在高炉生产中 ,保证炉料均匀稳定的下降 ,控制煤气流均匀合理分布 ,是高质量冶炼的关键。炉料在下降过程中被加热到一定程度后 ,开始软化 ,随着加热过程的进行 ,渣铁温度继续升高 ,直至熔融滴落。在高炉内部 ,炉料从开始软化到滴落的区域称为软熔带[1 ] 。软熔带内发生多种固液反应 ,其中矿石层对煤气阻力很大 ,决定煤气流运行状态的是焦炭总面积及分布。因此 ,软熔带的特性直接影响着高炉煤气流的分布 ,对高炉的顺行与取得优异的生产指标起着重大影响。
1 软熔带及其影响因素
1.1 软熔带内发生的物理化学变化
软熔带内发生的反应主要是矿石的软化与初渣的形成。由于固相反应形成的低熔点化合物进一步加热后开始软化 ,同时由于液相的出现改善了矿石与焦炭或熔剂的接触条件 ,当炉料继续下降和升温 ,液相不断增加 ,最终软化熔融形成流动状态。矿石的软化到熔融流动是造渣过程中对高炉行程影响较大的一个环节。初渣形成的早与晚 ,在高炉内位置的高与低 ,都对高炉顺行影响较大。故高炉软熔带亦称为成渣带。
1.2 软熔带的形状与特点
1.2.1 倒 V 形 它的形状像倒写的 V。其特点是 :中心温度高 ,边沿温度低 ,煤气利用较好 ,而且对高炉冶炼过程一系列反应有着很好的影响。
1.2.2 V 形 它的形状像 V ,其特点刚好与倒 V 形相反。边沿温度高 ,中心温度低 ,煤气利用不好 ,而且不利于炉缸一系列反应。
1.2.3 W 形 其特点与效果介于两者之间。
1.3 影响软熔带的因素
根据高炉解剖研究及矿石的软熔特性 ,软熔带形状与炉内等温线相适应 ,而等温线又与煤气中CO2分布相适应。在高炉操作中炉喉煤气 CO2曲线形状主要靠改变布料制度调节 ,其次是受送风制度影响。因此 ,软熔带的形状主要是受装料制度与送风制度影响 ,前者属上部调剂 ,后者属下部调剂。对正装比例为主的高炉 ,一般都是接近倒 V 形软熔带 ;对倒装为主或全倒装的高炉 ,基本上属 V 形状软熔带 ;对正、倒装各占一定比例的高炉 ,一般接近W 形软熔带。
2 软熔带对高炉生产的影响
2.1 软熔带对高炉冶炼的影响
软熔带的形状决定了高炉煤气中下部分布 ,因而在一定程度上可以认为软熔带决定了高炉炉内温度场的分布 ,它的形状与位置对高炉冶炼过程产生明显的影响 ,如矿石的预还原 ,生铁含硅 ,煤气利用 ,炉缸温度与活跃程度以及对炉衬的维护等。目前倒V 形软熔带被公认为是最佳软熔带。各种形状软熔带对冶炼进程的影响如表 1 所示。
2.2 软熔带对高炉煤气运行的影响
在软熔带内 ,矿石、熔剂逐渐软化、熔融、造渣而形成液态渣铁 ,只有焦炭此时仍保持着固体状态。形成的熔融而粘稠的初成渣与中间渣充填于焦块之间 ,并向下滴落 ,使煤气通过的阻力大大增加。在软熔带是靠焦炭的夹层即焦窗透气 ,在滴落带和炉缸内是靠焦块之间的空隙透液和透气。因此提高焦炭的高温强度 ,对改善整个区域的料柱透气性、透液性有重要意义。上升的高炉煤气从滴下带到软熔带后 ,只能通过焦炭夹层流向块状带。通过软熔带后 ,煤气被迫改变原来的流动方向 ,向块状带流去。所以在软熔带中焦炭夹层数及总面积对煤气流的阻力有很大影响。
对形状相同的软熔带 ,若软熔带高度较高时含有较多的焦炭夹层 ,供煤气通过的断面积大 ,煤气通过的阻力减小 ;反之 ,煤气通过时阻力大。但是软熔带高度增大 ,块状带的体积则减小 ,即矿石的间接还原区相应减小 ,煤气利用变差 ,焦比升高 ;反之 ,软熔带高度降低 ,可以提高煤气利用率 ,降低焦比。所以 ,较高的软熔带属高产型 ,一般利用系数较高 ;较矮的软熔带属低焦化型 ,燃料比较低。当增加软熔带宽度时 ,煤气压力要增大 ,这不仅由于块状带的体积因软熔带变宽而缩小 ,而且也因包含在软熔带内的焦炭夹层长度相对增加所致。当缩小软熔带宽度时煤气压阻力减小。一般来说 ,软熔带越窄 ,焦炭夹层的层数越多 ,夹层越厚 ,孔隙率越大 ,则软熔带透气性越好。
3 控制软熔带应考虑的问题
3..1 原料水平
原料水平是高炉顺行与强化冶炼程度高低的基础与根本 ,只要料柱透气性能与风量、煤气量相适应 ,高炉就可以进一步强化冶炼。从这个意义上讲 ,料柱透气性的极限 ,就是高炉强化冶炼的极限。改善料柱透气性 ,必须改善原燃料质量 ,改善造渣 ,改善操作 ,获得适宜的软熔带形状和最佳的煤气分布。而改善造渣和软熔带状况的根本仍是精料问题。因此 ,在控制软熔带形状与位置时应充分考虑到自身原料水平。当原料水平好时可采用煤气利用好的倒V 型软熔带 ,当原料水平有所下降时可采用 W 型软熔带 ,当原料水平较差甚至无法维持高炉顺行时可采用 V 型软熔带。
3.2 能量内耗
在制定上、下部操作制度控制软熔带形状与位置时 ,应考虑到有利于降低焦比 ,提高煤气利用水平 ,努力降低燃料消耗。高炉要以顺行为基础 ,但成本控制却是高炉生产核心 ,因此 ,在调剂上应尽量做到提高煤气利用降低焦比 ,达到高产、低耗的目的。
3.3 一代炉龄
随着高炉强化冶炼的大幅度上升 ,高炉炉龄问题已成为一个日益突出的问题 ,高炉大、中修需要花费大量的物力、财力 ,因此必须从日常操作制度上加强控制 ,提高高炉长寿意识 ,才能延长高炉炉龄。软熔带的形状与高炉内的温度场分布基本一致。因此 ,在原燃料条件允许情况下 ,应尽量加强对边沿煤气流的控制 ,降低炉衬表面温度 ,减少高炉边沿煤气流量 ,从而达到保护炉衬延长炉龄的目的。
4 结 语
高炉软熔带的形状与位置是高炉上、下部调剂手段的综合体现 ,是决定高炉煤气流稳定运行的关键 ,是高炉取得优异经济技术指标达到优质、高产、低耗的保证。目前 ,全国高炉均面临着原料短缺的问题 ,在这种情况下 ,要注意不能盲目追求提高冶炼强度 ,降低焦比的操作制度 ,因为一定的原燃料条件对应着一定的冶炼水平 ,超越冶炼条件允许的高强度冶炼将导致炉况不顺 ,致使焦比大幅度上升。
参考文献 :
[1] 王筱留. 钢铁冶金学[M] . 北京 :冶金工业出版社 ,2001.
联系客服
