钢铁冶金学Ⅰ

八、高炉技术经济指标
1、有效容积：铁口中心线至大钟下降下沿或溜槽垂直下 、有效容积： 沿。Vu 工作容积＝有效容积－ 工作容积＝有效容积－炉缸容积
2、有效容积利用系数：高炉一昼夜每m3有效容积生产 、有效容积利用系数：高炉一昼夜每 生铁的量， 生铁的量， t/m3d 。 n=P/Vu 3、焦比：每t生铁所消耗的焦炭， kg/t 。 、焦比： 生铁所消耗的焦炭 生铁所消耗的焦炭， K=Q/P 4、煤比：每t生铁所消耗的煤粉量， kg/t 。 、煤比： 生铁所消耗的煤粉量 生铁所消耗的煤粉量， 5、综合焦比＝焦比＋煤比×置换比 、综合焦比＝焦比＋煤比× 6、冶炼强度：每天每m3容积消耗的焦炭量， t/m3。 、冶炼强度：每天每 容积消耗的焦炭量 容积消耗的焦炭量， I=Q/ Vu=n×K × 综合冶炼强度=每天综合焦炭消耗量 每天综合焦炭消耗量/有效容积 综合冶炼强度 每天综合焦炭消耗量 有效容积
4、焦炭 、 还原剂、增碳剂、 （1）作用：发热剂 、还原剂、增碳剂、骨架作用 ）作用： （2）质量要求 ： ） C固高； A低；V适当； S、P低；常温强度高；高温强 固高； 低 适当； 、 低 常温强度高； 固高 适当 度高； 度高；稳定性好 5、炼焦工艺（配煤、原煤、工艺过程、新工艺） 、 配煤、原煤、工艺过程、新工艺） 6、煤粉 、 （1）喷吹煤粉的作用：发热、还原 ）喷吹煤粉的作用：发热、 （2）质量要求：灰分低，C高；②S、P低，K、 ）质量要求：灰分低， 高 、 低 、 Na低；发热值高；可磨性好；燃烧性和反应性 低 发热值高；可磨性好； 好；安全性高
2 铁矿粉造块
一、定义：铁矿粉造块是将不能直接入炉的金属矿 定义：
粉经配料后用人工方法造成符合冶炼要求的矿块。 粉经配料后用人工方法造成符合冶炼要求的矿块。
二、意义：扩大了冶炼原料的来源，同时又改善了原 意义：扩大了冶炼原料的来源，
料的质量。 料的质量。
三、目的：将粉料制成具有高温强度的块状料；改善铁 目的：将粉料制成具有高温强度的块状料；
四、烧结过程的主要反应
1、固体燃料的燃烧 、 （1）特征： ）特征： 1）C少，稀而均匀。重量比 左右。 ） 少 稀而均匀。重量比3-5%；体积比 ；体积比10%左右。 左右 2）传热条件好。抽风 ）传热条件好。 3）具有一定量的空气过剩系数：α=实际耗氧 理论耗氧 实际耗氧/理论耗氧 ）具有一定量的空气过剩系数： 实际耗氧
（2）脉石成分(SiO2、Al2O3、CaO、MgO )； ） 、 （3）有害杂质(S、P、F、As、K、Na、Pb、Zn、Cu)与有益元素 ） 、 、 、 、 、 、 、 、
（Mn、Cr、Ni、Co、V、Ti、Mo、Nb、稀土类等 ）； 、 、 、 、 、 、 、 、 由好至坏依次为：褐铁矿、菱铁矿、赤铁矿、磁铁矿） （4）还原性（由好至坏依次为：褐铁矿、菱铁矿、赤铁矿、磁铁矿）； ） （5）强度与粒度（粒度上限决定还原性，下限决定于透气性，一般为 ） 粒度上限决定还原性，下限决定于透气性， 9—25mm ）； （6）化学成分和粒度的稳定 ）
钢铁冶金学Ⅰ 钢铁冶金学Ⅰ
教师： 教师：王杏娟
学时： 学时：64
目 录
1 绪论 2 铁矿粉造块 3 高炉冶炼过程的物理化学 4 高炉炉料和煤气的运动 5 高炉能量利用 6 高炉工艺计算 7 高炉强化冶炼
1 绪论
一、钢铁工业在国民经济中的地位
1、发展钢铁工业的条件 、 2、钢铁材料的优越性能 、
二、钢铁企业的炼铁生产
利用钢铁厂的废弃物。 利用钢铁厂的废弃物。
二、烧结原料的质量要求
1、含铁原料 、 种类：精矿粉，富矿粉，高炉炉尘，转炉炉尘，轧钢皮， 种类：精矿粉，富矿粉，高炉炉尘，转炉炉尘，轧钢皮， 硫酸渣等。 硫酸渣等。 质量要求： 、 低 质量要求：S、P低，FeO高，粒度＜10mm。 高 粒度＜ 。 2、溶剂 、 种类：石灰石；消石灰；生石灰；白云石；菱镁石。 种类：石灰石；消石灰；生石灰；白云石；菱镁石。 质量要求： 质量要求：CaO、MgO高；S、P低；粒度＜ 3mm，要 、 高 、 低 粒度＜ ， 有利于分解和矿化；高活性度；成分稳定。 有利于分解和矿化；高活性度；成分稳定。
矿石的冶金性能，使高炉冶炼指标得到改善； 矿石的冶金性能，使高炉冶炼指标得到改善；去除某些有 害杂质，回收有益元素， 害杂质，回收有益元素，达到综合利用资源和扩大铁矿石 原料资源。 原料资源。
2.1铁矿粉烧结 铁矿粉烧结 一、烧结的作用：利用贫矿和粉矿；改善冶金性能； 烧结的作用：利用贫矿和粉矿；改善冶金性能；
六、高炉辅助设备
1、供料系统 、 2、送风系统 、 3、除尘系统 、 4、渣铁处理系统 、 5、燃料喷吹系统 、
七、高炉冶炼的概况
分为五带: 分为五带 1、块状带：间接还原 、块状带： 分解反应 CaCO3=CaO+CO2 部分直接还原 FeO+C=Fe+CO
2、软熔带：造渣 CaO+SiO2+Al2O3=硅酸盐 、软熔带： 硅酸盐 渗碳反应： 渗碳反应：3Fe+2CO=Fe3C+CO2 3、滴落带：直接还原（FeO）+C= 、滴落带：直接还原（ ） （MnO）+C= ） （ SiO2 ） +C= （ P2O5 ） +C= 4、风口燃烧带：2C+O2=2CO 、风口燃烧带： 5、炉缸部分：脱硫反应 FeS+CaO+C =CaS+ Fe+CO 、炉缸部分：
7、生铁合格率： 生铁化学成分符合国家标准的总量占生 、生铁合格率： 铁总产量的百分数。 铁总产量的百分数。 一级品： ＜ ％；合格品 一级品：S＜0.03％；合格品： S＜0.07％； ％；合格品： ＜ ％； 8、休风率 ：休风时间占日历时间的百分比。 、 休风时间占日历时间的百分比。 9、高炉一代寿命 （炉龄）： 炉龄）： （1）两次大修之间的时间，年。 ）两次大修之间的时间， （2）单位体积的产铁量，t/m3。 ）单位体积的产铁量，
（2）燃烧过程：完全燃烧与不完全燃烧同时存在。 ）燃烧过程：完全燃烧与不完全燃烧同时存在。 xC+yO2=nCO+mCO2 t<1200℃ CO/ CO2 =1，一级反应 ℃ ， t>1500℃ CO/ CO2 =2，零级反应 ℃ ， 烧结过程温度实际处在1200℃-1500℃，CO/ CO2 =1-2 烧结过程温度实际处在 ℃ ℃ 之间，中间过渡状态，烧结废气中CO和CO2 共存。 共存。 之间，中间过渡状态，烧结废气中 和 烧结废气成分为： 、 烧结废气成分为：CO、CO2 、N2、H2、O2 （3）烧结料层的气氛条件：根据废气成分确定。 ）烧结料层的气氛条件：根据废气成分确定。 烧结过程中：自由氧为2-6%，是氧化性或弱氧化性气氛。 烧结过程中：自由氧为 ，是氧化性或弱氧化性气氛。 但在固体燃料表面附近，则是还原性气氛。 但在固体燃料表面附近，则是还原性气氛。 可以说，烧结过程宏观上氧化性气氛； 可以说，烧结过程宏观上氧化性气氛；微观上有还原性 气氛。 气氛。 固体燃料粒度过大时，还原气氛强， 固体燃料粒度过大时，还原气氛强，要求固体燃料粒度 小于3mm>70%。 小于 。
三、抽风烧结过程
温度分布见教材中的图2-1(P33)。分为5层 。分为 层 温度分布见教材中的图 1、烧结矿层：小于 、烧结矿层：小于1100℃，空气预热；烧结矿冷却； ℃ 空气预热；烧结矿冷却； 液相结晶固结。厚度逐渐增加，烧结完成时则全部都是。 液相结晶固结。厚度逐渐增加，烧结完成时则全部都是。 2、燃烧层：700℃至1350℃或1500℃，厚度为 、燃烧层： ℃ ℃ ℃ 厚度为1580mm。燃料燃烧；软熔；氧化；还原；分解等。 。燃料燃烧；软熔；氧化；还原；分解等。
3、熔剂（石灰石、白云石 ） 、 石灰石、 （1）目的：降低熔点、脱硫。 ）目的：降低熔点、脱硫。 （2）分类：碱性、中性、酸性（理论分法）。 ）分类：碱性、中性、酸性（理论分法）。 （3）质量要求：CaO、MgO高；S、P低；高强 ）质量要求： 、 高 、 低 度和适宜粘度；比较高的活性。 度和适宜粘度；比较高的活性。
3、燃料 、 （1）点火气体燃料：有高炉煤气、焦炉煤气、天然气， ）点火气体燃料：有高炉煤气、焦炉煤气、天然气， 一般采用高炉煤气与焦炉煤气混合 。 质量要求：发热值高，点火温度达到1100℃至1250℃； 质量要求：发热值高，点火温度达到 ℃ ℃ 安全。 安全。 2）固体燃料： （2）固体燃料：焦粉和煤粉 质量要求：质量： 和 低 质量要求：质量：A和V低；S和P低；粒度＜3mm。 和 低 粒度＜ 。
四、高炉原料
1、铁矿石(烧结矿、球团矿、天然块矿 ) 、铁矿石 烧结矿、球团矿、 基本定义： 基本定义： 矿物：自然界存在的自然元素和化合物。 矿物：自然界存在的自然元素和化合物。 矿石：可以提取有用物质并获取利润的矿物。 矿石：可以提取有用物质并获取利润的矿物。 脉石：不可以提取有用物质或不能获取利润的矿物。 脉石：不可以提取有用物质或不能获取利润的矿物。 铁矿石种类：赤铁矿（ ），红色 红色； 铁矿石种类：赤铁矿（Fe2O3），红色； 磁铁矿（ ），黑色 有磁性； 黑色， 磁铁矿（Fe3O4），黑色，有磁性； 褐铁矿（ ），含有结晶水 褐铁矿（Fe2O3·nH2O），含有结晶水； ），含有结晶水； 菱铁矿（ 碳酸盐。 菱铁矿（FeCO3）碳酸盐。 评价指标： 评价指标： （1）含铁品位 ）含铁品位(TFe)； ；
从矿石到钢材的生产可分为两个流程。 从矿石到钢材的生产可分为两个流程。 1、高炉—转炉 轧机 “长流程”主要流程 、高炉 转炉 转炉—轧机 长流程” 2、直接还原或熔融还原—电炉 轧机 “短流程” 、直接还原或熔融还原 电炉 电炉—轧机 短流程”
三、高炉
炉喉 炉身
炉腰 炉腹 炉缸 死铁层发展趋势：大型化、 发展趋源自：大型化、矮胖型五、高炉产品
1、生铁 、 （1）成分有 、C、Si、Mn、S、P等 ）成分有Fe、 、 、 、 、 等 （2）分为炼钢生铁、铸造生铁（Si高S低）、铁合金 ）分为炼钢生铁、铸造生铁（ 高 低）、铁合金 （3）铁与钢主要区别是 ）铁与钢主要区别是C 2、煤气 、 （1）成分有 CO、CO2、N2、H2、H2O ） 、 （2）用途：热风炉、加热炉、锅炉房或自备发电厂的燃料。 ）用途：热风炉、加热炉、锅炉房或自备发电厂的燃料。 3、炉渣 、 （1）成分有：CaO、MgO、SiO2、Al2O3、FeO、MnO等 ）成分有： 、 、 、 等 （2）用途：水泥、路基、建筑用材、绝热材料。 ）用途：水泥、路基、建筑用材、绝热材料。