高爐的製作方法

2023-06-12 17:24:16

專利名稱:高爐的製作方法
本發明涉及煉鐵高爐，更具體來說，涉及預熱加入高爐中的爐料的預熱氣體的鼓風。
在用鐵礦冶煉生鐵的傳統高爐作業中，熱空氣流幾乎無例外地靠從風口鼓風。佔鼓風氣流成分79%的氮氣雖然不參與還原，但是有助於向高爐平面和料線之間堆積的爐料提供大量熱量以加速氣體的還原。換言之，氮氣對作為還原劑和熱源的焦碳具有補充供熱的作用。因此，它對預熱高爐爐身上部中的爐料特別有效，所以不再需要預熱爐料的熱源。
最近，為了提高高爐的生產率，或者為了利用爐頂煤氣原料合成化工產品，已有人提出了各種高爐作業的方法，其中通過風口鼓風的氣流都主要由氧氣組成。例如，已公開的日本專利申請159104/85號中公開的一種方法，包括以下步驟1.把主要由鐵礦和焦碳組成的爐料通過高爐爐頂裝入高爐;
2.通過高爐風口鼓入純氧氣，粉煤以及控溫的氣體以防止在風口端上升至火焰溫度;
3.通過高爐的一中間層鼓入基本不含氮氣的預熱氣體以預熱爐料;以及4.藉助鼓入的純氧氣，爐料中含有的焦碳燃燒以便使鐵礦石熔化和還原，並且從爐頂產生基本不含氮氣的高爐煤氣。
但是，這種方法難於長期維持低燃料比的高爐作業。
本發明的目的是提供一種高爐，它能夠長期維持低燃料比的高爐作業。
為了實現這一目的，按照本發明的高爐包括一高爐爐體;
在高爐爐體下部的風口，通過這些風口鼓入氧氣體積佔40%或者更高的氣體;以及在料線之下0.15至0.60的預熱氣體進口，料線和風口端的距離等於1.0。
本發明的此目的和其它目的和優點將結合以下附圖作更為詳細的說明。
圖1是本發明高爐的垂直剖視圖;
圖2是沿圖1Ⅱ-Ⅱ線的本發明高爐的水平端視圖;
圖3是表明本發明高爐的預熱氣體進口的相對位置與燃料比的關係的圖表;
圖4是表明預熱氣體進口的相對位置與熔融鐵中含矽量的關係的圖表;以及圖5是本發明的燃燒器的剖視圖。
現在對照圖1說明按照本發明的高爐的一個實施例。
圖1是本發明高爐的一垂直剖視圖。把含有鐵礦石、焦碳和助熔劑的爐料裝入高爐，堆到預定的料線14的高度。風口12位於高爐爐體11上。通過風口12，向高爐中鼓送氧氣體積佔40%或更高的氣體，粉煤和火焰溫度控制劑。預熱氣體進口13位於料線之下0.50的高度，料線至風口高度的距離為1.0。16個預熱氣體進口構成同一高度上的預熱氣體進口組，預熱氣體進口具有一個與水平線成25°角的向下的斜度，通過這些進口13，向高爐中鼓送預熱氣體以便預熱爐料。因此，鼓入的氧氣體積佔40%或更高的氣體使焦碳和粉煤很好地燃燒，由於產生高溫的還原氣體，鐵礦石被熔化並還原成生鐵和爐渣。圖2是沿圖1剖面線Ⅱ-Ⅱ的水平端視圖。16個進口13在圓周上等距布置。
在此實施例中，預熱氣體進口的位置在料線之下0.50的高度上，料線和風口端之間的距離為1.0。但是，這個位置也可以設在料線之下0.15至0.60的範圍內。這一位置範圍最好是在料線之下0.30至0.55。
現在說明限制這一位置範圍的原因。
圖3是表明本發明的預熱氣體進口13的相對位置與燃料比的關係的圖表。圖中橫坐標表示當料線和風口端之間的距離為1.0時，從料線到預熱氣體進口的位置為某一距離時的燃料比。圖4是表明預熱氣體進口13的相對位置與熔融鐵中含矽量的關係的圖表。與圖3相似，圖4的橫坐標表示當料線和風口端之間的距離為1.0時，從料線到預熱氣體進口的位置為某一距離時的熔融鐵中的含矽量。
如圖3所示，當料線和風口端之間的距離為1.0時，在從料線之下0.15至0.60的範圍內，燃料比較低，在每噸熔融生鐵500至600公斤的範圍內(500-600Kg/ton)，另外，生產故障也少。如果預熱氣體進口設在離料線少於0.15的位置上，當高爐在燃料比為每噸熔融鐵650公斤或更低時作業，就會發生熔融鐵溫度降低或損壞磨耗板(Wearing plate)的問題。如果預熱氣體進口離料線的距離超過0.60，會產生熔融鐵溫度降低或掛料現象。當預熱氣體進口離料線的距離小於0.15或大於0.60時，除非高爐在燃料比為每噸熔融鐵700噸以上時，就不可能長期維持穩定的高爐作業。
如圖4所示，當預熱氣體進口設在料線之下0.15至0.60的範圍時，熔融鐵中含矽量幾乎下降到0.30(重量)%或者更少。這對高爐作業是十分有利的，因為這樣就不需要在出鐵後進行脫矽了。
預熱空氣進口的位置最好在料線之下0.33至0.55的範圍內。在這一範圍內，不僅燃料比而且熔融鐵中含矽量都會進一步下降。
如上所述，由於對預熱氣體進口位置的範圍進行了限制，就可以降低燃料比，防止生產故障，並可生產低矽熔融生鐵。
利用位於高爐爐身中部的探針測量爐料或者氣體的溫度，在此基礎上鼓入預熱氣體。預熱氣體是通過處在同一高度上的進口，或者是通過處在不同高度上的進口鼓送的。在通過若干高度上的進口鼓風時，設置在爐壁圓周的每一高度上的預熱氣體進口劃分為若干區組，因此，如果在同一區中上下分布的上組和下組間氣體量、氣體溫度同時變化，那麼就比單一高度上的進口鼓風預熱效果要好得多。在採用若干高度上的進口鼓送預熱氣體時，進口布置的設計最好使每一高度的氣量或氣溫可以改變，或者使同一高度相鄰進口之間的氣量或氣溫可以改變。有了這樣的設計，就可以實施最佳控制。另外，在採用若干高度上的進口鼓送預熱氣體時，上下層上的每一進口最好平行交錯布置以便氣體沿著爐壁圓周均勻向上吹送。
當鼓送相同量氣體而不變其溫度時，高溫預熱氣體最好通過從一環形管分支的若干支管鼓送。各高度的預熱氣體進口並不專門限制其數量，但是最好為8至18個，以便在料線高度附近使氣體成分及靠近爐壁處溫度接近均勻一致。而且，不同高度的預熱氣體進口最好分成1至4層。
高爐爐體中的預熱氣體進口的下斜角度最好大於爐料堆放角度。這是因為要防止爐料的粉粒堵塞預熱氣體進口。在爐體中的預熱氣體進口的下斜相對於水平線的角度最好在20°至50°的範圍。如果這個下斜角度小於20°，爐料的粉粒就會堵塞預熱氣體進口。另一方面，考慮到爐料的堆放角最多在45°至50°之間，這個下斜角度大於50°也沒有用處。另外，由於下斜角度加大，預熱氣體進口的孔也變大，鑑於爐體的保護，大於50°的下斜角度也是不符合要求的。
預熱氣體製備方法有兩種要加以考慮。
一種方法是利用高爐的爐頂煤氣加氧氣在高爐附近的燃燒爐中產生。在實施這種方法時，為了向高爐中均勻地鼓送預熱氣體，建議把熱風導管向上通到爐身的高度，然後與耐火的重型環形管相接，環形管通過許多支管與每個預熱氣體進口相接。
另一種方法是，在向高爐鼓送預熱氣體的進口處設置氣體燃燒器，氣體燃燒器帶有一燃氣源導管，一氧氣源導管和一氣體溫度控制氣源導管。通過控制燃氣量和氧氣量的方法使每個氣體燃燒器都可實現溫度和預熱風量的獨立控制。通往燃燒器的那些導管不必是耐火的。這種方法與從大型燃燒爐傳送預熱氣體的第一種方法的不同之處在於在每個預熱氣體進口都設置一燃燒器，因而在每個預熱氣體進口都可自由方便地控制風溫和風量。而且，在高爐爐身上無需鋪設重型的環形熱風管。在冶煉中可根據高爐狀況迅速進行控制。
圖5是本發明使用的燃燒器的粗略剖視圖。燃氣源導管21和氧氣源導管22都與燃燒器本體28相連接，其連接方式使得氣流量可以自由地控制。導燃器29設置在氧氣噴出的部位。燃燒器本體外包有鐵板殼。氣體源導管25也與燃燒器本體28相接以便自由控制燃燒器產生的氣體的溫度。冷卻水管由進水管23和排水管24組成。
權利要求
1.一高爐包括一高爐爐體；位於高爐爐體下部一組風口，通過這些風口向爐內鼓送氧氣體積佔40%或更高的氣體；以及位於高爐爐體料線之下0.15至0.60範圍內的若干預熱氣體進口，而料線和風口端高度之間的距離等於1。
2.按照權利要求
1所述的高爐，其特徵在於該預熱氣體進口設置在料線之下0.30至0.55的範圍內。
3.按照權利要求
1所述的高爐，其特徵在於該預熱氣體進口設置在高爐爐體的同一高度上。
4.按照權利要求
1所述的高爐，其特徵在於該預熱氣體進口設置在高爐爐體的二個或二個以上的不同高度。
5.按照權利要求
1所述的高爐，其特徵在於該預熱氣體進口在垂直面內與水平線之間形成的斜角為20°至50°。
6.按照權利要求
1所述的高爐，其特徵在於該預熱氣體進口上裝有氣體燃燒器，該燃燒器上裝有燃氣源導管，氧氣源導管和控制預熱氣體溫度的氣體導管。
專利摘要
一高爐包括一高爐爐體位於高爐爐體下部的風口，通過這些風口向爐內鼓送氧氣體積佔40％或者更多的氣體以及位於高爐爐體料線之下0.15至0.60範圍內的預熱氣體進口，而料線和風口端高度之間的距離為1。預熱氣體進口設置在高爐爐體的一個或若干高度上，其與水平線之間的向下斜角為20°至50°以便向爐內鼓送預熱氣體。預熱氣體進口裝有燃燒器，燃燒器上裝有燃氣源導管，氧氣源導管和控制預熱氣體溫度的氣體導管。
文檔編號C21B5/00GK87105991SQ87105991
公開日1988年7月27日 申請日期1987年12月26日
發明者大野陽太郎, 堀田裕久, 脅元一致, 川田仁, 辻本一彥 申請人:日本鋼管株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan