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1、钢铁冶金学,兰 州 理 工 大 学 材 料 学 院,中国冶金的辉煌历史,发展与人文 千锤钢、百炼钢-千锤百炼 炼、锻 -锻炼 模、范 -模范 龙泉宝剑（欧冶子）-千锤百炼 灌 钢 原理及工艺比较 钢-铁 碳-氧化 锻造-轧制 能源 环保 木 -煤-焦-电 电（煤、水、风、太阳能、核、核聚变）,流程,铁矿石,石灰石,铁矿粉原料堆场,原料,原料,炼铁原料堆场取料机在作业,烧结机在生产烧结矿,焦炉,焦炭,高炉系统,高炉系统,宝钢高炉全貌,莱钢1880立高炉工程夜,本钢高炉,宝钢集团有限公司,参考书 1. 曲英主编，炼钢学原理，冶金工业出版社。 2. 徐文派主编，转炉炼钢学，冶金工业出版社。 3. 章
2、天华等编，炼铁，冶金工业出版社。 4. 成兰伯. 高炉炼铁工艺及计算，冶金工业出版社，1991 5. 陈新民主编，火法冶金过程物理化学，冶金工业出版社。 王筱留，钢铁冶金学（炼铁部分)（第二版），冶金工业出版 社，2000 7. 陈家祥，钢铁冶金学（炼钢部分），冶金工业出版社，2004 8. 炼铁章天华冶金工业出版社1986 9. 铁冶金学文光远重庆大学出版1993 10. 炼钢工艺学高泽平冶金工业出版社2006 11.电弧炉炼钢工艺与设备沈才芳冶金工业出版社2002 12. 炼钢学、炼铁学 北京科技大学,主要授课内容,第一章：现代高炉炼铁工艺 第二章：高炉炼铁原料 第三章：高炉炼铁基础理论
3、第四章：高炉炉料和煤气运动 第五章：高炉强化冶炼 第六章：非高炉炼铁,第一章 现代高炉炼铁工艺,1.1 我国钢铁生产情况 1.2 炼铁生产流程 1.3 高炉本体 1.4 高炉炼铁原料及产品 1.5 高炉生产主要技术经济指标,1.1 我国钢铁生产情况,78年1亿吨，07年钢产量4.89亿吨，日本钢铁产量为1.2亿吨。09年 年产6亿吨，10年7.4 亿吨（世界14.14亿吨 ），11年6.83亿吨,12年8亿吨, 2013年钢材产量达10.6762亿吨，同比增长11.4%；2014预计8亿吨,2013年世界前10大钢厂粗钢产量和排名（单位：百万吨）,2001-2011年中国铁矿石消耗量(万吨),
4、2001-2011年中国粗钢表观消费量（万吨）,2008,2007年铁矿石原矿总量8.05亿吨左右，进口铁矿石总量为3.7亿吨左右 10年铁矿石原矿总量10亿吨左右，进口铁矿石总量为6.2亿吨左右，铁矿石对外依存63%左右。,进口铁矿石国家及量（万吨）,2013铁矿石进口8.19亿吨，较2012年的7.44亿吨增长10.2%；进口总额1057.28亿美元，同比增长10.4%。,1.2 炼铁生产流程,矿山,精矿,粉矿,块矿,球团矿,烧结矿,焦化厂 焦 炭,制粉车间 煤 粉,热风炉,鼓风机,高炉,铁水,炉渣,高炉煤气,铸造生铁,铸铁机,炼 钢 生 铁,水泥厂,转炉,轧钢,炼钢厂,发电厂,喷吹燃料,
5、熔 剂,高炉的五大系统,高 炉 的 原 料 系 统,称量料斗,送风系统,送风系统之热风炉,原料系统之一上料皮带,炉顶布料,1.3 高炉本体,: 炉顶法兰标高；,：风口中心线标高；,：铁口中心线标高；,：炉底水冷管中心线标高；,：铁口中心线至料线零 位之间的高度，称为有 效高度；,：铁口中心线至炉顶钢 圈（炉顶法兰）之间的 高度，称为高炉全高；,料线零位：是测定料面高度的基 准点。钟式炉顶：大钟 开启时大钟的底边；无 钟炉顶：炉喉钢砖的转 折点处或钢砖顶部。,矿石,焦炭,块状带,焦炭天窗,软熔带,滴落带,风口带及回旋区,渣铁贮存区（炉缸区）,高炉内型及各区域分布示意图,焦炭疏松区,死料柱,高炉区
6、域划分,铁矿石,焦 炭,熔 剂,高炉煤气 炉 尘,上渣,铁水、下渣,鼓风、煤粉,炉腹,炉缸,炉腰,炉身,炉喉,原料： 1）铁矿石 烧结矿 球团矿 块矿 2）焦炭 3）熔剂：萤石 石灰石 白云石 硅石 锰矿 4）煤粉 5）鼓风： 吨铁原料消耗： 铁矿石：1.6-1.8t/tFe 焦炭：250-500kg/tFe 煤粉：100-250kg/tFe 熔剂：0-400kg/tFe 鼓风：1700-2200Nm3/tFe,（1）块状带：矿焦保持装料时的分层状态，与布料形式及粒度有关，占BF总体积60%（2001100） 主要反应： 水分蒸发 结晶水分解 除CaCO3外的其它MCO3分解 间接还原 碳素沉
7、积反应（2CO=C+CO2） （2）软熔带：矿石层开始熔化与焦炭层交互排列，焦炭层也称“焦窗” 形状受煤气流分布与布料影响，可分为正V型，倒V 型 ，W型 主要反应： Fe的直接还原 Fe的渗碳 CaCO3分解 收S（焦炭中的S向渣、金、气三相分布） 碳的气化反应：C+CO2=2CO,区域划分,（3）滴落带：主要由焦炭床组成，熔融状态的渣铁穿越焦炭床。 主要反应：Fe、Mn、Si、P、Cr的直接还原，Fe的渗C （4）回旋区：焦炭在鼓风作用下一面做回旋运动一面燃烧，是高炉热量发源地（C的不完全燃烧），高炉唯一的氧化区域。 主要反应： C+O2=CO2 CO2+C=2CO Fe及合金元素的氧化
8、（5）渣铁贮存区（炉缸区）：渣铁分层存在，焦炭浸泡其中。 主要反应： 渣铁间脱S，Si、Mn等元素氧化还原 （特点3个、主要冶炼过程3个）,1.4 高炉产品及副产品,1) 铁水：C、Si、Mn、P、S，14501550。 生铁规格：炼钢生铁Si1.25%：L04、L08、L10 ； 铸造生铁Si1.25%：Z14、Z18、Z22、Z26、Z30、Z34 。,我国生铁产品国家标准,2 ) 高炉煤气 CO、CO2、N2、H2、CH4 2000m3/tFe左右（2560kg/tFe），70%以上烧热风炉。 3 ) 炉渣 SiO2、CaO、Al2O3、MgO、MnO、FeO、S （R=1.01.3）,
9、200500kg/tFe，温度比铁水高 50 100。 4 ) 炉尘 20100kg/tFe。,1.5 高炉生产主要技术经济指标,1）有效容积利用系数：每米3高炉有效容积每天生产的铁 水量（t/m3.d）（1.8-4.0）。 有效容积利用系数=日产量/高炉有效容积 2）焦比K：冶炼一吨生铁消耗的焦炭量（kg/t）（250- 550） 焦比K=每天装入高炉的焦炭量（kg )/高炉每天出铁量(t) 3）煤比M：冶炼每吨生铁消耗的煤粉量（kg/t）（80-230） 煤比K=每天装入高炉的煤量（kg )/高炉每天出铁量(t),4）喷煤率= 5）综合焦比： 6) 折算综合焦比：,各种生铁的折算系数,7)
10、 冶炼强度I(0.8-1.0) 每米3高炉有效容积每天消耗的（干）焦炭量 ： 8） 综合冶炼强度(0.9-1.15) 或 9） 炉缸燃烧强度： 每米2炉缸截面积每天消耗的焦炭量： 10） 焦炭负荷： 一批炉料=批矿+批焦 焦炭负荷=批矿/批焦=,11）休风率= 规定的日历作业时间=日历时间-计划大中修时间和封炉时间 12）生铁合格率 13）炼铁工序能耗：每月、年或季度内 （1）高炉生产系统：原料供给、高炉本体、渣铁处理、鼓风、热风炉、喷吹燃料、给排水、碾泥等； （2）辅助生产系统：机修、化验、计量、环保等； （3）直接为炼铁生产服务的附属系统（厂内食堂、浴室、保健站、休息室、生产管理和调度指挥系统等） 所消耗的各种能源的实物消耗量，扣除回收利用的能源，并折算成标准煤（7000kcal/t或29300kJ/t）后与该段时间内生铁产量之比。我国重点企业的炼铁工序能耗约500kg标准煤/吨铁，吨钢综合能耗8001000kg标准煤/吨钢。,
