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1、钢铁冶炼工艺 内 容 简 介本书共分 13 章，系统地介绍了冶炼概述、高炉原燃料、高炉冶炼原理、高炉冶炼工艺、高炉炉况判断及炉况异常的处理、高炉技术的发展、炼钢原材料、炼钢基本原理、铁水预处理、转炉炼钢工艺、转炉炉衬材料及维护、电炉冶炼工艺、炼钢技术的发展等内容，较全面地反映了目前国内外钢铁冶炼新技术、新工艺及发展趋势等。书中每章均附有复习思考题，十分适合教学使用。本书为高等职业院校冶金专业学生的教学用书，也可作为冶金企业进行职工培训的教材和供冶金工程技术人员参考。前 言本书是根据职业技术院校冶金技术专业“钢铁冶炼工艺”课程教学基本要求编写的教学用书，是在充分了解我国钢铁工业生产现状、分析了炼
2、铁炼钢岗位能力要求的基础上，精选内容编写而成。全书以炼铁、炼钢的生产工艺为主线，也兼顾基本原理，突出生产现场实际应用性。书中系统地介绍了高炉原燃料、高炉冶炼原理、高炉冶炼工艺、高炉炉况判断及炉况异常的处理、高炉技术的发展、炼钢原材料、炼钢基本原理、铁水预处理、转炉炼钢工艺、转炉炉衬材料及维护、电炉冶炼工艺、炼钢技术的发展等内容，较全面地反映了目前国内外钢铁冶炼新技术、新工艺及发展趋势等。本书也可作为冶金企业进行职工培训的教材和供冶金工程技术人员参考。本书由武汉工程职业技术学院陈胜清、周秋松主编，王展宏主审。由于时间仓促，加之编者水平所限，书中不足之处，敬请读者批评指正。编作者2006 年 12
3、 月目录第 一 章 概 述 .3第 二 章 炼 铁 原 材 料 .10第 三 章 高 炉 冶 炼 原 理 .25第 四 章 高 炉 冶 炼 工 艺 .38第 五 章 高 炉 炉 况 判 断 及 炉 况 异 常 的 处 理 .92第 六 章 高 炉 技 术 的 发 展 .108第 七 章 炼 钢 的 原 材 料 .117第 八 章 炼 钢 基 本 原 理 .133第 九 章 铁 水 预 处 理 .146第 十 章 转 炉 炼 钢 工 艺 .156第 十 一 章 转 炉 炉 衬 材 料 及 维 护 .188第 十 二 章 电 炉 冶 炼 工 艺 .199第 十 三 章 炼 钢 技 术 的 发 展
4、.243一 、 炼 钢 工 艺 方 面 .2433 多 段 炼 钢 少 渣 吹 炼 .2446 连 续 炼 钢 .245二 、 电 炉 炼 钢 方 面 .2463 超 高 功 率 电 弧 炉 .2474 电 弧 炉 偏 心 炉 底 出 钢 .2483第 一 章 概 述【本章学习要点】本章学习炼铁、炼钢工业的发展简史，炼铁产品及炼铁技术经济指标，铁和钢的区别，炼钢的基本任务和炼钢技术经济指标。一、钢铁工业发展简史1、我国炼铁工业的发展简史我国是世界上用铁最早的国家之一。我国古代冶炼技术有过辉煌的历史。早在 2500 年前的春秋、战国时期，就已生产和使用铁器， 逐步由青铜时代过渡到铁器时代。 公元
5、前 513 年， 赵国铸的 “刑鼎” 就是我国掌握冶炼液态铁和铸造技术的见证。而欧洲各国推迟到 14 世纪才炼出液态生铁。冶炼技术在我国的发展，表现了我国古代劳动人民的伟大创造力，有力地促进了我国封建社会的经济繁荣。欧洲的冶炼技术也是从中国输入的。但是，到了 l8 世纪，特别是腐朽的清王朝，炼铁业和其他行业一样发展非常缓慢。与此同时，欧洲爆发了工业革命。19 世纪英国和俄国首先把高炉鼓风动力改为蒸汽机，使炼铁炉的规模不断扩大。不久英国又用高炉煤气把鼓风预热，逐渐产生了现代高炉的雏形。当高炉生产向着大型化、机械化、电气化 方向发展，冶炼技术不断完善的时候， 中国却正处在落后的封建统治时代， 发展
6、迟缓， 一直到 19 世纪末，不得不转而从欧洲输入近代炼铁技术。1891 年，清末洋务派首领张之洞首次在汉阳建造了两座日产 lOOt 生铁的高炉，迈出了我国 近 代 炼铁的第一步。 之后， 先后在鞍山、 本溪、 石景山、 太原、 马鞍山、 唐山等地修建了高炉。l943 年是我国解放前钢铁产量最高的一年(包括东三省在内)，生铁产量 180 万 t，钢产量 90万 t，居世界第十六位。后来由于战争的破坏，到了 1949 年，生铁年产量仅为 25 万 t，钢年产量 l5.8 万 t。新中国成立后， 我国于 l953 年生铁产量就达到了 190 万 t， 当时超过了历史最高水平。1957 年生铁产量达
7、到了 597 万 t， 高炉利用系数达到了 l 321， 我国在这一指标上跨入世界先 进 行 列 (美 国 当 时 高 炉 利 用 系 数 为 1.0)。 1958 年 生 铁 产 量 为 l364 万 t， 1978 年 突 破了 3000 万 t， 1988 年 达 到 了 6000 万 t， 1993 年 生 铁 产 量 为 8000 万 t， 跃 居 世 界 第 二 位 ，1995 年 生铁产量为 1 亿 t， 居世界第一位。 1998 年生铁产量为 l.2 亿 t， 2005 年 生 铁 产 量约 3 亿 t。2、现代炼钢方法及其发展趋势从 1855 年英国冶金学家亨利贝塞麦发明酸性
8、空气底吹转炉炼钢方法至今，现代炼钢生产在不断探索中发展了一个半世纪。 现代炼钢方法主要有氧气转炉炼钢法、 电炉炼钢法。平炉炼钢法由于用重油、 成本高、 冶炼周期长、热效率低等致命弱点，已基本上被淘汰。氧气转炉炼钢法以氧气顶吹转炉炼钢法为主， 同时 还 有 底 吹 氧 气 转 炉 炼 钢 法 、 顶 底 复 合 吹炼氧气转炉炼钢法。 l996 年我国钢产量已达到一亿多吨， 其中氧气转炉炼钢法所炼钢约占70。2005 年我国粗钢产量已达到 3.49 亿吨，其中氧气转炉炼钢法所炼钢约占 75。电炉炼钢法以交流电弧炉炼钢为主， 同时也有少部 分 直 流 电 弧 炉 炼 钢 、 感 应 炉 炼 钢 及
9、电 渣重熔等。纵观国内外炼钢方法的发展， 以上三种主要炼钢方 法 的 总 发 展 趋 势 是 ： 转 炉 炼 钢 法 大 力 发展， 成为最主要的炼钢方法； 电炉炼钢法稳步发展、 长兴不衰 ； 平炉炼钢法则被淘汰。目前炼钢的生产流程主要有以下两种：铁水铁水预处理氧气转炉初炼钢水炉外精炼连铸机连铸坯废钢电弧炉初炼钢水炉外精炼连铸机连铸坯二、高炉冶炼产品4高 炉 冶 炼 过程是一系列复杂的物理化学过程的总和。有炉料的挥发与分解，铁氧化物和其他物质的还原， 生铁与炉渣的形成 ， 燃料燃烧， 热交换和炉料与煤气运动等 。 这些过程不 是 单独 进 行 的 ， 而是在相互制约下数个过程同时进行的。基本过
10、程是燃料在炉缸风口前燃 烧 形成高温还原煤气， 煤气不停地向上运动， 与不断下降的炉料相互作用 ， 其温度、 数量和化学成分逐渐发生变化， 最后从炉顶逸出炉外 。 炉料在不断下降过程中， 由于受到高温还原 煤 气 的 加 热 和 化 学作用，其物理形态和化学成分逐渐发生变化，最后在炉缸里形成液态渣铁，从渣铁口排出炉外。高炉冶炼的主要产品是生铁，副产品是炉渣、煤气和一定量的炉尘(瓦斯灰)。1生铁生铁组成以铁为主， 此外含碳质量分数为 2 54 5， 并有少量的硅、 锰、 磷、 硫等元素 。生 铁质硬而脆， 缺乏韧性， 不能延压成型， 机械加工性能及焊接性能不好， 但含硅高的生铁(灰口铁)的铸造及
11、切削性能良好。生铁按用途又可分为普通生铁和合金生铁， 前者包括炼钢生铁和铸造生铁， 后者主要是锰铁和硅铁。 合金生铁作为炼钢的辅助材料， 如脱氧剂、 合金元素添加剂。 普通生铁占高炉冶 炼产 品 的 98 以 上，而炼钢生铁又占我国目前普通生铁的 80以上，随着工业化水平的提高，这个比例还将继续提高。我国现行生铁标准如下表所示。表 1-1 炼钢生铁国家标准(GB 71782)表 1-2 铸 造 生 铁国家标准(GB 71882)52炉渣炉渣是高炉冶炼的副产品。矿石中的脉石和熔剂、燃料灰分等熔化后组成炉渣，其主要成分为 Ca0、Mg0、Si0 2、Al 203及少量的 Mn0、Fe0、S 等。炉渣有许多用途，常用做水泥原料及隔热、建材、铺路等材料。每吨生铁的炉渣量由过去的 700-1000kg，降低至 l50-300kg。3煤气高炉煤气的化学成分为 C0、C0 2
