炼钢生铁概述

内容简介

本书共分13章，系统地介绍了冶炼概述、高炉原燃料、高炉冶炼原理、高炉冶炼工艺、

高炉炉况判断及炉况异常的处理、高炉技术的发展、炼钢原材料、炼钢基本原理、铁水预处

理、转炉炼钢工艺、转炉炉衬材料及维护、电炉冶炼工艺、炼钢技术的发展等内容，较全面

地反映了目前国内外钢铁冶炼新技术、新工艺及发展趋势等。书中每章均附有复习思考题，

十分适合教学使用。

本书为高等职业院校冶金专业学生的教学用书，也可作为冶金企业进行职工培训的教

材和供冶金工程技术人员参考。

前言

本书是根据职业技术院校冶金技术专业“钢铁冶炼工艺”课程教学基本要求编写的教学

用书，是在充分了解我国钢铁工业生产现状、分析了炼铁炼钢岗位能力要求的基础上，精选

内容编写而成。全书以炼铁、炼钢的生产工艺为主线，也兼顾基本原理，突出生产现场实际

应用性。书中系统地介绍了高炉原燃料、高炉冶炼原理、高炉冶炼工艺、高炉炉况判断及炉

况异常的处理、高炉技术的发展、炼钢原材料、炼钢基本原理、铁水预处理、转炉炼钢工艺、

转炉炉衬材料及维护、电炉冶炼工艺、炼钢技术的发展等内容，较全面地反映了目前国内外

钢铁冶炼新技术、新工艺及发展趋势等。本书也可作为冶金企业进行职工培训的教材和供冶

金工程技术人员参考。

本书由武汉工程职业技术学院陈胜清、周秋松主编，王展宏主审。

由于时间仓促，加之编者水平所限，书中不足之处，敬请读者批评指正。者

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006年12月

【本章学习要点】本章学习炼铁、炼钢工业的发展简史，炼铁产品及炼铁技术经济指标，

铁和钢的区别，炼钢的基本任务和炼钢技术经济指标。

一、钢铁工业发展简史

1、我国炼铁工业的发展简史

我国是世界上用铁最早的国家之一。

我国古代冶炼技术有过辉煌的历史。早在2500年前的春秋、战国时期，就已生产和使

用铁器，逐步由青铜时代过渡到铁器时代。公元前513年，赵国铸的“刑鼎”就是我国掌握

冶炼液态铁和铸造技术的见证。而欧洲各国推迟到14世纪才炼出液态生铁。

冶炼技术在我国的发展，表现了我国古代劳动人民的伟大创造力，有力地促进了我国封

建社会的经济繁荣。欧洲的冶炼技术也是从中国输入的。但是，到了l8世纪，特别是腐朽

的清王朝，炼铁业和其他行业一样发展非常缓慢。与此同时，欧洲爆发了工业革命。19世

纪英国和俄国首先把高炉鼓风动力改为蒸汽机，使炼铁炉的规模不断扩大。不久英国又用高

炉煤气把鼓风预热，逐渐产生了现代高炉的雏形。当高炉生产向着大型化、机械化、电气化

方向发展，冶炼技术不断完善的时候，中国却正处在落后的封建统治时代，发展迟缓，一直

到19世纪末，不得不转而从欧洲输入近代炼铁技术。

1891年，清末洋务派首领张之洞首次在汉阳建造了两座日产lOOt生铁的高炉，迈出了

我国近代炼铁的第一步。之后，先后在鞍山、本溪、石景山、太原、马鞍山、唐山等地修建了

高炉。l943年是我国解放前钢铁产量最高的一年(包括东三省在内)，生铁产量180万t，钢产量90万t，居世界第十六位。后来由于战争的破坏，到了1949年，生铁年产量仅为25万t，钢年产量l5.8万t。

新中国成立后，我国于l953年生铁产量就达到了190万t，当时超过了历史最高水平。1957年生铁产量达到了597万t，高炉利用系数达到了l．321，我国在这一指标上

跨入世界先进行列(美国当时高炉利用系数为1.0)。1958年生铁产量为l364万t，1978

年突破了3000万t，1988年达到了6000万t，1993年生铁产量为8000万t，跃居世界

第二位，1995年生铁产量为1亿t，居世界第一位。1998年生铁产量为l.2亿t，2005

年生铁产量约3亿t。

2、现代炼钢方法及其发展趋势

从1855年英国冶金学家亨利·贝塞麦发明酸性空气底吹转炉炼钢方法至今，现代炼钢生产在不断探索中发展了一个半世纪。现代炼钢方法主要有氧气转炉炼钢法、电炉炼钢法。平炉炼钢法由于用重油、成本高、冶炼周期长、热效率低等致命弱点，已基本上被淘汰。

氧气转炉炼钢法以氧气顶吹转炉炼钢法为主，同时还有底吹氧气转炉炼钢法、顶底复合吹炼氧气转炉炼钢法。l996年我国钢产量已达到一亿多吨，其中氧气转炉炼钢法所炼钢约占70％。2005年我国粗钢产量已达到3.49亿吨，其中氧气转炉炼钢法所炼钢约占75％。

电炉炼钢法以交流电弧炉炼钢为主，同时也有少部分直流电弧炉炼钢、感应炉炼钢及电渣重熔等。

纵观国内外炼钢方法的发展，以上三种主要炼钢方法的总发展趋势是：转炉炼钢法大力发展，成为最主要的炼钢方法；电炉炼钢法稳步发展、长兴不衰；平炉炼钢法则被淘汰。

目前炼钢的生产流程主要有以下两种：

铁水→铁水预处理→氧气转炉→初炼钢水→炉外精炼→连铸机→连铸坯

废钢→电弧炉→初炼钢水→炉外精炼→连铸机→连铸坯

二、高炉冶炼产品

高炉冶炼过程是一系列复杂的物理化学过程的总和。有炉料的挥发与分解，铁氧化物和其他物质的还原，生铁与炉渣的形成，燃料燃烧，热交换和炉料与煤气运动等。这些过程不是单独进行的，而是在相互制约下数个过程同时进行的。基本过程是燃料在炉缸风口前燃烧形成高温还原煤气，煤气不停地向上运动，与不断下降的炉料相互作用，其温度、数量和化学成分逐渐发生变化，最后从炉顶逸出炉外。炉料在不断下降过程中，由于受到高温还原煤气的加热和化学作用，其物理形态和化学成分逐渐发生变化，最后在炉缸里形成液态渣铁，从渣铁口排出炉外。

高炉冶炼的主要产品是生铁，副产品是炉渣、煤气和一定量的炉尘(瓦斯灰)。

1．生铁

生铁组成以铁为主，此外含碳质量分数为2．5％～4．5％，并有少量的硅、锰、磷、硫等元素。生铁质硬而脆，缺乏韧性，不能延压成型，机械加工性能及焊接性能不好，但含硅高的生铁(灰口铁)的铸造及切削性能良好。

生铁按用途又可分为普通生铁和合金生铁，前者包括炼钢生铁和铸造生铁，后者主要是锰铁和硅铁。合金生铁作为炼钢的辅助材料，如脱氧剂、合金元素添加剂。普通生铁占高炉冶炼产品的98％以上，而炼钢生铁又占我国目前普通生铁的80％以上，随着工业化水平的提高，这个比例还将继续提高。

我国现行生铁标准如下表所示。

表1-1 炼钢生铁国家标准(GB 717—82)