高炉学习资料2_高炉工长学习资料
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84、喷吹煤粉对高炉有什么影响？
答：1）炉缸煤气量增加，鼓风动能增加，燃烧带扩大；（2）理论燃烧温度下降，而炉缸中心温度均匀并略有上升；（3）料柱阻损增加，压差升高；（4）间接还原增加，直接还原降低。85、高炉富氧鼓风冶炼有何特征？
答： 1）理论燃烧温度升高；（2）单位生铁煤气量减少，允许提高冶强增加产量；（3）单位焦炭燃烧生成的煤气量减少，可改善炉内热利用，降低炉顶温度；（4）有利于间接还原；（5）如冶炼强度不变，使风口回旋区缩小，引起边缘气流发展；（6）炉顶煤气热值升高；（7）鼓风带入的热量减少。86、富氧喷煤高炉大凉如何处理？
答：首先停氧、减煤实行慢风操作，减轻负荷，在上部补加焦炭，并及时出净渣铁，增加出铁次数。如想恢复的快，可以休风堵上部分风口，用少量风口送风，待炉缸热量充足时再逐步捅开被堵的风口。这种炉况首先应防止涌渣，烧穿风口与直吹管或造成大面积灌渣，造成炉缸冻结。87、大钟不均压造成大钟不能开启的原因和处理方法有哪些？
答：（1）均压管路堵塞，可借休风机会处理或通蒸汽进行清扫；（2）文氏管水位过高，压损大，引起大钟不均压，应通知洗气调整水位；（3）小钟或放散阀无法关严，小钟泄漏严重，应改常压开钟；（4）大钟均压阀实际不工作，改常压后处理均压；（5）润滑不好或密封圈堵死，可手动打油冲洗或更换密封圈。88、小钟不能开启的原因和处理方法？
答：（1）放散管路堵塞，可单开放散阀或改常压操作；（2）大钟或均压阀无法关严，大钟泄漏严重，可提前放散，延长放散时间或改常压；（3）小钟控制系统故障，应立即查明原因进行处理。89、铁口失常的原因有哪些？
答：（1）铁口过浅；（2）铁流过小；（3）铁流过大；（4）铁口眼被残铁渣及焦炭堵塞；（5）泥套过浅；（6）铁口潮；（7）铁口角度过大；（8）铁口孔道长期过斜；（9）泥炮故障，长期跑泥；（10）炮泥质量差。90、发生出铁跑大流的原因？
答：（1）铁口过浅，渣铁没出净，炉缸内积存大量渣铁；（2）铁口浅时，铁口开的太大；（3）铁口漏，铁流过小，采取闷炮措施后；（4）潮铁口出铁，使铁口发生打“火箭炮”，造成铁口眼迅速扩大；（5）炮泥质量不好，抗渣铁冲刷能力差，见下渣后，铁口迅速扩大。91、炉顶着火的原因与处理？
答：
1、炉顶着火原因：（1）炉顶温度过高；（2）空料线太深而未及时减风或减风不够；（3）冷却设备漏水太多未及时控制；（4）有明显的管道行程。
2、处理方法：（1）迅速向炉顶通蒸汽；（2）立即减风，以湿料压炉顶温度；（3）迅速查出着火原因，若是 1
漏水造成，应立即减水或关水；（4）炉顶外部打水；（5）上述措施无效时，休风处理。92、炉子大凉对炉前操作有哪些要求？
答：（1）铁口尽量开大，喷吹铁口，出净凉渣铁，消除风口涌渣；（2）加强风口吹管的监视工作，防止自动灌渣烧出；（3）保持小坑畅通，必要时一炉一放残铁或做好临时小坑；（4）及时清理好出铁场，保证随时出铁。
93、顶燃式热风炉的有点是什么？
答：优点：（1）取消了隔墙，从根本上消除了内燃时热风炉的致命弱点（隔墙裂缝、掉砖、倒塌、烧穿），在容量相同的情况下，蓄热面积增加25～30％。（2）高温热量集中，减少了热损，有利于提高烘顶温度；（3）炉型简单，结构强度好，砖型少，砌筑容易。（4）改善了耐火材料的工作条件，下部负荷重的地区工作温度低，上部工作温度高但负荷轻。（5）占地面积小，节省投资。94、高炉本体热电偶是如何布置的？
答：（1）炉基热电偶位于高炉基础和耐热基墩下表面之间，位置在耐热基墩内距下表面约150mm的高炉中心处。（2）炉底热电偶位于高炉耐热基墩上表面和炉底砖衬之间，位置在耐热基墩内距上表面约100mm高炉中心处。（3）炉腰热电偶位于炉身和炉腰交界处，距炉墙内表面约50mm，共4支。（4）炉身热电偶位于炉身中部，在扁水箱和镶砖冷却壁之间，距炉墙内表面约50mm处，共4支。（5）炉顶热电偶位于炉顶煤气导出管直段下部管道中间，共4支。95、管道行程有哪些原因？
答：管道行程是在高炉某一局部区域煤气过分发展的表现，其原因有：（1）原燃料质量变坏；（2）风量与料柱透气性不相适应，风量过大；（3）炉温波动大，导致成渣带透气性变坏和促使煤气体积发生过大变化；（4）亏料线作业，布料乱或导致边缘过重；（5）布料不合理，出现固定方位偏析；（6）风口布局不合理；（7）炉型不规则，在侵蚀严重处易生成管道。96、简述高炉断水时配管工的操作？
断水原因：断水原因多数为管道炸裂或水泵停电、水泵故障
答：（1）高炉断水后，配管工应立即报告工长，进行休风操作；（2）高炉断水后，不能马上来水，应关死过滤门；（3）来水后，应慢慢开启来水阀门，以防爆炸造成重大人身设备事故；（4）停水时间过长，风渣口中、小烧红时，应立即关其阀门，待来水后，逐个慢开，防止爆炸。（5）水压恢复正常后，要立即检查各冷却设备，首渣口大、中、小套，如有烧坏堵塞要立即处理。97、试述成渣带对高炉冶炼的影响？
答：成渣带的厚薄、高低及波动，对高炉冶炼过程有直接的影响，成渣带位置高，炉渣进入炉缸时，带入的热量 2
于炉缸温度的提高，成渣带过低，不利于炉况的顺行，因成渣带过低，大量的矿石直接到炉腹才开始熔化成渣，的炉料，会因炉腹容积的缩小而发生卡塞难行。成渣带厚，料柱的透气性变差也不利于炉况顺行。因此，在高炉希望保持适宜稳定的成渣带位置。
98、连续滑料的征兆是什么？滑料的危害？
答：征兆：（1）料尺连续出现停滞和塌落现象；（2）风压、风量不稳，剧烈波动，接受风量能力很差；（3）压力出现尖峰，剧烈波动；（4）风口工作不均，部分风口有升降和涌渣现象，严重时自动灌渣；（5）炉温波动渣、铁温度显著下降。
危害：高炉滑料影响矿石的预热与还原，打乱了煤气流的正常分布，特别是高炉连续滑料时，会促使炉缸急剧向硫升高，甚至造成风口灌渣、冻结等事故。99、试述用红焦及倒流休风炉顶点火的操作程序。
答：（1）红焦点火：①全关炉顶蒸汽；②开小钟并锁死；③将红焦装入料车，并在料坑口往料车内加入木柴油棉有火苗时拉上炉顶；④开大钟，把红焦放入炉内；⑤开大钟下人孔，并带上油棉纱准备再次点火。
（2）倒流点火：①全关炉顶蒸汽；②通知热风炉休风；③打开1～3个视孔盖，倒流阀开1/3～1/2；④打开大钟并用油棉纱点火；⑤炉顶燃烧正常后停止倒流。注：倒流休风不适于停炉和冷却设备大量漏水。100、突然停风机高炉工长如何操作？
答：（1）打开放风阀，向热风炉、洗气、鼓风机等单位同时发出“休风”信号。（2）关混风调节阀和混风大闸。炉顶，除尘蒸汽。（4）打开炉顶和除尘器放散阀，关煤气切断阀。（5）改常压操作，检查各风口是否灌渣并作相101、高炉突然停水或水压降低的处理？
答：（1）高炉突然停水，应立即休风。（2）高炉水压低于规定值，但在100kPa以上时减风压至低于水压50kP100kPa以下时，应立即休风。（3）停水后，应当迅速关闭从上至下的所有冷却设备阀门，防止来水后，大量损坏（4）来水后，要慢开冷却阀门，使冷却壁逐渐冷却，防止损坏冷却设备。（5）送水后，从上至下逐个检查冷却保复风后无漏水。（6）热风炉全部停水时，应立即休风，如果只是个别热风炉停水可换炉继续送风。102、高炉喷吹燃料后操作上应作哪些调整？
答：喷吹燃料后，由于中心气流发展，容易出现边缘堆积和上部气流不稳的现象，所以操作方针应是全面活跃炉上部气流。为此：（1）上部调剂主要是扩大料批，增加倒装，提高料线；（2）下部调剂主要是扩大风口，缩短风增加风量；（3）运用调剂喷吹量来控制炉温，喷吹燃料的高炉，可以把风温固定在最高水平上，停止加湿，用喷量来调节炉温，但要注意控制喷吹数量和掌握热滞后时间。103、高碱度烧结矿有何特性？
答：特性：（1）高碱度烧结矿具有强度高、稳定性好、粒度均匀、粉末少的特点。（2）高碱度烧结矿的还原性高碱度烧结矿的软化开始温度和终了温度均有所下降，软化温度区间变宽。（4）高碱度烧结矿的含硫量有所升高104、什么叫风口前理论燃烧温度？
答：风口前焦炭燃烧所能达到的最高温度，即假定风口前焦炭燃烧放出的热量全部用来加热燃烧产物时所能达到度叫做风口前理论燃烧温度。理论燃烧温度是指燃烧带在理论上能达到的最高温度，生产中一般指燃烧带燃烧焦炭而炉缸温度一般是指炉缸渣铁的温度。理论燃烧温度可达1800～2400℃，炉缸温度一般在1500℃左右。105、高压操作有哪些效果？
答：（1）有利于冶强提高，增加产量，改善煤气硫分布，有消除管道作用，降低煤气流速，促进高炉稳定顺行。利于高炉稳定顺行：上、下压差降低，煤气对炉料下降阻力降低，有利于高炉顺行。（3）降低焦比：①高炉顺行煤气分布，提高高炉热能化学能的利用；②产量提高，单位生铁热量损失减少；③炉尘吹出量减少，实际负荷增106、高炉热行象征及处理方法？
答：象征：（1）初期风压稳定逐渐升高，风量相应减少，过热时风压波动大；（2）料速变慢，严重时出现停滞（3）渣水温度充沛，流动性好，光亮夺目；（4）铁沟火花减少，生铁含硅升高；（5）风口明亮耀眼；（6）炉高；（7）洗涤塔排水由深变浅。
处理方法：（1）炉子已热料速变慢，可降风温、减少喷吹量；（2）风压升高时，短期改变装料制度，发展边缘长期过热，应增加焦炭负荷；（4）尽可能增大风量；（5）炉热难行，可适当临时减风、减氧或停氧。107、判断炉况有哪些主要方法？
答：A直接观察法：（1）看出铁；（2）看出渣；（3）看风口；（4）看料速；
B利用仪器观察；(1)热风压力；（2）风量；（3）炉顶压力和炉身静压力；（4）炉顶温度；（5）炉喉温度；（（7）炉顶煤气成份。C综合判断；
108、高炉结瘤的原因是什么？如何判断？
答：A原因：（1）原燃料条件差，粉末多，软化温度低，矿石品种多，成分波动大；碱金属及铅、锌等有害杂质炉料分布不合适或石灰落在边缘；（3）操作制度与客观条件脱节，维持过高冶炼强度，忽视稳定顺行；（4）炉装料设备有缺陷，造成炉料及煤气流分布不当；（5）冷却强度过大或漏水，产生炉墙粘结；（6）处理低料线、料不当，长期堵风口操作，或长期休风后复风处理不当。
B预防；（1）禁止长时间过深的低料线操作；（2）炉身冷却强度合理，禁止冷却设备长期漏水；（3）上下部调合，在不影响顺行的条件下，采取加重边缘，控制边缘气流；（4）避免高炉长期的管道、塌料、悬料操作，一旦要及时处理。（5）稳定配比料，稳定操作，稳定造渣制度，稳定热制度。
109、高炉悬料原因及象征是什么？
答：A原因：（1）原燃料粉末增多，强度变差、料柱透气性严重恶化；（2）热制度失常、行程过热；（3）炉内结厚；（4）造渣制度失常；（5）休风时间过长或重负荷下达无计划休风。
B象征：（1）上部悬料：热风压力升高，风量减少，风口焦碳较活；（2）下部悬料：悬料前风压逐渐升高，风风口前焦碳呆滞；（3）无论上部还是下部悬料，料线均不动，炉顶压力下降，透气性降低。
110、冶炼低硅铁的措施有哪些？
答：A选择合适的炉渣成分；B降低软熔带位置C增加矿批，采用控制边缘和疏松中心的装料制度D稳定炉料成焦炭质量E充分发挥渣中MGO的作用，F精心操作。111．CO2+C=2CO一般叫什么反应？对高炉冶炼有何影响？
答：该反应叫气化反应，其对高炉冶炼过程的影响有：A消耗焦炭B吸收高温区热量C破坏焦炭强度D影响料柱112．矿石的高温冶金性能包括哪些内容？
答：A还原性B还原强度C低温还原粉化率D还原膨胀系数E荷重软化温度F溶滴特性。113．高炉冶炼要实现“一精七高五低”是指什么？
答：一精：精料。七高：高风温，高喷煤量，高顶压，高煤气利用率，高利用系数，高自动化程度，高寿命。五量，低硅，低焦比，低能耗，低成本。
114．为什么坐料后与亏料线时，一般不取炉喉煤气样？
答：炉喉煤气是按规定方向取样的，每一个方向的煤气成分可反映出该方向对应的纵向布料的多少及煤气分布的果在坐料后，亏料线时，料面以上存在一定的QQ空间，原煤气流分布已被破坏，所以再取炉喉煤气样不能反映真实情况，因此应等到赶上料线后再取样。
115．冷却水温差的变化能否反映炉况的变化？为什么？
答：能。因为冷却水温度的高低反映着炉内相应炉墙温度的高低，而炉墙温度的高低受到相应部位煤气分布的多的厚薄的影响，若该部位煤气分布少或炉墙结厚，则相应的冷却水出水温度低，水温差就低，反之，水温差就高却水温差的变化可以反映出炉况的变化。
116．高炉操作中高风温难以维持的原因有哪些？如何解决？
答：有两个原因：A风温提高后，炉缸温度随之升高并使炉缸煤气体膨胀，故煤气流速增大，易导致下部悬料。温后，风口前燃烧温度提高，SIO将大量产生，它随煤气上升的过程中，在炉腹以上的较低温度部位又重新凝结料并沉积于炉料空隙之间，严重恶化料柱透气性，导致炉况不顺，易造成塌料或悬料。
解决办法：A选择含粉少及高温冶金性能好的原燃料，改善料柱透气性，B增加喷煤量，配合相应的冶炼制度，精心
【本章学习要点】本章学习高炉基本操作制度的内容及操作方法，炉前操作指标的确定，出铁操作，撇渣器操作、放渣操作，热风炉的操作特点及燃烧制度、送风制度和换炉操作，高炉喷吹用煤的性能要求,喷吹系统的组成,喷吹工艺流程等。
第一节 高炉基本操作制度
高炉冶炼是一个连续而复杂的物理、化学过程，它不但包含有炉料的下降与煤气流的上升之间产生的热量和动量的传递，还包括煤气流与矿石之间的传质现象。只有动量、热量和质量的传递稳定进行，高炉炉况才能稳定顺行。高炉要取得较好的生产技术经济指标，必须实现高炉炉况的稳定顺行。高炉炉况稳定顺行一般是指炉内的炉料下降与煤气流上升均匀，炉温稳定充沛，生铁合格，高产低耗。要使炉况稳定顺行，高炉操作必须稳定，这主要包括风量、风压、料批稳定、炉温稳定和炉渣碱度稳定以及调节手段稳定，而其主要标志是炉内煤气流分布合理和炉温正常。
高炉冶炼的影响因素十分复杂，主要包括原燃料物理性能和化学成分的变化；气候条件的波动；高炉设备状况的影响；操作者的水平差异以及各班操作的统一程度等。这些都将给炉况带来经常性的波动。高炉操作者的任务就是随时掌握影响炉况波动的因素，准确地把握外界条件的变动，对炉况做出及时、正确的判断，及早采取恰当的调剂措施，保证高炉生产稳定顺行，取得较好的技术经济指标。
选择合理的操作制度是高炉操作的基本任务。操作制度是根据高炉具体条件(如高炉炉型、设备水平、原料条件、生产计划及品种指标要求)制定的高炉操作准则。合理的操作制度能保证煤气流的合理分布和良好的炉缸工作状态，促使高炉稳定顺行，从而获得优质、高产、低耗和长寿的冶炼效果。
高炉基本操作制度包括：装料制度、送风制度、炉缸热制度和造渣制度。高炉操作应根据高炉强化程度、冶炼的生铁品种、原燃料质量、高炉炉型及设备状况来选择合理的操作制度，并灵活运用上下部调节与负荷调节手段，促使高炉稳定顺行。
一． 炉缸热制度
炉缸热制度是指高炉炉缸所应具有的温度和热量水平。炉缸热制度直接反映炉缸的工作状态，稳定均匀而充沛的热制度是高炉稳定顺行的基础。炉温一般指高炉炉渣和铁水的温度，炉渣和铁水的温度随冶炼品种、炉渣碱度、高炉容积大小的不同而不同，铁水温度一般为1350～1550℃，炉渣温度一般比铁水温度高50～100℃。炉温是否正常不但要看渣铁温度的高低，还要看出铁过程中铁水、炉渣化学成分的变化情况，即观察出铁过程中渣铁温度的稳定情况。生产中常用生铁含硅量的高低来表示高炉炉温水平。铁水中含硅量越高，铁水温度越高，反之则铁水温度越低。依据铁水温度控制高炉操作参数，可以准确地掌握高炉热态走势，保持高炉长期稳定顺行。
一般而言，用渣铁温度代表炉温的，称为“物理热”；用生铁含硅量代表炉温的，称为“化学热”。
（一）热制度的选择
热制度的选择主要根据高炉的具体特点、冶炼品种和高炉使用原燃料条件来决定。选择合理的热制度应结合以下几方面来考虑：
1.根据生产铁种的需要，选择生铁含硅量在经济合理的水平。冶炼炼钢生铁时，[Si]含量一般控制在0．3％～0．6％之间。冶炼铸造生铁时，按用户要求选择[Si]含量。为稳定炉温，上、下两炉[Si]含量波动应小于0．1％，并努力降低[Si]含量的标准偏差。.根据原料条件选择生铁含硅量。冶炼含钒钛铁矿石时，允许较低的生铁含硅量。对高炉炉温的要求不但要选择铁水中的[Si]，还应与铁水中的[Ti]综合考虑，可以用铁水的[Si]+[Ti]来表示炉温。
3.结合高炉设备情况选择热制度，如炉缸严重侵蚀时，以冶炼铸造铁为好，因为提高生铁含硅量，可促进石墨碳的析出，对炉缸有一定的维护作用。
4.结合技术操作水平与管理水平选择热制度，原燃料强度差、粉末多、含硫高、稳定性较差时，应维持较高的炉温；反之在原燃料管理稳定、强度好、粉末少、含硫低的条件下，可维持较低的生铁含硅量。
(二)影响热制度的主要因素
高炉生产中影响热制度波动的因素很多。任何影响炉内热量收支平衡的因素都会引起热制度波动，影响因素主要有以下几个方面：
1．原燃料性质变化：主要包括焦炭灰分、含硫量、焦炭强度、矿石品位、还原性、粒度、含粉率、熟料率、熔剂量等的变化。
矿石品位、粒度、还原性等的波动对炉况影响较大，一般矿石品位提高1％，焦比约降低2％，产量提高3％。烧结矿中FeO含量增加l％，焦比升高l．5％。矿石粒度均匀有利于透气性改善和煤气利用率提高。上述因素都会带来热制度的变化。
一般情况下，焦炭带入炉内的硫量约为硫负荷的70％～80％。生产统计表明，焦炭含硫增加0．1％，焦比升高l．2％～2．0％；灰分增加l％，焦比上升2％左右。因此，焦炭含硫量及灰分的波动，对高炉热制度都有很大的影响。随着高炉煤比的提高，在考虑焦炭含硫量和灰分对热制度影响的同时，还应充分考虑煤粉发热量、含硫量和灰分含量的波动对热制度的影响。
2.冶炼参数的变动：主要包括冶炼强度、风温、湿度、富氧量、炉顶压力、炉顶煤气CO2含量等的变化。
鼓风带入的物理热是高炉生产主要热量来源之一，调节风温可以很快改变炉缸热制度。喷吹燃料也是高炉热量和还原剂的来源，喷吹燃料会改变炉缸煤气流分布。风量的增减使料速发生变化，风量增加，煤气停留时问缩短，直接还原增加，会造成炉温向凉；装料制度如批重和料线等对煤气分布、热交换和还原反应产生直接影响。
3.设备故障及其他方面的变化：下雨等天气变化导致入炉原燃料含水量增加、入炉料称量误差等都能使炉缸热制度发生变化。高炉炉顶设备故障，悬料、崩料和低料线时，炉料与煤气流分布受到破坏，大量未经预热的炉料
直接进入炉缸，炉缸热量消耗的增加使炉缸温度降低，炉温向凉甚至大凉。同样冷却设备漏水，导致炉缸热量消耗的增加使炉缸温度降低，造成炉冷直至炉缸冻结。因此，为了保证炉缸温度充足，当遇到异常炉况时，必须及时而准确地调节焦炭负荷。
二.送风制度
送风制度是指在一定的冶炼条件下，确定合适的鼓风参数和风口进风状态，达到初始煤气流的合理分布，使炉缸工作均匀活跃，炉况稳定顺行。通过选择合适的风口面积、风量、风温、湿分、喷吹量、富氧量等参数，并根据炉况变化对这些参数进行调节，达到炉况稳定顺行和煤气利用改善的目的。
(一)选择适宜的鼓风动能
高炉鼓风通过风口时所具有的速度称为风速，它有标准风速和实际风速两种表示方法；而高炉鼓风所具有的机械能叫鼓风动能。鼓风动能与冶炼条件相关，它决定初始气流的分布。因此，根据冶炼条件变化，选择适宜鼓风动能，是维持气流合理分布的关键。
1．鼓风动能与原料条件的关系。原燃料条件好，能改善炉料透气性，利于高炉强化冶炼，允许使用较高的鼓风动能。原燃料条件差，透气性不好，不利于高炉强化冶炼，只能维持较低的鼓风动能。
2．鼓风动能与燃料喷吹量的关系。高炉喷吹煤粉，炉缸煤气体积增加，中心气流趋于发展，需适当扩大风口面积，降低鼓风动能，以维持合理的煤气分布。
但随着冶炼条件的变化，喷吹煤粉量增加，边缘气流增加。这时不但不能扩大风口面积，反而应缩小风口面积。因此，煤比变动量大时，鼓风动能的变化方向应根据具体实际情况而定。
3．选择适宜的风口面积和长度。在一定风量条件下，风口面积和长度对风口的进风状态起决定性作用。冶炼强度必须与合适的鼓风动能相配合。风口面积一定，增加风量，冶强提高，鼓风动能加大，促使中心气流发展。为保持合理的气流分布，维持适宜的回旋区长度，必须相应扩大风口面积，降低鼓风动能。
在一定冶炼强度下，高炉有效容积与鼓风动能的关系见表4—1。高炉适宜的鼓风动能随炉容的扩大而增加。大型高炉炉缸直径较大，要使煤气分布合理，应提高鼓风动能，适当增加回旋区长度。炉容相近，矮胖多风口高炉鼓风动能相应增加。
鼓风动能是否合适的直观表象见表4—2。在高强度冶炼时，由于风量、风温保持最高水平，通常根据合适的鼓风动能来选择风口进风面积，有时也用改变风口长度的办法调节边缘与中心气流，调节风口直径和长度便成为下部调节的重要手段。
高炉失常时，由于长期减风操作而造成炉缸中心堆积，炉缸工作状态出现异常。为尽快消除炉况失常，可以采取发展中心气流，活跃炉缸工作的措施，即缩小风口面积或堵死部分风口。但堵风口时间不宜过长，以免产生炉缸局部堆积和炉墙局部积厚。
为保持合理的初始煤气分布，应尽量采用等径的风口，大小风口混用时，力求均匀分布。但为了纠正炉型或煤气流分布失常除外。
使用长风口送风易使循环区向炉缸中心移动，有利于吹透中心和保护炉墙。如高炉炉墙侵蚀严重或长期低冶炼强度生产时，可采用长风口操作。为提高炉缸温度，风口角度可控制在3°～5°。
表4—1 高炉有效容积与鼓风动能的关系
表4—2 鼓风动能变化对有关参数的影响
（二）选择合理的理论燃烧温度 1．合理的理论燃烧温度
高炉的热量几乎全部来自风口前燃料燃烧和鼓风带入的物理热。风口前焦炭和喷吹燃料燃烧所能达到的最高绝热温度，即假定风口前燃料燃烧放出的热量全部用来加热燃烧产物时所能达到的最高温度，叫风口前理论燃烧温度。
理论燃烧温度的高低不仅决定了炉缸的热状态，而且决定炉缸煤气温度，对炉料加热和还原以及渣铁温度和成分、脱硫等产生重大影响。
适宜的理论燃烧温度，应能满足高炉正常冶炼所需的炉缸温度和热量，保证渣铁的充分加热和还原反应的顺利进行。理论燃烧温度提高，渣铁温度相应提高，见图4—1。大高炉炉缸直径大，炉缸中心温度低，为维持其透气性和透液性，应采用较高的理论燃烧温度，见图4—2。理论燃烧温度过高，高炉压差升高，炉况不顺。理论燃烧温度过低，渣铁温度不足，炉况不顺，严重时会导致风口灌渣，甚至炉冷事故。
图4—1 理论燃烧温度t理与铁水温度的关系
图4—2 炉容与理论燃烧温度t理的关系
2．影响理论燃烧温度的因素
(1)鼓风温度。鼓风温度升高，则带入炉缸的物理热增加，从而使t理升高。一般每±100℃风温可影响理论燃烧温度±80℃。
(2)鼓风湿分。由于水分分解吸热，鼓风湿分增加，t理降低。鼓风中±1g／m3湿分，风温干9℃。
(3)鼓风富氧率。鼓风富氧率提高，N2含量降低，从而使t理升高。鼓风含氧量±l％，风温±35～45℃
(4)喷吹燃料。高炉喷吹燃料后，喷吹物的加热、分解和裂化使t理降低。各种燃料的分解热不同，对t理的影响也不同。对t理影响的顺序为天然气、重油、烟煤、无烟煤，喷吹天然气时t理降低幅度最大。每喷吹10kg煤粉t理降低20～30℃，无烟煤为下限，烟煤为上限。
（三）送风制度的调节
(1)
风量。风量对炉料下降、煤气流分布和热制度都将产生影响。一般情况下，增加风量，综合冶炼强度提高。在燃料比降低或燃料比维持不变的情况下，风量增加，下料速度加快，生铁产量增加。
在炉况稳定的条件下，风量波动不宜太大，并保持料批稳定，料速超过正常规定应及时减少风量。当高炉出现悬料、崩料或低料线时，要及时减风，并一次减到所需水平。渣铁未出净时，减风应密切注意风口状况，防止风口灌渣。
当炉况转顺，需要加风时，不能一次到位，防止高炉顺行破坏。两次加风应有一定的时间间隔。
(2)风温。提高风温可大幅度地降低焦比，是强化高炉冶炼的主要措施。提高风温能增加鼓风动能，提高炉缸温度活跃炉缸工作，促进煤气流初始分布合理，改善喷吹燃料的效果。因此，高炉生产应采用高风温操作，充分发挥热风炉的能力。
在喷吹燃料情况下，一般不使用风温调节炉况，而是将风温固定在较高水平上，通过喷吹量的增减来调节炉温。这样可最大限度发挥高风温的作用，维持合理的风口前理论燃烧温度。
当炉热难行需要撤风温时，幅度要大些，一次撤到高炉需要的水平；炉况恢复时提高风温幅度要小，可根据炉温和炉况接受程度，逐渐将风温提 10
高到需要的水平，防止煤气体积迅速膨胀而破坏顺行。提高风温速度不超过50℃／h。
在操作过程中，应保持风温稳定，换炉前后风温波动应小于30℃。目前热风炉采用交叉并联送风制度风温波动降低。
(3)风压。风压直接反映炉内煤气与料柱透气性的适应情况，它的波动是冶炼过程的综合反映。目前高炉普遍装备有透气性指数仪表，对炉况变化反应灵敏，有利于操作者判断炉况。
(4)鼓风湿分。鼓风中湿分增加lg／m3，相当于风温降低9℃，但水分分解出的氢在炉内参加还原反应，又放出相当于3℃风温的热量。加湿鼓风需要热补偿，对降低焦比不利。因此，喷吹燃料的高炉，基本上不采用加湿鼓风。有些大气温度变化较大地区的高炉，采用脱湿鼓风技术，取得炉况稳定、焦比降低的良好效果。
(5)喷吹燃料。喷吹燃料在热能和化学能方面可以取代焦炭的作用。但是，不同燃料在不同情况下，代替焦炭的数量是不一样的。通常把单位燃料能替换焦炭的数量称为置换比。
随着喷吹量的增加，置换比逐渐降低。这是由于喷吹的燃料在风口回旋区加热、分解和气化时要消耗一定的热量，导致炉缸温度降低。喷吹燃料越多，炉缸温度降低也越多。而炉缸温度的降低，燃料的燃烧率也降低。因此，在喷吹量不断增加的同时，应充分考虑由于置换比降低对高炉冶炼带来的不利影响，并采取措施提高置换比。这些措施包括提高风温给予热补偿、提高燃烧率，改善原料条件以及选用合适的操作制度。
喷吹燃料进入风口后，其组分分解需要吸收热量，其燃烧反应、分解反应的产物参加对矿石的加热和还原后才放出热量，因此炉温的变化要经过一段时间才能反映出来，这种炉温变化滞后于喷吹量变化的特性称为“热滞后性”。热滞后时间大约为冶炼周期的70％，热滞后性随炉容、冶炼强度、喷吹量等不同而不同。
用喷吹量调节炉温时，要注意炉温的趋势，根据热滞后时间，做到早调，调剂量准确。喷吹设备临时发生故障时，必须根据热滞后时间，准确地进行变料，以防炉温波动。
(6)富氧鼓风。富氧后能够提高冶炼强度，增加产量。由于煤气含氮量减少，单位生铁煤气生成量减少，可以提高风口前理论燃烧温度，有利于提高炉缸温度，补偿喷煤引起的理论燃烧温度的下降；增加鼓风含氧量，有利于改善喷吹燃料的燃烧；煤气中N2含量减少，炉腹CO浓度相对增加，有利于间接反应进行；同时炉顶煤气热值提高，有利于热风炉的燃烧，为提高风温创造条件。
富氧鼓风只有在炉况顺行的情况下才能进行，在炉况顺行不好(如发生悬料、塌料等情况及炉内压差高，不接受风量时)不宜使用富氧。在大喷吹情况下，高炉停止喷煤或大幅度减少煤量时，应及时减氧或停氧。
三．装料制度
装料制度指炉料装入炉内的方式方法的有关规定，包括装入顺序、装入方法、旋转溜槽倾角、料线和批重等。高炉上部气流分布调节是通过变更装料制度，调节炉料在炉喉的分布状态，从而使气流分布更合理，充分利用 11
煤气的热能和化学能，以达到高炉稳定顺行的目的。炉料装入炉内的设备有钟式炉顶装料设备和无钟炉顶装料设备。
（一）影响炉料分布的因素
影响炉料分布的因素包括固定条件和可变条件两个方面。1．固定条件
(1)装料设备类型(主要分钟式炉顶和布料器，无钟炉顶)和结构尺寸(如大钟倾角、下降速度、边缘伸出料斗外长度，旋转溜槽长度等)；
(2)炉喉间隙；
(3)炉料自身特性(粒度、堆角、堆密度、形状等)。2．可变条件
(1)旋转溜槽倾角、转速、旋转角；(2)活动炉喉位置；(3)料线高度；(4)炉料装入顺序；(5)批重；
(6)煤气流速等。
（二）固定因素对布料的影响
(1)炉喉间隙。在高炉正常料线范围内，料流中心离炉墙很近。炉喉间隙愈大，炉料堆尖距炉墙越远；反之则愈近。批重较大，炉喉间隙小的高炉，总是形成“V”形料面。只有炉喉间隙较大，或采用可调炉喉板，方能形成“倒W”形料面。
(2)大钟倾角。现在高炉大钟倾角多为50°～53°。大钟倾角愈大，炉料愈布向中心。小高炉炉喉直径小，边缘和中心的料面高度差不大，故大钟倾角可小些，以便于向边缘布料。
(3)大钟下降速度及行程。大钟下降速度和炉料滑落速度相等时，大钟行程大，布料有疏松边缘的趋势。大钟下降进度大于炉料滑落速度时，大钟行程的大小对布料无明显影响。大钟下降速度小于炉料滑落速度时，大钟行程大有加重边缘的趋势。
(4)大钟边缘伸出料斗外的长度。大钟边缘伸出料斗外的长度愈大，炉料愈易布向炉墙
(三)钟式炉顶布料
改变装入顺序可使炉喉径向料层的矿焦比发生改变，从而影响煤气流的分布。
(1)矿石对焦炭的推挤作用。矿石落入炉内时，对其下的焦炭层产生推挤作用，使焦炭产生径向迁移；于是矿石落点附近的焦炭层厚度减薄，矿石层自身厚度则增厚；但炉喉中心区焦炭层却增厚，矿石层厚度随之减薄。大型高炉炉喉直径大，推向中心的焦炭阻挡矿石布向中心的现象更为严重，以致中心出现无矿区。
(2)不同装入顺序对气流分布的影响。炉料落入炉内，从堆尖两侧按一定角度形成斜面。堆尖位置与料线、批重、炉料粒度、密度和堆角以及煤气速度有关；当这些因素一定时，不同装入顺序对煤气流的分布有不同影响。12
由于炉内焦炭的堆角大于矿石的堆角，所以先装入矿石加重边缘，先加入焦炭则发展边缘。
(四)无料钟布料 1．无料钟布料特征
(1)焦炭平台。钟式高炉大钟布料堆尖靠近炉墙，不易形成一个布料平台，漏斗很深，料面不稳定。无料钟高炉通过旋转溜槽进行多环布料，易形成一个焦炭平台，即料面由平台和漏斗组成，通过平台形式调整中心焦炭和矿石量。平台小，漏斗深，料面不稳定。平台大，漏斗浅，中心气流受抑制。适宜的平台宽度由实践决定。一旦形成，就保持相对稳定，不作为调整对象。
(2)钟式布料小粒度随落点变化，由于堆尖靠近炉墙，故小粒度炉料多集中在边缘，大粒度炉料滚向中心。无料钟采用多环布料，形成数个堆尖，故小粒度炉料有较宽的范围，主要集中在堆尖附近。在中心方向，由于滚动作用，还是大粒度居多。
(3)钟式高炉大钟布料时，矿石把焦炭推向中心，使边缘和中间部位O／C比增加，中心部位焦炭增多。无料钟高炉旋转滑槽布料时，料流小而面宽，布料时间长，因而矿石对焦炭的推移作用小，焦炭料面被改动的程度轻，平台范围内的O／C比稳定，层状比较清晰，有利于稳定边缘气流。
2．布料方式
无料钟旋转溜槽一般设置11个环位，每个环位对应一个倾角，由里向外，倾角逐渐加大。不同炉喉直径的高炉，环位对应的倾角不同。布料时由外环开始，逐渐向里环进行，可实现多种布料方式。
(1)单环布料。单环布料的控制较为简单，溜槽只在一个预定角度做旋转运动。其作用与钟式布料无大的区别。但调节手段相当灵活，大钟布料是固定的角度，旋转溜槽倾角可任意选定，溜槽倾角α越大炉料越布向边缘。当αC>αO时边缘焦炭增多，发展边缘。当αO>αC时边缘矿石增多，加重边缘。
(2)螺旋布料。螺旋布料自动进行，它是无料钟最基本的布料方式。螺旋布料从一个固定角位出发，炉料以定中形式在进行螺旋式的旋转布料。每批料分成一定份数，每个倾角上份数根据气流分布情况决定。如发展边缘气流，可增加高倾角位置焦炭分数，或减少高倾角位置矿石份数，否则相反。每环布料份数可任意调整，使煤气流合理分布。
(3)扇形布料。这种布料方式为手动操作。扇形布料时，可在6个预选水平旋转角度中选择任意两个角度，重复进行布料。可预选的角度有0°、60°、l20°、l80°、240°、300°。这种布料方式只适用于处理煤气流分布失常，且时间不宜太长。
(4)定点布料。这种布料方式手动进行。定点布料可在11个倾角位置中任意角度进行布料，其作用是堵塞煤气管道行程。3．无钟炉顶的运用
根据无钟布料方式和特点，炉喉料面应由一个适当的平台和由滚动为主的漏斗组成。为此，应考虑以下问题：
(1)焦炭平台是根本性的，一般情况下不作调节对象；(2)高炉中间和中心的矿石在焦炭平台边缘附近落下为好；
(3)漏斗内用少量的焦炭来稳定中心气流。
为满足上述要求必须正确地选择布料的环位和每个环位上的布料份数。环位和份数变更对气流的影响如表4—3所示，从l～6对布料的影响程度逐渐减小，1、2变动幅度太大，一般不宜采用。3、4、5、6变动幅度较小，可作为日常调节使用。无钟炉顶和钟式炉顶布料的区别如表4—4所示。
表4—3环位和份数对气流分布影响
表4—4无钟炉顶和钟式炉顶布料的区别
（五）批重
1．批重对炉喉炉料分布的影响
批重变化时，炉料在炉喉的分布变化如图4—3所示。(1)当y0=0，即批重刚好使中心无矿区的半径为0，令此时的批重W=W0，称为临界批重。
(2)如批重W>W0，随着批重增加，中心y0增厚，边缘yB也增厚，炉料分布趋向均匀，边缘和中心都加重。
(3)如批重W
(4)当n=d／2时，即堆尖移至炉墙，W减小则中心减轻；若W
给批重W0和△W以一定值，可算出yB、y0和yG，即边缘、中心和堆尖处的料层厚度。yB／y0、yG／y0和W0+N△W的关系构成的炉料批重特征曲线图4—4，曲线有3个区间：激变区、缓变区和微变区，其意义如下：
(1)批重值在激变区时，批重波动对布料影响较大，边缘和中心的负荷变化剧烈，正常生产不宜选用此种批重。
(2)原料好，设备和操作水平高时，批重可选在微变区，此区炉料分布和气流分布都稳定，顺行和煤气利用较好；但增减批重来调剂气流的作用减弱。
(3)若炉料粉末较多，料柱透气性较差，为防止微变区批重，宜选用缓变区批重，其增减对布料的影响介于上述两者之间。少许波动不致引起气流较大变化，适当改变批重又可调节气流分布。
批重决定炉内料层的厚度。批重越大，料层越厚，软熔带焦层厚度越大；此外料柱的层数减少，界面效应减小，利于改善透气性。但批重扩大不仅增大中心气流阻力，也增大边缘气流的阻力，所以一般随批重扩大压差有所升高。
图4—批重对炉喉分布的影响
W0+N△W
图4—4 炉料批重的特征曲线
2．批重的选择
批重对高炉操作和上料设备设计都有重要意义：确定微变区批重值应注意炉料含粉末(
3．影响批重的因素
(1)批重与炉容的关系。炉容越大，炉喉直径也越大，批重应相应增加。
(2)批重与原燃料的关系。批重与原燃料性能有关，品位越高，粉末越少，则炉料透气性越好，批重可适当扩大。
(3)批重与冶炼强度的关系。随冶炼强度提高，风量增加，中心气流加大，需适当扩大批重，以抑制中心气流。
(4)批重与喷吹量的关系。当冶炼强度不变，高炉喷吹燃料时，由于喷吹物在风口内燃烧，炉缸煤气体积和炉腹煤气速度增加，促使中心气流发展，需适当扩大批重，抑制中心气流。但是随着冶炼条件的变化，近几年来在大喷煤量的高炉上出现了相反的情况。随着喷吹量增加，中心气流不易发展，边缘气流反而发展。这时则不能加大批重。
（六）炉喉煤气速度的影响
煤气对炉料的阻力在空区是向上的，可称作浮力，这个力的增长与煤气速度的平方成正比。
煤气浮力对不同粒度炉料的影响不同，在一般冶炼条件下，煤气浮力只相当于直径19mm粒度矿石重量的5％～8％，相当于10mm焦炭重量的1％～2％，但煤气浮力P与炉料重量Q的比值(P／Q)因粒度缩小而迅速升高，对于小于5mm炉料的影响不容忽视。
如果块状带中炉料的孔隙度在0．3～0．4mm，一般冶炼强度的煤气速度很容易达到4～8m／s，可把0．3～2mm的矿粉和l～3mm的焦粉吹出料层。煤气离开料层进入空区后速度骤降，携带的粉料又落至料面，如果边缘气流较强，则粉末落向中心，若中心气流较强则落向边缘。
由于气流浮力将产生炉料在炉喉落下时出现分级的现象；冶炼强度较大时，小于5mm炉料的落点较大于5mm炉料的落点向边缘外移。
使用含粉较多的炉料，以较高冶炼强度操作时，必须保持使粉末集中于既不靠近炉墙，也不靠近中心的中间环形带内，以保持两条煤气通路和高炉顺行；否则无论是只发展中心或只发展边缘，都避免不了粉末形成局部堵塞现象，导致炉况失常。
由于煤气速度对布料的影响，日常操作中使炉喉煤气体积发生变化的原因(如改变冶炼强度、富氧鼓风、改变炉顶压力等)，都会影响炉料分布，应予注意。
（七）料线
在碰撞点之上，提高料线将使堆尖与炉墙的距离增大，同时炉料堆角也有所增大，降低料线则作用相反。随着料线深度增加，矿石对焦炭的冲击、推挤作用也增强。要求边缘气流发展时，可适当提高料线；反之则适当降低料线。
料线在碰撞点之下时，炉料先撞击炉墙，然后反弹落下，矿石对焦炭的冲击推挤作用更大，强度较差的炉料被撞碎，使布料层次紊乱，气流分布失去控制。
碰撞点的位置与炉料性质、炉喉间隙、大钟边缘伸出料斗外的长度及大钟倾角等因素有关。生产中因炉料粒度不同，单块重量不一，与炉墙碰撞处有一定宽度范围的碰撞带。开炉装料时应测定碰撞带的位置，以确定正常生产的料线位置。确定后保持稳定，只在改变装入顺序尚不能满足冶炼要求时，才改变料线位置。
1．料线深度
钟式高炉大钟全开时，大钟下沿为料线的零位。无料钟高炉料线零位在炉喉钢砖上沿。零位到料面间距离为料线深度。一般高炉正常料线深度为1．5～2．0m，特殊情况需要临时开大钟或转动旋转溜槽时，应根据批重核对料层厚度及料线高度，严禁装料过满而损坏大钟拉杆和旋转溜槽。正常生产时两个探尺深度相差小于0．5m，个别情况单探尺上料应以浅尺为准，不许长期使用单探尺上料。
2．料线对气流分布的影响
大钟开启时炉料堆尖靠近炉墙的位置，称为碰点，此处边缘最重。在碰点之上，提高料线，布料堆尖远离墙，则发展边缘；降低料线，堆尖接近边缘，则加重边缘。
料线在碰点以下时，炉料先撞击炉墙。然后反弹落下，矿石对焦炭的冲击作用增大，强度差的炉料撞碎，使布料层紊乱，气流分布失去控制。
碰点的位置与炉料性质、炉喉问隙及大钟边缘伸出漏斗的长度有关。开炉装料时应进行测定，计算方法比较复杂，可根据料流轨迹进行计算。
3．料面堆角
炉内实测的堆角变化，因设备和炉料条件不同，差别很大，但其变化有以下规律：
(1)炉容越大，炉料的堆角越大，但都小于其自然堆角。(2)在碰点以上，料线越深，堆角越小。
(3)焦炭堆角大于矿石堆角。原因是近年来矿石平均粒度范围缩小，再加上矿石对焦炭的推移作用所致，特别是钟式高炉推移作用更大。
(4)生产中的炉料堆角远小于送风前的堆角。为减少低料线对布料的影响，无料钟按料线小于2m，2～4m，4～6m3个区间，以料流轨迹落点相同，求出对应的溜槽角。输入上料微机，在低料线时控制落点不变，以避免炉料分布变坏。溜槽倾角如表4—5所示。
表4—5溜槽倾角与位置
注：落点指距中心距离。
（八）控制合理的气流分布和装料制度的调节 高炉合理气流分布规律，首先要保持炉况稳定顺行，控制边缘与中心两股气流；其次是最大限度地改善煤气利用，降低焦炭消耗。它没有一个固定模式，随着原燃料条件改善和冶炼技术的发展而发生变化。原料粉末多，无筛分整粒设备，为保持顺行必须控制边缘与中心CO2相近的“双峰”式煤气分布。当原燃料改善，高压、高风温和喷吹技术的应用，煤气利用改善，炉喉煤气曲线上移，形成了边缘CO2略高于中心的“平峰”式曲线，综合煤气CO2达到l6％～l8％。随着烧结矿整粒技术和炉料品位的提高及炉料结构的改善，出现了边缘煤气CO2高于中心，而且差距较大的“展翅”形煤气曲线，综合CO2达到l9％～20％，最高达21％～22％。但不管怎样变化，都必须保持边缘与中心两股气流，过分地加重边缘会导致炉况失常。
炉子中心温度值(CCT)约为500～600℃，边缘温度值大于100℃，宝钢l号高炉为钟式炉顶，临近边缘的温度点比其他要低一点，一般边缘至中间的温度呈平缓的状态。超过200℃的范围较窄，相邻中心点的温度在200～300℃。高炉开炉初期中心温度可达800℃，随着产量提高逐步下降。炉容小CCT值偏低。原燃料质量好，为了提高煤气利用率，CCT值可适当降低。
CCT值的波动反映了中心气流的稳定程度，高炉进人良好状态时，波动值小于±50℃。
控制边缘气流稳定非常必要，在达到200℃时，将呈现不稳定现象。高炉日常生产申，生产条件总是有波动的，有时甚至变化很大，从而影响炉况波动和气流分布失常。要及时调整装料制度，改善炉料和软熔带透气性。保持边缘与中心两股气流，以减少炉况波动和失常。
(1)原燃料条件变化。原燃料条件变差，特别是粉末增多，出现气流分布和温度失常时，应及早改用边缘与中心均较发展的装料制度。但要避免过分的发展边缘，也不要不顾条件片面追求发展中心气流。原料条件改善，顺行状况好时，为提高煤气利用，可适当扩大批重和加重边缘。
(2)冶炼强度变化。由于某种原因被迫降低冶炼强度时，除适当地缩小风口面积外，上部要采取较为发展边缘的装料制度，同时要相应缩小批重。
(3)装料制度与送风制度相适宜。装料制度与送风制度应保持适宜。当风速低、回旋区较小，炉缸初始气流分布边缘较多时，不宜采用过分加重边缘的装料制度，应在适当加重边缘的同时强调疏导中心气流，防止边缘突然加重而破坏顺行。可缩小批重，维持两股气流分布。若下部风速高回旋区大，炉缸初始气流边缘较少时，也不宜采用过分加重中心的装料制度，应先适当疏导边缘，然后再扩大批重相应增加负荷。
(4)临时改变装料制度调节炉况。炉子难行、休风后送风、低料线下达时，可临时改若干批强烈发展边缘的装料制度，以防崩料和悬料。
改若干批双装、扇形布料和定点布料时，可消除煤气管道行程。连续崩料或大凉时。可集中加若干批净焦，可提高炉温，改善透气性，减少事故，加速恢复。
炉墙结厚时，可采取强烈发展边缘的装料制度，提高边缘气流温度，消除结厚。
为保持炉温稳定，改倒装或强烈发展边缘装料制度时，要相应减轻焦炭负荷。全倒装时应减轻负荷20％～25％。
四．造渣制度
造渣制度应适合于高炉冶炼要求，有利于稳定顺行，有利于冶炼优质生铁。根据原燃料条件，选择最佳的炉渣成分和碱度。
1．造渣制度的要求 造渣有如下要求：
(1)要求炉渣有良好的流动性和稳定性，熔化温度在1300～1400℃，在1400℃左右黏度小于lPa²S，可操作的温度范围大于150℃。
(2)有足够的脱硫能力，在炉温和碱度适宜的条件下，当硫负荷小于5 kg／t时，硫分配系数Ls为25～30，当硫负荷大于5kg／t时，Ls为30～50。
(3)对高炉砖衬侵蚀能力较弱。
(4)在炉温和炉渣碱度正常条件下，应能炼出优质生铁。
2．对原燃料的基本要求
为满足造渣制度要求，对原燃料必须有如下基本要求：(1)原燃料含硫低，硫负荷不大于5．0kg／t。(2)原料难熔和易熔组分低，如氟化钙越低越好。(3)易挥发的钾、钠成分越低越好。
(4)原料含有少量的氧化锰、氧化镁对造渣有利。3．炉渣的基本特点
高炉根据不同的原燃料条件及生铁品种规格，选择不同的造渣制度。生铁品种与炉渣碱度的关系见表4—6。
表4—6生铁品种与炉渣碱度的关系
在炉渣成分中，主要是碱性氧化物和酸性氧化物，因此，碱度最能反映炉渣成分的变化和炉渣性质的差异，对高炉冶炼效果有直接影响。
碱度高的炉渣熔点高而且流动性差，稳定性不好，不利于顺行。但为了获得低硅生铁，在原燃料粉末少、波动小、料柱透气性好的条件下，可以适当提高碱度。但需要有充足的物理热作保证，如宝钢生产低硅铁时，铁水温度要在1500℃以上。
不同原燃料条件，应选择不同的造渣制度。渣中适宜MgO含量与碱度有关，CaO／SiO，愈高，适宜的MgO应愈低。若Al2O3含量在17％以上，CaO／SiO2含量过高时，将使炉渣的黏度增加，导致炉况顺行破坏。因此，适当增加MgO含量，降低CaO／SiO2，便可获得稳定性好的炉渣。我国高炉几种有代表的炉渣成分见表4—7。
表4—7不同高炉炉渣化学成分(质量分数)(％)
由于原燃料成分的波动，必然涉及炉渣碱度的变化。因此，应经常检查炉渣碱度，进行及时调整。
通常利用改变炉渣的成分来满足生产中的需要。
(1)因炉渣碱度过高而产生炉缸堆积时，可用比正常碱度低的酸性渣去清洗。若高炉下部有黏结物或炉缸堆积严重时，可以加入萤石(CaF2)，以降低炉渣黏度和熔化温度，清洗下部黏结物，加入量应严格控制，防止造成炉缸烧穿事故。
(2)根据不同铁种的需要利用炉渣成分促进或抑制硅、锰还原。当冶炼硅铁、铸造铁时，需要促进硅的还原，应选择较低的炉渣碱度。冶炼炼钢生铁时，既要控制硅的还原，又要保持较高的铁水温度，应选择较高的炉渣碱度。对锰的还原，由于从MnO的还原是直接还原，而MnO多以MnO²SiO2存在，因而[Mn]是从炉渣中还原出来的，当有CaO存在时，还原反应式为：
(MnO²SiO2)+C+(CaO)=[Mn]+(CaO²SiO2)+CO 如提高炉渣碱度，CaO含量增加，有利于反应的进行，对锰的还原有利，还可降低热量消耗。因此冶炼锰铁时需要较高的碱度。
(3)利用炉渣成分脱除有害杂质。当矿石含碱金属(钾、钠)较高时，为了减少碱金属在炉内循环富集的危害，需要选用熔化温度较低的酸性炉渣。
若炉料含硫较高时，需提高炉渣碱度，以利脱硫。如果单纯提高炉渣二元碱度，虽然CaO与硫的结合力提高，但是炉渣黏度增加、铁中硫的扩散速度降低，不仅不能很好地脱硫，还会影响高炉顺行；特别是当渣中MgO含量低时，增加CaO含量对黏度等炉渣性能影响更大。因此，应适当增加渣中MgO含量，提高三元碱度，以增加脱硫能力。虽然从热力学的观点看，MgO的脱硫能力比CaO弱，但在一定范围内MgO能改善脱硫的动力学条件，脱硫效果很好。MgO含量以7％～l2％为好。
（四）炉渣中的氧化物对炉渣的影响
炉渣除了CaO、SiO2两种主要成分含量对炉渣性能有影响之外，MgO、Al2O3、CaF2、TiO2、K2O、Na2O等对炉渣也有很大影响。
1．碱金属
高炉原料中所含碱金属主要以硅铝酸盐或硅酸盐形式存在。当它们落至下部高温区时，一部分进入渣中，一部分还原成K、Na或生成KCN、NaCN
气体，随煤气上升至CO2浓度较高而温度较低的区域，除被炉料吸收及随煤气逸出者外，其余则被C02重新氧化为氧化物或碳酸盐，当有SiO2存在时可生成硅酸盐。反应生成的K2CO3、Na2CO3、K，SiO3、Na2SiO3、KCN、NaCN等都为液体或固体粉末，黏在炉料上或被煤气带走。被炉料黏附和吸收的碱金属化合物又随炉料下降，再次被还原和气化，如此循环而积累。如果炉渣排碱能力不足，高炉中、上部的碱金属含量将远超过人炉前的水平。碱金属对高炉冶炼有如下危害。
(1)铁矿石含有较多碱金属时，炉料透气性恶化，易形成低熔点化合物而降低软化温度，使软熔带上移。
(2)碱金属会引起球团矿“异常膨胀”而严重粉化。
(3)碱金属对焦炭的危害也很严重。主要对焦炭气化反应起催化作用，使焦炭粉化增加，强度和粒度减小。
(4)高炉中、上部生成的液态或固态粉末状碱金属化合物能黏附在炉衬上，促使炉墙结厚或结瘤，或破坏炉衬。
防止碱金属危害除了减少人炉料的碱金属含量，降低碱负荷以外，提高炉渣排碱能力是主要措施。高炉排碱的主要措施有：
(1)降低炉渣碱度。在一定的炉温下，随炉渣碱度降低，排碱率相应提高。自由碱度±0.1，影响渣中碱金属氧化物干0.30％。
(2)降低炉渣碱度或炉渣碱度不变，生铁含硅量降低，排碱能力提高。[Si]±0.1％，影响渣中碱金属氧化物干0.045％。
(3)提高渣中MgO含量，可以降低K2O、Na2O活度，渣中MgO提高，排碱率提高。渣中MgO±1％，影响渣中碱金属氧化物干0.21％。
(4)渣中含氟±1％，影响渣中碱金属氧化物±0.16％。(5)提高(MnO／Mn)比，可提高渣中碱金属氧化物。
2． MgO
(1)MgO可改善原料的高温特性。M90主要改善烧结矿的还原粉化性和软熔特性。高炉内煤气通过软熔带时所受的阻力最大，所以软熔带的形状和位置对高炉操作的影响较大，软熔带位置的下移和减薄，将改善透气性，促进炉况顺行，MgO为高熔点化合物，增加MgO使矿石熔点升高，促使软熔带的下移。
(2)MgO渣的脱硫。从热力学观点出发，MgO的脱硫能力低于CaO。但从动力学观点和实验结果来看，渣中含适量MgO时，炉渣流动性改善，有利于脱硫。但当MgO超过l5％～20％，炉渣黏度激增，这种渣不但脱硫能力极低，甚至不能正常冶炼。
(3)MgO对炉内[Si]还原的抑制。提高渣中MgO，生铁含Si降低。其主要原因是：
MgO提高初渣熔点，使软熔带下移，滴落带高度降低；MgO增加，三元碱度提高，抑制了硅的还原。
五．基本制度间的关系
高炉冶炼过程是在上升煤气流和下降炉料的相向运动中进行的。在这个过程中，下降炉料被加热、还原、熔化、造渣、脱硫和渗碳，从而得到合格的生铁产品。要使这一冶炼过程顺利进行，只有选择合理的操作制度，来充
分发挥各种基本制度的调节手段，促进生产发展。四大基本制度相互依存，相互影响。如热制度和造渣制度是否合理，对炉缸工作和煤气流的分布，尤其是对产品质量有一定的影响，但热制度和造渣制度两者是比较固定的，其不合理程度易于发现和调节。而送风制度和装料制度则不同，它们对煤气与炉料相对运动影响最大，直接影响炉缸工作和顺行状况，同时也影响热制度和造渣制度的稳定。因此，合理的送风制度和装料制度是正常冶炼的前提。下部调节的送风制度，对炉缸工作起决定性的作用，是保证高炉内整个煤气流合理分布的基础。上部调节的装料制度，是利用炉料的物理性质、装料顺序、批重、料线及布料器工作制度等来改变炉料在炉喉的分布状态与上升煤气流达到有机的配合，是维持高炉顺行的重要手段。为此，选择合理的操作制度，应以下部调节为基础，上下部调节相结合。下部调节是选择合适的风口面积和长度，保持适当的鼓风动能，使初始煤气流分布合理，使炉缸工作均匀活跃；上部调节，炉料在炉喉处达到合理分布，使整个高炉煤气流分布合理，高炉冶炼才能稳定顺利进行。
在正常冶炼情况下，提高冶炼强度，下部调节一般用扩大风口面积，上部调节一般用扩大批重及调整装料顺序或角度。在上下部的调节过程中，还要考虑炉容、炉型、冶炼条件及炉料等因素，各基本操作制度只有做到有机配合，高炉冶炼才能顺利进行。
六．冶炼制度的调整
各种冶炼制度彼此影响。合理的送风制度和装料制度，可使煤气流分布合理，炉缸工作良好，炉况稳定顺行。若造渣制度和热制度不合适，会影响煤气分布，引起炉况波动。生产过程常因送风制度和装料制度不当，而引起热制度波动。所以，必须保持各冶炼操作制度互相适应，出现异常及时准确调整。
(1)正常操作时冶炼制度各参数应在灵敏可调的范围内选择，不得处于极限状态。
(2)在调节方法上，一般先进行下部调节，其后为上部调节。特殊情况可同时采用上下部调节手段。
(3)恢复炉况，首先恢复风量，控制风量与风压对应关系，相应恢复风温和喷吹燃料，最后再调整装料制度。
(4)长期不顺的高炉，风量与风压不对应，采用上部调节无效时，应果断采取缩小风口面积，或临时堵部分风口。
(5)炉墙侵蚀严重、冷却设备大量破损的高炉，不宜采取任何强化措施，应适当降低炉顶压力和冶炼强度。
(6)炉缸周边温度或水温差高的高炉，应及早采用含TiO2炉料护炉，并适当缩小风口面积，或临时堵部分风口，必要时可改炼铸造生铁。
(7)矮胖多风口的高炉，适于提高冶炼强度，维持较高的风速或鼓风动能和加重边缘的装料制度。
(8)原燃料条件好的高炉，适宜强化冶炼，可维持较高的冶炼强度。反之则相反。
第二节 高炉炉前操作
高炉冶炼过程中产生的液态渣铁需要定期放出。炉前操作的任务就是利用开口机、泥炮、堵渣机等专用设备和各种工具，按规定的时间分别打开渣、铁口，放出渣、铁，并经渣铁沟分别流人渣、铁罐内，渣铁出完后封堵渣、铁口，以保证高炉生产的连续进行。炉前工还必须完成渣、铁口和各种炉前专用设备的维护工作；制作和修补撇渣器、出铁主沟及渣、铁沟；更换风、渣口等冷却设备及清理渣铁运输线等一系列与出渣出铁相关的工作。
炉前工作的好坏，对高炉的稳定顺行高炉寿命长短都有着直接的影响。如果高炉不能及时出净渣铁，会带来以下不利影响：(1)影响炉缸料柱的透气性，造成压差升高，下料速度变慢，严重时还会导致崩料、悬料以及风口灌渣事故。
(2)炉缸内积存的渣铁过多，造成渣中带铁，烧坏渣口甚至引起爆炸。(3)上渣放不好，引起铁口工作失常。(4)铁口维护不好，铁口长期过浅，不仅高炉不易出好铁，引起跑大流、漫铁道等炉前事故，直至烧坏炉缸冷却壁，危及高炉的安全生产，有的还会导致高炉长期休风检修，损失惨重。
因此，认真搞好炉前工作，维护好渣、铁口，做好出渣出铁工作，按时出净渣铁，是高炉强化冶炼，达到高产、稳产、优质、低耗、安全和长寿的可靠保证。
一．炉前操作平台
为方便炉前各种操作而在炉缸四周设置的风口平台、放渣平台和出铁场统称为炉前工作平台。其高度和距铁轨的距离应满足机车安全运行的要求。
1．风口平台
在风口下方沿炉缸四周设置的高度距风口中心线1150～1250mm的工作平台，称为风口平台。为便于观察风口和检查冷却设备以及进行更换风、渣口等冷却设备的操作，风口平台应宽敞平坦，但应留有一定的泄水坡度。大型高炉的风口平台上方设有环形吊车，以便于起吊风口设备。2．出铁场
随着高炉炉容的扩大，出现了有多个出铁口的高炉(3000～5000 m3的高炉有3～4个出铁口)，采用环形或矩形出铁场。出铁场上空设有天棚，以防止铁沟和铁水罐被雨水侵入，出铁时发生爆炸事故。出铁场还设有排烟机和除尘装置，以改善劳动环境。
出铁场上除设有各种出铁设备外，还铺设有铁水主沟、铁水沟。
（1）铁水主沟
铁水主沟是从铁口泥套外至撇渣器的铁水沟，铁水和下渣都经此流至撇渣器，一般坡度为5％～l0％，坡度不宜过大，否则会影响渣铁分离。随着高炉炉容的增大，主沟相应加长，以满足渣铁流量和彼此分离的要求，见表6—1。
表4—8各种类型高炉主沟长度参考数据
高压操作的高炉出铁时，铁水呈射流状从铁El喷出，落入主沟处的沟底，此处最先损坏，所以大型高炉一般采用贮铁式主沟，沟内经常贮存一定深度的铁水(450～600 mm)，使铁水流射落时不致直接冲击沟底，见图4—5，贮铁式主沟的另一个优点是可避免大幅度急冷急热的破坏作用，从而延长了主沟的寿命。
图4—5铁口处的铁水以射流状落人贮铁式主沟的情况示意图
1—铁口孔道；2—落差；3—最小射流距离；4—最大射流距离；5—与铁水体积对应的主沟长度； 6—落入范围；7—射流落入体积；8—沟底泥料；α—铁口角度；β—落入角度
随着高炉冶炼的不断强化和高炉的大型化，出铁次数的不断增加和铁水流速的提高，对沟料的要求愈来愈高，垫沟料采用氧化铝一碳化硅一炭系列，制作工艺采用浇注型、预制块型。
（2）撇渣器
撇渣器又称砂口，它位于出铁主沟末端，是出铁过程中利用渣铁密度的不同而使之分离的关键设备。大型高炉撇渣器与大沟成为一个整体。
（3）支铁沟
支铁沟又称弯沟，它是位于撇渣器后至铁水沟流嘴之间的铁水沟。在出铁场上还设有贮备炉前常用的炮泥、覆盖剂、焦粉、河沙等耐火材料和一些必要工具的仓库。对于采用多个铁口的大型高炉，由于采用高压操作和精料等强化措施，且渣量较少(
二．高炉炉前操作指标 1．出铁次数的确定
出铁次数的确定原则：
(1)每次最大出铁量不超过炉缸的安全容铁量；(2)足够的出铁准备工作时间；(3)有利于高炉顺行；
(4)有利于铁口的维护。
2．炉前操作指标
（1）出铁正点率
出铁正点是指按时打开铁口并在规定的时间内出净渣铁。不按正点出铁，会使渣铁出不净，铁口难以维护，影响高炉的顺行，还会影响运输和炼钢生产，所以要求出铁正点率越高越好。
（2）铁口深度合格率
铁口深度合格率是指铁口深度合格次数与实际出铁次数的比值。生产中的铁口应保持正常的深度，铁口深度的变化会引起出铁量的波动。铁口过浅容易造成出铁事故，长期过浅甚至会导致炉缸烧穿，铁口过深则延长出铁时间。铁口深度依各高炉具体情况而定，铁口深度合格率是反映铁口维护工作好坏的一个重要指标，其数值越高越好。（3）铁量差
为了保持最低的铁水液面的稳定，要求每次实际出铁量与理论计算出铁量差值(即铁量差)不大于l0％～l5％：
铁量差=nt理—t实
式中 n——两次出铁间的下料批数，批； t理——每批料的理论出铁量，t； t实——本次实际出铁量，t。
铁量差小表示出铁正常，这样就有利于高炉的顺行和铁口的维护。
（4）全风堵口率
正常出铁堵铁口应在全风下进行，不应放风。
全风堵口率的高低，反映铁口的工作状况，铁口工作失常，应改善炮泥的质量和加强炉前工作。
（5）上渣率
有渣口的高炉，从渣口排放的炉渣称为上渣，从铁口排出的炉渣称为下渣，上渣率是指从渣口排放的炉渣量占全部炉渣量的百分比。
上渣率高(一般要求在70％以上)，说明上渣放得多，从铁口流出的渣量就少，减少了炉渣对铁口的冲刷和侵蚀作用，有利于铁口的维护。
大型高炉不设置渣口，渣口操作考核指标已丧失它的意义。
三．出铁操作
出铁是炉前操作的重点，如何严格按规定的时间打开铁口．并及时出净渣铁，同时维护好铁口，防止各种事故发生，确保高炉正常生产是出铁操作的中心任务。
1．出铁口的构造和工作条件
出铁口的整体构造如图4—6所示。铁口由铁口框架、冷却板、砖套、铁口孔道等组成。开炉烘炉前，需先在铁口区构筑泥套和泥包，在生产中起导入炮泥和保护砌体的作用。
图4—6 铁口整体结构剖面示意图
1—铁口孔道；2—铁口框架：3—炉皮；4—炉缸冷却壁；5—填充料；
6—砖套； 7—砖墙；8—铁口保护板；9—泥套
高炉生产时，每昼夜必须从铁口放出大量的铁水和炉渣，铁口区受到高温、机械冲刷和化学侵蚀等一系列的破坏作用，工作条件十分恶劣。所以，高炉生产一段时间后，铁口区的炉底、炉墙都受到严重的侵蚀，仅靠出铁后堵泥形成的泥包和渣皮来维持，见图4—7。
首先，高炉炉缸内的铁水和熔渣不仅本身具有静压力，还受到热风压力和炉料的有效重力的作用，铁口一打开铁水就会以很高的流速从铁口流出来。同时，炉缸内其他部位的铁水和熔渣也会迅速来补充。由于受铁口孔道的限制，在炉内的高压作用下，大量处于运动状态的渣铁在铁口孔道前形成“涡流”，剧烈地冲刷着铁口的泥包。最后把铁口孔道的里端冲刷成喇叭口状。另外，铁口前的渣铁也会受到风口循环区的“搅动”，使黏结在炉墙上的铁口泥包产生刷蚀。因此，铁口上方两侧的风口直径、长度都会对这种“搅动”产生影响，为了利于铁口的维护，铁口上方两侧的风口宜用直径较小的长风口，有时甚至采取暂时堵住这两个风口来处理铁口过浅的问题。
铁口泥包和铁口孔道，出铁时被液态渣铁加热到很高的温度(达1500℃以上)。由于铁口泥导热性差，使铁口孔道表面温度与内部有很大的温差，造成热膨胀程度的不一致，因而产生温差应力，加上有水炮泥中水蒸气的排出，使泥包和孔道产生变形和开裂，严重时使泥包断裂，造成铁口过浅。
除了渣铁对铁口孔道和泥包进行冲刷外，熔渣中的CaO和MgO等碱性物质还会与堵泥中的SiO2和Fe2O3等发生化学反应，产生低熔点的化合物。使堵泥很快被侵蚀。当熔渣碱度高、流动性好时，这种作用更为严重。所以当上渣出不好，下渣过多时，铁口的孔道会很快扩大，泥包也会缩小，铁
口潮时，在铁水的高温作用下，水分急剧蒸发，产生的巨大压力，会使铁水喷溅，造成铁口状况的恶化。
图4—7开炉后生产中铁口的状况
1—炉缸焦炭；2—炉墙渣皮；3—旧堵泥；4—残存的炉墙砖；5—出铁时泥包被
渣铁侵蚀变化情况；6—残存的炉底砖；7—新堵泥
2．铁口的维护
1）保持正常的铁口深度
生产中铁口深度是指从铁口保护板到红点(与液态渣铁接触的硬壳)间的长度。根据铁口的构造，正常的铁口深度应稍大于铁口区炉衬的厚度。不同炉容的高炉，要求的铁口正常深度范围见表4—9
表4—9 铁口深度
维持正常足够的铁口深度，可促进高炉中心渣铁流动，抑制渣铁对炉底周围的环流侵蚀，起到保护炉底的效果。同时由于深度较深，铁口通道沿程阻力增加，铁I=1前泥包稳定，钻铁口时不易断裂。在高炉出铁口角度一定的条件下，铁口深度增长时，铁口通道稳定，有利于出净渣铁，促进炉况稳定顺行。
A铁口过浅的危害
铁口维护不好，会导致铁口过浅。铁口过浅的危害有：(1)如果铁口过浅，无固定的泥包保护炉墙，在渣铁的冲刷侵蚀作用下，炉墙越来越薄，不仅使铁口难以维护，还容易造成铁水穿透残余的砖衬而烧坏冷却壁，甚至发生铁口爆炸或炉缸烧穿等重大恶性事故。
(2)铁口过浅，出铁时往往发生“跑大流”和“跑焦炭”事故，高炉被迫减风出铁，造成煤气流分布失常、崩料、悬料和炉温的波动。
(3)铁口过浅，渣铁出不尽，使炉缸内积存过多的渣铁，恶化炉缸料柱的透气性，影响炉况的顺行，同时还造成上渣带铁多，易烧坏渣口，给放渣操作带来困难，甚至造成渣口爆炸。
(4)铁口过浅，特别是高压操作的高炉，往往在退炮时还容易发生铁水冲开堵泥流出，造成泥炮倒灌，烧坏炮头，甚至发生渣铁漫到铁道上，烧坏铁道的事故。有时铁水也会自动从铁口流出，造成漫铁的事故。B保持正常的铁口深度的操作
要保持正常的铁口深度，操作时应做到：
(1)每次渣铁出净时，全风堵出铁口。要做到按时出净渣铁，必须及时配好渣铁罐，并维护好出铁设备。开铁口时，应根据上次铁的铁口深度及炉温变化，正确控制铁口眼的大小以保证渣铁在规定的时间内出净，使堵口泥比较均匀地粘在铁口区的炉墙上，从而形成坚固的泥包，保护炉墙和保持铁口的正常深度。
如果渣铁未出净，则打入的堵泥会因液态渣铁的冲刷或漂浮而消失，甚至连铁口孔道外端的喇叭口也弥补不上，只封住了铁口孔道外端，使铁口变浅。渣铁连续出不净时，铁口会越来越浅，极易酿成事故。出净渣铁和全风堵口是维护好铁口的保证。
(2)打泥量是根据铁口深度的变化来决定的。铁口深度稳定时，打泥量也应稳定，打泥量过多，不但会加深铁口深度，还会造成铁口潮泥多，如果不烤干就出铁，会使铁口变浅。当铁口浅时，一次打泥量也不可过多，每次平均比正常泥量增加20％～30％，以逐步恢复铁口深度，当铁口过深时，应适当减少泥量，但每次打泥量不可过少，过少则弥补不了出铁时铁口泥包的损耗，反而使铁口进一步变浅。因此，正确地控制打泥量是维护铁口深度的保证。2500 m3高炉通常每次泥炮打泥量在300 kg，炮泥单耗0．8 k／t。
(3)炮泥的质量应满足生产要求，要有良好的塑性及耐高温渣铁磨蚀和熔蚀的能力。炮泥制备时配比准确、混合均匀、粒度达到标准及采用塑料袋对炮泥进行包装。
(4)加强铁口泥套的维护。(5)放好上渣。多放上渣，下渣量就会相应减少，可减轻炉渣对铁口的冲刷和化学侵蚀 等破坏作用。另外，如上渣放不好，出铁时会因为下渣先充满渣罐而导致渣铁未出净就被迫堵口，使铁口变浅。
(6)严禁潮铁口出铁。潮铁口出铁时，堵泥中的水分受热后急剧蒸发，产生的高压不但
会使铁水喷出危及人身安全，也会使铁口泥包出现裂纹，甚至会使潮泥连同铁水一起从铁口喷出，使铁口泥套受到严重破坏。此时铁口孔道的急剧扩大导致“出铁跑大流”，造成炉前漫铁的事故。严重时还会造成铁口堵不上及烧坏铁口区冷却壁等重大事故。因此，操作要细心，严禁潮铁口出铁。
28）固定适宜的铁口角度
铁口角度是指出铁时铁口孔道的中心线与水平面问的夹角。在实际生产中，使用水平导向梁国产电动开铁口机，铁口角度的确定是把钻头伸进铁口泥套尚未转动时钻杆与水平面的最初角度。对风动旋转冲击式开口机而言，铁口角度由开口机导向梁的倾斜度来确定。
大型高炉固定铁口角度操作t分重要，现代高炉死铁层较深，出铁口由一套组合砖砌筑，铁口孔道固定不变，如铁口角度改变，必然破坏组合砖。铁口角度应相对固定，否则炉缸铁水环流会加重对炉缸砖衬的侵蚀。现代旋转冲击式开铁口机由于自身的结构特点，出铁口角度基本不变。
如果在建造高炉时死铁层较浅，则随着炉龄的增加，炉底砖衬被侵蚀，最低铁水面下移，在这种情况下可适当增加铁口角度以出净值铁和维护好铁口。通常每次增加1°～2°，这类高炉一代炉龄铁口角度变化见表4—10 表4—11
表4—10 高炉一代炉役中铁口角度变化参考值
表4—11 高炉一代炉役中铁口角度变化
平时铁口角度应固定，以便保持死铁层的厚度，保护炉底和出净渣铁。同时也可使堵铁口时，铁口孔道内的渣铁水能全部倒回炉缸中，避免渣铁夹入泥包中，引起破坏和给开铁口造成困难。3）保持正常的铁口直径
铁口孔道直径变化直接影响到渣铁流速，孔径过大易造成流量过大，引起渣铁溢出主沟(非贮铁式主沟)或下渣过铁等事故。另外由于过早的结束出铁工序，造成下一次铁的时间间隔延长，也影响到炉况的稳定。开口机钻头可参考表4—12选用。
表4—12压、铁种选用开口机钻头直径
鞍钢高炉正常铁口深度为1．8～2．5 m，标准钻头直径60mm，泥炮嘴内径(泥芯直径)150 mm。在使用电动吊挂式开口机情况下，当铁口深度失常时，特别是连续过浅，必须相应缩小铁口直径。
4）定期修补、制作泥套
在铁口框架内距铁l：3保护板250～300mm的空间内，用泥套泥填实压紧的可容纳炮嘴的部分叫铁口泥套。只有在泥炮的炮嘴和泥套紧密吻合时，29
才能使炮泥在堵1：3时能顺利地将泥打人铁15的孔道内。由于泥套不断受到高温和渣铁水的冲刷侵蚀，很容易发生裂纹或大块脱落而失去其完整性，就会发生冒泥，甚至堵不上铁口。所以应及时修补和更换泥套，保持其完整性。
A．更换泥套的方法为：
(1)更换旧泥套时，应将旧泥套泥和残渣铁抠净，深度应大于150～250mm。
(2)填泥套泥时应充分捣实，再用炮头准确地压出30～50mm的深窝。(3)退炮后挖出直径小于炮头内径，深150mm，与铁口角度基本一致的深窝。
(4)用煤气烤干。
B．泥套的使用与管理包括：(1)铁口泥套必须保持完好，深度在铁口保护板内50～80 mm，发现损坏立即修补和新做。
(2)使用有水炮泥高炉捣打料泥套每周做一次，无水炮泥高炉定期制作。(3)在日常工作中，长期休风时泥套必须重新制作。详细检查铁口区是否有漏水、漏煤气现象；铁口框是否完好；铁口孔道中心线是否发生变化。(4)堵口操作时，连续发生两次铁口跑泥，应重新做铁口泥套。(5)如果在出铁中发现泥套损坏，应拉风低压或休风堵铁口。
(6)堵铁口时，铁口前不得有凝渣。为使泥炮头有较强的抗渣铁冲刷能力，可在炮头处采取加保护套及使用复合炮头。
(7)制作泥套时应两人以上作业，防止煤气中毒。在渣铁未出净、铁口深度过浅时，禁止制作铁口泥套。
(8)解体旧泥套使用的切削刮刀角度应和泥炮角度一致。
(9)为确保浇注料泥套的制作质量，制作泥套应尽量选择在高炉计划休风时进行。
5）控制好炉缸内安全渣铁量
高炉内生成的铁水和熔渣积存在炉缸内，如果不及时排出，液面逐渐上升接近渣口或达到风口水平，不仅会产生炉况不顺，还会造成渣口或风口烧穿事故。
当前国内300m3高炉，利用系数在3．0 t／(m3²d)以上，应加强炉内渣铁量控制。大型高炉铁口较多，几乎经常有一个铁口在出铁，出铁速度不大，炉缸内的渣铁液面趋于某一水平，故炉缸内不易积存过多的渣铁量，相对比较安全。
6）大型高炉出铁口维护
铁口是高炉长寿中的关键一环，又是最薄弱的一环。因此，出净渣铁，维护好铁口，极其重要，依高炉不同的实际情况采取相应措施。
出铁口维护措施如下(以宝钢为例)：
(1)铁口深度应达3．3 m以上。随高炉产量的增加，打泥量增加，提高铁口深度，减少铁水环流对炉缸侧壁的冲刷，同时加强炉前设备和炉前作业管理。
(2)加强铁口泥套维护。
(3)1号高炉炉顶压力经常在0．23 MPa，生产中铁口砖逐渐向外突出，故把铁口组合砖由硅线石质改为氮化硅结合的碳化硅砖，并在铁口两侧焊上筋板，卡住铁口砖。采取上述两
项措施后，制止住了铁口砖的突出，铁口砖寿命延长1年以上。
(4)针对出铁口区域大量冒煤气危及炉前作业安全，做泥套困难，打泥量得不到保证和铁口深度大幅度波动，危及高炉长寿，在铁口区域灌浆。
3．打开出铁口的方法
打开出铁口方法有多种形式，可根据铁口的工作状态确定合理的出铁方法。）打开出铁口时间
高炉出铁时间必须正点，出铁次数根据产量及炉缸容积而定，一般为l0～16次。在具有多个出铁口连续出铁的大型高炉上，随炮泥质量的改善，每个铁口出铁次数有减少的趋势。打开铁口时间有以下情况：
(1)有渣口高炉铁口堵口后，经过一定的时间或若干批料后放上渣，直至炉前出铁。
(2)大型高炉一个出铁口出完铁后堵口，再间隔一段时问，打开另一个出铁口出铁。
(3)大型高炉多个出铁口轮流出铁时，即一个铁口堵塞后，马上按对角线原则打开另一个铁口。
(4)现代大高炉(>4000 m3)为保证渣铁出净及炉况稳定，采用连续出铁，即一个出铁口尚未堵上即打开另一个铁口，两个铁口有重叠出铁时问。出铁量的波动不宜过大，出铁量相差不应超过l5％。
2）打开出铁口方法
打开出铁口的方法如下：
(1)用开口机钻到赤热层(出现红点)，然后捅开铁口，赤热层有凝铁时，可用氧气烧开，此法应用较普遍。
(2)用开口机将铁口钻漏，然后将开口机迅速退出，以免将钻头和钻杆烧坏。此法不宜提倡，特别是铁口有潮泥时不能使用。
(3)采用双杆或换杆的开口机，用一杆钻到赤热层，另一杆将赤热层捅开。
(4)埋置钢棒法。将出铁口堵上后20～30 min拔炮，然后将开口机钻进铁口深度的2／3，此时将一个长5 m的圆钢棒(≯40～50 mm)打入铁口内，出铁时用开口机拔出。这种方法要求炮泥质量好，炉缸铁水液面较低，否则会出现钢棒熔化，渣铁流出事故。此法一般应用于开口机具有正打和逆打功能的大型高炉上。
(5)烧铁口。高炉无准备的长期休风后的送风出铁困难，或炉缸冻结，可采用一种特制的氧枪烧铁口，事先将送风风口和铁口区域烧通。从铁口插入氧枪吹氧，在送风状态下依铁口前渣铁熔化的数量定期拔出氧枪排放出渣铁，最终使铁口区域与风口区域形成局部通道，从而加快炉况的恢复时间。此法常用于无渣口高炉炉缸冻结时出铁口的处理。
3）堵铁口及拔炮作业程序
铁口见喷时进行堵前试炮，确认打泥活塞堵泥接触贴紧，铁口前残渣铁清理干净，铁口泥套完好，进行堵铁口操作。程序如下：(1)启动转炮对正铁口，并完成锁炮动作。
(2)启动压炮将铁口压严，做到不喷火、不冒渣。
(3)启动打泥机构打泥，打泥量多少取决于铁口深度和出铁情况。(4)用推耙推出撇渣器内残渣。
(5)堵铁口后拔炮时间：有水炮泥5～10 min，无水炮泥20～30 min。(6)拔炮时要观察铁口正面无人方可作业。
(7)抽回打泥活塞200～300 mm，无异常再向前推进100～150 mm。(8)启动压炮，缓慢间歇地使炮头从铁口退出抬起。(9)保持挂钩在炉上2～3 min(或自锁同样时间)。(10)泥炮脱钩后，启动转炮退回停放处。
4．出铁操作
A．出铁前的准备工作
做好出铁前的准备工作是保证正点和按时出净渣铁，防止各种意外事故发生的先决条件。其准备工作如下：
(1)清理好渣、铁沟，垒好砂坝和砂闸。
(2)检查铁口泥套、撇渣器、渣铁流嘴是否完好，发现破损及时修补和烤干。
(3)泥炮装好泥并顶紧打泥活塞，装泥时要注意不要把硬泥、太软的泥和冻泥装进泥缸内。
(4)开口机、泥炮等机械设备都要进行试运转，有故障应立即处理。(5)检查渣铁罐是否配好，检查渣铁罐内是否有水或潮湿杂物，有没有其他异常，发现问题及时联系处理，如冲水渣应检查水压是否正常并打开正常喷水。
(6)钻铁口前把撇渣器内铁水表面残渣凝盖打开，保证撇渣器大闸前后的铁流通畅。
(7)准备好出铁用的河沙、覆盖剂、焦粉等材料及有关的工具。
B．铁沟的操作
新做的铁沟应彻底烤干，每次出完铁后应清理干净，如有损坏要进行修补，修补时必须把旧料及残渣铁清理干净，然后填进新料按规定尺寸捣紧烤干。
C．出铁操作安全注意事项
出铁操作安全注意事项包括：(1)穿戴好劳保用品，以防烧伤。
(2)开铁口时，铁口前不准站人，打锤时先要检查锤头是否牢固，锤头的轨迹内无人。
(3)出铁时，不准跨越渣、铁沟，接触铁水的工具要先烤热。(4)湿手不准操作电器。
(5)干渣不准倒人冲制箱内。
(6)装炮泥时，手不准伸进装泥孔。
(7)不准戴油手套开氧气，严禁吸烟，烧氧气时手不可握在胶管和氧气管的接头处，以防回火烧伤。
D．铁水和炉渣的流速
保持适宜的渣铁流速，对按时出净渣铁、炉况稳定顺行和冲渣安全有重要影响。渣铁流速与铁口直径、铁口深度、炮泥强度(耐磨蚀与熔蚀的能力)、出铁口内径粗糙度、炉缸铁水和熔渣层水平面的厚度、炉内的煤气压力等因素有关，见表4—13直径影响很大，特别是与渣铁侵蚀掉的炮泥量成正比。
表4—13 各种因素对出铁量的影响
5．出铁事故及处理
在铁口维护不好，铁口不正常的情况下，往往会因为某些客观原因或操作不当造成各种事故，轻则影响高炉的正常生产，重则迫使高炉长时间休风处理，甚至造成设备损坏和人身伤亡，并额外增加许多繁重的体力劳动。因此，炉前操作应严格遵守操作规程，防止事故的发生。一旦发生事故，应沉着、冷静、果断及时地处理，避免事故扩大化，尽量减少损失。
铁口事故发生的现象、产生的原因及处理方法如表4—14
表4—14 铁口事故的现象、原因及处理
泥炮是炉前最重要的设备，平时应加强维护，防止出铁时因泥炮事故而堵不上铁口。一旦泥炮发生故障和事故不得不采用人工堵铁口时，人工堵口必须在出净渣铁和拉风或休风后才可进行。随着高炉操作技术水平的提高和各种先进技术的采用，铁口事故有逐年减少的趋势。
四．撇渣器的操作
1．撇渣器的构造
撇渣器又称砂口，它位于出铁主沟末端，是出铁过程中利用渣铁密度的不同而使之分离的关键设备。撇渣器由前沟槽、大闸、过道眼、小井、砂坝、砂闸和残铁眼组成。撇渣器与铁口有一定距离和倾斜度，以利于渣铁分离和减少渣铁对撇渣器的冲刷。
撇渣器的尺寸要合适，孔道过大，渣铁分离不好，导致撇渣器过渣，孔道过小对铁流阻力大，易发生憋流，造成铁水流人渣罐的事故。
撇渣器的修补工作繁重，所以出现了活动式可整体更换的撇渣器，还有采用双撇渣器和水冷式撇渣器的，其目的都是为了减少修补时间，延长其使用寿命。
撇渣器砂闸后即连接下渣沟，砂坝后通过支沟与下渣沟连接。下渣沟垂直于出铁主沟，坡度不小于6％，下渣沟为金属结构，必须设沉铁坑，下渣经此溢流后进入渣罐或去冲水渣。
撇渣器后至铁水罐或炉前铸铁机的铁水流槽为支铁沟，断面尺寸要小一些。当采用多个铁水罐时，铁水沟上必须分段安装拨流闸板，使铁水分别流入各铁水罐，大型高炉多采用铁水摆动流槽，它的位置在出铁场铁沟末端流嘴的下方。从铁口流出的铁水经主沟、撇渣器、铁沟和沟嘴向下注入摆动流槽，当一个铁水罐装满时，即可通过改变摆动流槽的倾角，使铁水流人另一铁水罐。摆动流槽也有做成贮铁水式的，目的也是为了减少铁水对摆嘴的冲击，延长其寿命，但动力消耗较大，使用摆动流槽可使出铁场和铁水沟的长度缩短，节约投资，减少日常维修量。
撇渣器是使渣铁分离的关键设备，对它的要求是：渣沟不过铁，铁沟不过渣。
撇渣器的工作原理是：利用渣铁密度的不同，使熔渣浮在铁水面上，撇渣器的铁水出口处(小井)有一定的高度，使大闸前后保持一定的铁水深度，过道眼连通着前沟槽和小井，仅让铁水通过，达到渣铁分离的目的。浮在铁水面上的熔渣，被大闸挡住，当前沟槽中的铁水面上积聚了一定量的熔渣后，推开砂坝使熔渣流入下渣沟内。因此，适宜的过眼和沟头高度是确保渣铁完全分离的关键。
2．撇渣器的操作及注意事项
撇渣器的操作及注意事项包括：
(1)钻铁口前必须把撇渣器铁水面上(挡渣板前后)的残渣凝结盖打开，残渣凝铁从主沟两侧清除。
(2)出铁过程中见少量下渣时，可适当往大闸前的渣面上撒一层覆盖剂保温。
(3)当主沟中铁水表面被熔渣覆盖后，熔渣将要外溢出主沟时，打开砂坝，使熔渣流入下渣沟(此时冲渣系统处于待工作状态)。
(4)出铁作业结束并确认铁口堵塞后，将砂闸推开，用推耙推出撇渣器内铁水面上剩余的熔渣。
(5)主沟撇渣器的表面(包括小井的铁水面)撒覆盖剂进行保温。五．放渣操作
（一）渣口装置
渣口装置位于风口与铁口水平面之间，其高度及各套的尺寸，主要根据高炉容积的大小，炉顶压力的高低，渣量的多少及高炉冶炼强度等因素来确定。为了便于拆卸和安装，也因为各套的工作条件不同和便于加工制适，一般小型高炉的渣口装置均由4个套(大套、二套、三套和小套)组成，目前部分大型高炉已取消了渣口。如图4—8所示。
图4－8 渣口装置
l－渣口小套；2－渣口三套；3－渣口二套；4－渣口大套； 5－冷却水管； 6－挡杆；7－固定楔；8－炉皮；9－大套法兰；l0－石棉绳 大套和二套由于有砖衬保护，不直接与铁水接触，热负荷较低，因而采用中间嵌有循环冷却水管的铸铁结构。三套和渣口直接与渣铁接触，热负荷大，采用导热性好的铜质空腔式结构。
渣口大套安装在固定于炉壳上的大套法兰内，各套之间的接触面均加工成圆锥面，使彼此接触严密，又便于拆卸更换。大套和法兰接触面的间隙，必须用粘有耐火泥加玻璃水的石棉绳塞紧，以免漏煤气。
实际生产中渣口非常容易损坏，使高炉经常休风更换。所以不断对渣口的材质进行改进，如采用等离子喷涂和合金质的小套等，以延长其使用寿命。
（二）放渣时间的确定
确切的放渣时间应该是熔渣面已达到或超过渣口中心线时开始打开渣口放渣。而实际生产中放渣时间的确定通常是：上次出铁堵口后至打开渣口出渣的间隔时间依据铁渣量、上次出铁情况和上料批数来确定。如果上次铁没有出净，则放渣时间应提前。
渣口打开后，如果从渣口往外喷煤气或火星，渣流很小或没有渣流，说明炉缸内积存的熔渣还没有达到渣口水平面，此时应堵上渣口稍后再放。
（三）放渣操作
1．放好上渣的意义为：
(1)可减轻炉渣对炉墙壁的侵蚀。
(2)及时放出上渣可减少炉缸中的存渣，改善炉内料柱的透气性，为炉况顺行创造条件。
(3)多放上渣，下渣量必定减少，可减轻熔渣对铁口的冲刷侵蚀，有利于铁口的维护。
2．放渣前的准备工作有：
(1)放渣前要清理好并垫好渣沟，检查渣口泥套、水槽及沟嘴是否完好，叠好各道拨流闸板。
(2)检查堵渣机是否正常好用，冷却水、压缩空气是否已开启，堵渣机头与渣口小套是否对好，防止到时堵不上渣口。
(3)检查渣罐是否对正沟嘴，罐内有无积水和潮湿杂物，防止发生渣罐爆炸。如冲水渣，按冲水渣要求办。
(4)检查渣口各套有无漏水，固定装置是否坚固，冷却水是否正常。
(5)准备好放渣用的工具，如长短钢钎、大锤、瓦套、楔子、铁锹、通渣口用的长铁棍、人工堵渣口用的堵耙等。
3．放渣操作：
(1)采用带风堵渣机时，堵渣机头拔出，炉渣会自动流出，一般应用铁钎子打开渣口。如渣口眼内有铁打不动时，可用氧气烧开渣口。正常情况下是不需要的。
(2)放渣过程中应随时观察放渣情况，渣口破损或带铁严重时应立即堵上；如发现渣罐将满(要求罐内液面距罐的上沿300 mm)或机车来拉渣罐时，也应立即堵口。
(3)放渣过程中应做到勤放、勤捅、勤堵，渣口两侧如有积渣要随时清理，防止积渣影响堵口工作。
4．渣口的维护包括：
(1)按高炉规定的料批及时打开渣口放渣，要求上下渣比的合格率达到70％以上，渣中带铁多时，应勤透、勤堵、勤放。
(2)渣口泥套必须完整无缺，保持完整适宜的渣口泥套，发现破损应在放渣前及时修补，做新泥套时一定要把残渣抠净，泥套要与渣口严密接触，与渣口眼下沿平齐，不得偏高或偏低，新泥套应烤干后使用。
(3)保持渣口大套和二套表面的砌砖完好，三套的顶辊和小套的固定销子要牢固，做到定时检查。
(4)长期休风和中修开炉，在铁口角度尚未达到正常及炉温未达正常水平时，不允许渣口放渣。
(5)渣铁连续出不净，铁面上升到渣口水平面时，严禁放渣。
(6)正确使用堵渣机，拔堵渣机时应先轻拔，拔不动时应用大锤敲打堵渣机后再放。防止渣口松动带活，造成渣口冒渣的事故。对于新换的渣口放第一次渣时，原则上用耧耙堵渣口。
(7)发现渣口损坏应及时堵上并更换，严禁用坏渣口放渣。
渣口破损是由于渣中带铁多、渣口断水以及铁水达到或超出渣口水平面等因素造成，如不能及时发现处理，继续放渣，轻者造成渣口堵不上，重者造成小套烧坏或爆炸，后果严重。
5．渣口带铁的判断方法为：
(1)炉温偏低时，渣流中有许多细密的小火星跳跃，类似低炉温出铁时铁沟中的“牛毛”火花。
(2)炉温充足，放渣时从渣口往外喷火花，从流嘴处也可看到渣流下面有铁滴细流和火花。
(3)在不易做出判断时，可堵上渣口，观察渣沟内有无沉在沟底的铁水细流。
（四）渣口事故及处理
1． 渣口冒渣
冒渣的原因：因新换的渣口没上严或堵渣口时，堵渣机冲力过大；堵渣机头与渣口的接触过紧，拔堵渣机时又没事先打松堵渣机头，硬拔时把渣口带出，使渣口和中套间产生缝隙，熔渣从缝隙中流出。
处理方法：发现渣口冒渣，高炉应先降压减风，缓解熔渣对接触面的冲刷侵蚀，同时减慢料速，防止铁水面上升到冒渣部位。第二步立即组织出铁，使渣面快速回落而终止冒渣。出完铁后即可休风处理，如渣口已坏应立即更换。
预防措施：新换渣口一定要上到位并打紧固定楔，如渣口的保护性渣皮层上有突出的残铁或残渣阻挡着上不严时，可用钎子打掉，若打不掉，可用氧气烧，确保渣口上到位。2．渣口爆炸
渣口爆炸的主要原因是炉缸内铁水面过高，达到渣口附近，放渣时使渣口大量带铁，把渣口烧坏，若漏水过多，会引起爆炸。
渣口爆炸的原因有：
(1)渣铁连续出不净，使炉缸的铁水超过安全容铁量；(2)炉缸工作不活跃，有堆积现象；
(3)长期休风后开炉或炉缸冻结，炉底结厚，使炉内铁水面升高；
(4)小套破损未及时发现，放渣时带铁多。
为了避免渣口爆炸事故的发生可采取以下措施：(1)严禁坏渣口放渣；
(2)发现渣中带铁严重时，应立即堵上渣口，渣流小时应勤透；(3)不能正点出铁时，应适当减风控制炉缸内渣铁的数量；(4)炉缸冻结时，可采用特制的炭砖套制成的渣口放渣；(5)中修开炉时可不放上渣，大修开炉放上渣以疏通为主；
(6)发生爆炸要立即减风或休风，尽快出铁，组织抢修。
3．渣口连续破损
渣口在短时问内连续烧坏，这种现象称为渣口连续破损。造成渣口连续破损的主要原因是：炉缸堆积，渣口区域有铁水聚积，或者因边缘太重，煤气流分布失调，渣铁分离不好，放渣时渣流不正常，渣口带铁多。
为了防止此种事故的发生，高炉操作中应采用使炉缸工作均匀活跃的调剂手段，即可改变渣口连续破损的被动局面。4．渣口自动流渣
当渣口前凝渣过薄，在没有出净渣铁的情况下，更换渣口时，容易发生渣口自动流渣。如果处理不当，会造成漫渣和人身伤害。
渣口自动流渣基本上都发生在炉热、边缘煤气流发展和炉渣流动性较好的情况下，这时渣口前不易凝成硬壳或硬壳较薄，当渣面升高时，极易自动流出。
当发生渣口自动流渣时，应立即堵上渣口或用原渣口堵上打紧，待下次出完铁后再更换，以免漫渣烧坏铁道。
这类事故的防止方法是：渣铁未出净前不得更换渣口。用堵渣机的渣口，因其堵头有水冷，容易使炉渣凝成较厚的硬壳，可防止渣口自动流渣。5．渣口有凝铁堵不上
事故产生原因有：
(1)堵渣机塞头运行轨迹偏斜；
(2)泥套破损或不正，塞头不能正常入内；(3)渣口小套与泥套接合处有凝铁；(4)塞头老化、不规则，上面粘有渣铁。
对此，可采取的措施有：
(1)加强设备的检查，接班后应试堵；
(2)保持泥套的完好，不用泥套损坏的渣口放渣；(3)塞头应完好；
(4)对用氧气烧开的渣口，放渣时应勤透，堵口前适当喷射后再堵；(5)渣口堵不上时应酌情减风或用耧耙堵；
(6)当炉况失常时，打开渣口往往被先来的铁凝住。虽能放渣，但渣口内的凝铁较难完全熔化，或者是烧氧气时，氧气管燃烧后的残存物凝结在渣口小套的外口边沿上。此时无论用堵渣机还是用人工堵耙都堵不住，熔渣继续外流。如无大的影响，可将渣口捅大一些，让渣流大些，若有影响，则应拉风降压，用人工堵上渣口，渣口堵上后即可恢复风量，待出完铁后再更换渣口。
第三节 热风炉操作
一．热风炉燃料
1．燃料品种及其化学成分、发热量
热风炉的主要燃料为高炉煤气。随着高炉强化冶炼的进行，高炉所需的风温越来越高，而焦比降低引起高炉煤气的发热值也降低。为了满足高炉对
风温的要求，热风炉必须混入高热值煤气，如焦炉煤气，来满足热风炉的燃烧需要。表4—15分别列出几种热风炉常用煤气的成分和发热值。
表4—15 热风炉常用煤气成分及发热值
2．煤气及助燃空气的质量
煤气含尘量：煤气中粉尘主要成分为Al2O3、SiO2和Fe2 O 3，它们与热风炉耐火材料中的Al2O3和SiO2结合形成低熔点化合物，降低耐火材料的软化温度，造成格子砖渣化，甚至堵塞格子砖。现代大型高炉煤气含尘量小于0．5mg／m3，完全符合热风炉用煤气含尘量低于10mg／m3的要求。此外，助燃空气含尘量也应尽量减少。
煤气含水量：煤气含水影响发热值及理论燃烧温度，应尽量降低湿法除尘的洗涤水温，以减少饱和水含量。在热风炉附近的净煤气管道上设置脱水器，除去机械水。目前，使用干法除尘的高炉可以克服这个缺点。
净煤气压力：为了热风炉强化燃烧和安全生产，要求净煤气支管处的煤气应有一定的压力，见表4—16。
表4—16 热风炉净煤气支管处的煤气压力
3．气体燃料可燃成分的热效应(见表4—17)
表4—17 1 m3气体燃料中各可燃成分l％体积的热效应
二．影响热风温度的因素 1．拱顶温度
（1）拱顶温度的限制
受耐火材料理化性能限制：为防止因测量误差或燃烧控制不及时而烧坏拱顶，一般将实际拱顶温度控制在比拱顶耐火砖平均荷重软化点低l00℃左右(也有按拱顶耐火材料最低荷重软化温度低40～50℃控制)。
受煤气含尘量限制：格子砖因渣化而缩短使用寿命。产生格子砖渣化的主要影响因素是煤气含尘量和拱顶温度，不同含尘量允许的拱顶温度不同(见表4—18)。
表4—18 不同含尘量允许的拱顶温度
受燃烧产物中腐蚀性介质限制：热风炉燃烧生成的高温烟气中含有腐蚀性气体NOx，NOx生成量与燃烧温度有关。为避免发生拱顶钢板的晶间应力腐蚀，必须将拱顶温度控制在不超过l400℃或采取防止晶间应力腐蚀的措施。
（2）拱顶温度与热风炉理论燃烧温度的关系
由于炉墙散热损失和不完全燃烧等因素影响，我国大、中型高炉热风炉实际拱顶温度低于理论燃烧温度70～90℃。
（3）拱顶温度与热风温度的关系
据国内外高炉生产实践的统计，大、中型高炉热风炉拱顶温度比平均风温高120～220℃。小型高炉拱顶温度比平均风温高l50～300℃。采取增大蓄热面积和格子砖重量、加强绝热保温、实现燃烧换炉送风全自动控制等措施，可缩小拱顶温度与平均风温的差值。测量拱顶温度可采用辐射高温计、红外线测温仪或热电偶。采用辐射高温计时，为防止镜头沾灰，须以压缩空气吹扫。采用热电偶时，其插入方式有两种：一是自拱顶中心插入，合理深度为电偶热端超出拱顶砖衬内表面30～50mm；二是自蓄热室侧大墙人孔插入，并以碳化硅管作保护套管。碳化硅管伸入炉内l50～200 mm，电偶热端距碳化硅管热端30～50mm。2．废气温度
允许的废气温度范围：为了避免烧坏蓄热室下部的支撑结构，大型高炉废气温度不超过350～400℃，小型高炉不得超过400～450℃。
废气温度与热风温度的关系：提高废气温度可以增加热风炉(尤其是蓄热室中、下部)的蓄热量。因此，通过增加单位时间燃烧煤气量来适当提高废气温度，可减少周期风温降低，是提高风温的一种措施。在废气温度为200～400℃范围内，每提高废气温度100℃约可提高风温40℃。但这种措施影响热风炉热效率。
以下因素对废气温度的影响：
(1)单位时间燃烧煤气量。一般烧混合煤气时的废气温度比烧高炉煤气时的要低些。
(2)燃烧时间。延长燃烧时间，废气温度随之近似直线地上升。
(3)蓄热面积。当换炉次数和单位时间燃烧煤气量都一定时，热风炉蓄热面积越小，其废气温度越高。
3．热风炉工作周期
热风炉一个工作周期，包括燃烧、送风、换炉3个过程自始至终所需的时间，热风炉炉内温度随之有周期性变化。
送风时间与热风温度的关系：随着送风时间的延长，风温逐渐降低。送风时间由2 h缩短到l h，可提高风温水平50～70℃。送风时间缩短，燃烧时间随之缩短。若热风炉能力或煤气量等受限制，不能通过提高燃烧强度来弥补燃烧时间缩短造成的热量减少，则风温水平将反而降低。在一定条件下应选择合适的热风炉工作周期。
合适的工作周期：合适的送风时间最终取决于保证热风炉获得足够的温度水平(表现为拱顶温度)和蓄热量(表现为废气温度)所必要的燃烧时间。
高炉配备热风炉有3座或4座，因而工作制度有“二烧一送”或“三烧一送”，“并联”或“交叉并联”等。
合适的热风炉工作周期根据具体条件由经验选定。
4．蓄热面积与格子砖重量
热风炉供热能力与蓄热面积有关。当格子砖重量相同并采用相同工作制度时，蓄热面积大的供热能力大。现代热风炉蓄热面积为70～90 m2／m3高炉有效容积，或30～37 m2／(m3²min)，有的甚至更大。蓄热面积越大，使热风炉结构庞大，投资增加。
其次，风温降落与格子砖重量有关。格子砖重量愈大，周期风温降愈小，利于保持较高风温。单位风量的格子砖重量增大时，热风炉送风期拱顶温度降减少，即能提高风温水平；单位风量的格子砖重量相同时，蓄热面积大的拱顶温度降小。
5．其他因素
(1)燃烧器形式和能力
强化燃烧可缩短燃烧时间，利于提高风温。但必须有充足煤气量和相应能力的燃烧器。此外，热风炉一代炉役后期，设备老化，阻力增加，也要求燃烧器预留一定余力。
陶瓷燃烧器的煤气和空气、混合较好，燃烧能力大，完全可以满足要求。
(2)煤气量(煤气压力)
煤气量不足或煤气压力波动，使空气和煤气的配合不能适当，拱顶温度也就不能迅速稳定地升高，因而热风炉蓄热量减少；虽延长燃烧时间，风温水平仍可能降低。
(3)高炉操作
高炉顺行、稳定风温操作，是热风炉操作稳定的有力保证。而热风炉工作稳定，才能最大限度地保持较高风温水平。
三．热风炉的操作
1．蓄热式热风炉的传热特点
热风炉内的传热主要是指蓄热室格子砖的热交换。蓄热室的热交换可看成是烟气对鼓风之间的传热，而格子砖只作为传热的中间介质。在燃烧期，高温的燃烧产物通过格子砖以对流和辐射方式将烟气的热量传给格子砖表
面。由于格子砖表面和中心的温差，格子砖表面的热量不断向内部传递，从而使格子砖储存了大量的热量。在送风期，具有一定流速的高炉鼓风(冷空气)不断以对流方式从格子砖表面获得热量，使冷空气得到加热，同时格子砖内部向表面传热而被冷却。
由于热风炉燃烧和送风的变化，热风炉格子砖通道壁的温度随加热和冷却呈周期性变化。蓄热室中的格子砖仅是热量的载体，它将高温燃烧产物的热量经格子砖传给高炉鼓风。高炉热风温度的高低，取决于蓄热室贮藏的热量及拱顶温度。
2．热风炉的操作特点
高炉对热风炉的基本要求是风温高而稳定，结合蓄热式热风炉的传热特点以及热风炉结构特点，热风炉操作有以下特点：(1)热风炉操作是在高温、高压、煤气的环境中进行，必须严格按程序作业，避免煤气爆炸、中毒和烧穿事故的发生。(2)热风炉的工艺流程为：
a.送风通路：热风炉除冷风阀、热风阀保持开启状态外，其他阀门一律关闭；
b.燃烧通路：热风炉冷风阀和热风阀关闭外，其他阀门全部打开； c.休风：所有热风炉的全部阀门都关闭。
上述三项操作包括了热风炉的全部操作，也是热风炉全部工艺流程。(3)蓄热式热风炉要储备足够的热量。开始燃烧后，应迅速将拱顶温度烧到规定值，延长热风炉的蓄热期，达到足够的蓄热量。
(4)由于高炉的大型化和高压操作，热风炉已成为高压容器。热风炉各阀门的开启和关闭必须在均压下进行，否则无法进行正常的操作，甚至损坏设备。
(5)高炉热风炉燃烧可以使用低热值煤气，提供较高的风温。(6)高炉生产不允许有断风现象发生，换炉操作必须“先送后撤”。在换炉过程中有一段时间有两座或三座热风炉同时给高炉送风。
3．热风炉的燃烧制度
（1）燃烧制度的分类
热风炉的燃烧制度可分以下3种： a.固定煤气量，调节空气量； b.固定空气量，调节煤气量； c.空气量、煤气量都不固定。
各种燃烧制度的操作特点见表4—l9。
表4—19 各种燃烧制度的特点
（2）各种燃烧制度的比较
各种燃烧制度的比较见表4—20。
表4—20 各种燃烧制度比较
（3）燃烧制度的选择 燃烧制度选择的原则：
a.结合热风炉设备的具体情况，充分发挥助燃风机、煤气管网的能力； b.在允许范围内最大限度地增加热风炉的蓄热量，利于提高风温； c.燃烧完全、热损少，效率高，降低能耗。
较优的燃烧制度是固定煤气量调节空气量的快速烧炉法，即燃烧初期利用砖温与烟气温度相差较大的时机，以最大煤气量和最小空气过剩系数来强化燃烧，尽快在15～30 min 内将拱顶温度烧到规定最高值。燃烧后期适当增大空气过剩系数，维持拱顶温度至燃烧结束(废气温度达到规定值)。最大限度地增加热风炉蓄热量，以利于提高风温。
有预热的助燃空气或煤气时，调节其预热温度，也可在一定范围内作为控制燃烧的辅助手段。
（4）合理燃烧的判断方法
废气分析法：根据分析结果，判断成分是否合理(见表4—21)。
表4—21合理的烟道废气成分
火焰观察法：采用金属套筒燃烧器时，操作人员可观察燃烧器火焰颜色来判断燃烧情况。
目前热风炉操作主要以废气分析法进行控制燃烧。采用火焰观察的方法已经越来越少。
（5）过剩空气量的调整
过剩空气量主要是依据废气中的残氧量(通过氧化锆实测)来调节，通过调节助燃空气量获得最佳的空煤比，获得更高的拱顶温度和热效率。
过剩空气量和煤气成分影响废气成分。在控制废气成分时宁愿有剩余的氧，而不要有过量的CO。这是因为如果空气量不足，缺少氧，不仅浪费了可燃物CO，带走热量，而且造成热风炉内的还原性气氛，使热风炉的某些耐火材料内衬变质。而剩余氧的情况仅是带走部分显热。
实际上，热风炉燃料不可能完全燃烧。剩余空气量越少，废气中CO含量就越多。一般认为废气成分中O2保持在0．2％～0．8％、CO保持在0．2％～0．4％的范围比较合理。
4．送风制度
由于热风炉的周期性质，包括送风、燃烧和闷炉3种工作状态，在3种工作状态之间还存在一个换炉的过程。送风和燃烧是主要的工作状态，闷炉只是各热风炉在燃烧或送风之间的一种调节方式或者是在特殊情况下(高炉休风)，没有必要进行燃烧或送风的一种休止状态。
目前，大型高炉都有四座热风炉，其送风制度有单炉送风、并联送风等。
（1）单炉送风
单炉送风是在热风炉组中只有一座热风炉处于送风状态的操作制度，热风炉出口温度随送风时间的延续和蓄热室贮存热量的减少而逐渐降低。为了得到规定的热风温度并使之基本稳定，一般都通过混风调节阀来调节混入的冷风流量。单炉送风方式一般是在某个热风炉进行检修或高炉不需要很高的风温的情况下进行的送风方式。对于只有3座热风炉的高炉，也基本采用这种送风方式。
（2）并联送风
并联送风操作是热风炉组中经常有两座热风炉同时送风的操作制度。交错并联送风操作是两座热风炉，其送风时间错开半个周期。对于4座热风炉的高炉来说，各个热风炉的内部状态均错开整个周期的l／4。
热风炉从单炉送风向交错并联送风操作制度过渡时，热风炉的燃烧时间相对缩短，热风炉的燃烧率提高，两座热风炉同时重叠送风的时间延长。
交错并联送风操作时，在两座送风的热风炉中，其中一座“后行炉”处于热量充分的送风前半期；另一座“先行炉”处于热量不足的送风后半期。前半
期称为高温送风期，此时热风炉送出高于热风主管内温度的热风。后半期称为低温送风期，此时热风炉送出低于热风主管内温度的热风。交错并联送风又分为冷并联送风和热并联送风，两种送风操作制度的区别在于热风温度的控制方式不同。冷并联送风时的热风温度主要依靠“先行炉”的低温热风与“后行炉”的高温热风在热风主管内混合，由于混合后的温度仍高于规定的热风温度，需要通过混风阀混入少量的冷风，才能达到规定的风温。冷并联送风操作的特点是：送风热风炉的冷风调节阀始终保持全开状态，不必调节通过热风炉的风量。风温主要依靠混风调节阀调节混入的冷风量来控制。
热并联送风操作时，热风温度的控制主要是依靠各送风炉的冷风调节阀调节进入“先行炉”和“后行炉”的风量，使“先行炉”的低温热风与“后行炉”的高温热风在热风主管中混合后的热风温度符合规定的风温。
5．热风炉换炉操作
由于热风炉的设备、结构和使用燃料的不同换炉程序多种多样，有代表的基本换炉程序列于表4—22。
表4—22 热风炉的基本换炉程序
换炉操作的注意事项包括：
(1)换炉应先送后撤，即先将燃烧炉转为送风炉后再将送风炉转为燃烧，绝不能出现高炉断风现象。
(2)尽量减少换炉时高炉风温、风压的波动。
(3)使用混合煤气的热风炉，应严格按照规定混入高发热量煤气量，控制好拱顶和废气温度。
(4)热风炉停止燃烧时先关高发热量煤气后关高炉煤气；热风炉点炉时先给高炉煤气，后给高发热量煤气。
(5)使用引射器混入高发热量煤气时，全热风炉组停止燃烧时，应事先切断高发热量煤气，避免高炉煤气回流到高发热量煤气管网，破坏其发热量的稳定。
6．高炉休风、送风时的热风炉操作
倒流休风及送风：高炉休风(短期、长期、特殊)时，用专设的倒流休风管来抽除高炉炉缸内的残余煤气，谓之倒流休风，其热风炉的操作程序见表4—23。
表4—23 倒流休风、送风热风炉操作程序
不倒流的休风及送风：高炉休风不需要倒流时，将倒流休风、透风程序中的开、关倒流阀的程序取消即可。
7．热风炉全自动闭环控制操作
现代大型高炉均设置4座热风炉，热风炉的操作采用全自动微机闭环控制操作。
（1）热风炉的工作制度与控制方式
热风炉的工作制度包括：
A．基本工作制度：“两烧两送交叉并联”工作制。
B．辅助工作制：“两烧一送”工作制，有一座热风炉检修时用。
热风炉闭环控制指令分时间指令和温度指令：
时间指令：根据先行热风炉的送风时间指挥换炉，对热风炉进行闭环控制。
温度指令：根据送风温度指挥换炉，对热风炉进行闭环控制。
热风炉的基本操作方式为连锁自动操作和连锁半自动操作。为了方便设备维护和检修，操作系统还需要备有单炉自动、半自动操作、手动操作和机旁操作等方式。连锁是为了保护设备不误动作，在热风炉操作中要保证给高炉送风的连续性，杜绝恶性生产事故的发生，换炉中必须保证至少在有一座热风炉送风状态下，另一座炉才可以转变为燃烧或其他状态。
连锁自动控制操作：按预先选定的送风制度和时间进行热风炉状态的转换，换炉过程全自动控制。
连锁半自动控制操作：按预先选定的送风制度，由操作人员指令进行热风炉状态的转换，换炉由人工指令。
单炉自动控制操作：根据换炉工艺顺序，一座热风炉单独自动控制完成状态转换的操作。
手动非常控制操作：通过热风炉集中控制台上的操作按钮进行单独操作，用于热风炉从停炉转换成正常操作状态时或检修时的操作。
机旁操作：在设备现场，可以单独操作一切设备，用于设备的维护和调试。
（2）自动控制要点 A燃烧控制
用微机控制的自动燃烧形式和方法很多，应用较为普遍的是采用废气含氧量修正空燃比，热平衡计算、设定负荷量的并列调节系统。它是根据高炉使用的风量、需要的风温、煤气的热值、冷风温度，热风炉废气温度，经热平衡计算，计算出设定煤气量和空气量。燃烧过程中随煤气量的变化来调节助燃空气量，采用最佳空燃比，尽快使炉顶温度达到设定值，并保持稳定，以逐步地增加蓄热室的储热量，当废温度达到规定值时(350℃)热风炉准备
换炉。采用废气含氧量分析作为系统的反馈环节，参加闭环控制，随时校正空燃比。
B高炉热风温度的控制
当热风炉采用“两烧两送交叉并联”送风制度时，靠调节两座送风炉的冷风调节阀的开度，来控制先行(凉)炉、后行(热)炉的冷风流量，保持高炉热风温度的稳定。使用该制度时混风大闸可以关死。
当热风炉采用“两烧一送”的送风制度时，需靠调节风温调节阀的开度，兑入冷风量的多少来稳定高炉的热风温度。C换炉控制
按时间指令进行换炉的自动控制：当先行热风炉送风时问达到设定值时，发出换炉指令，将先行燃烧炉按停止燃烧转送风程序，转入送风状态。然后将先行送风炉，按停止送风转燃烧程序，转入燃烧状态。
如果是采用“两烧一送”的送风制度，送风炉送风时间达到设定值时发出换炉指令，按程序换炉。
按温度指令进行换炉的自动控制：当先行送风炉的送风温度低于设定值时(测点在热风出口)发出换炉指令，按停止燃烧转送风的程序，将先行燃烧炉转送风状态，然后按停止送风转燃烧的程序，将先行送风炉转入燃烧状态。
如果采用“两烧一送”的送风制度，送风炉的风温低于设定值后发出换炉指令，进行换炉操作。D休风控制
一般休风控制为半自动操作，分以下两种： a.倒流休风。b.正常休风。
第四节高炉喷吹操作
喷煤是高炉强化操作的主要措施，它从20世纪60年代开始大规模应用于钢铁工业生产。由于石油危机、环境保护和炼焦煤资源日益短缺等原因，高炉喷煤已不仅仅是高炉调剂的一项重要手段，同时还是弥补焦炭不足的主要措施。就世界范围而言，高炉喷煤已成为高炉技术发展的必然趋势。
喷煤技术发展的主要趋势：
(1)喷煤量大幅度提高，焦比大幅度降低。
(2)高炉喷吹烟煤，或烟煤、无烟煤甚至褐煤进行混配喷吹。(3)在大量喷煤的同时采用高风温、富氧操作。
高炉喷煤对优化钢铁工业生产具有重大意义，它可以大幅度降低价格昂贵的焦炭消耗，缓解我国主焦煤短缺，减少炼焦过程对环境的污染。2002年重点钢铁企业实现了喷煤比125 kg／t，比2000年升高了7 kg／t。表4—24列出部分企业喷煤比变化情况。宝钢连续4年平均喷煤比超过200 kg／t，达到了世界先进水平。2002年我国有30个企业喷煤比是比上年度增加了，全国年平均喷煤比超过140 kg／t的高炉有34座。
表4—24 部分企业喷煤比变化(kg／t)
一． 煤的化学组成与分类 1．煤的化学组成煤的基本组成是各种化合形式的有机物质、灰分、水分。这些有机物的组成元素有C、H、O、N和一部分S。煤中的灰分由SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3、Na2O等矿物质组成。
碳：煤的主要放热元素，1 kg纯碳燃烧放出的热量约34000 kJ。碳在煤中不是以自由状态存在的，而是与氢、氧或硫组成各种有机化合物。煤燃烧时，首先是这些有机化合物的分解，然后进行碳的燃烧。随煤的变质程度的加深，煤的含碳量增加，如烟煤含碳量为62％～77％，无烟煤含碳量高达90％～98％。
氢：氢是放热元素，虽然它在煤中含量不多，但l kg氢燃烧后所放出的热量几乎等于3．5 kg碳燃烧放出的热量。氢在煤中有两种存在形式：可燃氢和化合氢。同碳、硫组成化合物的氢是可燃氢。同氧结合在一起的氢为化合氢。化合氢不能参加燃烧反应。在燃烧计算应以有效氢为准，有效氢百分含量为：
H有效=[H]－[O]／8
式中，[H]，[O]分别为煤中H和O的元素分析值。煤中氢含量随煤的变质程度加深而减少。烟煤含氢4％～6％，无烟煤含氢1％～4％。
氮：煤中氮不参与燃烧反应，在高温条件下与氧形成氮氧化物，对环境造成污染。它的存在会降低煤的可燃成分，但一般含量很少，仅为l％～2％。
氧：氧是燃料中有害组成，它同煤中的可燃物质碳、氢结合成氧化物，故它的存在使可燃物氧化而失去了进行燃烧的可能。变质程度越深的煤含氧越低。
硫：硫在煤中以3种状态存在：
(1)有机硫(S机)存在于煤中的有机化合物中，故用洗选的方法不能去掉。
(2)黄铁矿硫(S矿)和煤中的杂质铁结合在一起而呈硫化铁状态存在，可经洗选去掉。
(3)硫酸盐硫(S盐)以各种硫酸盐的形式存在于煤中，如CaSO4、FeSO4等。有机硫和黄铁矿硫统称为挥发硫，都参加燃烧反应，并放出热量，但它是有害组分。主要是硫燃烧生成SO2、H2S等有害气体，同时煤粉中的硫提高，会增加铁的硫负荷。
灰分：煤中不能燃烧的矿物质统称为灰分，它由多种氧化物组成。煤的灰分越高，发热量越低。根据灰分的来源，煤中的灰分分为两种：
(1)原生灰分，是转化成煤的古代植物体内含有的无机盐保留在煤里的灰分，这种形态的灰分任何选煤方法都不能去掉，其量约占2％～3％。(2)再生灰分，是在煤的形成过程中，从外界混入一些砂、石之类的杂质与成煤物质夹杂掺和一起。这种灰分，将煤破碎再洗选之后可以除去。还有的是在煤的开采过程中，混入煤块中的岩石、杂石等。它很容易与煤分开，用手选和洗选的方法均可除去。
水分：煤中的水分是有害成分，煤燃烧时水分汽化吸热。煤中的水分以3种形式存在：
(1)外部水分，又称外在水分，是机械地附着在煤块表面的水分。这种水分只需把煤放在通风良好、空气干燥的地方即可自然去除。
(2)吸附水分，又称内在水分，是由于吸附作用或毛细作用而进入煤块内部的水分。这种水分用自然风干的办法不能去除，必须将煤加热到100～110℃之后，才能蒸发掉。
(3)结晶水，存在于煤的矿物中，如以CaSO4²2H2O，Al2O3²2SiO2²2H2O形态存在。结晶水很难去除，只有在高温下，灰分进行分解时它才被去掉。煤中结晶水的含量很少，在燃烧计算中不加以考虑，且测定煤的全水分也不计结晶水。
2．煤的化学成分表示方法
煤的成分通常用各组成物的质量百分含量来表示。通常要用下述几种表示方法：
(1)应用成分。煤都是由碳、氢、氧、氮、硫、灰分和水分7种成分所组成的，这7种组分称为应用基。习惯上将上述各种组分在应用基中的质量百分含量定义为煤的应用成分，表示方法为在对应组成的右上角加标y，即：
Cy+Hy+Oy+Ny+Sy+Ay+Wy=100％
(2)干燥成分。为了消除水分波动对煤的应用成分造成的影响，以便更准确地反映煤的固有本性，许多技术资料中常用不含水分的干燥基中的各组分百分含量来表示煤的化学组成，用这种方法表示的成分称为煤的干燥成分，表示方法为在相应组成的右上角加标g，即： Cg+Hg+Og+Ng+Sg+Ag=100％
