钢铁冶金学工艺原理—炼铁部分
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特点：两头小，中间粗略带锥度的圆柱形空间 高炉有效容积：由高炉出铁口中心线所在水平面到大料钟
下降位置下沿水平面之间的容积。目前我国最大的高炉是 上海宝山钢铁总厂的l号高炉，容积为4063m3。在国外已 有5000m3以上的巨型高炉
高炉内型尺寸
H－全高，H＝Hu十H6 Hu－有效高度，
Hu＝hl十h2十h3十h4十h5 h0—死铁层高度 h1-炉缸高度 h2—炉腹高度 h3—炉腰高度 h4—炉身高度 H5 —炉喉高度 H6 —炉头高度 D —炉腹直径 al—炉喉直径 a0—大钟直径
容 1.5 钢铁联合企业中的炼铁生产
1.6 高炉炼铁过程概述
1.7 炼铁技术的发展方向
1.1 生铁、熟铁与钢
相同点
以铁元素为主，含有少量碳，硅，锰，磷，硫等元 素的铁碳合金
区别
碳和其它元素含量的不同 钢:含碳量小于2.11％ 生铁:含碳量大于2.11％ 熟铁:含碳量小于0.02％
熟铁：质软，塑性好，易变形，强度和硬度均较低
现代钢铁生产流程
1.4 中国钢铁工业的发展概况
春秋战国时代就出现了生铁冶炼，两汉时期，冶炼工业得到 较大发展：据资料记载，8.5m3高炉，领先优势一直延续了 2千年,直到明代中叶（约17世纪）西方产业革命兴起
近代到1949年，发展速度缓慢：技术水平及装备极其落后， 1949年粗钢产量仅25万吨
钢铁冶金学 工艺原理
—炼铁部分
1 概论
2 高炉冶炼过程的物理变化
课 3 高炉冶炼过程的传输现象
程 内
4 高炉冶炼的能量利用
容 5 高炉炼铁工艺
6 高炉冶炼过程数学模型概述
7 非高炉炼铁
1 绪论
1.1 生铁、熟铁与钢
1.2 钢铁工业在国民经济中的地位
本 1.3 钢铁冶金的发展简史
章 内
1.4 中国钢铁工业的发展概况
1.2 钢铁工业在国民经济中的地位
发展钢铁工业的必备条件
稳定可靠的原材料资源供应（矿石、煤、熔剂、耐火材料等） 稳定的动力资源（水、电等） 发达的运输业（公路、铁路、水运等） 雄厚的资金保证（投资高、建设周期长、资金回收效率慢等）
钢铁工业的发展，标志着上述条件的完善， 反应国民经济的发达程度
1.3 钢铁冶金的发展简史
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。
现
优点：生产规模大，效率高，成本低。
代 炼
缺点：能耗高，污染大。
铁wk.baidu.com
泛指高炉以外，不以焦炭为能源，通常分
法
为直接还原和熔融还原，一般与电炉配合，
非高炉法
组成直接还原或熔融还原－电炉－轧机流 程，被称为短流程，是目前的辅助流程。
1.6.1 高炉炼铁的本质及生产工艺流程
高炉炼铁的本质
还原：将铁的氧化物还原为金属铁 造渣：实现渣铁分离 加热与控制：获得温度与化学成分合格的铁水
生 产 工 艺 流 程
1.6.2 高炉结构及附属设备
高炉内型
概念：高炉是一个竖立圆筒形炉子，其内部工作空间的形 状称为高炉内型，即通过高炉中心线的剖面轮廓。现代高 炉内型一般由炉缸、炉腹、炉腰、炉身、炉喉五段组成
新中国成立到1960年，逐步建立了现代钢铁工业基地：某些 生产指标接进了世界先进水平，具备了独立发展的实力
1960－1966年，在困难时期，继续发展：开发了以细粒铁精 矿为原料的自熔性及超高碱度烧结矿生产技术，高炉喷煤以 及复合矿冶炼技术等
1.4 中国钢铁工业的发展概况
1966－1976年，基本停滞（文革)：与世界差距拉大
人类学会由矿石炼铁大约在公元前14～15世纪。而 真正形成钢铁生产技术仅约100年
远古到13世纪末：利用自然地形将铁矿石与木炭一起放入用 砖砌筑的地炉内，加热冶炼，将矿石还原，生成海绵铁
13世纪末到19世纪中期：把铁矿石装入高炉中冶炼成液态 生铁。再将生铁冶炼成熟铁或软钢
19世纪中期至今：以生铁，海绵铁或废钢为原料，在平炉、 转炉、电炉中冶炼成钢或合金钢的时代
优点：能耗低，污染小。
缺点：生产规模小，效率低，成本高。
铁矿石
炼
高炉
铁
过
程
铁水
熔剂 还原剂 燃料或电热
直接还原炉
铸铁机
海绵铁 商品铸铁
混铁炉
炼钢生铁块
炼
钢
转炉
废钢
平炉
过
程
钢水
废钢 电炉
铸锭或连铸
压 加 过 程
轧、锻 钢材
矿石－生铁－钢：即高 炉－转炉，平炉淘汰 矿石－海绵铁－钢：直 接还原－电炉流程
从1977年开始持续发展：
1982年4000万吨钢 1996年1.01亿吨 2003年2.22亿吨 2005年3.49亿吨 2006年4.23亿吨 2008年5.00亿吨
2009年5.65亿吨
1.5 钢铁联合企业中的炼铁生产
钢铁联合企业系统作业图
1.5 钢铁联合企业中的炼铁生产
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，经轧制等塑性变形方法加 工成各种用途的钢材
主要生产环节：原料处理，炼铁，炼钢，轧钢，能源供应， 交通运输等
炼铁在钢铁联合企业中的地位：炼铁是关键工序，是二次能 源（煤气）供应中心。其产品质量，品种，产量是衡量钢铁 企业生产水平的基本标志
1.6 高炉炼铁过程概述
1.6.1 高炉炼铁的本质及生产工艺流程 1.6.2 高炉结构及附属设备 1.6.3 炉内主要过程 1.6.4 高炉炼铁原料及其他辅助材料料 1.6.5 高炉产品 1.6.6 高炉冶炼的主要技术经济指标
1.2 钢铁工业在国民经济中的地位
发展钢铁工业的优势
钢铁材料具有良好的物理化学性能，能满足人们的各种需要， 目前尚不能为其他材料所替代--现代社会仍是铁器时代
所需资源贮量丰富--可供人类长期大量采用 冶炼容易，积累了数千年生产和加工的丰富经验，生产规模
大，效率高，质量好和成本低--具有其他工业无可比拟的竞 争优势 废旧钢铁制品能够返回钢铁生产流程--可以反复回收利用
性质 生铁：性质硬而脆，不能锻造
钢：综合机械性能好
1.2 钢铁工业在国民经济中的地位
钢铁工业是基础材料工业，其发展状况反映了一个 国家国民经济的发达程度
国 民
工业化水平
劳动生产率
经
济 发
生活用品
达
程 度
国民生活水准
交通工具 市政设施
民用住宅
机械设备
基础材料 钢铁产品
人均年占有钢的数量是衡量一个国家发达程度的重要指标之一 日本世界第一800kg/人.年，中国380kg/人.年
下降位置下沿水平面之间的容积。目前我国最大的高炉是 上海宝山钢铁总厂的l号高炉，容积为4063m3。在国外已 有5000m3以上的巨型高炉
高炉内型尺寸
H－全高，H＝Hu十H6 Hu－有效高度，
Hu＝hl十h2十h3十h4十h5 h0—死铁层高度 h1-炉缸高度 h2—炉腹高度 h3—炉腰高度 h4—炉身高度 H5 —炉喉高度 H6 —炉头高度 D —炉腹直径 al—炉喉直径 a0—大钟直径
容 1.5 钢铁联合企业中的炼铁生产
1.6 高炉炼铁过程概述
1.7 炼铁技术的发展方向
1.1 生铁、熟铁与钢
相同点
以铁元素为主，含有少量碳，硅，锰，磷，硫等元 素的铁碳合金
区别
碳和其它元素含量的不同 钢:含碳量小于2.11％ 生铁:含碳量大于2.11％ 熟铁:含碳量小于0.02％
熟铁：质软，塑性好，易变形，强度和硬度均较低
现代钢铁生产流程
1.4 中国钢铁工业的发展概况
春秋战国时代就出现了生铁冶炼，两汉时期，冶炼工业得到 较大发展：据资料记载，8.5m3高炉，领先优势一直延续了 2千年,直到明代中叶（约17世纪）西方产业革命兴起
近代到1949年，发展速度缓慢：技术水平及装备极其落后， 1949年粗钢产量仅25万吨
钢铁冶金学 工艺原理
—炼铁部分
1 概论
2 高炉冶炼过程的物理变化
课 3 高炉冶炼过程的传输现象
程 内
4 高炉冶炼的能量利用
容 5 高炉炼铁工艺
6 高炉冶炼过程数学模型概述
7 非高炉炼铁
1 绪论
1.1 生铁、熟铁与钢
1.2 钢铁工业在国民经济中的地位
本 1.3 钢铁冶金的发展简史
章 内
1.4 中国钢铁工业的发展概况
1.2 钢铁工业在国民经济中的地位
发展钢铁工业的必备条件
稳定可靠的原材料资源供应（矿石、煤、熔剂、耐火材料等） 稳定的动力资源（水、电等） 发达的运输业（公路、铁路、水运等） 雄厚的资金保证（投资高、建设周期长、资金回收效率慢等）
钢铁工业的发展，标志着上述条件的完善， 反应国民经济的发达程度
1.3 钢铁冶金的发展简史
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。
现
优点：生产规模大，效率高，成本低。
代 炼
缺点：能耗高，污染大。
铁wk.baidu.com
泛指高炉以外，不以焦炭为能源，通常分
法
为直接还原和熔融还原，一般与电炉配合，
非高炉法
组成直接还原或熔融还原－电炉－轧机流 程，被称为短流程，是目前的辅助流程。
1.6.1 高炉炼铁的本质及生产工艺流程
高炉炼铁的本质
还原：将铁的氧化物还原为金属铁 造渣：实现渣铁分离 加热与控制：获得温度与化学成分合格的铁水
生 产 工 艺 流 程
1.6.2 高炉结构及附属设备
高炉内型
概念：高炉是一个竖立圆筒形炉子，其内部工作空间的形 状称为高炉内型，即通过高炉中心线的剖面轮廓。现代高 炉内型一般由炉缸、炉腹、炉腰、炉身、炉喉五段组成
新中国成立到1960年，逐步建立了现代钢铁工业基地：某些 生产指标接进了世界先进水平，具备了独立发展的实力
1960－1966年，在困难时期，继续发展：开发了以细粒铁精 矿为原料的自熔性及超高碱度烧结矿生产技术，高炉喷煤以 及复合矿冶炼技术等
1.4 中国钢铁工业的发展概况
1966－1976年，基本停滞（文革)：与世界差距拉大
人类学会由矿石炼铁大约在公元前14～15世纪。而 真正形成钢铁生产技术仅约100年
远古到13世纪末：利用自然地形将铁矿石与木炭一起放入用 砖砌筑的地炉内，加热冶炼，将矿石还原，生成海绵铁
13世纪末到19世纪中期：把铁矿石装入高炉中冶炼成液态 生铁。再将生铁冶炼成熟铁或软钢
19世纪中期至今：以生铁，海绵铁或废钢为原料，在平炉、 转炉、电炉中冶炼成钢或合金钢的时代
优点：能耗低，污染小。
缺点：生产规模小，效率低，成本高。
铁矿石
炼
高炉
铁
过
程
铁水
熔剂 还原剂 燃料或电热
直接还原炉
铸铁机
海绵铁 商品铸铁
混铁炉
炼钢生铁块
炼
钢
转炉
废钢
平炉
过
程
钢水
废钢 电炉
铸锭或连铸
压 加 过 程
轧、锻 钢材
矿石－生铁－钢：即高 炉－转炉，平炉淘汰 矿石－海绵铁－钢：直 接还原－电炉流程
从1977年开始持续发展：
1982年4000万吨钢 1996年1.01亿吨 2003年2.22亿吨 2005年3.49亿吨 2006年4.23亿吨 2008年5.00亿吨
2009年5.65亿吨
1.5 钢铁联合企业中的炼铁生产
钢铁联合企业系统作业图
1.5 钢铁联合企业中的炼铁生产
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，经轧制等塑性变形方法加 工成各种用途的钢材
主要生产环节：原料处理，炼铁，炼钢，轧钢，能源供应， 交通运输等
炼铁在钢铁联合企业中的地位：炼铁是关键工序，是二次能 源（煤气）供应中心。其产品质量，品种，产量是衡量钢铁 企业生产水平的基本标志
1.6 高炉炼铁过程概述
1.6.1 高炉炼铁的本质及生产工艺流程 1.6.2 高炉结构及附属设备 1.6.3 炉内主要过程 1.6.4 高炉炼铁原料及其他辅助材料料 1.6.5 高炉产品 1.6.6 高炉冶炼的主要技术经济指标
1.2 钢铁工业在国民经济中的地位
发展钢铁工业的优势
钢铁材料具有良好的物理化学性能，能满足人们的各种需要， 目前尚不能为其他材料所替代--现代社会仍是铁器时代
所需资源贮量丰富--可供人类长期大量采用 冶炼容易，积累了数千年生产和加工的丰富经验，生产规模
大，效率高，质量好和成本低--具有其他工业无可比拟的竞 争优势 废旧钢铁制品能够返回钢铁生产流程--可以反复回收利用
性质 生铁：性质硬而脆，不能锻造
钢：综合机械性能好
1.2 钢铁工业在国民经济中的地位
钢铁工业是基础材料工业，其发展状况反映了一个 国家国民经济的发达程度
国 民
工业化水平
劳动生产率
经
济 发
生活用品
达
程 度
国民生活水准
交通工具 市政设施
民用住宅
机械设备
基础材料 钢铁产品
人均年占有钢的数量是衡量一个国家发达程度的重要指标之一 日本世界第一800kg/人.年，中国380kg/人.年