武钢炼铁厂5号高炉

实习目的

毕业实习是我们专业重要的教学环节，是专业课教学的一个组成部分。通过在实习厂主要岗位的生产劳动、现场参观、现场教学和讨论，培养和锻炼我们在生产现场独立工作的能力，分析问题的方法和解决问题的能力，理论联系实际的能力及科学的思维方法。在牢固掌握专业理论知识的基础上，我们深入到武汉钢铁集团炼铁厂5号高炉，详细了解炼铁工艺流程及其主要设备，收集毕业设计所需的参数等相关资料。                   

在学习工程技术人员和工人师傅在长期实践中积累的丰富知识和经验的同时，我们还要学习他们勤奋工作的精神和实事求是的工作作风，学习他们的生产实际知识和为“四化”勤奋工作的精神，增强热爱专业，热爱劳动的思想。为毕业设计的顺利进行以及以后踏上工作岗位奠定坚实的基础。

实习时间

共两周，即20xx年x月x日—20xx年x月xx日

实习地点

    武钢炼铁厂5号高炉

1  武钢炼铁厂简介

    武钢股份公司炼铁总厂于20##年6月成立,包括烧结分厂、炼铁分厂，是武钢生产烧结矿和制钢生铁、铸造生铁的首道工序厂，具有精良的生产装备和先进的技术优势，主要经济技术指标在国内外同行业中处于领先地位。

炼铁分厂（原炼铁厂）于1957年破土动工，1958年建成投产。经过50年的建设、改造和发展，已拥有8座现代化大型高炉，其中3200 m³的有3座， 3800m³的有1座（暂未投产），年生产能力超过1500万吨，是我国生铁的主要生产基地之一。 炼铁分厂坚持走引进、消化与自主开发之路，无料钟炉顶、软水密闭循环、环保型INBA炉渣处理系统、薄炉衬铜冷却壁、高炉专家系统等一大批当代先进的炼铁工艺广泛应用于高炉生产之中，高炉利用系数进入国际一流、国内领先水平。

武钢炼铁厂5号高炉是武钢自行投资建成的一座集国内外十余种先进技术于一身的特大型现代化高炉，于1991年10 月19日点火投产。高炉有效容积3200 m³，共有32个风口，皮带上料，环形出铁场，设有4个出铁口，对称的两个铁口出铁，另两个检修备用，日产生铁7000t以上。引进卢森堡PW公司的第四代水冷传动齿轮箱并罐式无钟炉顶设备，设计顶压可达。该高炉配备有4座矩形陶瓷燃烧器内燃式热风炉，可稳定地提供1150℃的热风。具体生产技术设计指标见表1。

表1  5号高炉的生产技术设计指标

2  炼铁原料及有关设备

武钢炼铁主要原料包括烧结矿、球团矿、块矿（海南矿、南非矿以及澳矿等）、熔剂（以石灰石和白云石为主）、焦炭、煤粉和热风等，这些都有相应的车间进行准备。高炉的入炉熟料率达80%~85%，外加少量品位较高的块矿和球团矿，炉料碱度为1.8。其具体炉料结构参见表2.1。

高炉炉顶采用并罐式无钟炉顶设备，可以使炉顶压力相应提高，有利于高压操作。

并罐式无钟炉顶由受料漏斗、称量料罐、中心喉管、气密箱、旋转溜槽等五部分组成。

旋转溜槽可以完成两个动作：
①绕高炉中心线的旋转运动；
②在垂直面内可以改变溜槽的倾角。
    该设备具有以下优点：
①布料理想，调剂灵活；
②设备总高度较低；
③密封性好，能承受高压操作 ；
④两个称量料罐交替工作 。
    但其缺点也是很明显的： 
①中心喉管磨损较快；
②存在并罐效应。由于称量料罐中心线和高炉中心线有较大的间距，会在布料时产生料流偏析现象，称之为并罐效应。  

5号高炉目前采用先进的软水闭路循环冷却系统，工作可靠，系统稳定，冷却效果好，而且节能节水（漏损率只有0.4‰），这对水资源紧张的钢铁企业来说

无疑具有重要的现实意义。另外，因回水余压可以利

用，故可节省供水加压的部分能耗。其进水总量达到5176 m³/h，软水总进温℃，进出水温差℃。

表2.1  5号高炉炉料结构

5号高炉现配有4座高温内燃式热风炉，采用眼睛式燃烧室和霍戈文式矩形陶瓷燃烧器，用两台驱动电力为6kV，800kW的助燃风机集中供风。可利用热风炉废气预热高炉煤气和助燃空气到130℃，以利于提高热风炉热效率，4座热风炉运行时可实现交替并联送风，即三烧一送，时间原则45分钟，温度原则自动，系统半自动。压力为的冷风鼓入已经蓄热好的热风炉，冷风与格子砖进行充分的接触换热。热风通过热风总管送入围管，再由32个风口鼓入炉内。其他相应参数见表2.2。

表2.2  5号高炉鼓风参数

这座高炉配备有4个铁口，采用摆动流嘴受铁，2套INBA炉渣粒化装置，一套可供2个铁口使用。炉前环形出铁场有2台环形吊车，作业面积可达到98%。环形布置使得渣沟、铁沟短，炉前除尘设备容易安装，目前高炉采用了2台224 m² 电除尘器。4个铁口各自配备一台风动开口机，有效行程4000mm，开口深度3800mm，开口角度9度、12度，并各配一台液压泥炮。

    5号高炉炉顶压力为 MPa，顶压直接影响到炉料的下降、冶炼强度以及高炉顺行。矿石和焦炭的反应是随着炉料的下降逐级进行的。由于温度越来越高，产生液态的炉渣和铁在滴落带滴入炉缸。本高炉的炉缸高度是4800 mm，炉缸直径为12200 mm,两小时出一次铁，出铁时间目前为1个半小时。出铁时，铁水和炉渣一起流入主沟，然后用挡渣板挡渣，使渣铁分离，分别进入铁水沟和渣沟。铁水则流入铁水罐，由火车运入炼钢车间，渣则用水冲，水冲渣用于造水泥等。

3  生产水平

5号高炉投产至今，已有近15年的炉龄，是目前武钢超期使用最长的一座高炉。它于20##年6月开始大修，历时六个月，为炼铁系统实现高产、优质、低耗创造了必要条件。同年12月23日开炉，3天达产。达产当日，利用系数达 t/m³·d，产量达6484.6吨，之后，该高炉生产快速步入良性循环，利用系数一直稳定在2.0吨/立方米每天以上，开炉后8天的平均系数在 t/m³·d以上。大修后的5号高炉技术装备达到国内同类高炉先进技术水平，预计每年可产生铁280万吨，可继续使用20年。此外，高炉大修还充分重视环保，改造后可达到废水零排放，粉尘排放浓度也低于国家标准。

随着炉龄的增长，炉墙厚度逐渐减薄，基本上形成了一座薄炉衬高炉，目前实际有效容积已经达到了3400~3600 m³ 。经过广大工人和技术人员的共同努力，十几年来，5号高炉的主要技术经济指标得到了显著提高。20##年2月，5号高炉炼铁生产创造了又一项全新的纪录：生铁产量万吨，超目标计划万吨；高炉利用系数 t/m³·d,日利用系数 t/m³·d 。表3.1示出了5号高炉投产以来部分技术经济指标的变化情况。5号高炉近几年创造的相关纪录见表3.2 。

图3.1直观地给出了5号高炉投产以来的年产量变化趋势，同时也反映出武钢炼铁技术日趋成熟，管理水平逐渐提高。图3.2反映了随着煤比的增加，焦比逐渐降低，炼铁生产的单位成本也相应减少。

表3.1  5号高炉投产以来部分经济技术指标

表3.2  5号高炉近几年创造的相关纪录

图3.1  5号高炉年生铁产量趋势图          图3.2  5号高炉入炉焦比、煤比趋势图

4  炼铁生产主要技术措施

武钢5号高炉通过采取一系列措施：优化高炉设计与炉料结构，提高入炉原燃料质量，选择合适的高炉内衬、改良炉底结构与材质，注重开炉前的基础工作与开炉初期的长寿准备，加适量的钒钛矿护炉，开发冷却壁垂直水冷管修补换新技术，维护好炉体与冷却壁，选择合理的装料制度与风口布局，强化软水密闭循环冷却系统的日常管理等，实现了高炉强化冶炼与长寿生产。

4.1         贯彻精料方针，改善炉料质量

(1)优化配矿结构、提高入炉料品位与熟料率

5号高炉所用的烧结矿含铁量逐步提高到58%左右；1993年开始使用进口球团矿，此后球团配比几经变化，但总的趋势是增加的。20##年7月开始，进口球团矿的配比由原来的16%提高到24%，最高用至27 ；20##年、20##年、20##年高炉年均入炉品位分别达到 、 、 。熟料率也从开炉期的80％左右增加到20##年的90%，入炉料的物化冶金性能也有了较明显的改善。

(2)强化筛分、减少入炉粉末

原燃料粉末多，不仅不利炉况顺行，同时粉末易向炉墙边缘偏聚，随高速煤气流上升，炉墙容易被冲蚀，对长寿构成负面影响。烧结矿的筛由20##年以前单层“人字”式椭圆形筛网逐步更换为“梳齿”形筛网，接着改为筛分效率更高的振打式棒条筛，入炉粉末进一步降低，基本控制在以内，高炉料柱的透气性得到了有效改善。

(3)增加球团矿比例，改善炉料结构。

长期以来，武钢高炉的炉料结构由75%烧结矿和25%块矿(其中有15%为进口矿)组成，熟料率比国内其他厂低10～15%，为了改善炉科结构，技术人员不断提高球团矿配比，最高时达25%。配加球团矿，不仅改善了料柱的透气性，还使高炉入炉矿品位得到提高，渣量减少，湿区的透气性得到改善。实践表明，5号高炉采用70%烧结矿＋l8%的球团矿＋3～5的高硅块矿+8%～l0%的进口块矿的炉料结构较为合理。

4.2         寻求合理的高炉操作制度

与国内外大型高炉的精料水平相比，武钢还存在较大差距，如烧结矿<10 mm比率仍在30～35，没有装备分级入炉装置，加上入炉料碱负荷仍维持在3～6 kg/t，影响炉衬寿命；另外，入炉焦炭质量总体偏差，M40只有80％ 左右。鉴于此，高炉操作必须设法打通中心，同时维持一定的边缘气流；布料矩阵的选取始终遵循这一原则，因此，矿焦布料最大角位宜保持相同，维持20％左右的中心加焦量，只有这样才能实现高炉长时期的强化冶炼。

5号高炉开炉后就实施了矿石、小块焦混装入炉技术；而将高炉自身筛下的小块焦与矿石混合后入炉可改善料柱的还原性、软融带的透气性与透液性。因此，尽管5号高炉炉喉焦炭层的厚度只有460～490 mm，但仍能实现高炉长期稳定与顺行。

5号高炉开炉初期的布料矩阵主要由矿石1～2个角位和焦炭1～3个角位组成，这样的矩阵直到1992年3月才改变。这期间采用的是单环布科，高炉炉况及其技术指标均较差，例如1992年2月发生了12次悬料。之后，经过慎密的研究，认识到摆脱传统布料方法的惟一途径就是采用多环布科，其目的在于控制料面形状和调整焦炭平台的宽度，在此背景下，从1992年3月6起决定采用 矩阵，高炉的透气性和稳定性逐渐得到改善。

为使高炉煤气流稳定，将焦炭循序渐进地布向中心，并将1号角位的溜槽倾斜角由原来的15°减少到10°，以加强中心装焦。中心装焦的数量约是焦炭总量的15%。自此，高炉的透气性变得更稳定，投有发生大的炉况波动。

4.3         调整进风面积与风口布局

高炉进入炉役中、后期，冷却壁水管损坏数量不可避免地会增加，漏水现象时有发生，边缘气流较难控制；高炉经过摸索，对风口布局进行了适宜的调整，以避免较旺的边缘气流对炉墙的冲蚀；在冷却壁、风口易损坏的部位换上长风口或加长风口，缩小气流偏旺部位的进风面积(由Φ140 mm 调至Φ130 mm)，以提高风速，从表3.1可见，高炉风速呈逐步增加之势。高炉在使用普通风口(长590 mm)的基础上搭配使用2个长风口(640 mm)与20个加长风口(660 mm)，效果较好。目前，5号高炉的风口布局见表4.1(进风面积 m²)，生产实践证明，由于风速逐步稳定在230 m/s以上，加之合理搭配使用长短风口与大小风口，高炉煤气流分布趋于合理，有效地抑制了偏发展的边缘气流，减缓了冷却壁的损坏、维持了合理的操作炉型。

表4.1  5号高炉风口布局表

4.4         注重炉底、炉缸的管理，采用钒钛矿护炉

用增减钒钛矿入炉量的方式将炉底第二层热电偶最高温度控制在600～700℃，一般情况下钒钛矿的入炉量占矿批的～2%，就能满足护炉要求，它既能有效抑制炉底温度的攀升，又不影响渣铁的流动性，高炉在强化冶炼的同时实现炉缸炉底的有效维护。

4.5         重视软水密闭循环冷却系统的日常管理

(1)定期检查软水水质，确保软水中缓蚀剂(W655)浓度达到标准。

(2)每天检查冷却壁温度及炉底温度的变化情况。冷却壁、炉底温度应处在控制范围内。

(3)检查冷却壁、风口、炉底3个系统供水的水量、水压、进水温度、水温差、热负荷等参数的变化情况。

(4)正常情况下控制各系统补水时间为：冷却壁系统为8～12 h；风口、热风阀系统为8～12 h；炉底系统为15～30 d。

(5)定期检查各系统，尤其是冷却壁系统的排气阀门，防止集气。保证冷却水管内的水速处在合理的范围内。冷却壁系统水速2.0～ m/s；炉底系统水冷管中水速1.5～2.0 m/s。

(6)定期清洗水换热器，试运转备用电泵与应急柴油泵。

4.6  抓好炉况稳顺及富氧大喷煤技术

高炉富氧喷吹煤粉以后，料速加快，风口明亮，渣铁物理热提高，铁水温度达到1490℃以上，同时对煤枪进行了改进，调整了风管结构，即使喷煤超过120 kg/t，风口磨坏的数量仍大幅度减少，为高炉冶炼低硅低硫生铁创造了有利条件。

(1)保持合理的炉喉焦炭层厚度。随着煤比不断提高，焦炭负荷越来越重，焦炭的透气性和透液性越发显得重要，因此，在焦炭负荷调整过程中，当焦批缩小到一定程度时，应及时增大矿批，保证焦窗的厚度非常必要。5号高炉在煤比达到180kg/t以后，炉喉焦炭层平均厚度控制在～ m，实践证明是合理的。

(2)优化炉内操作。①使用高风温。5号高炉由于热风炉设备老化，风温水平不高，因此，要求工长在日常操作中尽量使用高风温。一方面，提高风温促进煤粉燃烧；另一方面，使用高风温，确保渣铁物理热充沛。②稳定富氧率。5号高炉富氧率基本控制在3％左右，既有利于提高风口前理论燃烧温度，促进煤粉燃烧，又有利于强化冶炼。③合理选择炉温调节手段。正常炉况下的高炉操作，用煤量调节炉温，煤量调节幅度不宜过大，每次加减不大于2.0 t/h，尽量减少炉温波动给炉况带来影响；高炉憋得厉害时，临时用风温调剂炉温，可尽快恢复炉况。④及时准确调整焦炭负荷。遇特殊情况，如休风、低料线、设备降压等，及时下调O/C到合适的程度，以确保高炉不因慢风时间长而造成炉凉；当炉况恢复正常，焦炭负荷由低调高时，尽量一步到位，为高煤比生产赢得了时间。

(3)加强炉前管理。高煤比冶炼，要求炉前耽误尽量少。减少铁口冒泥，维护合理的铁口深度，减少炉前各种耽误，出净渣铁，有利于炉况持续稳定顺行。为此，车间加强炉前考核力度，全月因炉前渣铁未出净造成憋炉次数大幅降低，为高煤比的生产打下了良好的基础。

4.7   以合适的炉渣碱度控制铁水含硫量

提高炉渣碱度可提高炉缸物理热，并能有效抑制硅的还原，对冶炼低硅生铁有利。但若炉渣碱度过高，生铁〔S〕低于以下，则不利于渣铁的流动性。根据生产实践，高炉炉渣二元碱度维持在左右，〔S〕基本上控制在±，对高炉高产稳产有利。

5       强化管理，协调生产

树立“一盘棋”思想，以炉内为中心，以炉前为重点，明确各岗位责任，相互配合，严格执行标准化作业。随着高炉的不断强化，渣铁量增加，做好出铁安排，实行日出铁15次，基本消除了渣铁不能及时排放的问题，缩短了出铁间隔时间。及时排出渣铁，缓解了高炉憋风现象，促进了高炉的稳定顺行，提高了冶炼强度。

　　努力提高炉前操作水平，加强铁口的维护，提高炮泥和铁沟料的质量，通过改进铁口泥套，采用浇注料泥套，确保了铁口的正常工作。改进开铁口工艺，使用三种不同型号的钻头，调整出铁时间，有效地出尽渣铁。重点抓铁口深度合格率，使铁口深度长期维持在3.0 m左右。

注重炉前设备的维护，完善设备日常点检制度，严格执行定修保产制度，通过开展“星级设备管理”等活动，保证炉前设备正常运行，使高炉的休风率及慢风率保持在较低的水平。

6  亟需解决的问题及今后的努力方向

(1) 继续改善原燃料条件，以抓精料为突破口，搞好富氧喷煤、高炉强化操作的管理工作；加强设备管理，为充分发挥炼铁系统潜力提供保障，改善炼铁技术经济指标，节能降耗降成本。

(2)煤比提高到180 kg/t以后，从布料制度上看，中心加焦量越来越多，但随中心加焦量的增加，中心焦柱的作用变弱，中心煤气流不足，进风面积需要进一步缩小，增大鼓风动能，减少中心加焦量，有效利用焦层的透气性，节能降耗。

(3)由于现用喷枪易烧坏，且易磨坏风口，因此，对喷枪和风管需要改进，以增加喷枪使用寿命，减少对风口的磨损，降低休风率。

(4)目前铁矿石A1₂O₃含量较高，渣铁流动性较差，渣中A1₂O₃含量有必要降到1以下，以利于改善大煤比情况下的渣铁流动性。

(5)高炉富氧率偏低，影响了煤粉的燃烧率，同时设计煤粉供应能力不足，限制了喷煤量的进一步提高。如果能提高富氧率，对喷煤系统进行技术改造，加大喷煤量，实施烟煤喷吹，5号高炉的技术经济指标将进一步提高。

十五年来，武钢5号高炉在高效长寿生产实践中取得了一定成绩。今后，要实现一代炉龄20余年和单位炉容产铁量10 000 t/m³ 以上的目标，还面临着许多困难，必须从生产操作、设备运行和生产管理等方面着手解决,如

(1)进一步改善原燃料质量；

(2) 降低生铁含硅；

(3)加强设备管理，进一步提高炉顶压力；

(4)努力提高煤气利用率，降低消耗；

(5)加快喷煤系统的改造，为进一步提高煤比创造条件；

(6)不断提高富氧率和风温水平。

7  实习小结

这次实习使我们受益匪浅。在生产实践中，我们进一步强化了理论知识，更深层次地了解到：

(1)坚决贯彻精料方针，优化炉料结构，改善焦炭质量，进一步提高烧结矿以及球团矿的冶金性能是高炉强化冶炼的前提条件。

　(2)调整炉顶布料，寻求合理的煤气流分布，提高操作水平，完善出渣铁制度，加强设备管理和维护，确保在炉况稳定顺行的情况下，实现高煤比，低成本，高产出。

　(3)加强炉型与冷却制度的管理，重视炉底、炉缸的维护及软水密闭循环系统的日常管理，为高炉强化冶炼及长寿生产提供有力的保障。

(4)随着富氧大喷煤技术的日渐成熟，高压操作制度的不断完善，高炉冶炼不断强化，加强生产组织的协调和管理变得非常必要。