兰州理工大学钢铁冶金学第一章炼铁部分
钢铁冶金学（炼铁部分）
钢铁冶⾦学（炼铁部分）钢铁冶⾦学(炼铁部分)第⼀章概论1、试述3种钢铁⽣产⼯艺的特点。
答：钢铁冶⾦的任务：把铁矿⽯炼成合格的钢。
⼯艺流程：①还原熔化过程（炼铁）：铁矿⽯→去脉⽯、杂质和氧→铁；②氧化精炼过程（炼钢）：铁→精炼（脱C、Si、P等）→钢。
⾼炉炼铁⼯艺流程：对原料要求⾼，⾯临能源和环保等挑战，但产量⾼，⽬前来说仍占有优势，在钢铁联合企业中发挥这重⼤作⽤。
直接还原和熔融还原炼铁⼯艺流程：适应性⼤，但⽣产规模⼩、产量低，⽽且很多技术问题还有待解决和完善。
2、简述⾼炉冶炼过程的特点及三⼤主要过程。
答：特点：①在逆流（炉料下降及煤⽓上升）过程中，完成复杂的物理化学反应；②在投⼊（装料）及产出（铁、渣、煤⽓）之外，⽆法直接观察炉内反应过程，只能凭借仪器仪表简介观察；③维持⾼炉顺⾏（保证煤⽓流合理分布及炉料均匀下降）是冶炼过程的关键。
三⼤过程：①还原过程：实现矿⽯中⾦属元素（主要是铁）和氧元素的化学分离；②造渣过程：实现已还原的⾦属与脉⽯的熔融态机械分离；③传热及渣铁反应过程：实现成分与温度均合格的液态铁⽔。
3、画出⾼炉本体图，并在其图上标明四⼤系统。
答：煤⽓系统、上料系统、渣铁系统、送风系统。
4、归纳⾼炉炼铁对铁矿⽯的质量要求。
答：①⾼的含铁品位。
矿⽯品位基本上决定了矿⽯的价格，即冶炼的经济性。
②矿⽯中脉⽯的成分和分布合适。
脉⽯中SiO2和Al2O3要少，CaO多，MgO 含量合适。
③有害元素的含量要少。
S、P、As、Cu对钢铁产品性能有害，K、Na、Zn、Pb、F对炉衬和⾼炉顺⾏有害。
④有益元素要适当。
Mn、Cr、Ni、V、Ti等和稀⼟元素对提⾼钢产品性能有利。
上述元素多时，⾼炉冶炼会出现⼀定的问题，要考虑冶炼的特殊性。
⑤矿⽯的还原性要好。
矿⽯在炉内被煤⽓还原的难易程度称为还原性。
褐铁矿⼤于⾚铁矿⼤于磁铁矿，⼈造富矿⼤于天然铁矿，疏松结构、微⽓孔多的矿⽯还原性好。
⑥冶⾦性能优良。
冷态、热态强度好，软化熔融温度⾼、区间窄。
钢铁冶金原理(炼铁部分)期末考试总结
名词解释脉石：铁矿石中除有含Fe的有用矿物外，还含有其它化合物，统称为脉石。
焦比：冶炼每吨生铁消耗干焦或综合焦炭的千克数。
熔剂：由于高炉造渣的需要，入炉料中常配有一定数量助熔剂，简称熔剂。
有效容积利用系数：在规定的工作时间内，每立方米有效容积平均每昼夜生产的合格铁水的吨数。
等于[t/（m3*d）]=合格生铁折合产量/有效容积×规定工作日休风率：高炉休风时间（不包括计划中的大中及小修）占规定工作时间的百分数。
冶炼强度：冶炼过程强化的程度，干焦耗用量/有效容积×实际工作日直接还原：铁矿石还原剂为固态炭，产物为CO的反应。
耦合反应：某个渣中的离子得到或失去电子成为铁液中不带电的中性原子与另一个铁中原子失去或得到电子而成为渣中离子的氧化还原反应成为耦合反应。
熔化温度：理论上就是相图上液相线温度，或炉渣在受热升温过程中固相完全消失的最低温度。
熔化性温度：炉渣可自由流动的最低温度粘度曲线与45切线的切点温度。
长渣和短渣：温度降到一定值后，粘度急剧上的称为短渣；随温度下降粘度上升缓慢称为长渣。
液泛现象：反应生成的气体穿过渣层，生成气泡，气泡稳定存在于渣层内，炉渣在焦块空隙之间产生类似沸腾现象的上下浮动。
热交换的空区或热储备区：炉身中下部区间内，煤气与炉料的温差很小，大约只有50℃左右，是热交换及其缓慢的区域，成为热交换的空区或热储备区。
水当量：表示单位时间内炉料和炉气流温度变化1℃是所吸收或放出的热量。
上部调节：利用装料制度的变化一调节炉况称为上部调节。
下部调节：调节风速，鼓风动能及喷吹量等送风制度方面参数一调节炉况称为下部调节。
简答题1、高炉冶炼的过程主要目的是什么？答：用铁矿石经济而高效率的得到温度和成分合乎要求的业态生铁。
2、高炉冶炼过程的特点是什么？答：在炉料与煤气逆流运动的过程中完成了多种错综复杂的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，除去投入及产出外，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。
炼铁讲义第一章
我国2010年粗钢产量达到6.37亿吨
我国2011年粗钢产量达到6.955亿吨
所在国
2011年世界钢铁企业前10强 （单位：百万吨）
1.2.5 耐火材料
1.2.6 高炉产品
生铁
生铁是Fe与C及其他少量元素（Si、Mn、 P及S等组成的合金）。
生铁质硬而脆，有较高的耐压强度，但 抗张强度低。生铁无延展性，无可焊性， 当碳含量降到2.0%以下时，上述性能得 到极大的改善。
生铁
分为炼钢生铁和铸造生铁两大类。 炼钢生铁供转炉、电炉使用。 铸造生铁供机械行业等生产耐压的机械
利用系数、焦比及冶炼强度三者关系 纯焦冶炼时：利用系数=焦炭冶炼强度/焦比 喷吹燃料时：利用系数=综合冶炼强度/综合焦比
1.2.7 高炉主要技术经济指标
9. 燃烧强度：每平方米炉缸截面积每昼夜燃烧 的焦炭的吨数（t/m2·d）
10.工序能耗：Ci=（燃料消耗+动力消耗-回收 二次能源）/产品产量（吨标准煤/t）
了无烟煤的喷吹技术。 我国已有85%以上的高炉采用了高炉喷煤技术（无烟煤、烟煤均有）。 高炉喷煤对煤粉的质量要求
①固定C高，灰分低； ②含S低； ③粒度细； ④煤粉可磨性好； ⑤爆炸性弱； ⑥燃烧性好，反应性强。 世界先进高炉喷煤量已达250kg/t，宝钢已达220kg/t，我国平均喷煤量80kg/t。
1.1 钢铁工业概况
1.1.1 国民经济中钢铁工业的地位
1.1.2 钢铁工业的发展概况
二次世界大战后的四十多年中，钢铁工业获得重大发展 钢产量：50年代的2亿吨→90年代的7.4亿吨→2010年
2020年兰州理工大学钢铁冶金学第一章炼铁部分参照模板可编辑
14560 9763 7937 1223 228 442 504
38.0% 25.5% 20.7% 3.2% 0.6% 1.2% 1.3%
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
4.5
4.0
3.5
3.0 钢产量
2.5
2.0 矿石进口量
1.5
1.0
0.5
0.0 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008
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。
社，2000 7. 陈家祥，钢铁冶金学（炼钢部分），冶金工业出版社，2004 8. 炼铁 章天华 冶金工业出版社 1986 9. 铁冶金学 文光远 重庆大学出版 1993 10. 炼钢工艺学 高泽平 冶金工业出版社 2006 11. 电弧炉炼钢工艺与设备 沈才芳 冶金工业出版社 2002 12. 炼钢学、炼铁学 北京科技大学
球团矿 烧结矿
焦化厂 熔 焦炭 剂
制粉车间 煤粉
喷吹燃料
高炉
铸铁机
铸造生铁
铁水
炼 钢 生 铁
转炉
炉渣
高炉煤气
水泥厂
炼钢厂
轧钢
热风炉 鼓风机 发电厂
高炉的五大系统
高 炉 的 原 料 系 统
称量料斗
送风系统
送风系统之——热风炉
原料系统之一——上料皮带
炉顶布料
1.3 高炉本体
炼铁概论
煤 重 器 塔 管 器 阀 气 力 、 、 、 、 组 系 除 洗 文 脱 高 等 统： 尘 涤 氏 水 压 Vu Hu
炉喉
炉身 高 炉 本 体
上 储 秤 上 （ 皮 装 （ 料
料 矿 量 料 料 带 料 料 阀
系 槽 装 装 车 ） 装 钟 ）
统 、 置 置 或 、 置 或
渣铁处理系统
2018/4/15/17:02:16
45
渣铁分离器
煤气清洗系统
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转鼓脱水法工艺流程
1—水渣沟;2—水渣槽及放散筒;3—分配器;4—脱水转鼓;5—鼓内胶带运输机 6—鼓外胶带运输机;7—水渣成品贮存槽;8—集水斗;9—冷却水池;10—泵站 11—脱水转鼓的细筛网;12—轴向刮板;13—吹扫用压缩空气;14—冲洗水
文氏除尘
41
重力除尘器
宝钢煤气清洗系统工艺流程
废煤气
下降管
重力除尘器
一文
消音器
高压调节阀
TRT
二文
能源部
快速水封
净煤气总管
热风炉
煤气清洗系统
渣铁处理系统
风口平台及出铁场布置形式： 方形出铁场 圆形出铁场 炉前设备：开铁口机，泥炮，堵渣机，炉前吊车 铁水处理：铁水罐车，铸铁机 炉渣处理：水力冲渣，Inba 法，轮法
炉前设备（开铁口机）
燃料（煤粉）喷吹系统
• 高炉喷吹系统包括煤粉的制备与煤粉的喷吹。 • 煤粉的制备：煤经粗碎后被送至球磨机，粉碎成180目细 粉，同时向球磨机通入热风，使煤粉干燥。煤粉的含水量 要小于1%。 • 煤粉的喷吹分常压式和高压式两种。 • 高压喷吹煤粉适用于压力较高的高炉。我国高压喷吹装置 基本上有两种形式：双罐重叠双列式和三罐重叠单列式
钢铁冶金学(炼钢部分)
耐火材料融损及 卷入
炼钢任务：
9)凝固成型
12
炼钢的基本任务：
1、脱碳； 2、脱磷； 3、脱硫； 4、脱氧； 5、脱氮、氢等； 6、去除非金属夹杂物； 7、合金化； 8、升温； 9、凝固成型 。
13
主要炼钢工艺： 铁水预处理； 转炉或电弧炉炼钢； 炉外精炼（二次精炼）； 连铸。
14
3
伴随脱碳反应， 钢的熔点提高。
炼钢任务： 4)升温
1200℃ 1700℃
4
伴随脱碳反应，钢液[O]含量增加。
C(石墨)+1/2O2=CO C(石墨)=[C] 1/2O2=[O]
[C]+[O]=CO
G＝－116204－83.617040－2.88T[2]
G＝－20482－38.94T
[1]Reed Thomas, Free Energy of Formation of Binary Compounds, MIT Press, 1971 [2]J.F. Elliott, Thermochemistry for Steelmaking, Vol.2, Addison-Wesley 1963
30
熔池在氧流作用下形成的强烈运动和高度弥散的气 体－熔渣－金属乳化相，是吹氧炼钢的特点。
1－氧枪 2－乳化相 3－CO气泡 4－金属熔池 5－火点 6－金属液滴 7－作用区释放出的 CO气泡 8－溅出的金属液滴 9－烟尘
31
2、铁的氧化和还原
向熔池吹氧时
第一步，气体氧分子分解并吸附在铁的表面：
5
0.6
炼钢任务：
¬ wt% [O]£
1650¡ æ 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
钢铁冶金学基本问答题
炼铁部分※<第一章>1．试说明以高炉为代表的炼铁生产在钢铁联合企业中的作用和地位。
2．简述高炉冶炼过程的特点及三大主要过程。
3．画出高炉本体剖面图，注明各部位名称和它们的作用。
4．试述焦炭在高炉炼铁中的三大作用及其质量要求。
5．高炉冶炼的产品有哪些？各有何用途？6．熟练掌握高炉冶炼主要技术经济指标的表达方式。
※<第二章>1、高炉冶炼对矿石（天然矿，烧结矿，球团矿）有何要求，如何达到这些要求？2、烧结过程中固体燃料燃烧有几种反应，用热力学分析哪一种反应占主导地位？3、简述固相反应的特点及其对烧结反应的影响。
5、烧结过程蓄热从何而来，为什么高料层厚度作业能提高烧结矿质量，降低燃耗？6、简述影响烧结矿还原性的因素以及提高还原性的主攻方向。
7、简述铁精矿粉的成球机理，并讨论影响其质量的因素。
8、从烧结矿和球团矿性能比较，说明合理炉料结构的组成。
※<第三章>1.结合铁矿石在高炉不同区域内的性状变化（固态、软熔或成渣）阐述铁氧化物还原的全过程，及不同形态下还原的主要特征。
2.在铁氧化物逐级还原的过程中，哪一个阶段最关键，为什么？3.何谓“间接”与“直接”还原？在平衡状态、还原剂消耗量及反应的热效应等方面各有何特点？4.试比较两种气态还原剂CO和H2在高炉还原过程中的特点。
5.当前世界上大多数高炉在节约碳素消耗方面所共同存在的问题是什么？如何解决？6.从“未反应核模型”以及逆流式散料床的还原过程特点出发如何改善气固相还原过程的条件，提高反应速率，以提高间接还原度？7.何谓“耦合反应”，其基本原理是什么？在什么条件下必须考虑其影响？9.造渣在高炉冶炼过程中起何作用？10.何谓“熔化”及“熔化性温度”？二者的异同及对冶炼过程的意义，是否熔化温度越低越好，为什么？11.炉渣“粘度”的物理意义是什么？以液态炉渣的微观结构理论，解释在粘度上的种种行为。
12.何谓液态炉渣的“表面性质”？表面性能不良会给冶炼过程造成哪些危害？13.与炼钢过程比较，高炉冶炼的条件对炉渣去硫反应的利弊如何？5※<第四章>1.风口前焦炭循环区的物理结构如何？风口前碳的燃烧在高炉过程中所起的作用是什么？2.什么叫鼓风动能？它对高炉冶炼有什么影响？3.什么叫理论燃烧温度？它在高炉冶炼中起何作用？4.什么叫水当量？沿高炉高度方向水当量的变化特征？5.高炉内三种传热方式各自进行的条件如何？在不同条件下哪一种方式为控制性环节？5※<第五章>1.写出欧根公式，说明式中各因子的物理意义，指出该式对高炉作定性分析时适用的区域，并从炉料和煤气两方面分析影响ΔP的因素及改善炉内透气性的主要途径。
钢铁冶金学炼铁部分第三版
钢铁冶金学炼铁部分第三版（原创实用版）目录一、钢铁冶金学炼铁部分的概述二、钢铁冶金学炼铁部分的主要内容三、钢铁冶金学炼铁部分的重要性四、钢铁冶金学炼铁部分的未来发展趋势正文一、钢铁冶金学炼铁部分的概述钢铁冶金学炼铁部分是钢铁冶金学的一个重要组成部分，主要研究炼铁的原理、方法、设备和工艺。
炼铁是钢铁生产的第一步，其任务是将含铁的矿石通过高温还原的方法转化为铁。
炼铁部分的研究内容不仅包括传统的高炉炼铁，还包括直接还原法、熔融还原法等新型炼铁技术。
二、钢铁冶金学炼铁部分的主要内容钢铁冶金学炼铁部分的主要内容包括以下几个方面：1.矿石的准备和预处理：包括矿石的选择、破碎、筛分、混合等过程。
2.高炉炼铁：研究高炉的结构、原理、操作和控制，以及高炉炼铁的副产品（如炉渣、煤气等）的处理和利用。
3.直接还原法：研究使用一氧化碳、氢气等还原剂直接将矿石还原成铁的方法。
4.熔融还原法：研究在高温下将矿石和熔剂混合熔融，然后通过还原反应生成铁的方法。
5.铁的冶炼：研究铁的熔炼、铸造和连铸等过程，以及铁中的杂质控制和质量管理。
三、钢铁冶金学炼铁部分的重要性钢铁冶金学炼铁部分对于我国钢铁工业的发展具有重要意义，主要表现在以下几个方面：1.提高钢铁产量：炼铁是钢铁生产的第一步，其产量和质量直接影响到钢铁的总产量和质量。
2.降低生产成本：研究炼铁过程中的节能、减排和资源综合利用等技术，有助于降低钢铁生产的成本。
3.提高钢铁质量：研究炼铁过程中的杂质控制和质量管理技术，有助于提高钢铁的质量和性能。
4.保护环境：研究炼铁过程中的环保技术和副产品利用，有助于减少污染，实现绿色生产。
四、钢铁冶金学炼铁部分的未来发展趋势随着科技的进步和社会的发展，钢铁冶金学炼铁部分将面临以下发展趋势：1.绿色发展：加大对环保技术和副产品利用的研究，实现炼铁过程的绿色化和可持续发展。
2.智能化：借助大数据和人工智能技术，实现炼铁过程的智能化控制和优化，提高生产效率和质量。
钢铁冶金学炼铁部分第三版
钢铁冶金学炼铁部分第三版摘要：一、钢铁冶金学炼铁部分的概述二、炼铁的原理和过程三、炼铁的设备和操作四、炼铁的环保和节能五、炼铁的发展趋势正文：一、钢铁冶金学炼铁部分的概述《钢铁冶金学炼铁部分第三版》是一本关于钢铁冶金学的专业书籍，主要介绍了炼铁的基本原理、过程、设备和操作。
本书在继承前两版的基础上，对炼铁技术进行了全面更新，以适应现代钢铁工业的发展。
书中还强调了炼铁的环保和节能，以及炼铁技术的发展趋势，为我国钢铁工业的持续发展提供了重要的理论支撑。
二、炼铁的原理和过程炼铁的原理是通过高温下的还原反应，将铁矿石中的铁氧化物还原成金属铁。
炼铁的过程主要包括原料准备、烧结、焦化、炼铁炉炼铁等环节。
在原料准备阶段，将铁矿石、焦炭、石灰石等原料进行混合和粉碎。
烧结是将混合好的原料进行高温烧结，形成烧结矿。
焦化是利用焦炭对铁矿石进行还原，生成一氧化碳和金属铁。
炼铁炉炼铁是将焦炭和烧结矿放入高炉，在高温下进行还原反应，生成金属铁。
三、炼铁的设备和操作炼铁的主要设备包括烧结炉、焦炉、高炉等。
烧结炉用于将原料进行烧结，形成烧结矿。
焦炉用于焦化，生成焦炭。
高炉用于炼铁，将铁矿石通过还原反应生成金属铁。
炼铁的操作主要包括原料配比、烧结矿破碎、烧结、焦化、高炉炼铁等环节。
四、炼铁的环保和节能炼铁过程中会产生大量的烟尘、二氧化硫等污染物，需要采取相应的环保措施进行治理。
目前，我国炼铁企业普遍采用除尘、脱硫等技术，有效降低了污染物排放。
此外，炼铁企业还通过提高资源利用率、降低能耗等措施，实现了炼铁过程的节能减排。
五、炼铁的发展趋势随着我国钢铁工业的转型升级，炼铁技术也在不断发展。
未来，炼铁技术将朝着绿色、高效、智能化的方向发展。
具体表现在：提高炼铁矿利用率，降低能耗；推广绿色炼铁技术，降低污染物排放；应用智能化技术，提高炼铁生产效率。
钢铁冶金学(炼钢部分)教案
1.绪论 (4)1.1 炼钢历史的发展过程 (4)1.２我国钢铁冶金的发展 (5)1.3炼钢的基本任务 (5)2. 炼钢任务、原材料和耐火材料 (7)2.1去除杂质 (7)2.2 调整钢的成分 (8)2.3 浇注成内外部质量好的钢锭和钢坯 (9)3. 炼钢熔池中的基本反应 (10)3.1 脱碳反应 (10)3.1.1 脱碳反应的作用 (10)3.1.2碳在熔铁中的溶解 (11)3.1.3 脱碳反应的热力学条件 (11)3.1.4 脱碳反应的动力学条件 (13)3.2 硅锰的氧化和还原 (16)3.3脱磷反应 (17)3.3.1 磷在钢铁冶炼过程中氧化 (18)3.3.2 脱磷的热力学条件 (20)3.3.3 冶炼低磷钢的几个问题 (22)3.4 脱硫反应 (25)3.4.1 硫在炼钢中表现的热力学性质 (25)3.4.2 碱性氧化渣与金属间的脱硫反应 (26)3.4.3 熔渣脱硫的计算 (29)3.4.4 气相在脱硫中的作用 (30)3.5 钢中气体和非金属夹杂物 (32)3.5.1 钢中气体 (32)3.5.2 钢中的非金属夹杂物 (35)3.5.3 非金属夹杂物的种类 (35)3.5.4 夹杂物的来源及减少其的措施 (37)4 转炉炼钢工艺 (39)4.1 炼钢用原材料 (39)4.1.1 金属料 (39)4.1.2 造渣材料 (40)4.1.3 氧化剂（自学） (41)4.1.4 冷却剂（自学） (42)4.1.5 还原剂和增碳剂（自学） (42)4.2 装料 (42)4.2.1 三种不同的装入制度 (42)4.2.2 确定个阶段装入量应考虑的因素 (43)4.3 铁的氧化和熔池传氧方式 (43)4.3.1 铁的氧化和还原 (43)4.3.2 炉渣的氧化作用 (44)4.3.3 杂质的氧化方式—直接氧化和间接氧化 (44)4.4 供氧 (45)4.4.1氧流对熔池作用 (45)4.4.2 氧化机理 (51)4.4.3 LD的供氧操作 (52)4.5 造渣 (53)4.5.1炉渣碱度的控制 (53)4.5.2炉渣粘度的控制 (56)4.5.3炉渣氧化性的控制 (56)4.5.4放渣及留渣操作 (58)4.6 温度及终点的控制 (58)4.6.1 LD物料平衡和热平衡 (59)4.6.2 出钢温度的确定 (59)4.6.3 吹炼过程的温度控制 (59)4.6.4 终点控制 (60)4.7 脱氧和合金化 (60)4.7.1 吹炼终点的含氧量及脱氧的任务 (60)4.7.2 脱氧剂的选择及加入量的确定 (62)4.7.3 脱氧操作 (64)4.7.4 合金化的一般原理 (65)5 转炉顶底复合吹炼 (67)5.1 转炉顶底复吹的发展及其特点: (67)5.1.1 顶吹底吹转炉炼钢的特点及复合吹工艺的产生 (67)5.1.2 复合吹炼工艺的分类及目前发展状况 (68)5.1.3 复合吹炼的主要冶金特点 (69)5.2复合吹炼的熔池搅拌问题 (70)5.2.1转炉熔池搅拌问题—CO气泡搅拌及气流搅拌 (70)5.2.2 搅拌能与均匀混合时间（混匀时间） (72)5.3 复合吹炼的冶金问题 (73)5.3.1 对成渣及渣中FeO的影响 (73)5.3.2 对各元素化学反应的影响 (74)5.3.3 对钢中气体含量的影响 (75)5.4 底部供气元件 (76)5.4.1 底部供气种类及选择 (76)5.4.2 底部供气元件的种类及特点 (76)5.4.3 底部供气元件的布置对熔池搅拌的影响 (78)6 炼钢常用耐火材料 (79)6.1 炉衬材料 (79)6.2 炉衬破损机理 (80)6.3 延长炉龄的措施（自学） (81)7 预脱硫 (83)8 含钒铁水的吹炼 (87)8.1 提钒 (87)8.2 半钢炼钢 (89)使用说明 (90)参考文献 (91)1.绪论钢铁是现代生产和科学技术中应用最广的金属材料.特别是钢,在金属材料的用量中约占85%以上.这是由于钢的强度高,韧性好,容易加工和焊接,使优良的结构材料.钢的品种由上千种,可以跟据不同要求,得到不同性能的钢.作为钢的基体的铁元素在地壳中的蕴藏量5.10%,在金属元素中仅次于铝8.80%,容易从矿石中提取和加工.近三四十年,钢生产迅速发展,世界上岗的年产量已超过七亿吨.近代钢铁生产的主要方法一直是沿用”二步法”,第一步先用矿石冶炼出生铁,第二不再以生铁和废钢为基本原料炼出不同的钢种.近十几年,虽然有人在”一步法”上作了大量的工作,即直接还原—从矿石直接还原出钢,但目前来看,最起码在近期,其法不会最为生产钢的主要手段;也很难成为发展方向.原因主要是其技术不成熟;成本太高.1.1 炼钢历史的发展过程近代主要的炼钢方法首推1885年在英国获得专利的贝塞麦法,即酸性空气底吹转炉炼钢法.他是在底吹转炉中,将空气直接吹入铁水,利用空气中的氧气氧化铁水中铁、硅、锰、镁等元素，并依靠这些元素氧化释放出的热量将体金属加热到能顺利进行浇铸所需的高温。
钢铁冶金学(炼铁部分)
钢铁冶金学（炼铁部分）第一部分基本概念及定义1.高炉法：传统的以焦炭为能源，与转炉炼钢相配合，组成高炉―转炉―轧机流程，被称为长流程，是目前的主要流程。
2.非高炉法：泛指高炉以外，不以焦炭为能源，通常分成轻易还原成和熔融还原成，通常与电炉协调，共同组成轻易还原成或熔融还原成―电炉―轧机流程，被称作长流程，就是目前的辅助流程。
3.钢铁联合企业：将铁矿石在高炉内冶炼成生铁，用铁水炼成钢，再将钢水铸成钢锭或连铸坯，经轧制等塑形变形方法加工成各种用途的钢材。
4.高炉有效率容积：由高炉出来铁口中心线所在平面至大料钟上升边线下沿水平面之间的容积。
5.铁矿石：凡是在一定的技术条件下，能经济提取金属铁的岩石。
6.富矿：一般含铁品位超过理论含铁量70%的矿，对于褐铁矿、菱铁矿及碱性脉石矿含铁量可适当放宽。
7.还原性能够：矿石中铁融合的氧被还原剂夺回的深浅程度。
主要依赖于矿石的球状程度、空隙及气孔原产状态。
通常还原性不好，碳素燃料消耗量高。
8.熔剂：由于高炉造渣的需要，入炉料中常需配加一定数量的助熔剂，该物质就称为熔剂。
9.耐火度：抗炎高温熔融性能的指标，用耐热锥变形的温度则表示，它表观耐火材料的热性质，主要依赖于化学共同组成、杂质数量和集中程度。
实际采用温度必须比耐火度高。
10.荷重软化点：在施加一定压力并以一定升温速度加热时，当耐火材料塌毁时的温度。
它表征耐火材料的机械特性，耐火材料的实际使用温度不得超过荷重软化点。
11.耐急冷急热性（抗热震性）：就是所指在温度急剧变化条件下，不脱落、不碎裂的性能。
12.抗蠕变性能：荷重工作温度下，形变率。
13.抗渣性：在使用过程中抵御渣化的能力。
14.高炉有效率容积利用系数（吨/米日）=合格生铁约合产量/（有效率容积×规定工作日）。
15.入炉焦比：干焦耗用量/合格生铁产量（kg/t），一般250~550kg/t。
16.冶炼强度：干焦耗用量/（有效容积×实际工作日），t/m3h。
1.概述
雨”，破坏树木，使植物生长缓慢甚至枯萎，枝叶脱落。
C 钢铁渣污染 从矿山开采、金属冶炼到加工制造都有废渣产生，如废石、 尾矿、冶炼渣、粉尘、污泥等，统称钢铁工业固体废物，其中主 要是高炉渣和炼钢渣。高炉每炼1t生铁要产生300kg左右的炉渣， 每炼1t钢要产生150kg左右的钢渣。这些渣如不加以利用，对环 境会造成污染，对有用物也是浪费。
为改善钢的均匀性，在凝固过程中应尽可能减少柱晶，争取获得
全等轴晶的钢坯，在杂质总量不变的情况下，提高均匀性相当于 提高洁净度。
1.2.3 钢与生铁的区别
钢与生铁都是以铁元素为主，并含有少量碳、硅、 锰、磷、硫等元素的铁碳合金。根据含碳和其他元素 含量的不同而区分为钢和生铁，特别是碳含量的差别，
引起铁碳合金在不同温度下所处的状态和结构的变化，
而得到迅速发展，并逐步取代平炉。
1965年，加拿大液化气公司研制成双层管氧 气喷嘴。 1967年，西德马克西米利安钢铁公司引进此 技术并成功开发了底吹氧转炉炼钢法，即OBM 法。 1972年建设了3座200吨底吹转炉，命名为 Q-BOP。 1978-1979年成功开发了转炉顶底复合吹炼
工艺。
1.2 钢铁工业
农业、机械工业、化学工业、建筑业、电子工业、
1.2.2 新一代钢铁材料主要特征
新一代钢铁材料具有以下三个主要特征： 超细晶。钢只有获得超细晶组织才能在“强度翻番”后具有 良好强韧性配合。细晶技术应当是研究提高材料强韧性的首选途 径。 高洁净度。洁净度是指钢材内部杂质含量和夹杂物形态能满 足使用要求。新一代钢铁材料应有更高的洁净度。 高均匀性。钢液凝固过程中，由于传热规律造成顺序凝固。
优于转炉，又能解决废钢问题，并适应于各种原料条件
（铁水和废钢可用任意比例），平炉炼钢法一时间成为
钢铁生产概论--炼铁部分
炼铁生产概论第一讲绪论冶金的定义和分类金属的分类钢铁工业的基本生产过程课程介绍：通过本课程培训使学员系统了解和掌握冶金生产的基本概念,高炉生产的原料,高炉生产工艺、设备及基本原理等。
整个课程分为三讲。
第一讲绪论冶金的定义和分类冶金就是从矿石或其它原料中提取金属的过程；就金属的冶炼或提取方法而论，由于原料不同而有很大差异，按其特点可分为三类：火法冶金、湿法冶金、电冶金。
火法冶金以燃料为能源，在高温下，使矿石和其它原料熔化提取成金属，它包括干燥、焙烧、熔炼、精炼等。
湿法冶金一般在常温下，使矿石浸入某种溶液，这种溶液能够溶解有用金属，而不溶解其它杂质，然后再从溶液中提取出金属，它包括浸出、净化和置换、沉积等。
电冶金以电能提取金属，按电能性质不同分为电热冶金和电化学冶金。
电热冶金是利用电能转变为热能进行冶炼的方法，其本质与火法冶金相同；电化学冶金是利用电化学反应，使金属从含金属盐类的水溶液或熔体中析出，前者称为水溶液电解，可列为湿法冶金；后者称为熔盐电解，可列为火法冶金，它不仅利用电能的化学效应，而且还利用电能转变热能。
金属的分类1)黑色金属（铁、锰、铬和它们的合金）2)有色金属（除黑色金属以外）材料的分类金属材料、有机高分子材料如工程塑料、纤维、橡胶、无机非金属如陶瓷以及它们的复合材料。
钢铁广泛使用的原因原料蕴藏丰富（约7800亿吨铁矿石）存在相对集中（O、Si、Al、Fe）冶炼的容易性（高炉→转炉或电炉）具有良好的物理、机械性能性能的可调性（通过钢的热处理）我国钢铁企业与国际发达国家相比存在的主要问题1)设备陈旧;2)生产技术水平不高;3)产品品种与质量不能满足其它行业的需要;4)能源消耗高;5)环境污染严重。
钢铁工业的基本生产过程钢铁工业生产基本过程是在炼铁炉内把铁矿石炼成生铁,然后在炼钢炉中把生铁炼成钢水,再铸成钢锭或连铸坯,经轧钢等方法加工成各种用途的钢材。
宝钢钢铁生产概况宝钢是我国从国外引进的第一个大规模现代化钢铁联合企业,具有大型化、高速化、自动化、连续化的特点。
钢铁冶金学炼铁 部分
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: 1、块状带：间接还原 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 渗碳反应：3Fe+2CO=Fe3C+CO2 3、滴落带：直接还原（FeO）+C= （MnO）+C= （ SiO2 ） +C= （ P2O5 ） +C= 4、风口燃烧带：2C+O2=2CO 5、炉缸部分：脱硫反应 FeS+CaO+C =CaS+ Fe+CO
(2)去As: 氧化去As，烧透是前提。As有毒。 2FeAsS+5O2==Fe2O3+As2O3+2SO2 (3)脱F： 2CaF2+SiO2==2CaO+SiF4 CaO不利于去F；SiO2有利于去F；H2有利于去F。 F 对人体有害、腐蚀设备。 (4)Pb和Zn的去除 燃料增加到10%至11%，脱锌率可以达到20%。 加入CaCl2，可以脱除90%左右的铅和65%左右的锌。
三、高炉
炉喉 炉身
炉腰 炉腹 炉四、高炉原料
1、铁矿石(烧结矿、球团矿、天然块矿 ) 基本定义： 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。 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（Fe2O3），红色； 磁铁矿（Fe3O4），黑色，有磁性； 褐铁矿（Fe2O3· 2O），含有结晶水； nH 菱铁矿（FeCO3）碳酸盐。 评价指标： （1）含铁品位(TFe)；
钢铁冶金学炼铁部分第三版
钢铁冶金学炼铁部分第三版钢铁冶金学是研究钢铁冶炼原理、工艺和技术的学科，其炼铁部分是钢铁冶金学的重要组成部分。
本文将简要介绍钢铁冶金学炼铁部分的主要内容。
炼铁是将铁矿石经过一系列工艺过程，化学变化和物理变化，最终得到铁的冶金过程。
炼铁过程主要包括矿石选矿、矿石炼烧、高炉冶炼和铁水处理等几个主要环节。
首先是矿石选矿。
矿石选矿是从原矿中选择出含有较高铁含量的矿石，以便后续的冶炼工艺。
矿石选矿一般包括矿石的破碎、矿石的磁选、重选和浮选等工序。
其中，磁选是通过磁力作用将含铁矿石从其他杂质分离出来，重选是通过重力作用将矿石进行分类，浮选则是利用矿石与气泡的不同亲附性，使矿石分离的一种工艺。
其次是矿石炼烧。
矿石炼烧是将矿石进行预处理，以提高铁矿石的还原性、耐高温性和稳定性。
矿石炼烧的方法主要有烧结、球团烧结和直接还原等。
其中，烧结是将矿石加入一定比例的烧结助剂，通过高温烧结得到具有一定强度的矿石块，球团烧结则是在矿石表面涂覆一层球团剂，通过高温烧结得到球团状的矿石块。
接下来是高炉冶炼。
高炉冶炼是将矿石块和冶炼燃料（焦炭）反应生成铁的过程。
高炉是炼铁的主要设备，一般由炉体、上、下风、煤气管道等组成。
高炉冶炼主要包括炉料装入、炉况操作、还原炉内矿石等几个主要环节。
其中，炉料装入是将经过选矿和炼烧处理的矿石和冶炼燃料按一定的比例装入高炉中，炉况操作是根据高炉内的温度、压力、气体组成等参数来调整高炉操作。
最后是铁水处理。
铁水处理是指通过一系列的工艺过程，将高炉产生的铁水精炼成合格钢铁产品。
铁水处理主要包括脱硫、脱脂、炼石和炼钢等几个环节。
脱硫是通过加入适量的脱硫剂，将铁水中的硫元素还原为低硫铁合金。
脱脂是利用渣浆的剪切作用将铁水中的夹杂物除去。
炼石是指将铁水中的脱硫剂和夹杂物等固体杂质分离出来。
炼钢是通过加入一定比例的合金元素和调整温度、压力等参数，使铁水中的碳含量和合金元素达到所需标准。
综上所述，钢铁冶金学炼铁部分主要包括矿石选矿、矿石炼烧、高炉冶炼和铁水处理等几个重要环节。
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每米2炉缸截面积每天消耗的焦炭量：
炉缸燃烧强度
每天高炉消耗的焦炭量 炉缸截面积
• 10） 焦炭负荷：
一批炉料=批矿+批焦
焦炭负荷=批矿/批焦=
每批炉料中的铁矿石 锰矿石 每批炉料中的焦炭量
•
11）休风率=
高炉休风时间 规定的日历作业时间 100%
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
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。
球团矿 烧结矿
焦化厂 熔 焦炭 剂
制粉车间 煤粉
喷吹燃料
高炉
铸铁机
铸造生铁
铁水
炼 钢 生 铁
转炉
炉渣
高炉煤气
水泥厂
炼钢厂
轧钢
热风炉 鼓风机 发电厂
高炉的五大系统
高 炉 的 原 料 系 统
称量料斗
送风系统
送风系统之——热风炉
原料系统之一——上料皮带
炉顶布料
1.3 高炉本体
A : 炉顶法兰标高；
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
•
安全在于心细，事故出在麻痹。20.10.1820.10.1822:30:2022:30:20October 18, 2020
•
踏实肯干，努力奋斗。2020年10月18 日下午1 0时30 分20.10. 1820.1 0.18
•
追求至善凭技术开拓市场，凭管理增 创效益 ，凭服 务树立 形象。2020年10月18日星期 日下午10时30分20秒22:30:2020.10.18
高炉区域划分
炉喉
矿石 焦炭
块状带
炉身
软熔带
焦炭天窗
炉腰
滴落带
焦炭疏松区
炉腹
死料柱
风口带及回旋区
渣铁贮存区（炉缸区）
炉缸
高炉内型及各区域分布示意图
铁矿石 焦炭 熔剂
炉喉
高炉煤气 炉尘
上渣
炉身
炉腹 炉缸
炉腰
鼓风、煤粉 铁水、下渣
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：
•
12）生铁合格率
每合格生铁量 生铁总产量 100%
• 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）
≤0.02
＞0.02~0.03
≤0.03
0.04
＞0.03~0.05
≤0.04
0.05
＞0.05~0.07
≤0.05
0.06
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=1.0～1.3）,200～500kg/tFe，温度比铁水高 50～ 100℃。
• 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=
每天喷入高炉的煤粉量
煤比
高炉每天消耗的燃料量 100% 燃料比 100%
• 5）综合焦比：
K
每天装入高炉的焦炭量 每天喷入高炉的煤粉量 高炉每天出铁量
置换比
4 ) 炉尘
20～100kg/tFe。
1.5 高炉生产主要技术经济指标
• 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）（250550）
焦比K=每天装入高炉的焦炭量（kg )/高炉每天出铁量(t)
2013年世界前10大钢厂粗钢产量和排名（单位：百万吨）
钢厂
安赛乐米塔尔
新日铁住金 河北钢铁 宝钢集团 武钢集团 浦项 江苏沙钢 鞍钢集团 首钢 JFE
2013年
名次
产量
1
91.2
2
48.2
3
45.8
4
43.9
5
39.3
6
36.4
7
35.1
8
33.7
9
31.5
10
31.2
2012年
名次
产量
1
88.2
钢
铁
兰
州 理
冶
工 大
金
学 材
学
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
能源 环保
锻造---轧制
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800~1000kg标准煤/吨钢。
•
树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20.10.1820.10.18Sunday, October 18, 2020
我国生铁产品国家标准
铁种 牌号 代号
Si
一组 Mn 二组
三组
一级 二级 P 三级 四级 五级
特类
S
一类 二类
三类
炼04
L04 ≤0.4
5
炼钢生铁
铸造生铁
炼08
炼10
铸34 铸30 铸26
铸22
铸18
铸14
L08
>0.45~0. 85
L10
>0.85~1.2 5
≤0.3 ＞0.3~0.5
＞0.5
Z34
4.5
4.0
3.5
3.0 钢产量
2.5
2.0 矿石进口量
1.5
1.0
0.5
0.0 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008
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。
•
人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。22:30:2022:30:2022:3010/18/2020 10:30:20 PM
•
安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20.10.1822:30:2022:30Oc t-2018- Oct-20
•
加强交通建设管理，确保工程建设质 量。22:30:2022:30:2022:30Sunday, October 18, 2020
B ：风口中心线标高； C ：铁口中心线标高； D ：炉底水冷管中心线标高； H ：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；
Hu ：铁口中心线至料线零 位之间的高度，称为有 效高度；
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。
14560 9763 7937 1223 228 442 504
38.0% 25.5% 20.7% 3.2% 0.6% 1.2% 1.3%
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
木 ----煤------焦------电 电（煤、水、风、太阳能、核、核聚变）
流
铁矿石
程
石灰石
原
铁矿粉原料堆场
料
原料
炼铁原料堆场取料机在作业
ห้องสมุดไป่ตู้
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》，冶金工业出版社。 4. 成兰伯. 高炉炼铁工艺及计算，冶金工业出版社，1991 5. 陈新民主编，《火法冶金过程物理化学》，冶金工业出版社。 6. 王筱留，钢铁冶金学（炼铁部分)（第二版），冶金工业出版
,
kg
/t
• 6) 折算综合焦比：
K折算
每天装入高炉的焦炭量 每天喷入高炉的煤粉量 置换比 高炉每天出铁量 生铁折算系数
, kg