CN115029490A - 一种高炉高球矿比工况下快速复风的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高炉高球矿比工况下快速复风的方法，包括：向高炉加入初始风量Q1，Q1＝(30～50％)Q0。布料时，将球团矿和生块矿混合以形成混合料层，降低球团矿的比例以及调整炉内的碱度，避免冶炼材料堆积在炉体的中部，以使中部气流畅通。同时，调节碱度可提高渣铁流动性，促进气流畅通。进而使得高炉的炉内风压P1、压差P2和透气性指数K三个指标能够快速达到设定值范围，为加风创造有利条件，再定期逐次增加风量直到风量恢复至常态风量Q0。该方法具有风量恢复速度快，复风周期短的特点。

Description

一种高炉高球矿比工况下快速复风的方法

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种高炉高球矿比工况下快速复风的方法。

背景技术

高炉是生铁冶炼的重要设备。在高炉冶炼过程中，设备突发事故会引起长时间、无计划休风。在高球矿比工况下，因矿石的软化温度降低，软熔区间扩大，相比于低球矿比工况时的复风难度更大。其原因包括：球矿的滚动性强，在料面下降过程中，球矿容易向高炉的中心滚动，进而造成高炉中心的气流受阻，引发高炉憋压、悬料等不良现象。为避免高炉憋压、悬料，现有的复风方法是通过减小复风风量、延长复风时间，使高炉逐渐恢复至正常的冶炼状态。现有技术存在以下缺陷：由于风量的恢复速度较慢，导致整个复风周期延长，进而导致生产效率降低，无法满足正常的生产需求。

发明内容

本发明的目的在于提出一种高炉高球矿比工况下快速复风的方法，其风量恢复速度快，复风周期短。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

提供的一种高炉高球矿比工况下快速复风的方法，提供一个高炉，所述高炉内容纳有烧结矿层、生块矿层和球团矿层，所述高炉在正常运行状态下的常态风量为Q0，球团矿比例为S0，所述高炉复风包括以下步骤：

S10、向所述高炉加风，加入的初始风量为Q1，Q1＝(30～50％)Q0；

S20、监测所述高炉的炉内风压P1、压差P2和透气性指数K；

S30、向所述高炉内布料，布料时，将球团矿和生块矿混合以形成混合料层；

将所述球团矿的比例调整至S1，且S1＜S0；

调整炉内的碱度，以提高炉内渣铁的流动性；

S40、定期检查所述炉内风压P1，所述压差P2和所述透气性指数K，当所述炉内风压P1，所述压差P2和所述透气性指数K均达到设定值后，每次增加风量Q2，直到所述高炉的风量恢复至常态风量Q0。

进一步的，步骤S30中，布料时，调整布料角度，以减少所述高炉的周部和中部的矿石堆积量。

进一步的，步骤S30中，调整炉内的碱度低于正常碱度0.2～0.5。

进一步的，步骤S40中，所述炉内风压P1，所述压差P2和所述透气性指数K每小时观测1～3次，每次增加风量Q2为50～100m³/min。

进一步的，加风前，监控休风时间，当休风时间小于时间T0时，封堵所有风口数量的5～15％，当休风时间大于时间T0时，封堵所有风口数量的15～25％；

加风后，当所述高炉的风量恢复至常态风量Q0的90％后，且当所述炉内风压P1，所述压差P2和所述透气性指数K均达到设定值时，每次开启1～2个所述风口，且每开启一个所述风口，增加风量100～150m³/min。

进一步的，当所述高炉的风量恢复至常态风量Q0后，每间隔1/4的冶炼周期，将所述球团矿的比例提高3～6％，直到所述球团矿比例达到S0。

进一步的，监测所述高炉的炉内温度，并根据所述炉内温度调整焦炭量。

进一步的，复风设定时间后进行出铁。

进一步的，布料前，检测料线深度M1，所述料线深度M1相比于规定料线深度M0每降低0.5m，则所述球团矿比例减少3～6％，且所述球团矿比例最低降至5％。

进一步的，所述高炉的复风步骤还包括：

S50、当所述高炉的风量恢复至常态风量Q0后，对所述球团矿和所述生块矿进行分层布料，以分别形成所述球团矿层和所述生块矿层。

本发明相比于现有技术的有益效果：

本发明的一种高炉高球矿比工况下快速复风的方法，通过在复风时将球团矿和生块矿混合，以及降低球团矿的比例，使得球团矿的滚动性降低，避免冶炼材料堆积在炉体的中部而影响中部的气流畅通。同时，调整通过调整炉内碱度，提高渣铁流动性，以促进气流畅通。使得炉内风压P1，所述压差P2和所述透气性指数K能够快速达到设定值范围，为加风创造有利条件。进而使高炉的风量快速加到常态风量Q0，使高炉恢复至正常的运行状态。该方法有利于缩短复风周期，以保证生产效率。

附图说明

图1为实施例的高炉的示意图。

图中：

1、炉体；11、出铁口；12、出渣口；13、出气口；14、炉腹；15、炉喉；16、布料装置；161、溜槽；2、环炉热风管；21、热风咀；3、矿石层；4、焦炭层；5、铁水；6、炉渣。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

参照图1所示，本发明提供的一种高炉高球矿比工况下快速复风的方法，应用于高炉因突发事故导致无计划休风后，对高炉进行复风的情况。为便于对技术内容的理解，以图1所示的高炉为例进行详细说明。高炉为生铁冶炼设备，用于将铁矿石、焦炭和造渣溶剂通过高温燃烧生成铁水5。高炉包括用钢板和耐火材料组成的炉体1，炉体1内部形成用于容纳铁矿石、焦炭等冶炼材料的容纳腔。高炉自上而下分为五个区域，五个区域依次为炉喉15、炉身、炉腰、炉腹14和炉缸，燃烧反应在炉腹14进行，因此，炉腹14内的温度最高，可达1800℃左右，从炉腹14向高炉的两端，温度依次降低，炉喉15区域的温度约为200℃左右。高炉的顶部设置有供料装置16，供料装置16的底部设有用于输送冶炼材料的溜槽161，供料装置16外接送料皮带，供料装置16接收来自送料皮带的冶炼材料并通过溜槽161输入容纳腔内。溜槽161能够沿高炉的圆周方向绕溜槽161与供料装置16的连接处转动，以使冶炼材料能够均匀的落入高炉径向的各个区域。其中，一定数量的铁矿石和焦炭分别形成矿石层3和焦炭层4，矿石层3和焦炭层6交错层叠在容纳腔内，即相邻两个矿石层3之间具有一个焦炭层4。高炉的炉腹14位置设置有呈环形的环炉热风管2，环炉热风管2用于输送高温气体，高温气体包括空气和纯氧气。沿环炉热风管2的圆周方向，环炉热风管2设置有多个热风咀21，炉体1上对应每个热风咀21设置有风口，即通过风口向高炉内输入高温气体。在高温燃烧的作用下，位于炉腹14内的矿石层3和焦炭层4熔化形成铁水5和炉渣6，铁水5和炉渣6沉积在炉缸内，并分别通过出铁口11和出渣口12排出。冶炼后产生的煤气通过出气口13排出。随着炉腹14内的矿石层3和焦炭层4不断熔化，位于上部的矿石层3和焦炭层4相继滑下并进入炉腹14。位于最上方的矿石层3或者焦炭层4靠近高炉顶部的一侧面即为料面，冶炼时利用探尺检测料面的深度。当料面下降至设定深度时，通过供料装置16补充冶炼材料。当高炉出现突发事故时，停止对高炉输入高温气体，即高炉休风。故障排除后，重新向高炉内输入高温气体，即高炉复风。

本实施例中，高炉内的矿石层3包括烧结矿层、生块矿层和球团矿层。其中，烧结矿层由烧结矿组成，烧结矿是将多种粉状含铁原料混合燃料、熔剂和水经烧结形成的块状矿料。生块矿层有生块矿组成，生块矿为矿石直接经破碎处理而成的矿料，其表面具有各种不规则棱角。球团矿层由球团矿组成，球团矿是经烧结、球凹或压团制作而成的呈球形的矿料，具有滚动性强，孔隙率高的特点。在正常的冶炼状态下，整个矿石层3由60％烧结矿、27％球团矿和13％生块矿组成。正常状态下高炉的常态风量为Q0，需要说明的是，常态风量Q0为正常冶炼时全风全氧状态下向高炉内部输入的高温气体的风量，例如，容量为3200m³的高炉的常态风量Q0为25000～30000m³/h。

该高炉的复风方法包括以下步骤：

S10、向高炉加风，加入的初始风量为Q1，Q1＝(30～50％)Q0。可以理解的是，休风后高炉炉内的温度下降、软熔带降温凝固，炉内的整体透气性降低，因此，开始加风时，风量应控制在正常风量的30～50％，以避免出现憋压。

S20、监测高炉的炉内风压P1、压差P2和透气性指数K。可以理解的是，炉内风压P1为冶炼时高炉内部的压力；压差P2为炉内风压－炉顶设定压力的差值；透气性指数是高炉冶炼过程中风量的平方与料柱阻力损失的比值，用于反映高炉内冶炼材料的空隙度和冶炼材料的粒度组成的变化的指标。正常冶炼状态下，此三个监测对象的数值应在设定的范围内，表示炉况运行良好。因此，炉内风压P1、压差P2和透气性指数K是否在设定值范围内，是考虑是否继续向高炉内加风的条件。

S30、通过以下方式促进炉内风压P1、压差P2和透气性指数K达到设定值范围内。第一方面，向高炉内布料，布料时，将球团矿和生块矿混合以形成混合料层。可以理解的是，开始复风后需要向炉内加热冶炼材料。在布料时，将球团矿和生块矿混合在一起后通过供料装置16加入高炉内。该方式有利于利用生块矿的外形结构特点来减弱球团矿的滚动性，避免在冶炼过程中球团矿向高炉的中部滚动而造成中部气流受阻，有利于改善整体料柱的透气性，使高炉顺利运行，促进工况快速恢复；第二方面，将球团矿的比例调整至S1，且S1＜S0。可以理解的是，正常冶炼状态下，一个矿石层3中球团矿的比例为S0，本实施例中S0＝27％。在复风阶段，为保证整个高炉的工况迅速恢复，在布料时将球团矿的比例降低至S1，通过减少球团矿的含量来降低因球团矿向中心位置滚动而抑制高炉中心气流的风险；第三方面，调整炉内的碱度，以提高炉内渣铁的流动性。可以理解的是，在高炉回复正常工况前，炉腹14中的软熔带温度相对较低，且渣铁的粘稠度较高，不利于气流通过，进而使气流集中在高炉的下部而产生憋压。优选地，炉内的碱度调节量为相比于正常冶炼状态下的碱度减小0.2～0.5，正常冶炼状态时碱度R0＝1.22，复风阶段碱度R1调整至0.72～1.02。通过调整炉内碱度，增强软熔带上渣铁的流动性，使渣铁快速流动至炉缸内，以便排出。随着软熔带渣铁的减少，更有利于气流通过软熔带向上运动，进而改善整体料柱的透气性，促进炉内风压P1、压差P2和透气性指数K达到设定值范围内。

S40、定期检查炉内风压P1、压差P2和透气性指数K，当炉内风压P1、压差P2和透气性指数K均达到设定值后，每次增加风量Q2，直到高炉的风量恢复至常态风量Q0。可以理解的是，复风的最终目的是使输入高炉内的风量恢复至常态风量Q0，尤其在复风前期，高炉内工况较差，加入的高温气体无法顺利参与燃烧或化学反应，造成高炉的气流不畅，炉内风压P1、压差P2和透气性指数K无法达到设定值范围。因此，复风期间，需将风量从初始风量Q1逐步增加至常态风量Q0。增加风量的时机参考炉内风压P1、压差P2和透气性指数K是否达到设定值范围。本实施例中，炉内风压P1、压差P2和透气性指数K这三个指标每小时观测1～3次，当炉内风压P1达到410kpa，压差P2达到230kpa，透气性指数K达到95时，即可向高炉内增加风量Q2，Q2＝50～100m³/min。

具体地，步骤S30中，布料时，调整布料角度，以减少高炉的周部和中部的矿石堆积量。可以理解的是，高炉的中部气流和周部气流对整个高炉冶炼的工况影响较大，保证料柱的中部和周部的透气性对炉内风压P1、压差P2和透气性指数K达到设定值范围具有积极作用。因此，在布料时，对布料角度进行调整，减少冶炼材料在中部和周部堆积。需要说明的是，布料角度为溜槽161的轴线方向与高炉轴线方向之间的夹角。

具体地，步骤S30中，布料时，球团矿比例S1可根据具体的料线深度进行选择。料面至高炉顶部的距离即为料线深度。规定的料线深度M0为3～5m，正常冶炼状态下，当料面下降至规定的料线深度M0的位置时即开始布料。复风过程中，布料前，检测料线深度M1，料线深度M1相比于规定的料线深度M0每降低0.5m，则球团矿的比例S1减少3～6％，且球团矿比例最低降至5％。例如：以规定的料线深度M0＝3m，复风时，检测料线深度M1为4m，则料线深度M1低于规定料线深度1m，球团矿比例S1减少6～12％。当球团矿比例降至至5％时，球团矿的滚动对高炉工况的影响很小，因此，布料时球团矿的比例最低为5％。

具体地，当高炉的风量恢复至常态风量Q0后，逐步恢复球团矿的比例。每间隔1/4的冶炼周期，将球团矿比例提高3～6％，直到球团矿比例恢复至正常冶炼状态下的比例S0。同时，当高炉风量恢复至常态风口Q0后，不用再对球团矿和生块矿进行混合，即球团矿和生块矿恢复至正常冶炼状态时的分层结构。此时，高炉内的矿石层3恢复至烧结矿层、生块矿层和球团矿层。烧结矿层、生块矿层和球团矿层的排列顺序本实施例不作限定。

具体地，为促进炉内风压P1、压差P2和透气性指数K能够快速达到设定值，以便快速加风，在加风前，监控休风时间。当休风时间小于时间T0时，封堵所有风口数量的5～15％，当休风时间大于时间T0时，封堵所有风口数量的15～25％。若干个风口沿炉体1的圆周方向均匀分布，封堵的风口也应沿圆周方向均匀分布，即加风时，高温气体能够从高炉圆周方向的各个方向进入高炉内。可以理解的是，由于复风阶段风量从小至大依次加入，当风量较小时，高温气体从风口进入炉内时的风速下降，因此，通过封堵部分风口，使进入炉内的气体具有较大的风速，以保证气流在炉内的流动性。加风后，风量根据炉内风压P1、压差P2和透气性指数K三个指标的恢复逐步提高，直至风量恢复至常态风量Q0的90％后，各个风口的风速能够满足正常冶炼状态下的工况要求，因此，当炉内风压P1、压差P2和透气性指数K达到设定值后，每次开启1～2个风口，开启风口的位置位于相对的方向上，目的在于使呈开启状态的风口沿圆周方向均匀分布。每开启一个风口，增加风量100～150m³/min。

具体地，复风设定时间后进行出铁。本实施例中，复风50～60分钟后进行一次出铁。通过及时排出高炉内的渣铁，有利用提高高炉内的透气性，进而促进快速恢复风量。出铁时，使用相比于正常冶炼状态时大一号的钻头，以便排出炉内的冷渣铁。

具体地，复风过程中，检测高炉的炉内温度，并根据炉内温度调至焦炭量。在休风期间，焦炭量会继续消耗，导致焦炭量减低。复风时，焦炭量降低导致炉温不稳定。因此，根据炉内温度及时调节焦炭量，有利于稳定炉温，降低焦炭负荷。

本实施例的显著效果为：通过在复风时将球团矿和生块矿混合，以及降低球团矿的比例，使得球团矿的滚动性降低，避免冶炼材料堆积在炉体1的中部而影响中部的气流畅通。同时，调整通过调整炉内碱度，提高渣铁流动性，以促进气流畅通。使得炉内风压P1，所述压差P2和所述透气性指数K能够快速达到设定值范围，为加风创造有利条件。进而使高炉的风量快速加到常态风量Q0，使高炉恢复至正常的运行状态。该方法有利于缩短复风周期，以保证生产效率。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种高炉高球矿比工况下快速复风的方法，其特征在于，提供一个高炉，所述高炉内容纳有烧结矿层、生块矿层和球团矿层，所述高炉在正常运行状态下的常态风量为Q0，球团矿比例为S0，所述高炉复风包括以下步骤：

S10、向所述高炉加风，加入的初始风量为Q1，Q1＝(30～50％)Q0；

S20、监测所述高炉的炉内风压P1、压差P2和透气性指数K；

S30、向所述高炉内布料，布料时，将球团矿和生块矿混合以形成混合料层；

将所述球团矿的比例调整至S1，且S1＜S0；

调整炉内的碱度，以提高炉内渣铁的流动性；

S40、定期检查所述炉内风压P1，所述压差P2和所述透气性指数K，当所述炉内风压P1，所述压差P2和所述透气性指数K均达到设定值后，每次增加风量Q2，直到所述高炉的风量恢复至常态风量Q0。

2.根据权利要求1所述的高炉高球矿比工况下快速复风的方法，其特征在于，步骤S30中，布料时，调整布料角度，以减少所述高炉的周部和中部的矿石堆积量。

3.根据权利要求1所述的高炉高球矿比工况下快速复风的方法，其特征在于，步骤S30中，调整炉内的碱度低于正常碱度0.2～0.5。

4.根据权利要求1所述的高炉高球矿比工况下快速复风的方法，其特征在于，步骤S40中，所述炉内风压P1，所述压差P2和所述透气性指数K每小时观测1～3次，每次增加风量Q2为50～100m³/min。

5.根据权利要求1所述的高炉高球矿比工况下快速复风的方法，其特征在于，加风前，监控休风时间，当休风时间小于时间T0时，封堵所有风口数量的5～15％，当休风时间大于时间T0时，封堵所有风口数量的15～25％；

加风后，当所述高炉的风量恢复至常态风量Q0的90％后，且当所述炉内风压P1，所述压差P2和所述透气性指数K均达到设定值时，每次开启1～2个所述风口，且每开启一个所述风口，增加风量100～150m³/min。

6.根据权利要求1所述的高炉高球矿比工况下快速复风的方法，其特征在于，当所述高炉的风量恢复至常态风量Q0后，每间隔1/4的冶炼周期，将所述球团矿的比例提高3～6％，直到所述球团矿比例达到S0。

7.根据权利要求1所述的高炉高球矿比工况下快速复风的方法，其特征在于，监测所述高炉的炉内温度，并根据所述炉内温度调整焦炭量。

8.根据权利要求1所述的高炉高球矿比工况下快速复风的方法，其特征在于，复风设定时间后进行出铁。

9.根据权利要求1所述的高炉高球矿比工况下快速复风的方法，其特征在于，布料前，检测料线深度M1，所述料线深度M1相比于规定料线深度M0每降低0.5m，则所述球团矿比例减少3～6％，且所述球团矿比例最低降至5％。

10.根据权利要求1所述的高炉高球矿比工况下快速复风的方法，其特征在于，所述高炉的复风步骤还包括：

S50、当所述高炉的风量恢复至常态风量Q0后，对所述球团矿和所述生块矿进行分层布料，以分别形成所述球团矿层和所述生块矿层。

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