求高炉炉前知识

【专家解说】：炼铁用的设备叫高炉，也称为鼓风炉。它的形状像一个筒。炼铁的方法就是从炉顶加入矿石、焦炭和石灰石，从炉底部向炉内通入加压空气，在焦炭燃烧时，矿石、石灰石与焦炭一起发生反应，最终形成铁水和炉渣。高炉内有这样几个区域，炉底是接装铁水的地方，叫炉缸，炉缸上面的部分叫炉腹，炉腹再往上的一段叫炉身(有时还可以再细分）。在炉身的顶部有一个加料装置，炉料（也就是矿石、焦炭和石灰石）就是从这里进入炉中的。在炉缸的上部沿炉子四周排列着十几到几十根鼓风的管子，管子接到炉子的风口，经过预热的空气和喷入炉内的燃料（如油或天然气等）就是通过这些管子喷入炉内的。此时进入炉内的预热空气可达900至1250摄氏度高温，这样的高温气体进入炉内后会与焦炭发生剧烈反应，生成煤气（一氧化碳）同时沿炉子内部上升，达到1650摄氏度，使炉料变成铁水和渣。炉腹是高炉最热的部位，因为那里是空气与焦炭激烈反应（也就是燃烧）的地方。为了保护外壳为钢板的炉子不被烧坏，人们在炉子的内部砌上耐火材料。在炉壁内还嵌有冷水循环系统、喷水装置等。由矿石生成的铁水聚集在炉缸内，炉缸装着出铁水的出铁口和出渣的出渣口。因为炉渣比铁水要轻，是飘浮在铁水上的，所以出渣口在出铁口的上方。大型高炉的出铁口和出渣口都不只一个。看看示意图吧。高炉的生产是连续性的，一经点燃，没有特别情况就一直燃烧下去（通常高炉从开炉到停炉的时间可达十年以上）。炉身内会按层次地加装焦炭、矿石、石灰石。焦炭则是在炉底被点燃继而被热空气吹得剧烈燃烧，使矿石熔化出铁水，焦炭的灰烬则与石灰石、铁矿石残渣形成炉渣。炽热的煤气从燃烧区上升并加热了炉中添入的新炉料，然后再从炉顶的煤气管道导出。根据高炉的规模大小，出铁的多少及次数也不一样，一般的每昼夜出铁6～12次。大型高炉有2～5个铁口，轮流开口出铁。每次出铁间隔30～60分钟。放出来的铁水要流进铁水罐，然后被运到炼钢厂进行炼钢，也可以就近进行生铁的铸造。出铁时用电钻将出铁口打通，让铁水顺着铁水沟流入铁水罐。出完铁水后，用一种叫泥炮的机器将封堵出铁口用的堵口泥打进出铁口，封住这个出口。出铁后过一会儿就开始排放炉渣。炉渣有专门的渣罐来盛接，装满后运走。因为高炉是连续作业的，所以下面出渣时，炉内的剧烈燃烧依旧，当炉渣快出完时，正在炉渣上面熊熊燃烧的炉料也到了出渣口附近，此时的场面将非常壮观——有火焰从出渣口喷出。这时就要将出渣口封堵住。一般高炉有两个出渣口，现代一些巨型高炉减少了出渣量，便不再设出渣口，让炉渣随着铁水一起从出铁口流出，然后再清理掉炉渣。高炉出铁出渣的地方也叫高炉出铁场，这里是高炉最繁忙的地方。我们一般在电影电视上看到工人们挥汗在炉前工作的景像，其实都是在高炉出铁场拍摄的。铁水罐和炉渣罐大多是靠火车来运输的，因此在高炉的旁边总是有火车和铁轨的。在18世纪以前，人们炼铁还没有使用焦炭而是使用煤或木炭。那时的高炉也很小，到20世纪初，美国的大型高炉也还只是日产几百吨铁。19世纪中期，人们发明了热风吹入高炉的方法而不再吹冷风，20世纪初革新了高炉鼓风机，高炉炼铁便得到了迅速的发展。现代的高炉高度为20多米到30多米，真径6到14米，每天可生产1千到1万吨生铁。过去的小型高炉炉壁没有冷却设备，19世纪60年代高炉开始使用水进行冷却。冷却的方法有多种，而且因为高炉各区域的温度不一样，所采取的冷却方式也有所不同。有的地方用水箱，有的地方喷水，有的地方通风等等。带走高炉热量的水经冷却后再重复使用。到此，我们算是对高炉及炼铁有了一个大概的认识了。其实高炉只是进行治炼的一个设备，与它相关的还有很多辅助系统设施。下面我们就来认识一下这些设备吧。