条件。
富氧鼓风只有在炉况顺行情况下才能进行。
在大喷吹情况下，高炉停止喷煤或大幅度降低煤量时，应立即减氧或停氧。
三．装料制度
1.装料制度概念
炉料装入炉内方法方法相关要求，包含装入次序、装入方法、旋转溜槽倾角、料线和批重等。
2.炉料装入炉内设备
钟式炉顶装料设备和无钟炉顶装料设备。
3.影响炉料分布原因
◆装料设备类型(关键分钟式炉顶和布料器，无钟炉顶)和结构尺寸(如大钟倾角、下降速度、边缘伸出料斗外长度，旋转溜槽长度等)。
大钟倾角愈大，炉料愈布向中心。现在高炉大钟倾角多为50°～53°。
大钟下降速度和炉料滑落速度相等时，大钟行程大，布料有疏松边缘趋势。大钟下降进度大于炉料滑落速度时，大钟行程大小对布料无显著影响。大钟下降速度小于炉料滑落速度时，大钟行程大有加重边缘趋势。
大钟边缘伸出料斗外长度愈大，炉料愈易布向炉墙。
◆炉喉间隙。
炉喉间隙愈大，炉料堆尖距炉墙越远；反之则愈近。
批重较大，炉喉间隙小高炉，总是形成“V”形料面。
只有炉喉间隙较大，或采取可调炉喉板，方能形成“倒W”形料面。
◆炉料本身特征(粒度、堆角、堆密度、形状等)。
◆旋转溜槽倾角、转速、旋转角。
◆活动炉喉位置。
◆料线高度。
◆炉料装入次序。
◆批重。
◆煤气流速。
4.钟式炉顶布料特征
◆矿石对焦炭推挤作用。
矿石落入炉内时，对其下焦炭层产生推挤作用，使焦炭产生径向迁移。
矿石落点周围焦炭层厚度减薄，矿石层本身厚度则增厚；但炉喉中心区焦炭层却增厚，矿石层厚度随之减薄。
大型高炉炉喉直径大，推向中心焦炭阻挡矿石布向中心现象更为严重，以致中心出现无矿区。
◆不一样装入次序对气流分布影响。
炉料落入炉内，从堆尖两侧按一定角度形成斜面。
堆尖位置和料线、批重、炉料粒度、密度和堆角和煤气速度相关。
先装入矿石加重边缘，先加入焦炭则发展边缘。
5.无料钟布料
无料钟布料特征
◆焦炭平台：高炉经过旋转溜槽进行多环布料，易形成一个焦炭平台，即料面由平台和漏斗组成，经过平台形式调整中心焦炭和矿石量。
平台小，漏斗深，料面不稳定。平台大，漏斗浅，中心气流受抑制
◆采取多环布料，形成数个堆尖，小粒度炉料有较宽范围，关键集中在堆尖周围。在中心方向，因为滚动作用，大粒度居多。
◆无料钟高炉旋转滑槽布料时，料流小而面宽，布料时间长，矿石对焦炭推移作用小，焦炭料面被改动程度轻，平台范围内O／C比稳定，层状比较清楚，有利于稳定边缘气流。
布料方法
◆单环布料。溜槽只在一个预定角度做旋转运动。其控制较为简单，调整手段相当灵活，大钟布料是固定角度，旋转溜槽倾角可任意选定，溜槽倾角α越大炉料越布向边缘。当αC>αO时边缘焦炭增多，发展边缘。当αO>αC时边缘矿石增多，加重边缘。
◆螺旋布料。从一个固定角位出发，炉料以定中形式在进行螺旋式旋转布料。每批料分成一定份数，每个倾角上份数依据气流分布情况决定。如发展边缘气流，可增加高倾角位置焦炭分数，或降低高倾角位置矿石份数，不然相反。每环布料份数可任意调整，使煤气流合理分布。
◆扇形布料。可在6个预选水平旋转角度中选择任意两个角度，反复进行布料。 可预选角度有0°、60°、l20°、l80°、240°、300°。 这种布料方法为手动操作，只适适用于处理煤气流分布失常，且时间不宜太长。
◆定点布料。可在11个倾角位置中任意角度进行布料。这种布料方法手动进行，其作用是堵塞煤气管道行程。
无钟炉顶利用
利用要求：
◆焦炭平台是根本性，通常情况下不作调整对象；
◆高炉中间和中心矿石在焦炭平台边缘周围落下为好；
◆漏斗内用少许焦炭来稳定中心气流。
利用要求控制：
正确地选择布料环位和每个环位上布料份数。
环位和份数变更对气流影响如表4—3所表示。
表4—3环位和份数对气流分布影响

表中可知，从l～6对布料影响程度逐步减小，1、2变动幅度太大，通常不宜采取。3、4、5、6变动幅度较小，可作为日常调整使用。
无钟炉顶和钟式炉顶布料区分
无钟炉顶和