论述题1. 无料钟炉顶有哪些优缺点?
无料钟炉顶优点包括:
(1)布料合理,克服了料钟炉顶布料中固有的缺陷,操作灵活满足高炉布料和炉顶调剂的工艺要求。
(2)基建投资低,除布料气密箱较复杂外,其他部件结构简单,加工精度要求低,与相同容积的钟阀式高炉相比,重量为其的1/3~1/2左右,炉顶高度相应降低,约为其1/3。
(3)便于安装检修,由于设备是积木式的且外形小,故维护方便,检修时间短。
(4)使用寿命长,无钟炉顶设备的布料气密箱的使用可达一代炉龄。正常生产时只需更换溜槽。上、下密封阀不受炉料摩擦,使用寿命也较长,更换和维修比较方便。无料钟炉顶缺点包括:
(1)布料传动系统较为复杂,国产的旋转溜槽的自动控制系统工艺操作不易掌握,因此旋转溜槽的各种布料功能不能很好发挥。
(2)密封面为软硬接触,各种橡胶温度都不能超过250~300℃,要求炉顶温度不能高。
(3)中心喉管易卡料,要求原料粒度合适、均匀。
(4)炉顶料斗不论高压还是常压高炉均应设均压装置,否则易棚料。
2. 简述短期休风操作程序。
短期休风操作程序包括:
(1)高压操作改常压操作。
(2)在炉顶、除尘器、煤气切断阀等处通蒸汽。
(3)停止富氧鼓风、停止喷吹。
(4)停止炉顶喷水降温。
(5)打开炉顶放散阀,关闭除尘器切断阀。
(6)关闭混风阀。
(7)打开放风阀,停止加料。
(8)检查各风口,无灌渣危险时发出休风信号,热风炉关闭热风阀和冷风阀。
(9)通知热风炉倒流,均匀打开1/3以上风口窥视孔盖。
3. 冶炼低硅生铁有哪些措施?
措施包括:
(1)增加烧结矿配比,提高烧结矿品位,提高软熔温度,改善烧结矿还原性,稳定原料成分,烧结矿要整粒过筛。
(2)降低焦炭灰分,提高反应后强度。
(3)适当提高炉渣碱度,可抑制硅的还原,提高炉渣脱硫能力,降低渣中SiO2活度。
(4)提高炉顶压力。
(5)喷吹低灰分燃料,适当控制风口燃烧温度。
(6)增加铁水含锰量。
(7)适当降低炉温。
(8)搞好上下部调节,使炉缸工作均匀活跃,气流分布合理。
(9)保证稳定顺行。
4. 怎样搞好长期休风后的复风?长期休风后复风,炉前应做哪些准备工作?
长期休风后复风应采取以下措施:
(1)休风前所加净焦及轻负荷料的数量、位置适当。
(2)检修的设备在确认安全可靠后再复风,防止复风后又休风。
(3)根据休风时间、性质和休风前炉缸热状态等因素,选择好复风的风压与风量。
(4)安排好出渣、出铁。
炉前准备工作有:
(1)炉前各种设备试运转。
(2)修垫好铁口泥套、主沟、撇渣器、渣铁沟、摆动沟等。
(3)备好充足、合格的泥料、河沙等。
(4)备好炉前必用工具。
(5)掏出密封风口的耐火泥、前端焦炭。
(6)清除渣口密封泥,清除渣口前渣铁凝结物。
(7)如停风时间过长或渣铁分离不好,不宜冲水渣,应备好带渣壳的渣罐。
5. 如何理解高炉以下部调剂为基础,上下部调剂相结合的调剂原则?
下部调剂决定炉缸初始煤气径向与圆周方向的分布,通过确定适宜的风速和鼓风动能,力求煤气在上升过程中径向与圆周方向分布均匀。
上部调剂是使炉料在炉喉截面上分布均匀,使其在下降过程中能同上升的煤气密切接触以利传热传质过程的进行。炉料与煤气的交互作用还取决于软熔带的位置与形状以及料柱透气性好坏。无论炉况顺行与否、还原过程好坏与否,其冶炼效果最终都将由炉缸工作状态反映出来,所以炉缸是最主要的工作部位,而下部调剂正是保证炉缸工作的基础。因此,在任何情况下都不能动摇这个基础。
6. 每次操作液压炮前和操作液压炮过程中应注意哪些问题?
每次操作液压炮前和操作液压炮过程中应注意以下问题:
(1)操作前应先检查液压站油位,看油位是否在正常位置。
(2)检查操作台是否有漏油处。
(3)检查炮嘴是否完整,有无裂纹或缺陷。
(4)先起泵,后升压。
(5)操作液压炮,检查运行是否平稳,有无晃动和异常响声。
(6)操作完毕要先泄压后停泵。
7. 简述放渣前的准备工作。
放渣前的准备工作包括:
(1)检查渣口各套有无破损,各套有无松动。
(2)检查堵渣机是否好用。
(3)查泥套、渣沟及流嘴是否完整。
(4)查冲渣水压、水量是否满足要求。
(5)准备好各种工具。
(6)查渣沟是否顺畅。
(7)因故不能放渣,向上级报告,提前出铁。
8. 怎样更换渣口大套?
渣口大套在高炉一代生产中一般都不进行更换,特殊情况需要更换时,一般由检修工人进行更换。操作程序为:
(1)休风后首先卸下渣口四套、三套和二套。
(2)用氧气把渣口大套烧成2~3瓣,然后用带滑锤的长大钩分别把每瓣打出。用氧气烧之前,要把大套内的冷却水吹出去。
(3)旧大套卸下后把里面清理干净,有残铁要烧掉,空洞地方可填上休风泥。
(4)把新大套缠好石棉绳,抹好灰浆后用链式起重机吊起,对正大套法兰后往里撞打,一直到上严为止。
(5)为防止从大套和法兰的间隙中往外漏煤气,应焊死以确保密封。
(6)安装好固定大套的档杆后再装上二套、三套和四套。
(7)砌好保护砖后再做渣口泥套。
9. 怎样更换风口大套?
风口大套一般由检修工人更换,在高炉一代生产中,非特殊情况是不会更换的。
其基本程序为:
(1)将风管、风口三套、二套、弯头依次卸下并抬离风口前。
(2)把固定风口大套的螺丝卸下并割掉,和炉壳焊接密封的螺丝用氧气割开。
(3)用氧气将大套割成2~3块,然后用带滑锤的长大钩分别打出。
(4)把新大套的外圈用石棉绳缠好,再用盐水、黏土粉、石墨粉泥浆抹好。
(5)把注满水的大套用链式起重机吊起装上,再用两个链式起重机分别吊两根丝杠,推动丝杠把大套撞严,接好冷却水之后把固定大套的螺栓拧紧。
(6)为了防止大套外沿和炉壳不严处泄漏煤气,将大套法兰外沿焊在炉壳上,确保密封。
(7)将弯头、风口二套、三套、风管依次上好后就可以送风了。
10. 高炉内根据炉料的存在状态从上剑下可分为哪几个带,各自的特点是什么?
可分为:
(1)块状带:在高炉上部,矿石与焦炭始终保持着明显的固态层次缓缓下降,但层状逐渐趋于水平,而且厚度也逐渐变薄。
(2)软熔带:它由许多固态焦炭层和黏结在一起的半融熔的矿石层组成,焦炭矿石相间,层次分明,由于矿石呈软熔状,透气性极差,煤气主要从焦炭层通过。
(3)滴落带:位于软熔带之下,熔化后的渣铁像雨滴一样穿过固态焦炭层而滴落。
(4)风口带:焦炭在风口前,由于鼓风动能的作用在剧烈的回旋运动中燃烧,形成一个半空状态的焦炭回旋区。
(5)渣铁带:在炉缸下部,主要是液态渣铁以及侵入其中的焦炭,铁滴穿过渣层以及渣铁界面时最终完成必要的渣铁反应,得到合格的生铁。
11. 叙述成渣带(软熔带)对高炉冶炼进程的影响。
在成渣过程中,形成的软熔带对料柱的透气性影响很大,它的位置高低、厚薄直接影响冶炼过程。在成渣带,矿石粉化使其粒度变小产生粉末,到半熔融状态后,以“冰柱”的形式堵塞了焦炭之间的空隙,使料柱透气性变差,决定了炉内煤气流和压力的分布状态。成渣带厚,料柱透气性差,不利于顺行。成渣带高的炉渣进入炉缸时带入的热量少,不利于炉缸温度的提高。成渣带过高,直到炉腹才熔化成渣,受热膨胀的影响炉腹容积缩小,发生“卡塞”也不利于顺行。
12. 碳是如何进入生铁的?
高炉内渗碳过程大致可分三个阶段:
第一阶段:是固体金属铁的渗碳,即海绵铁的渗碳反应:
2CO====CO2+C黑
3Fe固+C黑====Fe3C固
总的结果是:3Fe固+2CO====Fe3C固+CO2
这阶段的渗碳量占全部渗碳量的1.5%左右。
第二阶段:此阶段为液态铁的渗碳。这是在铁滴形成之后,铁滴与焦炭直接接触,渗碳反应为:3Fe液+C焦=Fe3C。由于液体状态下与焦炭接触条件得到改善,加快了渗碳过程,生铁含碳立即增加到2%以上,到炉腹处的金属铁中已含有4%的碳了,与最终生铁的含碳量差不多。
第三阶段:炉缸内的渗碳过程。炉缸部分只进行少量渗碳,一般渗碳量只有0.1%~0.5%。
13. 炉渣黏度对炉况有何影响?
炉渣黏度对炉况的影响有:
(1)炉渣黏度影响成渣带以下料柱的透气性。黏度过大的初成渣能堵塞炉料间的空隙,使料柱透气性变坏从而增加煤气通过时的阻力。这种炉渣也易在高炉炉腹的墙上结成炉瘤,引起炉料下降不顺,导致崩料和悬料等生产故障。
(2)炉渣黏度影响炉缸工作。过于黏稠的炉渣(终渣)容易堵塞炉缸,不易从炉缸中自由流出,使炉缸壁结厚,缩小炉缸容积,造成操作上的困难,有时还会引起渣口和风口大量烧坏。
(3)炉渣黏度影响炉渣的脱硫能力。炉渣的脱硫能力与其流动性也有一定关系。炉渣流动性好,有利于脱硫反应时的扩散作用。
(4)炉渣黏度影响炉前操作。黏度高的炉渣易发生黏沟、渣口凝渣等现象,造成放渣困难。
14. 简述炉渣脱硫的基本原理。
简述炉渣脱硫的基本原理。
答案:脱硫反应主要是在铁水滴穿过炉缸时的渣层和炉缸中渣铁相互接触时发生的。炉渣中起脱硫作用的主要是碱性氧化物CaO、MgO、MnO(或其离子)等,渣铁间脱硫反应分以下步骤:
[FeS]====(FeS)
(FeS)+(CaO)====(CaS)+(FeO)
(FeO)+C====[Fe]+CO↑
即在渣铁界面上首先是铁中的[FeS]向渣面扩散并溶入渣中,然后与渣中的(CaO)作用生成CaS和FeO,因为CaS,溶于渣而不溶于铁;FeO则被固定碳还原生成CO气体离开反应界面,同时产生搅拌作用,将聚积在渣铁界面的生成物CaS带到上面的渣层,加速CaS在渣内的扩散,从而加速炉渣的脱硫反应。
15. 风口损坏的原因有哪些?
风口损坏的原因主要有以下三方面:
(1)熔损。这是风口常见的损坏原因。在热负荷较高时,如风口和液态铁水接触,风口处热负荷超过正常情况的一倍甚至更高,如果风口冷却条件不好,再加上风口前端出现的Fe-Cu合金层恶化了导热性等因素,使风口局部温度急剧升高,很快风口因冲蚀熔化而被烧坏。
(2)开裂。风口外壁承受鼓风的压力,内壁则承受冷却水的压力。并且这些温度和压力是经常变化的,从而造成热疲劳与机械疲劳。风口在高温下会沿晶界及一些缺陷发生氧化腐蚀,降低了强度,造成应力集中,最后引起开裂,风口中的焊缝处也容易开裂。
(3)磨损。风口前端伸出炉缸内,高炉内风口前焦炭的回旋运动以及上方的炉料沿着风口上部向下滑落和移动,会对风口上部表面造成磨损。同时,采用喷吹煤粉工艺,如果保护不好,内孔壁及端头处被煤粉磨漏的现象也时有发生。
16. 对制粉出来的煤粉的质量有什么要求?
对制粉出来的煤粉的质量要求有粒度、温度和水分三个方面:
(1)粒度。它影响煤粉在风口的燃烧率,煤粉越细,在风口前的燃烧速度就越快,燃烧率提高,但煤粉磨的越细,能耗越高,一般认为,喷吹无烟煤粒度应小些,-200目达到70%~80%,喷吹烟煤粒度可大些,-200目达到60%~70%。
(2)温度。煤粉的温度控制在70~80℃,主要是保证煤粉在运输中不结露,因为一旦结露,冷凝的水被煤粉吸附,影响输送,还会使布袋“挂肠”,管路堵塞。
(3)水分。煤粉的水分控制在1%以下。因为水分大,会影响煤粉输送,还会使风口理论燃烧温度降低。
17. 简述富氧鼓风对还原过程的影响。
富氧对间接还原发展有利的方面在于炉缸煤气中CO浓度的提高与惰性气体N2含量降低;对间接还原发展不利的方面在于炉身温度的降低,700~1000℃间接还原强烈发展的温度带高度缩小,以及产量增加时,炉料在间接还原区停留的时间缩短。上述两方面因素共同作用的结果是间接还原有可能发展,也可能削减,也有可能维持在原来的水平。
18. 如何实现强化冶炼?
高强度冶炼就是使用大风量、加快风口前焦炭的燃烧速度、缩短冶炼周期、提高冶炼强度,以达到提高产量之目的的冶炼操作。
实行高强度冶炼,必须具备以下条件:
(1)原燃料条件要好,即品位高、强度好、粒度均匀、粉末少。
(2)要有适合高强度冶炼的合理炉型。
(3)应采用高压、高风温、富氧和喷吹燃料等技术配合高强度冶炼。
(4)鼓风机具有加大风量的能力,同时要减少管道漏风的损失。
(5)操作上要根据炉况变化,采取上下部调节以保证炉况顺行。
19. 简述风机突然停风的处理。
风机突然停风应做如下处理:
(1)关混风调节阀,停止喷煤与富氧。
(2)停止上料。
(3)停止加压阀组自动调节。
(4)打开炉顶放散阀,关闭煤气切断阀。
(5)向炉顶和除尘器下管道处通蒸汽。
(6)发出停风信号,通知热风炉关热风阀,打开冷风阀和烟道阀。
(7)组织炉前工人检查各风口,发现进渣立即打开弯头的大盖,防止炉渣灌死吹管和弯头。
20. 正常炉况的特征有哪些?
正常炉况的特征有:
(1)铁水白亮,流动性良好,火花和石墨碳较多,断口呈银灰色,化学成分为低硅低硫。
(2)炉温充足,流动性良好,渣中不带铁,凝固不凸起,断口呈褐色玻璃状带石头边。
(3)风口明亮但不耀眼,焦炭运动活跃无升降现象,圆周工作均匀,风口很少破损。
(4)料尺下降均匀、顺畅、整齐,无停滞和崩落现象,料面不偏斜,两尺相差小于0.5m。
(5)炉墙各层温度稳定且在规定范围内。
(6)炉顶压力稳定无向上高压尖峰。
(7)炉喉煤气五点取样CO2曲线成两股气流,边缘高于中心最高点在第三点位置。
(8)炉腹、炉腰、炉身冷却设备水温差稳定在规定范围内。
21. 高炉炉渣的作用与要求有哪些?
高炉渣应具有熔点低、密度小和不溶于铁水的特点,渣与铁能有效分离获得纯净的生铁,这是高炉造渣的基本作用。在冶炼过程中高炉渣应满足下列几方面的要求:
(1)炉渣应具有合适的化学成分,良好的物理性质,在高炉内能熔融成液体并与金属分离,还能够顺利地从炉内流出。
(2)具有充分的脱硫能力,保证炼出合格优质生铁。
(3)有利于炉况顺行,能够使高炉获得良好的冶炼技术经济指标。
(4)炉渣成分要有利于一些元素的还原,抑制另一些元素的还原,即称之为选择还原,具有调整生铁成分的作用。
(5)有利于保护炉衬,延长高炉寿命。
22. 什么叫炉况判断,通过哪些手段判断炉况?
高炉顺行是达到高产、优质、低耗、安全、长寿的必要条件。为此不是选择好了操作制度就能一劳永逸的。在实际生产中原燃料的物理性能、化学成分经常会产生波动,气候条件的不断变化,入炉料的称量可能发生误差,操作失误与设备故障也不可完全杜绝,这些都会影响炉内热状态和顺行,炉况判断就是判断这种影响的程度及顺行的趋向,即炉况是向凉还是向热,是否会影响顺行,影响程度如何等等。判断炉况的手段基本是两利,,一是直接观察,如看入炉原料外貌,看出铁、出渣、风口情况、水温差的变化;二是利用仪器仪表,如指示风压、风量,料尺,各部位温度及透气性指数等的仪表。必须两种手段结合,连续综合观察一段时间炉况的各种反应,进行综合分析,才能正确判断
炉况。
23. 高炉冶炼受碱金属危害的表现有哪些?
表现为:
(1)提前并加剧CO2对焦炭的气化反应,主要表现是缩小间接还原区,扩大直接还原区,进而引起焦比升高,降低料柱特别是软熔带气窗的透气性,引起风口大量破损等。
(2)加剧球团矿灾难性的膨胀和多数烧结矿的中温还原粉化。
(3)由于上述两种原因,引起高炉料柱透气性恶化,压差梯度升高,如不适当控制冶炼强度,会频繁地引起高炉崩料、悬料乃至结瘤。
(4)碱金属积累严重的高炉内,矿石(包括人造矿)软熔温度的降低,在焦炭破损严重、气流分布失常或冷却强度过大时,也会引起高炉上部结瘤。
(5)碱金属引起硅铝质耐火材料异常膨胀,热面剥落和严重侵蚀,从而大大缩短了高炉内衬的寿命,严重时还会胀裂炉缸、炉底钢壳。
24. 为什么会发生炉缸烧穿事故,怎样预防?
发生炉缸烧穿事故的原因:
(1)炉缸结构不合理。
(2)耐火材料质量不好,施工质量差。
(3)冷却强度低,冷却设备配置不合理。
(4)炉料含碱、铅高,造成砖衬破坏,铅的渗漏。
(5)操作制度不当,炉况不顺,经常洗炉,尤其是用萤石洗炉。
(6)监测设备不完善,维护管理跟不上等。
预防措施:
(1)推广综合炉底,可采用碳砖或自焙碳砖与高铝砖或黏土砖相结合的结构。
(2)改进材质,增加品种,除无定型碳砖外,应增添石墨化或SiC砖,提高尺寸精度,缩小砖缝。
(3)改进炉缸结构和冷却设计。
(4)生产应加强检测,发现炉缸水温差超出正常值,及时采取有效措施。
25. 简要说明高炉内部的分区情况及特征。
高炉内部可分为:
(1)固相区:在高炉上部,固体炉料焦、矿呈层状分布,是炉料受热、水分蒸发分解及煤气与炉料进行间接还原的区域。
(2)软熔带:是炉料进一步受热,矿石开始软化和熔融的区域,出现固-液-气多相反应,主要进行造渣和开始直接还原,软熔的矿石层上升,煤气阻力很大,煤气流主要靠固状焦炭层,即“焦窗”通过。
(3)滴落带:向下滴落的液态渣铁通过疏松的焦炭层与焦炭及煤气进行多种复杂地传热、传质过程。
(4)风口焦炭循环区:具有一定的能量的鼓风与喷入的煤粉和焦炭在循环过程中进行激烈燃烧,上面的焦炭不断补充进来,形成炉内温度高达2000℃以上的高温焦点。
(5)焦炭呆滞区:受四周循环区域的挤压及其碎焦的影响,该区焦炭呈呆滞的锥体状故又称“死焦锥”。“死焦锥”焦炭其实“不死”,只是更换时间较长。
(6)渣铁储存区:渣铁层界限分明,熔渣浮在铁水表面,滴落的铁水通过渣层会发生一些液相之间耦合反应。
26. 如何对铁矿石进行评价?
可从以下几个方面对铁矿石进行评价:
(1)含铁品位:以质论价,基本上以含铁量划分。
(2)脉石成分及分布:酸性脉石愈少愈好,碱性稍高可用,Al2O3不应很高;有些贫矿的结晶颗粒较为粗大,易选可用,否则应慎重。
(3)有害元素:S、P、As和Cu易还原为元素进入生铁,对后来产品性能有害。碱金属B、Zn、Pb和F等虽不能进入生铁,但破坏炉衬且易于挥发,在炉内循环导致结瘤或污染环境,降低了使用价值。
(4)有益元素:Cr、Ni、V、Nb等进入生铁,并对钢材有益,Ti及稀土元素可分离提取且含量较高,是宝贵的综合利用资源。
(5)矿石的还原性:还原性好可降低燃烧消耗。
(6)矿石的高温性能:主要是受热后强度下降不宜过大,否则不易于破碎及软化熔融,温度不可过低。
选矿及回收的粉矿都必须经过造矿才能采用,选矿过程是改进矿石性能的大好机会。