第5章 冲天炉熔炼

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1、第五章冲天炉熔炼第一节冲天炉熔炼的基本原理一、冲天炉基本结构图5—1所示为冲天炉的主要结构简图。炉子由以下几部分组成：1炉底与炉基炉底与炉基是冲天炉的支撑部分，对整座炉子和炉料柱起支撑作用。2炉体与前炉炉体是冲天炉的基本组成部分，包括炉身和炉缸两部分。炉体内壁砌耐火材料，临近加料口处的炉膛则用钢板圈或铁砖构筑，以承受加料时炉料的冲击。前炉由前炉体和可分离的炉盖组成。前炉的作用是储存铁水，并使铁水的成分和温度均匀，减少铁水在炉缸内的停留时间，从而有利于降低炉缸对铁水的增碳与增硫作用，而且还有利于渣铁分离，净化铁水。目前国内外的冲天炉大多是带有前炉的。

2、前炉的容量大致为冲天炉每小时熔化铁水量的0.8－2倍。3烟囱与除尘装置烟囱在加料口上面，其外壳与炉身连成一体，内壁砌耐火砖。烟囱的作用是引导炉气向上流动并排出炉外。除尘装置的作用是消除或减少炉气中的烟灰及有害气体成分，使废气净化。4送风系统冲天炉的送风系统是指自鼓风机出口至风口出口处为止的整个系统，包括进风管、风箱、风口及鼓风机输出管道。送风系统的作用是按照炉子工作的要求，将来自鼓风机的供底焦燃烧用的一定量空气送入冲天炉内。5热风装置热风装置的作用是加热供底焦燃烧用的空气，以强化冲天炉底焦的燃烧。常用热风装置有内热式和外热式两种。13以上是冲天炉的

3、几个主要组成部分。除此以外，冲天炉还必须配备鼓风设备、加配料设备、控制与调节设备以及有关的测试仪器。二、冲天炉内炉气与温度的分布1冲天炉内炉气的分布图5－2所示为沿冲天炉纵截面与横截面的炉气分布示意图。由图5－2a可知，在冲天炉纵截面上，由于炉壁效应的影响，炉气比较集中在炉壁附近，离炉壁愈近，炉气的流速就越大。在冲天炉横截面上，在风口前缘，因空气流速高，流量大，形成了强烈的燃烧带，而在两个风口之上的区域，则由于空气量少而形成所谓“死区”A。此外，来自风口的空气流股，因焦炭块的阻力而逐渐失去动能，难于深入炉子中心，因而在炉膛截面的中心区域出现“死区”

4、13B。所以，在冲天炉风口区域的炉膛截面上，空气及其与焦炭反应后所生成的炉气，无论沿炉膛四周或炉子径向的分布都是不均匀的。图5－2冲天炉内炉气分布示意图a)炉气沿炉膛纵截面分布b)炉气沿炉膛横截面分布1炉衬2风口2冲天炉内温度的分布冲天炉内温度分布，由于调试技术上的困难，所以从实际熔炼冲天炉上测量的数据较少。现有冲天炉内温度分布的图形，大多是在没有化铁的情况下，从冲天护底煤层中测得的。因此，下面所作的讨论也只是对底焦而言的。图5—3为冲天炉内炉气成分与温度沿炉子高度的变化。由图可知，炉气成分也有—个CO2含量最大的区域，此处炉气温度最高。在此区域以

5、上，由于CO2还原吸热而温度下降；在此区域以下，燃烧反应正在进行，温度由低逐渐到达最高。由于炉气温度的变化与炉气中CO2含量变化有一致的趋向，因此，可以从底焦层中炉气CO2的浓度分布，近似地推测护内温度分布。图5—4为冲天炉内炉气CO2等浓度曲线。由图可知，在该图测定的条件下，C02最高浓度区域集中在炉壁附近约离风口400一500mm的区域内，而炉子中心区域，CO2浓度低，等浓度曲线呈下凹形。这与炉壁效应的影响是一致的。13图5－3冲天炉内炉气成分与温度沿高度变化图5－4冲天炉内的炉气的CO2等浓度曲线由此可以推知炉内等温曲线也将呈下凹形，而冲天炉

6、高温区域位于炉壁附近。冲天炉内这种温度分布状况，对铁液过热是不利的。为了改善这种情况，就必须注意影响冲天炉炉气与温度分布的一些主要因素。对此，将结合冲天炉内的热交换现象加以讨论。13第二节、影响冲天炉铁液温度的因素一焦炭对冲天炉铁液温度的影响1焦炭成分焦炭固定碳含量越高，阻碍燃烧反应和影内铁液吸热的灰分就越少，发热量就越大。熔炼过程中由灰分形成渣量也相应减少，因而有利于提高炉气最高温度，加强焦炭对铁液的热传导，有利于铁掖过热。采用固定碳高(＞85％)的焦炭，是提高铁液温度的—条重要途径。2焦炭强度与块度焦炭的机械强度包括抗压强度、抗冲击强度、抗碎裂

7、强度(M40)和耐磨损强度(M10)。焦炭入护后，受到炉内高温的热作用，支撑料拄而受压力作用，同时要受到炉料的冲击作用等，这时如果焦炭的机械强度低，在炉内易被破碎，不能保持焦炭入炉时的块度。这不但恶化料柱透气性，而且影响熔化的稳定性，使炉子不能正常熔化。当焦炭块废过小时，由于炉膛单位容以内的反应表面积过大，因而燃烧反应加速，氧化带缩短．还原带扩大，加以此时氧化带内还原反应发展较快，致使高温区域短，炉气最高温度较低。此外，小块焦炭对送风阻力大，空气难于深入炉子心部，炉壁效应加剧，对铁液过热不利。与此相反，焦炭块度过大，燃烧速度慢，此时，虽然氧化带扩大

8、，但燃烧区域不集中，炉气最高温度低，也不利于铁液的过热。只有块度适合的焦炭，燃烧速度适中，炉气温度较高，高温区长，有利于扶