生铁制造工艺与设备参数详解
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钢铁全工艺及控制参数生产过程烧结炼铁炼钢连铸对应设备烧结机高炉转炉连铸机轧机对应产品烧结矿铁水钢水钢坯带钢（一）烧结1、烧结现状：合计日产量（11000）吨，【60天左右检修一次，检修14—16个小时】。
2、烧结目的：把含铁物料混合物经过高温加工之后形成块状物，以便于生产的顺利进行。
3、烧结原理：烧结过程就是根据炼铁的要求，将细粒的含铁原料、熔剂、燃料，进行配料、混匀、制粒、铺料点火、抽风烧结，然后再降温固结，经破碎、筛分、冷却，经整粒后成品经皮带输送到炼铁厂，铁厂槽下筛分下返矿，重新参加配矿，混匀，烧结。
4、烧结原料：烧结原料主要分为三类，第一类是含铁原料，要求铁含量越高越好，有害元素杂质如二氧化硅、硫、磷等越少越好，化学成份要求稳定并且粒度要小于8毫米，最大不能超过10毫米；第二类是熔剂，如石灰石、白云石等，用来调整烧结矿碱度；第三类是燃料，如焦粉、无烟煤粉等。
注：工艺革新后采用整体下料配比大于100的配比，外矿+返矿共100%,其余原料以外矿返矿为基准作调整，达到烧结矿质量稳定、辅料比例调整容易的目的。
日需原料合计为 1.21万吨，原料与成品比例为4:3。
5、烧结具体流程：说明：（1）原料准备与配料：烧结原料包括含铁原料（原矿及精矿粉）、熔剂（生石灰、石灰石）、燃料（焦炭或无烟煤）、附加物（轧钢皮、钢铁厂回收粉尘）及返矿。
这些原料除要求一定化学成分外，还要求化学成分的稳定性。
经机械强制混合后的物料形成了不同粒径的小球，使物料具有良好的透气性。
加入返矿，有利于增加混合料的透气性。
（2）混合布料：配好的各种粉料混匀制粒，以保证获得质量比较均一的烧结矿，在混合过程中加入水分使烧结料充分润湿，以提高烧结料的透气性，我们采用的是二次混合工艺，在一次混合主要是混匀并加入适当水润湿，二次混合时补足到适宜水分使混合料中细粉造成小球。
采用宽皮带给料机沿台车宽度上均匀布料，以保证透气性一致，同时保证料面平正，并有一定松散性。
生铁
生铁——生铁的定义、生铁的用途、生铁的工艺流程、生铁的化学成分1、生铁的其他名称、俗称：定义生铁是含碳量大于2％的铁碳合金，工业生铁含碳量一般在2.5%--4%，并含C、SI、Mn、S、P 等元素,是用铁矿石经高炉冶炼的产品。
根据生铁里碳存在形态的不同，又可分为炼钢生铁、铸造生铁和球墨铸铁等几种。
生铁性能：生铁坚硬、耐磨、铸造性好，但生铁脆，不能锻压。
2、各种生铁的性状、简介、用途炼钢生铁里的碳主要以碳化铁的形态存在，其断面呈白色，通常又叫白口铁。
这种生铁性能坚硬而脆，一般都用做炼钢的原料。
铸造生铁中的碳以片状的石墨形态存在，它的断口为灰色，通常又叫灰口铁。
由于石墨质软，具有润滑作用，因而铸造生铁具有良好的切削、耐磨和铸造性能。
但它的抗位强度不够，故不能锻轧，只能用于制造各种铸件，如铸造各种机床床座、铁管等。
球墨铸铁里的碳以球形石墨的形态存在，其机械性能远胜于灰口铁而接近于钢，它具有优良的铸造、切削加工和耐磨性能，有一定的弹性，广泛用于制造曲轴、齿轮、活塞等高级铸件以及多种机械零件。
此外还有含硅、锰、镍或其它元素量特别高的生铁，叫合金生铁，如硅铁、锰铁等，常用做炼钢的原料。
在炼钢时加入某些合金生铁，可以改善钢的性能。
3、生铁的工艺流程生铁的冶炼虽原理相同，但由于方法不同、冶炼设备不同，所以工艺流程也不同。
下面分别简单予以介绍。
高炉生产是连续进行的。
一代高炉（从开炉到大修停炉为一代）能连续生产几年到十几年。
生产时，从炉顶（一般炉顶是由料种与料斗组成，现代化高炉是钟阀炉顶和无料钟炉顶）不断地装入铁矿石、焦炭、熔剂，从高炉下部的风口吹进热风，喷入油、煤或天然气等燃料。
装入高炉中的铁矿石，主要是铁和氧的化合物。
在高温下，焦炭中和喷吹物中的碳及碳燃烧生成的一氧化碳将铁矿石中的氧夺取出来，得到铁，这个过程叫做还原。
铁矿石通过还原反应炼出生铁，铁水从出铁口放出。
铁矿石中的脉石、焦炭及喷吹物中的灰分与加入炉内的石灰石等熔剂结合生成炉渣，从出铁口和出渣口分别排出。
生铁的工艺流程
生铁的工艺流程
生铁是一种重要的金属材料，广泛应用于建筑、机械制造、汽车工业等领域。
生铁的制造工艺流程主要包括矿石选矿、炼焦、铁矿石还原和熔炼、炼铁和铸造等环节。
矿石选矿是生铁制造的第一步。
从矿山中挖掘出的铁矿石经过破碎、磨矿和浮选等工艺，去除杂质，得到高品位的铁矿石。
这些铁矿石通常含有铁氧化物、硅酸盐、碳酸盐等成分。
第二步是炼焦。
将选矿后的铁矿石与焦炭混合，放入高炉中进行炼焦。
在高温下，焦炭中的挥发物被释放出来，形成焦炭气体。
这些挥发物经过冷凝、净化处理后，可以得到有机化学品和煤气。
接下来是铁矿石还原和熔炼。
经过炼焦后的铁矿石和石灰石一起放入高炉中。
在高温下，焦炭气体与铁矿石中的氧化铁反应，生成还原铁。
同时，石灰石可以与杂质反应，形成炉渣。
在高炉底部，还会产生液态铁和炉渣的分离。
然后是炼铁环节。
液态铁从高炉底部流出，经过一系列的处理，去除杂质，得到精铁。
这个过程中会使用各种冶金设备，如连铸机、炼钢炉等。
精铁中的碳含量较高，通常在2-4%之间。
最后是铸造。
精铁可以通过铸造工艺制成各种形状的铸件，如铁轨、铸铁管、铸铁件等。
铸造过程中需要将精铁加热至熔化状态，然后
倒入铸型中，冷却凝固后得到所需的铸件。
总结来说，生铁的工艺流程包括矿石选矿、炼焦、铁矿石还原和熔炼、炼铁和铸造等环节。
这些环节相互配合，通过一系列的化学反应和物理过程，将原始的铁矿石转化为有用的金属材料。
生铁的制造工艺在不断发展和创新，以提高生铁的品质和产量，满足各个领域对金属材料的需求。
生铁、粗钢及铁合金的制造工艺流程
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高炉炼铁-工艺流程与主要设备1PPT培训课件
辅助设备
01
02
03
原料输送设备
包括矿石、燃料和辅助原 料的输送设备，如皮带机、 输送机等。
装料设备
用于将矿石、焦炭等原料 装入高炉炉口的设备，如 装载机、起重机等。
出铁和渣处理设备
包括出铁口挖掘设备、渣 车、水力冲渣等设备，用 于处理炼铁过程中产生的 渣和铁水。
检测与控制系统
温度检测
对高炉各部位的温度进行实时 监测，确保高炉的正常运行。
高炉炼铁的基本原理
化学反应
铁矿石在高温下与还原剂（通常是焦炭）发生化学反应，将铁氧化物还原成液 态生铁。
反应方程式
$Fe_{2}O_{3} + 3C = 2Fe + 3CO$
高炉炼铁的工艺流程概述
原料准备
01 将铁矿石、焦炭和熔剂等原料
进行破碎、筛分和混合，准备 送入高炉。
装料
02 将准备好的原料装入高炉炉顶
压力检测
检测高炉内的压力变化，预防 因压力异常导致的安全事故。
成分检测
对高炉产生的煤气、渣和铁水 等进行成分分析，以指导生产 过程的控制。
控制系统
采用自动化控制系统，对高炉 的各项工艺参数进行实时监测 和控制，确保高炉的稳定运行
。
04
高炉炼铁的未来发展与 挑战
高炉炼铁技术的发展趋势
高效化生产
通过改进工艺和设备，提 高高炉炼铁的生产效率和 产能，降低能耗和生产成 本。
人力资源管理
加强人力资源管理，提高员工技能和素质，为高 炉炼铁的可持续发展提供人才保障。
谢谢观看
03
高炉炼铁的主要设备介 绍
炼铁炉设备
炼铁炉类型
高炉炼铁主要使用的是竖炉，根 据其形状可分为圆形、方形和矩
高炉炼铁的工艺流程及主要设备
高炉炼铁的工艺流程及主要设备概述高炉炼铁是一种传统的冶炼工艺，用于将铁矿石转化为熔融的生铁。
这个过程涉及多个步骤和大量的设备，其中每个步骤都至关重要。
工艺流程1. 铁矿石的预处理首先，铁矿石需经过预处理，包括破碎、磨粉和矿石的分类。
这些步骤有助于提高矿石的反应性，使其更容易在高炉中被还原。
2. 喂料矿石、焦炭和石灰石等原料被送入炉内，形成“料柱”。
这些原料在高炉炼铁过程中将被逐渐还原，并最终形成生铁。
3. 还原在高炉中，由于焦炭的还原作用，铁矿石中的铁氧化物会逐渐还原为金属铁。
同时，石灰石还能吸收硫等有害元素。
4. 熔化当铁矿石被还原后，熔融的生铁会沿料柱往下移动，并最终流出高炉。
5. 放出渣炼铁过程中产生的渣会上浮到生铁表面并被排出高炉，从而将不需要的非金属物质排除。
6. 铁水处理生铁从高炉中流出后，需要进一步进行处理，去除夹杂物质，以提高铁的品质。
主要设备•高炉：用于炼制铁矿石成为生铁的主要设备。
•炉料制备系统：包括矿石破碎机、输送带等设备，用于将原料处理成适合入炉的状态。
•热风炉系统：用于向高炉提供热风，促进铁矿石的还原。
•煤气净化系统：将高炉产生的煤气进行净化处理，以回收有价值的物质。
•废气处理系统：对高炉排放的废气进行处理，以符合环保要求。
•铁水处理设备：包括转炉、钢包等设备，用于对生铁进行进一步加工处理。
结论高炉炼铁是一项复杂的工艺，涉及多个步骤和设备的协同作用。
通过对每个环节的精细控制和优化，可以提高生铁的质量和产量，同时降低生产成本。
在环保意识日益增强的今天，高炉炼铁企业应致力于提高资源利用效率，减少排放，实现可持续发展。
生铁的工艺流程
生铁的工艺流程生铁工艺流程生铁是一种重要的金属材料，广泛应用于建筑、机械制造、汽车工业等领域。
以下是典型的生铁生产工艺流程：1. 原料准备：生铁主要的原料是铁矿石、焦炭和石灰石。
铁矿石通常经过破碎、磨矿等处理，以提高其表面积，增加反应活性。
焦炭是高纯度碳的形式，提供燃料和还原剂。
石灰石用于减少矿石中的杂质含量。
2. 熔炼：生铁的熔炼是在高炉中进行的。
高炉是一种巨大的圆柱形结构，内部由耐火材料衬里。
在高炉中，由于高温和还原条件，铁矿石中的铁氧化物被还原为金属铁。
焦炭产生的高温气体通过高炉底部的风口喷射到高炉内，与铁矿石进行反应。
原料从高炉顶部加入，并且下降到最底部，其中还顺带带走了一部分杂质。
3. 渣化：由于铁矿石中含有一定的杂质，高炉中的矿渣是无法避免的产物。
这些矿渣是由高炉中非铁成分和添加剂形成的。
矿渣会浮在熔融金属铁的上方，通过出渣口排出高炉。
矿渣还可以经过复烧和回收利用。
4. 进一步处理：产出的生铁还需要经过进一步处理才能得到成品。
首先，生铁需要冷却，并将其分解为固体和液体相。
然后，通过钢包等设备将熔融的生铁转移到下一个处理阶段。
在这一阶段，杂质被去除，并且可以根据需要添加其他元素，以改变生铁的性质和合金化。
5. 可能的后续加工：得到的生铁可以用于制造不同的产品。
必要时，生铁可以进一步加工成不同形状的半成品，例如钢坯、铁锭等。
这些半成品可以用于制造构件、机器、工具和其他各种产品。
生铁的工艺流程是一个复杂而精确的过程，需要控制多个参数和变量，以确保最终产品的质量和性能。
随着技术的进步，生铁的生产过程也在不断优化和改进，以提高效率和环保性。
在今后的工艺发展中，可以预见更多的创新和改革将进一步推动生铁工业的进步和发展。
炼铁的工艺流程以及参数
炼铁的工艺流程以及参数
炼铁是钢铁生产过程中至关重要的环节之一，是将铁矿石经过熔炼、还原、精
炼等工艺步骤，转化成铁水的过程。
在炼铁的工艺中，控制合适的工艺参数是非常关键的，下面将介绍炼铁的工艺流程以及参数。
炼铁的工艺流程通常可以分为原料准备、熔炼、炼钢和铸造等步骤。
首先是原
料准备阶段，主要包括铁矿石、焦炭和石灰石等原料的配比和混合。
其次是熔炼阶段，将混合后的原料投入高炉中，通过高温、高压的条件使原料熔化，并在还原条件下将铁矿石中的氧化铁还原成金属铁。
炼钢阶段是对产生的生铁进行炼化，去除杂质，调整成分，使其达到钢铁的质量标准。
最后是铸造阶段，将经过炼化后的铁水铸造成各种型号的铸件。
在炼铁的过程中，影响炼铁品质的关键参数包括炉温、炉型、气体流速、碱度等。
炉温是指高炉内部的温度，炉温过高会导致矿石过热熔化、燃料燃尽太快等问题，而炉温过低会影响反应速度、还原效率等。
炉型直接影响到产品的质量和产量，不同炉型适用于不同原料和工艺。
气体流速是指高炉内煤气通过的速度，合适的气体流速可以保证燃烧充分、矿石还原彻底。
碱度是指高炉内石灰石的加入量，对炼铁的过程和产物质量都有一定的影响。
除了这些关键参数外，炼铁还需要考虑原料粒度、原料含量、温度控制等多个
因素。
合理控制这些参数，能够提高炼铁的效率，降低成本，保证产品质量。
总的来说，炼铁是一个复杂的工艺过程，需要工艺工作者综合考虑各种参数，
精准控制各个环节，才能够生产出高质量的铁水和铁产品。
希望通过不断的技术创新和工艺优化，能够使炼铁工艺更加高效、环保，为钢铁行业的发展提供更好的支撑。
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4 2
FeO
Fe3O4
1
Fe2O3
0 400 500 600 700 800 900 1000 1200
0C
570℃位置与曲线2,3相交，说明反
应仅在570℃以下进行 四个区域： 曲线1下方，Fe2O3稳定区域 曲线2上方，3下方，FeO 例如：800度时，%CO=30%
曲线1上方，2、4下方 Fe3O4 曲线3、4上方 Fe
炉唯一的氧化区域。
主要反应： C+O2=CO2 CO2+C=2CO （5）炉缸区：渣铁分层存在，焦碳浸泡其中 主要反应：渣铁间脱S，
Si、Mn等元素氧化还原
8
2、 炉料的蒸发、挥发与分解
装入炉内的炉料，除热烧结矿外，都含有一定
水分，以吸附水和结晶水两种形式存在．
吸附水：依靠微弱的表面能力吸附在炉料颗 粒表面及其孔隙表面的水, 也叫物理水． 结晶水：与炉料中的氧化物化合成为化合物 的水, 也叫化合水．
4
1.高炉炉内状况
（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%左右
（200~1100℃）
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（还原度可达30-40％） 碳素沉积反应（2CO=C+CO2）
5
1.高炉炉内状况
（2）软熔带：矿石层开始熔化与焦碳层交互排列，焦碳层也
16
铁氧化物还原
（一）铁氧化物的还原顺序：
1、还原顺序 铁的氧化物在还原时，是从高价铁氧化物逐级还 原成低价氧化物，最后还原成金属铁．
>570℃时： Fe2O3→Fe3O4 →FeO→Fe <570℃时：Fe2O3→Fe3O4→Fe （ FeO →Fe3O4＋Fe ）
2、铁氧化物顺序还原的原因
是受铁氧化物中的铁与氧的亲 合力大小决定的 一般：与氧亲合力大，分解压 就小，难还原；与氧亲合力小， 分解压就大，易还原 >570℃时， Fe2O3→Fe3O4→FeO分解压从 大到小，还原性由易到难．
当温度大于1000℃时:
H2O汽 + C = H2 + CO FeO+H2 = Fe+H2O
＋ H2O+C = H2+CO
-Q
用H2还原铁氧化物在高温区时：
FeO+C = Fe+CO
在低温区时，用H2还原铁氧化物的产物与CO作用 FeO+H2 = Fe+H2O ＋ H2O+CO = H2+CO2 FeO+CO = Fe+CO2 结论： H2参加还原反应,但最终消耗的是C和CO，H2起了传 氧的作用 ①但由于氢气的扩散能力大，所以对还原反应可以 起到催化剂的作用. ②在高温区，并不是所有H2都起传氧作用，还有少 量H2参加了还原反应，代替了部分焦炭，H2还原比Ｃ 还原消耗的热量少，所以H2存在有利于焦比降低。
产物CO2与固体碳反应:
CO2+C=2CO 将上两式叠加 FeO+CO=Fe+CO2 ＋ CO2+C=2CO FeO+C=Fe+CO
第一步：间接还原:
Fe3O4+CO=3FeO+CO2
FeO+CO=Fe+CO2
以上可看出：虽然起还原作用的仍是CO，但最终结果消耗了 固体碳．
二步式直接还原的条件
A.温度>685℃时，CO2+C=2CO 反应向右进行，间接还原全 部转换为两步式的直接还原，CO只起输氧的作用本身不消耗 B.温度<647℃时，CO2+C=2CO 反应向左进行，不发生两步 式直接还原反应． C.647～685℃之间时，以上两种情况都有可能．
5 3 685 0C FeO 647 0C 2 Fe3O4 1 Fe2O3
大于685℃为铁稳定区，小于 647℃为Fe3O4的稳定区，647 ～685℃之间为FeO稳定区．只
%CO 70 60 50 40 30 20 10
Fe
4
有大于685℃时，铁氧化物才
能还原成铁，直接还原从 647℃开始．
24
0 400 500 600 700 800 900 1000 1200 0C
10
结晶水的分解
存在于褐铁矿(2Fe2O3.3H2O)和高岭土(Al2O3.2H2O)中．
结晶水分解：
结晶水从200℃开始分解，到400～500℃激烈分解． 结晶水分解完毕需要的时间与炉料颗粒大小有关．小料 块比大料块的结晶水分解完毕的早． 结晶水激烈分解，矿石易碎裂，产生大量粉末，使料 柱透气性变坏，不利于高炉顺行． 若>1000℃时，结晶水尚未分解完，则分解出来的水汽 与焦炭中的碳发生反应．碳水反应 H2O+C焦=H2+CO-Q 是吸热反应，而且直接消耗碳，使焦比升高．
渣铁反应：（SiO2）+2[C]=[Si]+2CO
④控制Si 还原的因素： 提高炉缸温度利于Si 的还原 ↓炉渣R利于Si的还原
30
非铁元素的还原
（3）P的还原
P100%还原入铁，只有原料控P
（4）含Ti矿的冶炼
TiO2→Ti2O3→TiO→Ti→Ti（C，N）固熔体使炉渣粘稠
31
三、造渣与脱硫
9
吸附水的蒸发
吸附水在炉料加热到105℃时，激烈蒸发．吸附 水在高炉上部就能全部蒸发完毕． 吸附水蒸发吸收的是炉顶煤气的余热，不会引 起焦比升高． 吸附水蒸发的益处．
降低煤气温度，对炉顶设备及金属结构的破损作用减 弱． 煤气体积缩小，煤气流速降低，炉尘吹出量减少． 但吸附水含量的波动会影响配料称量的准确。
度随温度升高而降低，即温度升高，
CO的利用率提高，是吸热反应,
2.温度对反应的影响： 曲线3是FeO+CO=Fe+CO2的平衡 气相成分线，向上倾斜，与曲线2 正好相反，是放热反应，升温对反
%CO
Fe 3
应不利．
曲线4是Fe3O4+4CO=Fe+4CO2的 平衡气相成分线，向上倾斜，它在
70 60 50 40 30 20 10
>570℃：3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2
Fe3O4+CO=3FeO+ CO2
+Q
-Q
FeO+CO=Fe+CO2
<570℃ 3Fe2O3+CO=2Fe3O4+ CO2 Fe3O4+4CO=3Fe+4CO2
+Q
+Q +Q
2.温度对反应的影响：
图中曲线1 是还原反应 3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2的平衡气 相成分线，位置很低，说明只要少 量的CO就能使Fe2O3还原．在
高于810℃，H2比CO的还原能力强。
非铁元素的nO2→（550℃间还）→Mn2O3→（1100 ℃ 间还） →Mn3O4→（1000 ℃间还） →MnO→（1200 ℃直接还 原）→Mn ②Mn还原的特点：间接还原放热大，使炉顶温度↑ 直接还原吸热大，使焦比↑
（四）用Ｈ2 还原铁氧化物： 1.还原反应式：
>570℃ 3Fe2O3+H2=2Fe3O4+ H2O
Fe3O4+ H2 ＝3FeO+ H2O
－Q
－Q
FeO+ H2 =Fe+ H2O
<570℃ 3Fe2O3+ H2 =2Fe3O4+ H2O Fe3O4+4H2 =3Fe+4 H2O
－Q
－Q －Q
2.碳水反应的影响：
%CO Fe 3
1000℃时，CO只有0.50%,大于它反
应就向右进行，认为此反应是不可 逆的．
70 60 50 40 30 20 10
4
FeO
2
Fe3O4
Fe2O3
1
0C
曲线2是反应
Fe3O4+CO=3FeO+CO2的平衡气相成 分线，向下倾斜，平衡气相中CO浓
0 400 500 600 700 800 900 1000 1200
高炉炼铁知识讲座
首钢技师学院 杨彦娟
1
主要内容
高炉冶炼的基本原理 高炉强化冶炼手段和方法 高炉基本操作制度 高炉炼铁新技术
2
第一讲 高炉冶炼基本原理
一、炉料的蒸发、分解与气化
二、高炉还原过程
三、造渣与脱S 四、风口前C的燃烧 五、炉料与煤气运动 六、高炉能量利用
3
一、炉料的蒸发、分解与气化
1.高炉炉内状况
lgPo2
10
Fe2O3 Fe3O4 FeO
0 -10 -20 843K -30 Fe3O4
500 1000 1500 2000 K <570℃时，Fe2O3仍最易还原， FeO极不稳定，按下式分解： 各种铁氧化物不同温度的分解压 3FeO→Fe2O3+Fe
（二）用CO还原铁氧化物： 1.还原反应式：
6
1.高炉炉内状况
（3）滴落带：主要由焦碳床组成，熔融状态的渣
铁穿越焦碳床
主要反应： Fe的渗C
Mn、Si、P、Cr的直接还原
溶入直接还原元素Si 、Mn 、P 、S
炉渣由中间渣转向终渣。
7
1.高炉炉内状况
（4）回旋区：C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
CuO→PbO→FeO→MnO→SiO 2 →Al2O3→MgO→CaO 能被还原 部分被还原 不能被还原
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直接还原与间接还原
（1）间接还原：用CO、H2为还原剂还原铁的氧化物，产物为 CO2、H2O的还原反应。 特点：放热反应、 反应可逆 （2）直接还原：用C作为还原剂，最终气体产物为CO的还原 反应。 特点：强吸热反应、 反应不可逆 （3）直接、间接还原区域划分：取决于焦碳的反应性 低温区 ＜800℃基本为间接还原 中温区 800~1100℃共存 高温区 ＞ 1100℃全部为直接还原 （4）用直接还原度rd、间接还原度ri来衡量高炉C素利用好坏， 评价焦比。