冲天炉熔炼工艺设计基础

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1、冲天炉熔炼工艺基础1、      冲天炉熔炼基本原理（1）底焦燃烧：冲天炉底焦燃烧可以划分为两个区带：A、      氧化带：从主排风口到自由氧基本耗尽，二氧化碳浓度达到最大值的区域。B、      还原带：从氧化带顶面到炉气中[CO2]/[CO]浓度基本不变的区域，从风口引入的风容易趋向炉壁，形成炉壁效应，形成一个下凹的氧化带和还原带，对熔化造成不利影响。①      不易形成一个集中的高温区，不利于铁水过热；②      加速了炉壁的侵蚀；③      铁料熔化不均匀，铁液不易稳定下降,影响化学成分

2、。解决方法：①采用较大焦炭块度，使风均匀送入；②采用插入式风嘴；③采用曲线炉膛；④采用中央送风系统；⑤熔炼过程中为使焦炭不易损耗，送风量要与焦炭损耗相适应。根据炉气、炉料、铁水浓度和温度，炉身分为4个区域：（1）预热区：从加料口下沿，炉料表面到铁料开始熔化的区域称为预热区，下面的炉气温度可达1200℃—1300℃，预热带的上部炉气温度为200℃—500℃。由于这一区域的平均温度不高，炉气黑度和辐射空间较小，炉气在料层内流速较大，炉料与炉气之间的热交换以对流为主，炉料在预热区内停留时间较长，一般为30分钟

3、左右，预热区的高度受有效高度、底焦高度、炉内料面的实际位置、炉料块度、熔化速度、焦铁比的影响。（2）熔化区：从铁料开始熔化到熔化完毕这一区域称为熔化区，在实际熔炼过程中，底焦顶面高度的波动范围大致等于层焦的厚度，熔化区内的热交换方式仍以对流为主，在实际熔炼过程中，熔化区不是一个平面区带，而是一个中心下凹的曲面，从铁水过热和成分均匀度出发希望熔化区窄而平直，熔化区在炉内位置的高低基本上是由炉气和温度分布状态决定，也受焦炭的烧失速度、批料重量、炉料块度等因素影响，这些因素将使铁料的受热面积、受热时间、受热强

4、度发生变化，造成熔化区高度波动（影响出铁温度），当焦铁比一定，熔化区的平均高度将会因批料重量的减小而提高，从而扩大了过热区，提高了铁水温度，但是批料层不宜过薄，否则易混料使加料操作不便。（3）过热区：从铁液熔化以后，铁水下滴过程中，与高温炉气和炽热的焦炭相接触，温度进一步提高，此区域称为过热区（过热区炉气温度一般在1600℃—1700℃）。过热区内以焦炭与铁水接触传导传热为主，焦炭表面燃烧温度对热交换效果有重要影响。因而设法强化底焦燃烧，经测定铁水滴成铁水小流穿越底焦的时间一般不超过30秒，而在这一区间

5、内铁水却要提高350℃左右，比预热区大了24倍左右，其传热强度为11KJ/Kg.s，达到这样高的传热强度，除了以高炉温做保证外，还要保证底焦具有足够的高度，这是提高过热效应的关键。（4）炉缸区：在一般操作条件下，炉缸内没有空气供给，焦炭几乎不燃烧，此区域温度一般不超过1520℃，所以对高温铁水来说，炉缸区是一个冷却区，且炉缸越深，冷却作用越大。为了提高此区域的温度，可以适当地开渣口操作，但对铁水的氧化程度有害，所以当熔炼稳定以后，还要闭渣操作。3、冶金过程金属在冲天炉内被预热、熔化、过热的过程中，金属与

6、炉气、焦炭、炉渣相接触，发生一系列的物理、化学、冶金反应，引起铁水化学成分的变化。（1）、砂、焦炭中的灰分、金属元素氧化形成的氧化物，以及侵蚀剥落的炉衬材料等相互作用形成炉渣，其主要成分为二氧化硅、三氧化二铝，这种粘滞的炉渣包附在焦炭表面，不仅阻碍燃烧，而且不利于冶金反应的顺利进行。因此必须用熔剂加以中和和稀释，以便顺利地排除，熔剂主要是石灰石，加入量一般为焦炭重量的30%左右，炉渣的性质通常以炉渣碱度衡量，碱性炉渣有利于炉内的脱硫反应，可以降低铁水的含硫量。（2）、化学成分的变化，冲天炉熔炼化学成分变

7、化有如下规律：①、含碳量的增加。铁水的含碳量的变化，总是趋于共晶成分；②、含硫量往往增加40%—100%，铁水增硫量主要来自于焦炭；③、磷量基本不变；④、铁、硅、锰等合金元素烧损，炉内氧化作用越大，元素烧损越严重。附：冷风水冷无炉衬冲天炉一期工程为12T1、炉体结构：上部为加料口，下面装有料位传感器和环形抽气道（抽走气物）。炉壳为圆锥形，上小下大，便于冷却水顺壁而下冷却炉壁，自加料口至风口这段炉身内，除抽气道砌有耐火材料外都没有炉衬，在炉壁外壳设有多道的环形喷水管，用于喷淋，冷却炉壁，风口数量8个，为使

8、空气伸入到熔炉的中心，减少炉壁效应，改善底焦燃烧，并避免高温气流冲刷炉壁，用水冷风口插入炉内供风，炉缸内砌有耐火材料，炉缸内分别有出铁口、除渣口可以进行连续地出铁和除渣，并且从冲天炉加料口下方抽出的炉气经过螺旋重力除尘以后，通过布袋除尘器。2、冲天炉的水系统：由炉体及风口冷却水和冲渣水两部分组成，炉体冷却水和风口冷却水共用一套供水装置，冲渣水单独一套供水装置。冲天炉送风系统采用高压离心式风机，电机功率130KW，额定风量：3000m³/h。