钢铁冶炼过程
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（2)基本反应原理： 利用氧化还原反应，在高温下，用氧化剂（用纯氧气）把生铁中过多的碳和其它杂质氧化除 去。用纯氧代替空气炼钢可以避免氮气的影响使钢质变脆，同时避免排放氮气时带走热量。
(3)炼钢设备：转炉，电炉，平炉
（4）炼钢的原料：生铁，氧气，生石灰，硅铁和锰铁
（5）炼钢的主要反应过程：
①产生氧化剂：2Fe+O2=2FeO
4
炼铁原料：铁矿石，焦炭，石灰石：
5
高炉构造：
6
7
炼铁：
3CO+Fe2O3 =2Fe+3CO2
CO2+C=2CO C+O2=CO2
8
9
炼铁生产工艺流程及下游产品处理：
10
炼铁
一 炼铁：铁矿石（化合态）→铁单质（游离态）
（1）基本反应原理：3CO+ Fe2O3=高==温==2Fe+3CO2
高温
CaCO3===CO2+CaO
CaO+SiO2=CaSiO3 （熔剂：石灰石）
（5）炼铁产品：生铁
11
高炉物料平衡与气体消耗：（供参考）
✓ 通常冶炼 1 吨生铁需要1.5 – 2.0吨铁矿石，0.4 – 0.6 吨焦炭，0.2 – 0.4 吨石灰石。 ✓ 宝钢4063立方米高炉，日产生铁超过10,000吨，炉渣4000吨，日耗焦炭4000多吨。
Nitrogen may be used ➢ to pressurise lock-hoppers to prevent escape of furnace gas during charging ➢ to cool gearboxes associated with the charge distribution system Indicative figures expressed on a per ton of hot metal basis are:
利用氧化还原反应，在高温下，用还原剂（主要是CO)从铁矿石中还原出铁
（2）设备：高炉
（3）原料：铁矿石，焦炭，石灰石，空气（氧）
（4）炼铁的主要反应过程：
①产生还原剂： C+O2=CO2 CO2+C=2CO （空气，焦炭）
②还原铁矿石：
高温
Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2
（铁矿石）
③造渣（除脉石）：
✓ Inerting of coal systems 10Nm3/t ✓ Pnuematic transport of coal 1Nm3/t ✓ Other blast furnace uses 0.01 Nm3/t
12
炼钢
二 炼钢： 生铁 → 钢
(1)需要做到： ①降：降低含碳量 ②除：除去硫、磷等杂质 ③调：调节合金元素的含量
Some useful approximations are:
✓ 0.5 to 0.6 ton of oxygen are consumed per ton of coal injected. ✓ At high coal injection rates 100 Nm3 or 150kg of oxygen are consumed per ton of hot metal. ✓ A large 10,000 TPD blast furnace utilising max. coal injection rates will result in an oxygen demand of 1400 to 1500 TPD O2.
炼铁
炼钢
相同点
都是氧化还原反应
目的
把铁从铁矿石中还原出来
降低含碳量; 除硫磷等杂质; 调节合金元素的含量
不同点 原理 氧化-还原反应，还原剂还原出铁 氧化-还原反应，氧化剂氧化杂质除去
原料 设备
铁矿石、石灰石、焦碳、空气 炼铁高炉
Байду номын сангаас
生铁（废钢）、纯氧、氧化钙 转炉、平炉、电炉
14
炼钢
转炉结构图
15
转炉炼钢：
（氧气）
②除硅，锰，碳等杂质：Si+2FeO=SiO2+2Fe Mn+FeO=MnO+Fe C+FeO=CO+Fe
③造渣： CaO+SiO2=CaSiO3
（生石灰)
硫、磷杂质与生石灰作用形成炉渣被除去。
④脱氧： Si+2FeO=SiO2+2Fe （脱氧剂：硅铁，锰铁） 调节合金元素
13
炼铁和炼钢
炼铁和炼钢的比较
合金钢
生铁和钢的比较
铁的合金
生铁
钢
含碳的质量分数 2~4.3%
0.03~2%
杂质
硅锰（较多） 硫磷（较多）
硅锰（适量） 硫磷（较多）
机械加工
可铸不可锻
可铸，可锻，可压延
机械性能
硬而脆
硬而韧，有弹性
3
炼铁中的问题：
✓ 铁是以什么形态存在的？ ✓ 铁的熔点是多少？ ✓ 炼铁过程中需要哪些原料？ ✓ 它们各自的作用的是什么？ ✓ 炼铁是在什么设备里进行的？ ✓ 炼铁需要什么样的条件？ ✓ 焦炭是怎么制成的？ ✓ 焦炭在炼铁过程中的作用是什么？ ✓ 石灰石在炼铁过程中的作用是什么？ ✓ 炼铁过程中产生了哪些有用的副产品？它们是怎么利用的？ ✓ 怎样提高炼铁过程中的能源效率？ ✓ 炼铁过程中的环保问题 ✓ 炼铁过程中的“休风”，“封炉”，“难行”，“悬料”，“崩料”？
16
电炉炼钢：
17
平炉炼钢示意图：
18
19
20
轧钢与轧辊：
21
轧钢：车轮，线材：
22
炼造钢铁时的供气 （一）
—空分设备主要是为冶炼工艺过程提供工业气体。 —氧、氮、氩是钢铁企业不可缺少的工业气体，空分设备为钢铁企业的连续生产源耕源不断地提 供着气体。在炼钢生产工艺过程中要用到氧气、氮气和氩气。 —氧气主要用于吹氧炼钢。吹氧炼钢的主要方式有：转炉纯氧顶吹或底吹炼钢、电孤炉炼钢和平 炉炼钢。转炉炼钢每吨钢耗氧50~60m3；电孤炉炼钢每吨钢耗氧10~25m3；平炉炼钢每吨钢耗耗 氧20~40m3。此外，轧钢每吨钢耗氧3~6m3、钢材加工、连铸坯火焰切割，火焰清除、炉衬火焰 每吨钢耗氧11.4~14.2m3。 —氮气在钢铁厂的应用主要是用作保护气，如轧钢、镀锌、镀铬、热处理（尤为薄钢片）连续铸 造等都要用氮气作保护气，而且氮气纯度要求99.99%以上。 —氩气在炼钢过程的作用：如向熔融的钢水中吹入氩气，使成份均匀，钢液净化，并可除掉溶解 在钢水中的氢、氧、氮等杂质，提高钢坯质量。吹氩还可以取消还原期，缩短冶炼时间，提高产 量，节约电能等。氩气吹炼和保护是提高钢材质量的重要途径。
钢铁 是怎样 炼成的？
盈德气体应用技术讨论会
1
Objectives:
1。重温炼铁和炼钢的基础知识 2。了解炼铁和炼钢的流程和设备 3。通过学习加深对我们用户的了解 4。自学，互学，共同学习，一起成才
2
生铁和钢
生
炼钢生铁（白口铁）
铁
铸造生铁（灰口铁）
铁 合 金
钢
球墨生铁 合金生铁
碳素钢
低碳钢
中碳钢 高碳钢
(3)炼钢设备：转炉，电炉，平炉
（4）炼钢的原料：生铁，氧气，生石灰，硅铁和锰铁
（5）炼钢的主要反应过程：
①产生氧化剂：2Fe+O2=2FeO
4
炼铁原料：铁矿石，焦炭，石灰石：
5
高炉构造：
6
7
炼铁：
3CO+Fe2O3 =2Fe+3CO2
CO2+C=2CO C+O2=CO2
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9
炼铁生产工艺流程及下游产品处理：
10
炼铁
一 炼铁：铁矿石（化合态）→铁单质（游离态）
（1）基本反应原理：3CO+ Fe2O3=高==温==2Fe+3CO2
高温
CaCO3===CO2+CaO
CaO+SiO2=CaSiO3 （熔剂：石灰石）
（5）炼铁产品：生铁
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高炉物料平衡与气体消耗：（供参考）
✓ 通常冶炼 1 吨生铁需要1.5 – 2.0吨铁矿石，0.4 – 0.6 吨焦炭，0.2 – 0.4 吨石灰石。 ✓ 宝钢4063立方米高炉，日产生铁超过10,000吨，炉渣4000吨，日耗焦炭4000多吨。
Nitrogen may be used ➢ to pressurise lock-hoppers to prevent escape of furnace gas during charging ➢ to cool gearboxes associated with the charge distribution system Indicative figures expressed on a per ton of hot metal basis are:
利用氧化还原反应，在高温下，用还原剂（主要是CO)从铁矿石中还原出铁
（2）设备：高炉
（3）原料：铁矿石，焦炭，石灰石，空气（氧）
（4）炼铁的主要反应过程：
①产生还原剂： C+O2=CO2 CO2+C=2CO （空气，焦炭）
②还原铁矿石：
高温
Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2
（铁矿石）
③造渣（除脉石）：
✓ Inerting of coal systems 10Nm3/t ✓ Pnuematic transport of coal 1Nm3/t ✓ Other blast furnace uses 0.01 Nm3/t
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炼钢
二 炼钢： 生铁 → 钢
(1)需要做到： ①降：降低含碳量 ②除：除去硫、磷等杂质 ③调：调节合金元素的含量
Some useful approximations are:
✓ 0.5 to 0.6 ton of oxygen are consumed per ton of coal injected. ✓ At high coal injection rates 100 Nm3 or 150kg of oxygen are consumed per ton of hot metal. ✓ A large 10,000 TPD blast furnace utilising max. coal injection rates will result in an oxygen demand of 1400 to 1500 TPD O2.
炼铁
炼钢
相同点
都是氧化还原反应
目的
把铁从铁矿石中还原出来
降低含碳量; 除硫磷等杂质; 调节合金元素的含量
不同点 原理 氧化-还原反应，还原剂还原出铁 氧化-还原反应，氧化剂氧化杂质除去
原料 设备
铁矿石、石灰石、焦碳、空气 炼铁高炉
Байду номын сангаас
生铁（废钢）、纯氧、氧化钙 转炉、平炉、电炉
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炼钢
转炉结构图
15
转炉炼钢：
（氧气）
②除硅，锰，碳等杂质：Si+2FeO=SiO2+2Fe Mn+FeO=MnO+Fe C+FeO=CO+Fe
③造渣： CaO+SiO2=CaSiO3
（生石灰)
硫、磷杂质与生石灰作用形成炉渣被除去。
④脱氧： Si+2FeO=SiO2+2Fe （脱氧剂：硅铁，锰铁） 调节合金元素
13
炼铁和炼钢
炼铁和炼钢的比较
合金钢
生铁和钢的比较
铁的合金
生铁
钢
含碳的质量分数 2~4.3%
0.03~2%
杂质
硅锰（较多） 硫磷（较多）
硅锰（适量） 硫磷（较多）
机械加工
可铸不可锻
可铸，可锻，可压延
机械性能
硬而脆
硬而韧，有弹性
3
炼铁中的问题：
✓ 铁是以什么形态存在的？ ✓ 铁的熔点是多少？ ✓ 炼铁过程中需要哪些原料？ ✓ 它们各自的作用的是什么？ ✓ 炼铁是在什么设备里进行的？ ✓ 炼铁需要什么样的条件？ ✓ 焦炭是怎么制成的？ ✓ 焦炭在炼铁过程中的作用是什么？ ✓ 石灰石在炼铁过程中的作用是什么？ ✓ 炼铁过程中产生了哪些有用的副产品？它们是怎么利用的？ ✓ 怎样提高炼铁过程中的能源效率？ ✓ 炼铁过程中的环保问题 ✓ 炼铁过程中的“休风”，“封炉”，“难行”，“悬料”，“崩料”？
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电炉炼钢：
17
平炉炼钢示意图：
18
19
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轧钢与轧辊：
21
轧钢：车轮，线材：
22
炼造钢铁时的供气 （一）
—空分设备主要是为冶炼工艺过程提供工业气体。 —氧、氮、氩是钢铁企业不可缺少的工业气体，空分设备为钢铁企业的连续生产源耕源不断地提 供着气体。在炼钢生产工艺过程中要用到氧气、氮气和氩气。 —氧气主要用于吹氧炼钢。吹氧炼钢的主要方式有：转炉纯氧顶吹或底吹炼钢、电孤炉炼钢和平 炉炼钢。转炉炼钢每吨钢耗氧50~60m3；电孤炉炼钢每吨钢耗氧10~25m3；平炉炼钢每吨钢耗耗 氧20~40m3。此外，轧钢每吨钢耗氧3~6m3、钢材加工、连铸坯火焰切割，火焰清除、炉衬火焰 每吨钢耗氧11.4~14.2m3。 —氮气在钢铁厂的应用主要是用作保护气，如轧钢、镀锌、镀铬、热处理（尤为薄钢片）连续铸 造等都要用氮气作保护气，而且氮气纯度要求99.99%以上。 —氩气在炼钢过程的作用：如向熔融的钢水中吹入氩气，使成份均匀，钢液净化，并可除掉溶解 在钢水中的氢、氧、氮等杂质，提高钢坯质量。吹氩还可以取消还原期，缩短冶炼时间，提高产 量，节约电能等。氩气吹炼和保护是提高钢材质量的重要途径。
钢铁 是怎样 炼成的？
盈德气体应用技术讨论会
1
Objectives:
1。重温炼铁和炼钢的基础知识 2。了解炼铁和炼钢的流程和设备 3。通过学习加深对我们用户的了解 4。自学，互学，共同学习，一起成才
2
生铁和钢
生
炼钢生铁（白口铁）
铁
铸造生铁（灰口铁）
铁 合 金
钢
球墨生铁 合金生铁
碳素钢
低碳钢
中碳钢 高碳钢