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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. 章天华等编，炼铁，冶金工业
2、出版社。4. 成兰伯. 高炉炼铁工艺及计算，冶金工业出版社，19915. 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，20007. 陈家祥，钢铁冶金学（炼钢部分），冶金工业出版社，20048. 炼铁章天华冶金工业出版社19869. 铁冶金学文光远重庆大学出版199310. 炼钢工艺学高泽平冶金工业出版社200611.电弧炉炼钢工艺与设备沈才芳冶金工业出版社200212. 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 第四章：高炉炉料和煤气运动第五章：高炉强化冶
3、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),2001-2011年中国粗钢表观消费量（万吨）,2008
4、,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,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
5、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,
6、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
7、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（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
8、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）,200500kg/tFe，温度比铁水高 50 100。4 ) 炉尘 20100kg/tFe。,1.5 高炉生产主要
9、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) 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
10、） 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。,