冶煉強度

冶煉強度是指高爐平均每立方米有效容積，在一天內所能燃燒的綜合乾焦量或乾焦量。它是反映冶煉速度的指標，可分為綜合冶煉強度和焦炭冶煉強度。

在焦比不變的情況下，提高冶煉強度(如加大鼓風量、富氧鼓風等)，就可以取得提高產量的效果。

基本介紹

• 中文名：冶煉強度
• 外文名： combustion intensity
• 拼音：yě liàn qiáng dù
• 屬性：反映冶煉速度的指標
• 分類：綜合冶煉強度和焦炭冶煉強度
• 套用學科：冶金術語

名詞介紹

冶煉強度是指高爐平均每立方米有效容積，在一天內所能燃燒的綜合乾焦量或乾焦量。它是反映冶煉速度的指標，可分為綜合冶煉強度和焦炭冶煉強度。

在焦比不變的情況下，提高冶煉強度(如加大鼓風量、富氧鼓風等)，就可以取得提高產量的效果。其計算公式分別如下：

綜合冶煉強度(噸/立方米·天)=入爐綜合乾焦量(噸)/高爐有效容積(立方米)×實際工作天數

焦炭冶煉強度(噸/立方米·天)=入爐乾焦量(噸)/高爐有效容積(立方米)×實際工作天數

實際工作天數=日曆天數一全部休風天數(包括大、中修天數)

冶煉強度取決於高爐所能接受的風量。鼓風愈多，燃燒的焦炭也就愈多，在焦比不變或增加不多的情況下，高爐利用係數也就愈高。鼓風可以加速高爐冶煉，也會使焦比和高爐產量發生變化。

冶煉強度從最低值逐步增加時，隨之而引起爐子溫度梯度的提高和焦比的降低。減少鼓風量直到低速慢行乃至停止鼓風時，會使高爐爐內的溫度梯度下降，並增大焦比。

冶煉強度在小範圍內增加時，焦比下降，爐子產量有所提高。在冶煉強度達規定水平後進而再提高時，則焦比會隨之增加，而產量卻下降。

提高強度

提高冶煉強度意味著單位時間內，單位高爐容積燃燒更多的燃料。可從以下幾方面提高冶煉強度：

(1)增加入爐風量。增加高爐每分鐘鼓入的風量，高爐燃燒焦炭越多，即冶煉強度越高。

(2)增加下料速度。

(3)加大燃燒強度。燃燒強度是指每小時每平方米爐缸截面積燃燒的焦炭量。

影響

(1)對順行的影響

在高爐冶煉史上，提高冶煉強度，長期受固體散料層氣體力學的影響，認為煤氣壓力降△p與煤氣流速1.7～2.0次方成正比，大風量操作，將因爐料所受的支撐力過大而不利於順行，引起煤氣流分布失常，產生管道、懸料、液泛等現象，最終導致焦比升高，產量降低。因此認為高爐操作存在一個極限風量，不敢增大冶煉強度，只能維持較低強度的水平。

實踐表明，高爐壓差△p大體上與風量的一次方成正比，而且，在冶煉強度提高到一定水平後，△p幾乎不再增加。這一事實說明隨著冶煉強度的提高，料柱更鬆動，爐料間的空隙率增大，將使煤氣通過時的阻損減小，這一有利因素部分地抵消了煤氣流速增加的不利影響。

但是不能由此而錯誤地認為：風量愈大，△p增加愈小，爐料愈鬆動，爐況愈順行。因為在一定冶煉和操作條件下，冶煉強度和壓差水平還是大體對應的。增大風量，將導致煤氣流分布的改變，如中心氣流加強，也增加管道出現的幾率，同時△p亦隨煤氣流速增加而升高，容易難行懸料。在這種情況下，要相應地改善原燃料條件，改進操作制度，高爐可能仍然維持順行，促使技術經濟指標進一步改善。如果不顧客觀條件，盲目加風，爐料的透氣性與風量不相適應；破壞煤氣的正常分布，下料不順，高爐指標惡化。

(2)對焦比的影響

冶煉強度對焦比的影響是多方面的，有有利的一面，也有不利的一面。如冶煉強度提高，煤氣停留時間縮短，可能不利於煤氣能量的充分利用；煤氣流速增加，對改善熱的傳導和還原有利；而壓差的增加對順行不利又影響煤氣的利用，如此等等。因此，強調某方面的影響，做出焦比隨冶煉強度升高而升高，或者降低的結論，都難免失之偏頗。究竟影響怎樣，要視不同的冶煉條件做出具體的分析，而且隨著操作的改進，其結果也是不同的。

當煤氣流速過低時(冶煉強度過低)，由於氣流在爐內分布不勻，其能量不能充分利用，因此無法獲得低焦比；而冶煉強度過高，由於還原及熱傳導速度的增長跟不上氣流速度的增加，煤氣能量難以充分利用，而且強度過高，容易引起管道行程，焦比必然升高。因此，在一定的冶煉條件下，有一個最適宜的冶煉強度，此時焦比最低，同時，隨原燃料和操作條件的不斷改善，焦比最低點將不斷向更高冶煉強度方向移動，焦比絕對值也可以不斷降低，如右圖所示。

冶煉強度和焦比的關係

特點和技術

冶煉強度的提高，即風量的增大，必然使風速和鼓風動能增大(不改變風口直徑)，煤氣穿透中心的能力增強，爐缸中心易於活躍，同時因燃燒帶向中心延伸，爐料下降最快區域也向中心稍有轉移，這些變化必將導致上升煤氣流的改變。此外，也增加了出現管道的可能性。因此在高爐操作上要做相應調整，以保證合理的煤氣流分布。

(一)操作特點

(1)擴大料批。大料批是抑制管道進程和中心過吹的有效措施。料批增大，礦層加厚，有更多的礦石布到中心，從而適應增大風量受氣流分布的影響，減少或避免煤氣分布失常。國內高爐的生產實踐表明批重隨風量增加而增加的這一客觀規律。如馬鋼的高爐，冶煉強度由接近1提高到1.2時，礦石批重大約由3.2，增加到3.8。鞍鋼高爐冶煉強度由1.33提高到1.55時，礦批由14.1 t 提高到15.3 t，噴吹燃料後更增加到16~19 t。

(2)增加倒裝比例。倒裝，尤其是倒同裝，能將更多的礦石分布在中心，焦炭相對集中於邊緣，既可抑制中心過吹，也可調整邊緣氣流的不足。

(3)適當提高料線。提高料線使爐料的堆尖向中心移動，細粒礦石堆積的環圈，仍能大致分布在燃燒帶上方下料最快的部位。

(4)擴大風口直徑或縮短風口伸人爐內的長度。其目的是縮短燃燒帶長度，消除中心過吹和利於擴大迴旋區的橫向尺寸，使沿爐缸截面下料均勻，保證煤氣的正常分布。

無論是改變上部或下部調劑措施，都應視冶煉強度增加後煤氣的分布和利用狀況，以及爐料是否順行，爐況是否穩定而定，從實際需要出發，有的放矢，不盲動亂動。

(二)技術措施

為了保證在高冶煉強度條件下，高爐焦比也能同時降低或基本不變，除了加強上下部調劑外，需要有其他相應的技術措施：

(1)改善原料。改善原料是提高冶煉強度的基本要求。提高礦石和焦炭冶金強度，保持合適粒度，篩除粉末，是減少塊狀帶阻力損失的重要手段。與此同時提高礦石品位，減少渣量，使軟熔層填充物表面積降低，可以減少甚至防止“液泛”的發生，而且也使軟熔層透氣性得到改善；此外，由於焦炭熱強度改善，也能使滴下帶至爐缸中心的焦炭柱保持良好的透氣性能，大大改善下部料柱透氣性，降低高溫區壓力損失和高爐全壓差。

(2)採用新技術。採用高壓操作、富氧鼓風、高風溫等技術對高爐冶煉強化無疑是有好處的。

(3)及時放好渣鐵。生產強化後渣鐵量增多，要及時放好上渣，按時出鐵，使爐缸處於“乾淨”狀態，以減少渣鐵對料柱的支撐作用，促進爐料順行。

(4)設計合理爐型。矮胖爐型，相對降低了料柱高度，有利於降低厶屍，此外爐缸截面大，風口多，即使維持較高冶煉強度和噴吹量，燃燒強度也並不高，易於加風強化。大爐缸、多風口也利於煤氣初始分布和爐缸截面溫度趨於均勻，促進順行。

與焦比關係

過去，不少人從固定散料層氣體運動的規律出發，認為高爐壓差與煤氣流速的1.7～1.8次方成正比，若風量稍一增加，壓差就會顯著上升，這時，爐料因受上升煤氣的浮力過大而破壞順行，因而引起焦比升高，產量下降。我國高爐強化實踐打破了這種認識。從一九五八年以來，許多大、中、小高爐，由於採用了。以精料為基礎，大風、高溫”的技術方針，冶煉強度大幅度提高，爐缸工作活躍，高爐順行良好，焦比下降，生鐵質量合格，產量提高。這是為什麼呢?

一般而言，提高冶煉強度對焦比的影響，可能有以下幾種情形：

(1)由於單位重量碳索的熱損失減少，提高了碳素的熱能利用率，有利於焦比的降低。這對於燃燒強度(每米2爐缸截面積每小時燃燒的焦炭量)愈小，熱損失愈大的高爐，焦比降低的愈多；

(2)高爐內煤氣流速增大，在一定程度上可使還原反應(改善擴散條件)和熱交換過程(改善傳熱係數)得以改善，從而帶來煤氣中 提高和爐頂煤氣溫度的降低，有助於焦比的降低；

(3)由於煤氣和礦石的接觸時間減少，在其它條件不變的情況下，可能使煤氣能量利用變差，造成直接還原度升高，這對降低焦比不利。當然，這還要看礦石本身的還原性能，煤氣的分布狀況如何；

(4)單位時間通過單位截面的煤氣量增加，將引起煤氣分布與煤氣同礦石接觸條件的改變。這在不同條件下對焦比的影響是不同的。當邊緣或中心煤氣過分發展，或形成管道，而招致爐況不順時，焦比可能升高。

只要全面看待上述影響，充分發揮積極方面，創造條件避免消極方面，就能夠逐步實現提高冶煉強度而又能降低焦比。

與順行關係

提高冶煉強度的過程中，往往遇到爐況不順，崩料頻繁，懸料增多。這個問題解決不好，可能出現焦比升高，產量下降，生鐵合格率降低，被迫把冶煉強度降回的情形。因此，有必要分析冶煉強度和順行的關係。

高爐使用大風操作時，對爐料下降和爐況順行，可能有以下影響：

(1)如前所述，風量增加，鼓風動能顯著增大，焦炭循環區將擴大，燃燒帶在所有方向上都將擴大，這對於爐料的下降是有利的；

(2)降低焦比，焦炭負荷加重，爐料的有效重量增加，這也有利於爐料下降，而且允許在較高風壓下操作；

(3)冶煉周期縮短，料速加快，以及上列有利因素的作用，使整個料柱狀況發生了變化，不象料慢時那樣緊密，而是變得鬆散(或稱為鬆動)了。這樣，既減小了料柱與爐牆間，料塊與料塊間的摩擦力，使料柱的有效重量增大，又增大了料層的空隙度，料柱的透氣性改善，這可使壓差隨風量增加而上升的幅度變小。

當然，也必須看到，大風操作時煤氣量增加流速增大，將使煤氣浮力增大，因而對爐料下降和順行產生不利影響的一面。不然，就會產生片面性，既然風量愈大壓差上升幅度愈小，順行就沒有問題了，甚至認為愈吹愈順了。

還應看到，風大到什麼水平，不是主觀隨意決定的，要由原料、設備和操作所能達到的水平而定。高爐可以接受的風量水平，應與爐料的透氣性相適應。以能否實現高產、優質、低消耗為標誌。