炼铁原理

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第一讲 概述 一、绪论

二、高炉冶炼过程简述

三、高炉冶炼的主要技术经济指标 本讲小结

第一讲 概述

一、绪论

1.钢铁工业在国民经济中的地位

众所周知，钢铁工业为制造各种机械设备提供最基本的材料，属于基础材料工业的范畴。钢铁还直接为人们的日常生活如运输业、建筑业及民用品提供基本材料。因此，一个国家钢铁工业的发展状况也反映其国民经济发达的程度。

衡量钢铁工业的水平应考察其产量（或人均年占有钢的数量）、质量、品种、经济效益及劳动生产率等方面。

2.钢铁的优越性能

钢铁之所以成为各种机械装备及建筑、民用等各部门的基础材料，是因为价格低廉，更重要它具备以下优越性能：

（1）有较高的强度和韧性；

（2）容易用铸、锻、切削、焊接等多种方式进行加工，以得到任何结构的工部件； （3）所需资源（铁矿、煤炭等）储量丰富，成本低廉； （4）钢铁生产规模大、效率高、质量好、成本低。 到目前为止还没有那一种材料能代替钢铁。 3.钢铁生产可分为二个流程

（1）高炉——转炉——轧钢，称为长流程； （2）直接还原——电炉——轧钢，称为短流程。

目前长流程是主要流程，但需要使用焦炭和人造富矿（烧结矿和球团矿）。

二、高炉冶炼过程简述

1.高炉生产工艺流程

高炉生产工艺流程（以宝钢高炉为例）

高炉生产系统组成和作用： 1）高炉本体——主体设备； 2）上料系统——向炉顶运料；

3）炉顶装料系统——向炉内布料和密封炉顶，防止煤气外泄，回收煤气； 4）送风系统——向高炉提供高温热风，保证燃料燃烧； 5）煤气除尘系统——清除煤气中的灰尘和水分；

6）渣铁处理系统——出渣、出铁和运送渣铁； 7）喷吹系统——向炉内喷吹燃料。

高炉是一个竖直的圆筒形炉子，外面用钢板制成炉壳，里面砌耐火砖。 高炉炉型一般由炉喉、炉身、炉腰、炉腹和炉缸五部分组成。 2.高炉生产特点

在炉料与煤气逆向运动的过程中完成错综复杂的物理化学过程；

高炉是密闭的容器，除装料及出渣铁外，操作人员无法直接观察到炉内反应过程的状况，

只能凭借仪器仪表间接观察；

高炉生产是连续的、不间断进行。

三、高炉冶炼的主要技术经济指标

1.高炉有效容积利用系数

高炉有效容积利用系数是指每立方米高炉有效容积每日生产的合格铁水的数量，单位：t/m.d。

2.焦比、燃料比、煤比

焦比（入炉焦比）：指冶炼每吨合格生铁所消耗的焦炭量，kg/t。

综合焦比：指生产一吨合格生铁所消耗的焦炭量与喷吹燃料折合为焦炭量之和，kg/t。 燃料比：指生产一吨合格生铁所消耗的焦炭量与喷吹燃料量之和，kg/t。 煤比：指生产一吨合格生铁所喷吹煤粉数量，kg/t。 3.冶炼强度、综合冶炼强度

冶炼强度：每立方米高炉有效容积每日所消耗的焦炭量，单位：t/m.d。

综合冶炼强度：每立方米高炉有效容积每日所消耗的焦炭量与喷吹燃料折合为焦炭量之和，单位：t/m.d。

高炉有效容积利用系数、焦比、冶炼强度之间存在以下关系：利用系数＝冶炼强度/焦比。 4.生铁合格率

合格生铁产量占生铁总产量的百分数，％。 5.休风率

高炉休风时间（不包括中修、小修）占规定工作时间的百分数，％。 6.置换比（R）

喷吹单位重量（体积）燃料所能替代的焦炭量，kg/kg。 7.焦炭负荷

单位重量焦炭所能承担的矿石量，焦炭负荷等于矿批重与焦批重之比。 8.生铁成本

生产每吨合格生铁所有原燃料、材料、动力、人工等费用的总和，元/吨。 9.炉龄

3

3

3

高炉开炉至大修之间实际运行的时间。

本讲小结

本讲主要介绍了钢铁生产的两种基本流程、高炉生产特点以及高炉冶炼主要技术经济指标的含义等。

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第二讲 铁矿石和熔剂 一、铁矿石 二、熔剂 三、辅助原料 本讲小结 第二讲 铁矿石和熔剂 一、铁矿石 1.铁矿石的种类 根据含铁矿物的主要性质，按其矿物组成，通常将铁矿石分为四大类。 1）磁铁矿矿石 主要含铁矿物为磁铁矿，化学式为Fe3O4，含Fe0 31%，Fe203 69%，理论含铁量（按化学式计算的铁量）72.4%。 磁铁矿矿石具有强磁性，颜色及条痕均为铁黑色，坚硬、致密，难于破碎和还原。 2）赤铁矿矿石 主要含铁矿物为赤铁矿，化学式为Fe203，理论含铁量为70%，含氧量30%。 赤铁矿仅具有弱磁性，一般含硫、磷较低，与磁铁矿相比，结构较软，较易破碎和还原。 3）褐铁矿矿石 主要含铁矿物为含结晶水的氧化铁，其化学式可用mFe203nH20（m＝1-3，n＝1-4）表示，理论含铁量为55.2%-66.1%。自然界中的褐铁矿绝大部分以2Fe203·3H20形态存在。 4）菱铁矿矿石 主要含铁矿物为菱铁矿，化学式为Fe203，理论含铁量48.2%，FeO为62.1%，CO2为37.9%。外表颜色为灰色和黄褐色，风化后变为深褐色，条痕为灰色或带黄色，无磁性。 菱铁矿石含铁不高，为30%-40%，但经焙烧后，释放出CO2，其含铁量显著增加，

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