高炉铁水在铸件生产中的应用
高炉冶炼炼铁技术工艺及应用探讨
高炉冶炼炼铁技术工艺及应用探讨摘要：随着机械自动化水平的不断提升，机械制造行业对钢铁的需求量在不断提升，此外汽车、轮船、高层建筑等行业的快速发展进一步提升钢铁需求量的提升。
作为钢铁生产的关键过程，高炉冶炼炼铁技术工艺及应用的探讨有着非常重要地位及价值。
关键词：高炉冶炼炼铁；工艺流程；工艺实现；发展一、高炉炼铁工艺技术参数高炉冶炼过程是在一个密闭的竖炉内进行的。
高炉冶炼过程的特点是，在炉料与煤气逆流运动的过程中完成了多种错综复杂地交织在一起的化学反应和物理变化，且由于高炉是密封的容器，除去投入（装料）及产出（铁、渣及煤气）外，操作人员无法直接观察到反应过程的状况，只能凭借仪器仪表间接观察。
为了弄清楚这些反应和变化的规律，首先应对冶炼的全过程有个总体和概括的了解，这体现在能正确地描绘出运行中的高炉的纵剖面和不同高度上横截面的图像。
这将有助于正确地理解和把握各种单一过程和因素间的相互关系。
高炉冶炼过程的主要目的是用铁矿石经济而高效率地得到温度和成分合乎要求的液态生铁。
为此，一方面要实现矿石中金属元素（主要为Fe）和氧元素的化学分离――即还原过程；另一方面还要实现已被还原的金属与脉石的机械分离――即熔化与造渣过程。
最后控制温度和液态渣铁之间的交互作用得到温度和化学成分合格的铁液。
全过程是在炉料自上而下、煤气自下而上的相互紧密接触过程中完成的。
低温的矿石在下降的过程中被煤气由外向内逐渐夺去氧而还原，同时又自高温煤气得到热量。
矿石升到一定的温度界限时先软化，后熔融滴落，实现渣铁分离。
已熔化的渣铁之间及与固态焦炭接触过程中，发生诸多反应，最后调整铁液的成分和温度达到终点。
故保证炉料均匀稳定的下降，控制煤气流均匀合理分布是高质量完成冶炼过程的关键。
二、高炉炼铁工艺流程（1）高炉本体。
炼铁生产的关键部分就是高炉本体，其是圆筒形设备，主要包括了由钢铁焊接成的炉壳、由耐火砖砌筑成的炉衬、冷却设备、炉型、立柱、炉体框架以及高炉的基础等部分。
炼钢流程及合金辅料
钢与生铁的区别： 元素 C Si Mn p s
（2）转炉吹炼
生铁货铸铁（%） 2.5-4.5 0.3-4.0 0.4-2.0 0.015-0.5 0.01-0.1
2.高炉是炼铁的主要设备，使用的原料有铁矿石（包括 烧结矿、球团矿和块矿）、铁水送炼钢厂炼钢； 高炉煤气主 要用来烧热风炉，同时供炼钢厂和轧钢厂使用；高炉渣经水 淬后送水泥厂生产水泥。
炼钢简述
3.炼钢，目前主要有两条工艺路线，即转炉炼钢工艺流 程和电弧炉炼钢流程。通常将“高炉——铁水预处理——转 炉——精炼——连铸”称为长流程，而将“废钢——电弧 炉——精炼——连铸”称为短流程。
硅钙合金牌号及化学成份
牌号 化学成份% Ca Si C Al P S ≥≤
Ca31Si60 31 55－65 1.0 2.4 0.04 0.05 Ca28Si60 28 55－65 1.0 2.4 0.04 0.05 Ca24Si60 24 55－65 1.0 2.5 0.04 0.04 Ca20Si55 20 50－60 1.0 2.5 0.04 0.04
几种常见铁合金
1.硅钙：
硅钙合金是由元素硅、钙和铁组成的复合合金，是一种较为理想的复合脱氧剂、脱硫 剂。被广泛应用于优质钢、低碳钢、不锈钢等钢种和镍基合金、钛基合金等特殊合金的生 产当中；并适合作转炉练钢车间用的增温剂；还可以作铸铁的孕育剂和球墨铸铁生产中的 添加剂。
钙和硅与氧都有很强的亲和力。特别是钙，不仅与氧有极强的亲和力，而且与硫、氮 都有很强的亲和力。所以硅钙合金是一种较理想的复合胶氧剂、脱硫剂。硅合金不仅脱氧 能力强，脱氧产物易于上浮，易于排出，而且还能改善钢的性能，提高钢的塑性、冲击韧 性和流动性。目前硅钙合金可以代替铝进行终脱氧。被应用于优质钢。特殊钢和特殊合金 生产中。例如低碳钢、不锈钢等钢种和镍基合金、钛基合金等特殊合金,均可用硅钙合金作 脱氧剂。硅钙合金也适合作转炉练钢车间用的增温剂，硅钙合金还可用作铸铁的孕育剂和 球墨铸铁生产中的添加剂。
37-V法铸造在黑色合金铸件上的拓展与提升--张建满(1)
V法铸造在黑色合金铸件上的拓展与提升叶升平张建满华中科技大学材料成型及模具技术国家重点实验室全国铸造学会消失模与V法铸造技术委员会摘要：铸造产业结构调整和节能减排国策导引，促进了V法铸造的进一步发展。
本文总结了V 法铸造在短流程铸铁、大型铸铁箱体、和铸钢件等领域的最新应用情况。
针对V法铸造存在的主要问题，提出V法铸造在EV A薄膜性能、型砂标准与涂料的匹配等方面还需研究攻关。
关键词：V法铸造，拓展，提升Abstract:The structure adjustment of casting industry and policy guidance of energy conservation and emission reduction promote further development of V-process.The paper summarizes latest application of V-process in short-process for iron castings,large box castings,cast steel castings and so on.Based on major problems of this technique,we think the property of EV A plastic film,matching of molding sand and coating etc really need more research or study.Key words:V-process casting,develop2010年6月，全国铸造学会消失模与V法铸造技术委员会在湖北武汉华中科技大学举办了首届全国V法铸造技术与生产管理研讨培训班。
2012年7月，在青岛双星铸造机械有限公司举办了第二届全国V法铸造技术与生产管理研讨培训班。
笔者根据这两期培训班和消失模与V法铸造技术委员会及其网站所掌握的资讯，得出结论：近十年来，由于产业结构和节能减排等国策的导引，V法铸造在中国,尤其是黑色合金铸件领域拓展迅速，呈蓬勃发展之态势。
铸造生铁生产工艺流程
铸造生铁生产工艺流程1.铸造生铁是一种重要的金属加工工艺。
The production of cast iron is an important metal processing technology.2.铁矿石是铸造生铁的原材料之一。
Iron ore is one of the raw materials for producing cast iron.3.蒸汽锅炉用于熔化铁矿石。
Steam boilers are used to melt iron ore.4.在高温下，铁矿石会融化成液体铁。
At high temperatures, iron ore will melt into liquid iron.5.添加石灰石可以减少铁中的硫含量。
Adding limestone can reduce the sulfur content in iron.6.熔化后的铁液需要经过脱硫处理。
The molten iron needs to undergo desulfurization treatment.7.从高炉底部取出铁水，用于铸造。
The iron is taken out from the bottom of the blast furnace for casting.8.铸造生铁需要模具来定型。
Casting cast iron requires molds for shaping.9.将液态铁水倒入模具中进行凝固。
Pour the liquid iron into the mold for solidification.10.冷却后，铸件需要进行淬火处理。
After cooling, the castings need to undergo quenching treatment.11.淬火可以提高铸件的硬度和强度。
Quenching can improve the hardness and strength of castings.12.美工加工可以提高铸件的表面光洁度。
在高炉炼铁主要反应有3篇
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第一篇高炉炼铁原料1．铁矿石和燃料高炉炼铁必备的三种原料中，焦炭作为燃料和还原剂，是主要能源；熔剂，如石灰石，主要用来助熔、造渣；铁矿石则是冶炼的对象。
这些原料是高炉冶炼的物质基础，其质量对冶炼过程及冶炼效果影响极大。
铁矿石铁矿石分类及特性高炉冶炼用的铁矿石有天然富矿和人造富矿两大类，含铁量在50%以上的天然富矿经适当破碎、筛分处理后可直接用于高炉冶炼。
贫铁矿一般不能直接入炉，需要破碎、富矿并重新造块，制成人造富矿（烧结矿或球团矿）再入高炉。
人造富矿含铁量一般在55%~65%之间。
由于人造富矿事先经过焙烧或者烧结高温处理，因此又称为熟料，其冶炼性能远比天然富矿优越，是现代高炉冶炼的主要原料。
天然块矿统称成为生料。
我国富矿储量很少，多数是含Fe30%左右的贫矿，需要经过富矿才能使用。
A. 矿石和脉石能从中经济合理的提炼出金属来的矿物成为矿石。
如铁元素广泛地、程度不同地分布在地壳的岩石和土壤中，有的比较集中，形成天然的富铁矿，可以直接利用来炼铁；有的比较分散，形成贫铁矿，用于冶炼及困难又不经济。
随着选矿和冶炼技术的发展，矿石的来源和范围不断扩大。
含铁较低的贫矿经过富选也可用于炼铁。
矿石中除了用来提炼金属的有用矿物外，还含有一些工业上没有提炼价值的矿物或岩石，称为脉石。
对冶炼不利的脉石矿物，应在选矿和其他处理过程中尽量去除。
但矿石中脉石的结构和分布直接影响矿石的选冶性能。
如果含铁矿物结晶颗粒比较粗大，则在选矿过程中易于实现有用矿物的单体分离；反之，如果含铁矿物呈颗粒结晶嵌布在脉石中，则要进一步细磨矿石才能分离出有用单体。
B．天然矿石的分类及特性天然铁矿石按其主要矿物分为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿等几种，主要矿物组成及特征见下表。
常见铁矿石的组成及特征名称主要成分理论含铁实际富矿含铁颜色特性磁铁矿Fe3O4 72.40% 45-70% 黑P、S高，坚硬，致密，难还原赤铁矿Fe2O3 70.00% 55-60% 红P、S低，质软，易碎，易还原褐铁矿nFe2O3+mH2O 55.2~66.1% 37-55% 黄褐P高，质软疏松，易还原菱铁矿FeCO3 48.20% 30-40% 灰浅黄易破碎，焙烧后易还原磁铁矿，主要含铁矿物为Fe3O4，具有磁性。
高炉结构图
高炉:炼铁一般就是在高炉里连续进行的。
高炉又叫鼓风炉,这就是因为要把热空气吹入炉中使原料不断加热而得名的。
这些原料就是铁矿石、石灰石及焦炭。
因为碳比铁的性质活泼,所以它能从铁矿石中把氧夺走,而把金属铁留下。
高炉的主要组成部分:高炉炉壳:现代化高炉广泛使用焊接的钢板炉壳,只有极少数最小的土高炉才用钢箍加固的砖壳。
炉壳的作用就是固定冷却设备,保证高炉砌体牢固,密封炉体,有的还承受炉顶载荷。
炉壳除承受巨大的重力外,还要承受热应力与内部的煤气压力,有时要抵抗崩料、坐料甚至可能发生的煤气爆炸的突然冲击,因此要有足够的强度。
炉壳外形尺寸应与高炉内型、炉体各部厚度、冷却设备结构形式相适应。
炉喉:高炉本体的最上部分,呈圆筒形。
炉喉既就是炉料的加入口,也就是煤气的导出口。
它对炉料与煤气的上部分布起控制与调节作用。
炉喉直径应与炉缸直径、炉腰直径及大钟直径比例适当。
炉喉高度要允许装一批以上的料,以能起到控制炉料与煤气流分布为限。
炉身:高炉铁矿石间接还原的主要区域,呈圆锥台简称圆台形,由上向下逐渐扩大,用以使炉料在遇热发生体积膨胀后不致形成料拱,并减小炉料下降阻找力。
炉身角的大小对炉料下降与煤气流分布有很大影响。
炉腰:高炉直径最大的部位。
它使炉身与炉腹得以合理过渡。
由于在炉腰部位有炉渣形成,并且粘稠的初成渣会使炉料透气性恶化,为减小煤气流的阻力,在渣量大时可适当扩大炉腰直径,但仍要使它与其她部位尺寸保持合适的比例关系,比值以取上限为宜。
炉腰高度对高炉冶炼过程影响不很显著,一般只在很小范围内变动。
炉腹:高炉熔化与造渣的主要区段,呈倒锥台形。
为适应炉料熔化后体积收缩的特点,其直径自上而下逐渐缩小,形成一定的炉腹角。
炉腹的存在,使燃烧带处于合适位置,有利于气流均匀分布。
炉腹高度随高炉容积大小而定,但不能过高或过低,一般为3.0～3.6m。
炉腹角一般为79～82 ;过大,不利于煤气流分布;过小,则不利于炉料顺行。
炉缸:高炉燃料燃烧、渣铁反应与贮存及排放区域,呈圆筒形。
铁铸件制作配方介绍
铁铸件制作配方介绍全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：铁铸件在工业生产中扮演着非常重要的角色，它们被广泛应用于汽车、机械设备、建筑物以及其他领域。
铁铸件的制作过程需要严格遵循一定的配方，并且需要经过多道工艺流程来完成。
本文将介绍铁铸件制作的配方和工艺流程，帮助读者了解铁铸件的制作过程。
铁铸件的主要成分是铁和碳，其中碳的含量通常在2%～4%之间。
铁铸件通常通过熔铁炉熔炼铁水，然后倒入铸型中进行冷却凝固，最终制成所需形状的铁铸件。
下面将详细介绍铁铸件的制作配方和工艺流程。
1. 铁铸件的配方包括铁水、造型砂、脱模剂等材料。
铁水是最重要的原材料，其含有铁和碳，通过添加其他合金元素来改变铸件的性能。
造型砂是模具的主要材料，用于制作铸件的外形和内部结构。
脱模剂用于减少砂型和铸件之间的粘附力，便于取出铸件。
2. 制作铁铸件的工艺流程包括模具制作、熔炼铁水、浇铸、冷却凝固、清理等步骤。
首先在模具中制作出铸件的外形和内部结构，然后将铁水熔铸到模具中，待冷却凝固后取出铸件，最后清理表面和修整尺寸。
3. 铁铸件的制作过程需要严格控制制度参数，包括铁水的温度、流速和压力，模具的温度和湿度，冷却速度等。
这些参数直接影响铸件的质量和性能，需要经验丰富的操作人员进行控制。
4. 铁铸件的质量和性能受到许多因素的影响，如原材料、工艺流程、设备等。
在选择配方和制度参数时需要考虑这些因素，以确保铁铸件的质量达标。
铁铸件制作是一个复杂的工艺过程，需要严格遵循配方和工艺流程，并且需要经验丰富的操作人员来进行控制。
只有在掌握了铁铸件制作的技术要点和经验后，才能生产出质量优良的铁铸件，满足各种工业领域的需求。
希望本文能够为读者提供一些关于铁铸件制作配方和工艺流程方面的参考，帮助读者更好地了解铁铸件的制作过程。
【2000字】第二篇示例：铁铸件，又称为铸铁件，是一种由铁水铸造而成的金属零部件，它广泛应用于机械设备、汽车工业、建筑工程等领域。
铁铸件具有成本低廉、制造工艺简单、性能稳定可靠等优点，因此在工业生产中得到了广泛的应用。
高炉练铁的原理,高炉炼铁增加炉高的目的
高炉练铁的原理|高炉炼铁增加炉高的目的高炉炼铁原理炼铁过程实质上是将铁从其自然形态——矿石等含铁化合物中还原出来的过程。
炼铁方法主要有高炉法、直接还原法、熔融还原法等，其原理是矿石在特定的气氛中（还原物质CO、H2、C；适宜温度等）通过物化反应获取还原后的生铁。
生铁除了少部分用于铸造外，绝大部分是作为炼钢原料。
高炉炼铁是现代炼铁的主要方法，钢铁生产中的重要环节。
这种方法是由古代竖炉炼铁发展、改进而成的。
尽管世界各国研究发展了很多新的炼铁法，但由于高炉炼铁技术经济指标良好，工艺简单，生产量大,劳动生产率高,能耗低，这种方法生产的铁仍占世界铁总产量的95％以上。
炼铁工艺是是将含铁原料（烧结矿、球团矿或铁矿）、燃料（焦炭、煤粉等）及其它辅助原料（石灰石、白云石、锰矿等）按一定比例自高炉炉顶装入高炉，并由热风炉在高炉下部沿炉周的风口向高炉内鼓入热风助焦炭燃烧（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料），在高温下焦炭中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气。
原料、燃料随着炉内熔炼等过程的进行而下降，在炉料下降和上升的煤气相遇，先后发生传热、还原、熔化、脱炭作用而生成生铁，铁矿石原料中的杂质与加入炉内的熔剂相结合而成渣，炉底铁水间断地放出装入铁水罐，送往炼钢厂。
同时产生高炉煤气，炉渣两种副产品，高炉渣铁主要矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成，自渣口排出后，经水淬处理后全部作为水泥生产原料；产生的煤气从炉顶导出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。
炼铁工艺流程和主要排污节点见上图。
高炉炼铁增加炉高的目的单纯的提高高炉的高度并不能提高还原气的利用率，因为在一定的温度下碳氧反应的平衡常数是一个定值，并不会因为反应时间的提高而提高。
只是因为大型高炉的体积很大，显得高而已。
一个2000左右的高炉上料设备就接近6米左右，而且高炉内部必须进行各种反应，一定高度的高炉可以充分是炉料进行预热还原，由于高炉的还原一般实在炉腹部位开始也就是所谓的成渣区，合理的高炉设计可以促进煤气流的发展，使高炉顺行。
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高炉铁水在铸件生产中的应用
【摘要】对高炉铸造生铁铁水及铸铁产品的生产过程进行了介绍。
从灰铸铁与球墨铸铁两种材料产品的生产过程与检测结果论述了高炉铁水直接应用的可行性。
【关键词】高炉铁水；灰铸铁件；球墨铸铁件
1 高炉铁水介绍
高炉铁水通常分为两种：铸造生铁铁水及炼钢生铁铁水。
这里只介绍铸造生铁铁水在铸铁件生产中的应用。
高炉铁水是高炉铁厂通过对铁矿石进行还原冶炼处理得到的产品，一般不能直接用于铸件生产，主要原因是其化学成分及机械性能不能直接满足铸件要求。
高炉铁水的化学成分波动范围一般为：
C：3.7-4.8%；Si：1.2-1.6%；Mn：0.5-0.9%；P：0.06-0.1%；S：0.02-0.04%
抗拉强度σb一般为80-120Mpa，延伸率δ约为0%。
金相石墨形态为粗大的片状石墨加共晶石墨。
2 铸件的生产
目前我国灰铸铁件的生产一般采用冲天炉或冲天炉+保温炉进行熔炼，熔炼热量来源为焦碳的燃烧。
焦碳燃烧产生大量的CO2和SO2气体。
并随之产生大量的废渣和灰尘。
因此冲天炉熔炼污染较大。
球墨铸铁件的生产一般采用中频感应电炉。
相对于冲天炉生产来说，电炉生产质量稳定、劳动条件有较大改善、环境污染减少。
但电炉熔炼耗电大，在电力供应紧张的今天，耗电量大已成为制约铸造企业发展的重要问题。
铸件生产的原材料通常采用铸造生铁、废钢铁与回炉料。
其中铸造生铁为即为上述高炉铁水经冷却处理而来。
3 高炉铁水在铸件生产中的应用
铸件在生产过程中需将铸造生铁与废钢铁、回炉料等重新进行熔炼。
如果能将高炉铁水做简单处理之后直接浇注铸件，则可节约二次熔炼的能耗和原料损耗，缩短生产流程与生产周期，降低人工费用，从而使生产率与经济效益得到显著提高。
3.1高炉铁水在灰铸铁件生产中的应用
在铸造生产中，灰铸铁材料一般要求化学成分为：
C：3.4-3.7%；Si：1.4-2.4%；Mn：0.6-1.0%；P：0.15%max；S：0.12%max.
抗拉强度σb>241Mpa，硬度HB=187-255
从高炉铁水的成分来看，高碳含量使得其工晶度大于1，石墨形态为粗大的片状石墨与共晶石墨。
高炉铁水的出铁温度一般在1350-1450℃，以特制铁水运输罐从高炉铁厂运到铸件生产厂，如果运输距离在一百公里以内，则温度下降不会超过100℃。
当然为了满足铸件化学成分及机械性能的要求，需要将高炉铁水进行适当的处理，以调整碳、硅、锰等成分的含量。
可在现有冲天炉+保温炉双联熔炼的生产过程中，取消冲天炉熔炼过程，直接采用高炉冶炼的铸造生铁铁水，与保温电炉内已熔融的废钢、回炉料铁水充分混合，升温调质，以取得铸件要求的化学成分，进而达到机械性能要求。
（采用碳硫快速分析仪及光谱分析仪监控成分）。
用高炉铁水生产的灰铸铁件，由于金相结构中石墨片粗大，因此其导热性大大提高。
这里以汽车制动鼓为例说明，其典型化学成分如下：
C：3.43%；Si：1.82%；Mn：0.88%；P：0.08%；S：0.11%.
拉力σb为275Mpa，硬度HB=195
金相结构：珠光体99%，A型石墨>90%，石墨长度3级。
达到上述成分、金相及性能要求的制动鼓，按美国FMVSS 121仿疲劳测试程序，可以通过在80公里及100公里/小时的行驶速度下，紧急制动100次而产品不断裂的要求。
由此可见，只要控制好灰铸铁生产过程中的升温、调质过程，采用高炉铁水可以得到满足要求的灰铁铸件。
3.2高炉铁水在球墨铸铁件生产中的应用
在铸造生产中，球墨铸铁材料一般要求化学成分范围如下：
C：3.4%min；Si：2.2-2.75%；Mn：0.1-0.5%；P：0.06%max；S：0.03%max.
抗拉强度≥448MPa 屈服强度≥310 MPa 延伸率≥12%
同样需要关注高炉铁水的成分：高碳高硅使得其碳当量较高。
而当球墨铸铁中的碳当量高于4.5%时，则非常容易导致石墨析出异常，如开花、漂浮等。
但从高炉铁水的成分来看，即使是在未孕育增硅以前，铁水的碳当量已接近或超出此范围。
所以，如果采用通常的处理浇注工艺，铸件上极容易出现石墨漂浮现象。
石墨漂浮是高碳球铁铸件的材料缺陷之一。
有关文献认为，漂浮石墨主要是由过共晶铁水中析出过饱合碳长大聚集上浮而成，其构成为石墨。
这些上浮石墨运动到上部一定区域以后，由于受高粘度铁水的粘滞作用而停止运动，并依次堆积，从而形成漂浮区。
石墨上浮的动力主要来源于比重差异及凝固过程中的共晶膨胀力。
了解到石墨漂浮的机理以后，就不难找出利用高炉铁水直接生产球墨铸铁件的方法了。
可在通常的中频感应电炉熔炼过程中，取消生铁的熔炼而直接采用高炉铁水，与中频电炉内已熔融的废钢、回炉料铁水充分混合、升温、出炉之后，采用中镁、低硅、低稀土球化剂以冲入法进行球化处理。
同时需设计浇注系统使得铁水在型中顺序凝固，并采用悬浮浇注法，以抑制石墨漂浮。
从而达到铸件所要求的化学成分、金相及机械性能要求。
这里以汽车轮毂为例，说明用上述方法浇注出的产品，典型化学成分如下：
C：3.79%；Si：2.47%；Mn：0.31%；P：0.04%；S：0.019%；Mg：0.049%.
机械性能：拉力为510MPa，硬度为180HB。
金相结构：珠光体25%，球径6级，球化率85%。
达到上述成分、金相及性能要求的汽车轮毂，按美国SAE J1095疲劳测试标准，若按轮毂轴承负载能力不同而施以不同的力矩，产品可达到40万至100万次而不裂。
由此可见，只要解决了球墨铸铁生产过程中的石墨漂浮问题，并控制好球化过程，采用高炉铁水完全可以得到满足要求的球墨铸铁件。